Причины старения клеевого материала
Типовые повреждения
В процессе пластификации водой происходит изменение поверхности клеевого шва. Она становится неровной (шероховатой). Эти дефекты поверхности легко обнаружить при визуальном осмотре. В качестве мер, которые способствуют защите клеевого слоя от дальнейшего воздействия влаги, можно использовать нанесение непосредственно на клеевой шов лакокрасочных защитных покрытий.
IV участок. Как только температура стеклования уменьшается настолько, что начинает приближаться к температуре окружающей среды, происходит химическая реакция (гидролиз), при которой имеют место разрывы цепей. Это приводит к уменьшению когезионной прочности материала, и, как следствие, снижается адгезионная прочность и происходит разрушение клеевого соединения.
Клеевое соединение. Методика испытаний клеевых соединений аналогична. Склеивают партию образцов и помещают их в воду. Характер зависимости изменения массы от времени также не изменяется. Отличительной особенностью клеевых соединений является небольшая (по сравнению с предыдущим случаем) площадь клея, т.к. со всех сторон клей защищен от воздействия влаги склеиваемыми поверхностями. Периметр клеевого шва существенно меньше площади, и поэтому величина изменения массы при испытании клеевых соединений существенно ниже, чем при испытании клеев. Однако это не означает, что вода не причиняет клеевому соединению вред. Наоборот, вода и влага относятся к наиболее опасным (наряду с температурой) факторам, которые приводят к ухудшению прочности склеивания.
Особое внимание при проведении испытаний на стойкость клеевых соединений к длительному воздействию воды следует обращать на:
- дефекты структуры, поскольку именно на этих участках начнутся процессы пластификации, что приведет к постепенному изменению свойств;
- температуру, особенно важно, что температура воды приближается к температуре стеклования клея;
- механические нагрузки. Даже если их уровень невелик (10% от разрушающих при воздействии статических нагрузок), тем не менее, совместное воздействие воды и нагрузок ускоряет процессы диффузии воды, и в результате происходит быстрое старение клеевого материала.
Ошибочно полагают, что сроки эксплуатации клеевых соединений при постоянном их контакте с водой невелики. Существует множество конструкций, которые длительное время (десятки лет) эксплуатируются при постоянном контакте с водой, и при этом не происходит разрушения клеевых соединений.
Применение воды в качестве инструмента для определения качества склеивания. Места в клеевом шве, где может скапливаться влага. Это микронеровности поверхностей склеиваемых деталей, где из-за их шероховатости имеются пустоты (т.е. микронепроклей). Влага на этих участках склеиваемых поверхностей конденсируется.
Обнаружение дефектов. Конденсация воды в микронеровностях склеиваемых поверхностей возможна, если относительная влажность окружающей среды равняется 70% и более. Например, такой климат характерен для субтропиков (космическая база в Куру). Скорость старения клеевых материалов в таких условиях зависит не только от свойств клея, склеиваемых материалов, но и от геометрии клеевого шва. Чем меньше толщина склеивания, тем медленнее происходят процессы диффузии воды. Это справедливо только в том случае, если в клеевом шве отсутствуют дефекты. К таким дефектам относятся:
- «голодный» клеевой шов;
- на склеиваемых поверхностях присутствует электролит, вызывающий их коррозию;
- низкая адгезионная прочность, связанная с плохой очисткой склеиваемых поверхностей;
- дефекты склеивания, которые могут иметь разное происхождение: неравномерность толщины клеевого шва, неполное отверждение клея и пр.
Диффузия воды в клеевой шов увеличивается, если начинаются процессы коррозии склеиваемых деталей. Процессы коррозионного разрушения имеют место не только при склеивании металлических деталей, но они характерны и для различных сплавов, в том числе и алюминиевых. В результате образования продуктов коррозии происходит изменение структуры деталей, изменяется их плотность, увеличивается гидрофильность.
Влияние шероховатости склеиваемых поверхностей на стойкость клеевых соединений к воздействию влаги. Вода конденсируется в микродефектах (карманчиках) поверхностных слоев склеиваемых деталей и постепенно диффундирует по границе раздела клей — склеиваемые поверхности. Происходит сольватация, что приводит к постепенному слиянию капель воды и образованию все более увеличивающихся участков сплошной водной пленки. Как правило, потеря прочности клеевого соединения происходит намного раньше, чем заканчиваются процессы сольватации. Чем более грубой является шероховатость склеиваемых деталей, тем скорее происходит потеря прочности склеиваемых соединений.
Совместное влияние нескольких факторов. Совместные действия (наложение эффектов) трех основных факторов, воды — температуры и напряжений — на процессы старения клеевых материалов мы рассмотрели выше. Учитывая важность рассматриваемых проблем, повторим еще раз, что потери прочности будут меньше, если:
- напряжения не превышают 10% от разрушающих при воздействии статических нагрузок;
- рабочая температура не будет превышать температуру 30°С;
- влажность окружающей среды будет ниже 70%.
Диаграмма, которая позволяет определить условия, где клеевое соединение будет обладать требуемыми значениями длительной прочности. На диаграмме рассмотрены две области. В первой обеспечивается надежная работа клеевого соединения и именно такими, как это показано на диаграмме, должны быть значения нагрузок, температур и влажности. Во второй области процессы старения существенно ускоряются и, следовательно, клеевое соединение не обеспечит надежной работы при этих значениях нагрузок, температур и влажности. Данная диаграмма, она также называется «диаграммой рабочих условий», позволяет определять допустимые условия эксплуатации клеевого соединения и является помощником при выборе клеевого материала.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Страницы: 1 2
Загрузка ...