Как правило, клеевое соединение не должно разрываться, а должно прочно и надежно соединять две части. Если есть разрыв, вы можете различать различные типы разрывов, которые предоставляют информацию о том, почему разрывалось соединение.
Механическое поведение материалов часто определяется с использованием стандартизированных механических методов испытаний. Кратковременное испытание на растяжение в соответствии с DIN EN ISO 527 является очень распространенным методом для пластмасс. Из характеристической кривой напряжение-деформация можно определить механические свойства исследуемого образца на основании прочности, упругости и жесткости, а также конкретной работы до момента разрушения.
Если индивидуальная прочность будет превышена, вся система выйдет из строя адгезивно и / или когезивно в самой слабой точке - в зависимости от того, насколько высоки адгезивная и когезионная прочность индивидуума. Таким образом, разрушение связанного композита может происходить только при механическом напряжении либо только в адгезиве, исключительно в соединительном материале, либо в адгезиве и в соединительном материале - это смешанный разрыв.
Заметка
Если вы хотите глубже погрузиться в тему кривых напряжения-деформации при тестировании клеевых соединений и других подробностей о связях, мы рекомендуем специальную книгу «Технология склеивания», из которой также взята эта статья.
Больше информации
При оценке характера разрушения соединений, следующие виды разрушения должны быть дифференцированы в соответствии с DIN EN ISO 10 365:
- Разрыв клея на соединяемой части (AF: Adhesive Failure / Fracture),
- Разрыв клея на обеих частях, подлежащих соединению (AF: Adhesive Failure / Fracture),
- Когезионное разрушение клея (CF: когезионное разрушение / разрушение),
- Разрыв соединенной детали (SF: разрушение / разрушение основания),
- Специальный когезионный разрыв / разрушение вблизи границы раздела адгезив / подложка вблизи подложки,
- Разрыв адгезии и когезии (смешанный разрыв) (ACFP),
- Разрыв расслаивания нанесенного слоя (DF: Отрыв расслоения / разрушение),
- …
Наиболее распространенные модели разрушения в клеевых соединениях
Адгезия Перерыв : разрыв адгезии перерыв, который проходит точно по границе раздела фаз между поверхностью части должны быть соединены и клеем. При таком типе разрушения адгезив полностью отделяется от поверхности (поверхностей) подложки. После 100% -ного разрушения адгезии деталь или детали, подлежащие склеиванию, не имеют остатков адгезива, и слои адгезива, открытые разрывом, также должны быть полностью свободны от частей склеиваемой детали.
Разрыв адгезии является довольно идеализированной формой разрыва и редко наблюдается на практике. Адгезионное разрушение практически никогда не происходит с металлическими и неорганическими клеевыми поверхностями. Строго говоря, микроскопических остатков на другой поверхности после разрушения достаточно, чтобы рисунок разрушения больше не классифицировался как чистый адгезионный разрыв. Соответственно, оценка характера разрушения в этом случае имеет тенденцию говорить о «почти 100% адгезионном разрушении», если поверхности разрушения впоследствии не исследуют микроскопически вплоть до последнего молекулярного слоя.
Напротив, органические адгезивные поверхности, например, в частности, пластиковые поверхности с низким энергопотреблением, плохая предварительная обработка поверхности и / или неправильный выбор адгезива, могут привести к разрыву чистой адгезии. Разрыв адгезии почти всегда происходит из-за неправильной или неадекватной предварительной обработки поверхности или неправильного выбора клея.
Когезионный разрыв: В случае когезионных разрывов основное различие проводится между когезионным разрывом в адгезиве и когезионным разрывом в материале соединяемой детали (разрыв соединительной детали).
В случае когезионного разрушения в адгезиве все поверхности соединяемых частей все еще полностью покрыты адгезивом или остатками клея после разрушения. При взгляде на поверхности разрушения поверхности подложки не должны быть в какой-то степени подвержены воздействию. В случае когезионного разрушения адгезива прочность адгезива меньше, чем внутренняя прочность субстрата, поэтому адгезив разрушается в адгезиве.
Однако это кривая разрушения в области клея, на которую не влияет фазовая граница. Такое нарушение сцепления с типичными значениями адгезионной прочности является очень хорошим признаком качественного сцепления.
Если разрыв происходит полностью за пределами адгезивного слоя, прочность адгезива превышает внутреннюю прочность частей, подлежащих соединению, или сломанной части, подлежащей соединению. Этот разрыв называется связным разрывом в соединительном материале или просто соединительным разрывом. В отличие от разрыва пограничного слоя на соединяемой детали, разрыв детали происходит полностью через материал детали, на который клей не влияет.
Хотя когезионное разрушение в соединяемой детали подчеркивает особые характеристики соответствующего клея, этот тип разрушения обычно не является заявленной целью при оценке сцепления с использованием механических испытаний разрушения. В конечном счете, повторяющиеся сломанные части являются лишь указанием на то, что выбранный клей слишком большой для соответствующего применения. В таком случае достаточно менее эффективного клея. Альтернативно, толщины подложки также могут быть целенаправленно уменьшены, например, чтобы последовательно продвигать концепцию облегченного дизайна.
