Способ определения контактной адгезии и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытанию материалов, в частности определению физико-химических свойств на границе раздела контактирующих поверхног ей, между которыми существует адгезионное взаимодействие, к определению контактной адгезии (липкости) липких лент, адгезивов, препрегов, особенно на основе жгутовых наполнителей.

Целью изобретения является повышение точности определения контактной адгезии (липкости) и производительности испытаний.

На чертеже изображено устройство для определения контактной адгезии (липкости) образца (или препрега).

Устройство состоит из нагружающего узла, включающего втулку 1 с углублениями

1а-1д для фиксации с помощью фиксатора 2 заданного контактного давления зонда 3 с образцом 4, расположенным между неподвижной опорой (не показана) станины 5 и подвижной Г-образной консолью 6, прижимаемой к образцу 4 (препрегу) пружиной 7, тарированную пружину-динамометр 8 со шкалой (не показана) и реверсивный привод 9. Втулка 1, силоизмеритель 10 перемещается в направляющих отверстиях (не показаны) перекладин 11,12,13, при этом втулка 1 и пружина 8 скользят по направляющему штоку (не обозначен) силоизмерителя 10, а нижний конец пружины 8 опирается на утолщенный выступ силоизмерителя 10, благодаря чему обеспечивается требуемое контактное давление зонда 3 на образец 4. На перекладине 12 расположен грейферный

а

ю

GJ Ю

узел 14, обеспечивающий с помощью лапки 15 фиксацию силоизмерителя 10с зондом 3 в нейтральном положении при введении образца 4 для испытания. Усилие отрыва регистрируют по шкале динамометра 8 и записывающим прибором (не показан).

Способ определения контактной адгезии (липкости) осуществляют следующим образом.

При определении адгезии втулка 1 с помощью фиксатора 2 фиксируется в одном из положений 1а-1д, соответствующем заданному контактному давлению зонда 3 на образец 4. Силоизмеритепь 10 с зондом 3 с помощью грейферного узла 14 устанавливается в нейтральное положение, при котором обеспечивается небольшой зазор между зондом 3 и опорой станины 5 для помещения образца 4. Консоль 6 отжимается с помощью лапки 15 грейферного узла 14 в верхнее положение. В зазор между опорой станины и консолью 6 помещается образец 4 (или препрег). Опускается лапка 15. Затем грейферный узел 14 отжимается от силоизмерителя 10, при этом под действием пружины 8 зонд 3 прижимается к образцу 4. обеспечивая давление зонда 3 на него. Фиксатор 2 выводится из углубления втулки 1, одновременно с этим включается привод 9, осуществляющий отрыв зонда 3 от образца 4. Момент отрыва зонда 3 фиксируется звуковым или электрическим способом (размы- канием или замыканием контактов электрического таймера - на силоизмерите- ле и зонде не показаны). Одновременно со звуковым электрическим сигналом фиксируется с помощью силоизмерителя 10 усилие отрыва по шкале или диаграмме записывающего устройства,

Производят измерения величины силы отрыва при разных значениях контактного давления.

Определяют трм значения величины адгезии (липкости) при трех значениях контактного давления, т.е. решают систему уравнений

7Г1 a + b Pi + с (1)

Т2 а + b P2 + срЈ

гз а + b Рз + сРз, и находят постоянные коэффициенты а, Ь, с.

После этого находят максимальное значение контактной адгезии (липкости) по формуле

Tmax :

4 а с - Ьг 4с

(2)

Пример 1. Фиксируют втулку 1 в положении 1д, соответствующем контактному давлению Рк 40 кПа, устанавливают

с помощью грейферного узла 14 силоизме- ритель 1C в нейтральное положение, а с помощью лапки 15 - консоль 6 в верхнее положение. В зазор между консолью 6 и

опорой станины 5 помещают образец 4 (или край полосы препрега на основе углеродной комплексной нити УКН-П/5000 и эпоксинаво- лачного связующего), Отводят грейферный узел 14 от силоизмерителя 10, выдерживают

зонд 3 в контакте с образцом 4 в течение 10 с, при этом происходит корректировка контактного давления зонда 3 на образец 4. Выводят фиксатор 2 из углубления 1д, одновременно включая привод 9 на отрыв зонда

Зсоскоростью 1 см/с. Фиксируют величину адгезии (липкости) в момент отрыва зонда 3 от образца 4 (гч 139,54 кПа). Процедуру повторяют при значениях Рк, равных Ра 80 кПа и Рз 100 кЛз. Получают величины

адгезии (липкости), равные TI 210 кПа и Гз 233,7 кПа соответственно для и Рз. По уравнениям (1) находят коэффициенты а 43.72; b - 2,66; с - 7,45 х 103. по уравнению (2) Гщах 281,17 кПа, причем коэффициент корреляции составляет 0.969.

