Сверхпрочное углеродное волокно востребовано в производстве летательных аппаратов, автопроме, строительстве, медицине, электротехнической отрасли и многих других народно-хозяйственных сферах. Ультратонкий полимерный композит наклеивают на конструкцию или изделие с целью повышения физико-механических параметров конечного продукта. Основная задача склейки заключается в обеспечении высокой прочности сцепления композиционного материала с основанием при равномерном распределении нагрузки.
Надежность и качество клеевых прослоек, соединяющих углеволокно с основанием, проверяют с помощью испытаний, моделирующих характерные эксплуатационные воздействия. По результатам исследований проектировщики и разработчики подбирают оптимальный клеевой состав с необходимыми прочностными критериями, корректируют технологические процессы.
Исследования прочности склейки углеродных волокон с основой
Склеивание позволяет значительно повышать темпы производственных процессов при сокращении материалоемкости. Карбоновые ламели, сетки, ленты улучшают прочностные характеристики основы. Углеродные волокна наклеивают на бетонные, композитные, металлические подложки для обеспечения стабильности формы, повышения сопротивляемости химическим и биологическим воздействиям.
Склеивание снижает вероятность образования трещин и исключает необходимость использования соединительных элементов, но существенно усложняется контроль качества неразъемного соединения.
Контрольные исследования усложняются тем, что разрушения клеевых соединений могут происходить на адгезионном, когезионном или смешанном уровне. Поэтому для анализа физико-механических параметров прослоек связующего вещества разработан ряд различных по исполнению методик. Благодаря разнообразию у разработчиков есть возможность проводить механические испытания с ориентацией на определенные эксплуатационные нагрузки и условия.
Примеры нормативных документов, в которых регламентированы методики испытаний для оценки прочности клеевых соединений углеволокна:
- ГОСТ Р 57751-2017. В стандарте изложена технология определения прочности клеевого соединения 2-х частей полимерного композита. Надежность склейки проверяют расслаивающим усилием, направленным перпендикулярно связующей прослойке. Регистрируют нагрузку при разрушении и длину расслаивания. Прочность рассчитывают, разделив среднюю нагрузку на ширину поверхности клеевого соединения.
- ГОСТ Р 57834-2017. Регламент приводит методику исследования прочности клеевого соединения 2-х склеенных внахлестку полимерных пластин или аналогичной склейки композита с металлом. Воздействуют растягивающей нагрузкой до смещения одной из частей, регистрируют приложенную силу. Тесты проводят в нормальной, пониженной, повышенной температурной среде.
- ГОСТ Р 57066-2016. Документ устанавливает правила исследования прочности склеивания 2-х пластин из полимерного композита или склейку ПК и металла. Испытания проводятся посредством приложения растягивающей нагрузки. Нагружающее усилие прикладывают до разрушения склеенного образца, фиксируют максимальную силу воздействия.
- ГОСТ 57750-2017. Стандарт регламентирует методы испытаний, целью которых является определение ползучести клеевой прослойки, соединяющей 2 пластины из полимерного композита. Исследования предопределяют приложение статической нагрузки с помощью специализированного приспособления с нагружающей камерой и тягой. Тесты проводят в среде, указанной в НД исследуемого материала, температурный диапазон варьирует от -55º до +260º C. Определяется деформация ползучести.
Прочностные характеристики и стоимость итоговых продуктов с клеевыми соединениями во многом зависят от качества применяемого состава. Поэтому все материалы, изделия, конструкции, в изготовлении которых использовалась склейка, должны проверяться по прочностным критериям перед передачей разработок в производство. Контроль необходим для проверки соответствия характеристик требованиям НД и для выявления технологических нарушений.
Аппаратура для тестирования клеевых соединений углеволокна
Для испытаний прочности склейки, которую используют в армировании конструкций и в изготовлении многослойных изделий из углеродного волокна, потребуются:
Опытные менеджеры компании «ГОСТ» с профессиональным уровнем экспертов окажут компетентную помощь в выборе машин и сопутствующей оснастки для проведения испытаний.