Разрыв пограничного слоя. Разрывы пограничного слоя очень трудно четко классифицировать невооруженным глазом, поскольку речь идет об оценке чрезвычайно тонких фазовых границ на стороне клея и / или подложки. Толщина этих слоев может варьироваться от одного молекулярного слоя до нескольких микрометров. Иногда этот тип разрушения неправильно называют адгезионным разрушением, но это слишком неточно, чтобы понять причины разрушения.
В случае разрушения пограничного слоя на адгезивной стороне две подложки были отделены в непосредственной близости от соединительной части в затвердевшем адгезиве. После разрушения поверхность соединяемой детали все еще полностью покрыта очень тонким слоем клея, так что формальные требования для разрушения адгезии здесь не выполняются. В английской литературе этот тонкий слой клея часто называют слабым пограничным слоем (WBL). Адгезив проявляет различные свойства в тонком слое на границе раздела фаз, чем в нижних областях адгезивного слоя. Граница фазы в некоторой степени влияет на морфологию адгезива.
Знание - конкурентное преимущество
Будьте в курсе: с нашим информационным бюллетенем редакторы практики строительства информируют вас каждый вторник и пятницу о темах, новостях и тенденциях в отрасли.
Подпишись сейчас!
Таким образом, в тонком слое, который лежит непосредственно на границе раздела фаз, адгезив проявляет другие свойства, чем в тех областях, которые находятся глубже в адгезиве. В этой небольшой, но важной детали классическое когезионное разрушение в адгезиве, при котором течение трещины полностью проходит через неповрежденную область адгезива, отличается от разрушения пограничного слоя на адгезивной стороне, в котором трещина проходит абсолютно близко к подложке.
В случае высокопрочных связей когезионные разрывы вблизи подложки не являются нетипичными. Этот тип разрушения, тем не менее, является совершенно приемлемым при условии, что оставшийся на подложке адгезивный слой не слишком тонкий.
Ход разрушения пограничного слоя на соединяемой части полностью происходит в подложке в непосредственной близости от затвердевшего клеевого слоя. Опять же, нарушение адгезии исключается по причинам, указанным выше при оценке характера разрушения. В тонком слое, который лежит непосредственно на границе раздела фаз, соединительный материал проявляет другие свойства, чем в нижних областях подложки. На морфологию соединительного материала в этом тонком слое в некоторой степени влияет фазовая граница.
Смешанный разрыв. Смешанный разрыв, как следует из названия, - это разрушение клеевого соединения из-за адгезивных и когезионных фракций. Также могут происходить локальные разрушения пограничного слоя. Таким образом, картина разрушения смешанного разрушения показывает как чистые области, так и области с остатками адгезива, локально распределенными по поверхности склеенной подложки. Классификация областей как чистых или непокрытых клеем обычно производится совершенно произвольно в соответствии с оптической, макроскопической оценкой. Также иногда наблюдается, что остатки материала подложки находятся на поверхности разрушения клея.
Следующие спецификации также должны быть сделаны для точного обозначения смешанной фракции:
- Ход разрушения (по существу, через адгезив или, по существу, через соединительную часть),
- встречающиеся типы разрушения (адгезия, когезия и / или разрыв пограничного слоя),
- процент типов переломов на поверхности разрушения.
На рисунке 1 показан смешанный разрыв, состоящий из когезионного разрушения в адгезиве (около 86%) и разрушения пограничного слоя на адгезивной стороне или адгезионного разрушения (около 14%).
Рисунок 2, с другой стороны, показывает смешанный разрыв, состоящий из когезионного разрушения в соединяемой части (около 67%) и разрушения пограничного слоя или адгезионного разрушения на части соединяемой части (около 33%).
Причины смешанных разрывов, особенно для адгезивных фракций, почти всегда можно найти в неправильной или неадекватной предварительной обработке поверхности и / или неправильной адгезивной обработке.
Другим типом разрушения является так называемый разрыв расслаивания. Этот тип разрушения может происходить, например, когда подложки с покрытием склеиваются и затем загружаются, но покрытия (например, грунтовки, лаки, гальванические слои и т. Д.) Не прилипают должным образом к подложкам. Это может привести к частичному или полному отрыву покрытия от подложки и / или клейкой поверхности.
В частности, в случае металлических связей состояние старения также может оказывать существенное влияние на поведение при разрушении. Например, инфильтрация адгезивного слоя может привести к коррозийному воздействию на поверхности подложки. Этот процесс известен как ржавчина ржавчины. Фракции из-за ржавчины не происходят из-за прямого разрушения адгезии. Скорее, это вопрос разрушения материала в результате химических или электрохимических реакций.
Сплоченность и адгезия
Основы склеивания объяснили: условие, адгезия, сцепление
Заметка
Эта статья взята из специализированной книги «Клеевые технологии»; который, помимо описанных здесь основ склеивания, также описывает различные виды клея, технологию склеивания и применение технологии склеивания.
Больше информации
* Проф. Д-р инж. Тим Юнтген, профессор Университета прикладных наук Амберга-Вайдена (технология пластмасс / технология переработки пластмасс, строительство, изготовление инструмента, технология адгезии)