Использован зонд 3 диаметром 8 мм, поверхность обрьзцз (лрепрегз), фиксированная опорой 5 и консолью б с отверстием пэд зонд 3 диаметром 8,1 мм, составляет

около 900 мм2.

Пример 2. Фиксируют втулку 1 в положении 1в, соответствующем Pi 90 кПа, далее проводят испытание по примеру 1. Фиксируют величину липкости т ,54 кПа. Таким же образом находят для Р2 110 кПа и Рз 130 кПа соответственно. Т2 246,92 кПа и гз 276,92 кПа. по которым определяют коэффициенты а 43,71; b 2.65; с -7,44 и гтах 281.22 кПа.

Коэффициент корреляции составляет

0,970.

В таблице приведены результаты определения контактной адгезии различных материалов и образцов (препрегов) с односторонним и/или двусторонним липким слоем. Формула изобретения 1. Способ определения контактной адгезии, заключающийся в том, что образец закрепляют между опорной поверхностью и

прижимной поверхностью, в которой выполнено отверстие, приводят в контакт с образцом проходящий через отверстие зонд, нагружают взаимодействующие поверхности зонда и образца, выдерживают

их при контактном давлении, разъединяют поверхности и определяют усилие отрыва, с учетом которого определяют контактную адгезию т, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, закрепление образца между опорной и прижимной поверхностями осуществляют таким образом, чтобы площадь образца между поверхностями превосходила площадь контакта зонда с образцом и площадь образца, ограниченную зондом и отверстием прижимной поверхности, и определяют максимальное значение rmax контактной адгезии из уравнения

fmax

4 з с - г/ 4с

где а, Ь, с - коэффициенты, определяемые при трех фиксированных значениях контактного давления Р 2,3 из системы трех уравнений вида ri а + b Pt + с Р.

2. Устройство для определения контактной адгезии, содержащее станину, установленные на ней держатель образца, сило- измеритель с направляющим штоком и пружиной, соединенный с силоизмерителем

зонд, связанный с последним привод перемещения и нагружающий узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, держатель выполнен в виде неподвижной опорной консоли и подвижной консоли с двумя полками, посредством одной из которых она взаимодействует с неподвижной опорной консолью, устройство снабжено второй пружиной, вз имодействующей со второй полкой подвижной консоли, и фиксатором положения подвижной консоли, а в первой полке подвижной консоли выполнено отверстие, в котором размещен зонд.

3. Устройство по п. 2, от л ича ю щее- с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено установленной на направляющем штоке и взаимодействующей с первой пружиной втулкой и фиксатором ее положения.

«Й

Изобретение относится к определению контактной адгезии (липкости) лент, адгези- вов, препрегов на основе различных напол нителей. Целью изобретения является повышение точности определения контактной адгезии (липкости) и производительности испытаний. Втулку 1 фиксируют фиксатором 2 в одном из положений, соответствующем разным давлениям зонда 3 на образец 4. Силоизмеритель 10 с зондом 3 с помощью грейферного узла 14 устанавливают в нейтральное положение. Консоль 6 поднимается с помощью лапки 15. В зазор между консолью 6 и опорой станины 5 помещают образец 4. Опускают лапку 15. Затем узел 14 отжимается от силоизмерителя 10, после чего под действием пружины 8 зонд 3 прижимается к образцу 4. Фиксатор 2 выводят из углубления втулки 1, включают привод 9 и осуществляют отрыв зонда 3 от образца 4, регистрируя усилие отрыва по шкале динамометра 8 и записывающим прибором. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл. Ю С

i

Д ила хууаа:.уу|г: 8жсу

5