Показатели качества и методы испытания клеев и клеевых соединений

Государственные стандарты, а также многочисленные технические условия на клеящие вещества регламентируют показатели качества и методы испытания клеев и клеевых соединений.

Показатели качества можно условно разделить на две группы: показатели, регламентирующие качество клея; показатели качества клеевых соединений.

Качество клея характеризуют такие показатели, как внешний вид, относительная плотность, вязкость, жизнеспособность (о ней обычно судят по изменению вязкости во времени либо по времени, в течение которого приготовленный клей обеспечивает регламентируемую прочность клеевых соединений); концентрация; усадка и внутреннее напряжение (могут привести к разрушению клеевого шва).

Качество клеевых соединений оценивается путем испытания их механической прочности. Могут быть разрушения по:

• склеиваемому материалу;

• клею (когезионное);

• границе раздела (клей — склеиваемый материал);

• защитному покрытию или адгезионному грунту;

• границе раздела (склеиваемый материал — грунт).

Оценка каждого вида разрушения производится визуально с точностью 5 — 10% номинальной площади склеивания.

Механическую прочность клеевых соединений оценивают, проводя испытания:

• при сдвиге — напряжения в клеевом соединении, главным образом касательные к поверхности склеивания;

• при отрыве — преимущественно нормальные напряжения;

• при отдире (отслаивании, расслаивании, неравномерном отрыве) — напряжения распределяются в каждый момент по линии, перпендикулярной к направлению нагружения и находящейся вблизи кромки клеевого соединения.

По стандартным методикам определяют прочность при сдвиге путем вычисления разрушающего напряжения, прочность при скалывании, равномерном и неравномерном отрыве образцов стыковых соединений.

Длительная прочность определяется только для клеевых соединений металлов при длительном статическом нагружении растягивающей нагрузкой образцов с односторонней нахлесткой (ГОСТ 14759—69). Предел длительной прочности устанавливают, проводя последовательные испытания при различных постоянных нагрузках до разрушения образца и вычисляя среднее по площади склеивания напряжение сдвига, вызывающее разрушение за определенное время (обычно 500 ч).

Усталостная прочность испытывается для клеевых соединений металлов при сдвиге или отрыве с использованием образцов, соответствующих ГОСТ 14759—69 или ГОСТ 14760—69, при несимметричных знакопостоянных циклах нагружения растягивающими нагрузками. Испытательная машина должна производить нагружение с частотой 1000 — 3000 циклов/мин и коэффициентом асимметрии цикла г > 0,1. Испытания проводят при заданном напряжении до достижения определенного числа циклов нагружения (обычно 10 х 10⁶). Для определения предела усталости испытания проводят при различном числе циклов нагружения до разрушения образцов.

В процессе склеивания из-за несовершенства технологии и по ряду других причин в клеевых соединениях возникают дефекты, влияющие на прочность и надежность конструкций. Для их выявления используются методы неразрушающего контроля (НРК). Выявление дефектов (непроклей, отсутствие адгезии) склеивания элементов многослойных конструкций проводится акустическим методом с помощью дефектоскопа ИАД-3. Этот метод можно использовать в тех случаях, когда модуль упругости материала обшивки изделия достаточно велик (металлы, стеклопластики и т.д.). Он с успехом применяется и для контроля качества клеевых конструкций с неметаллическими обшивками.

Эффективным методом НРК является велосиметрический ультразвуковой, осуществляемый с помощью серийного дефектоскопа УВДФ-1.

За рубежом есть приборы (например, бондтестер), позволяющие без разрушения изделий определять не только непроклей, но и прочность клеевого шва. Разработаны также методы НРК с помощью термограмм, полученных в инфракрасных лучах, ультразвуковой голографии и с использованием жидких кристаллов, но они пока не получили широкого распространения.