Способ определения адгезионной прочности соединений материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения адгезионной прочности материалов.

Известен способ контроля качества сварных соединений полимерных материалов, основанный на электроискровом принципе. Изделие помещают между электродами, на которые подается высокочастотное напряжение. При наличии дефекта воздушный промежуток между электродами пробивается, что и регистрируется оператором.

Недостатком указанного способа является отсутствие количественной оценки прочности сварного соединения.

Известен также способ контроля прочности ультразвуковой сварки полимерных текстильных материалов, заключающийся в определении разрывной прочности сварного соединения материалов. Данный способ определения адгезионной прочности материалов основан на воздействии на соединение ультразвуковых колебаний (УЗК) пер пендикулярно поверхности соединения до его сплавления и измерения толщины сплавленного соединения.

Недостатком известного способа является низкая точность при испытаниях геотекстильных материалов, так как в этих материалах в зонах, прилегающих к зоне сплавления, в результате теплового воздействия происходят такие структурные изменения как охрупчивание, влияющее на прочностные параметры образца соединения.

Цель изобретения - повышение точности при контроле соединений геотекстильных материалов путем снижения,

О

го

Ю (Л

о

погрешностей, связанных со структур ш- ми изменениями материалов в зоне, прилегающей к зоне сплавления.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа контроля прочности сварного соединения.

Устройство содержит генератор 1 ультразвуковой частоты, предназначенный для воздействия на элементы 2 соединения материалов и связанный с и.эмерите- лем 3 времени, вход которого соединен с толщиномером 4, выполненным, например, в виде микрометра, связанного с генератором 1 Каждый элемент 2 имеет толщину ho.

Способ осуществляют следующим образом.

Включают генератор 1 и воздействуют на элементы 2 ультразвуковыми колебаниями, перпендикулярными к поверхности соединения. Одновременно с генератором 1 включают измеритель 3 и толщиномер 4. При образовании проплавленного слоя, соответствующего сформированному сварному соединению, сигнал с толщиномера 4 поступает на генератор 1 и измеритель 3 времени, отключая их

Как показали экспериментальные проверки, соединение геотекстильного материала сформировано при толщине hnp проплаченного слоя, равной

h 2 h + п лр -3 и о - 10 ,

(D

где h0 - исходная толщина элемента 1 до

воздействия ультргзвуковых колебаний

По окончании воздействия улыразву ксвых колебаний определяют прочность материала, в качестве параметра А которой принимают следующее соотношение

А 15,59 + 0.01t - 1,34d - 0.57F, (2) где А - параметр прочности, кгь/см,

t - время воздействия ультразвуковых колебаний,с;

d - толщина сплавленного слоя, мм;

F - статическая нагрузка, Н.

Во время воздействия ультразвуковых колебаний на соединение геотекстильного материала изменениям подвергаются не только диффундирующие слои но и слои, прилегающие к зоне сплавлеьия. В геотекстильном материале в установившемся режиме в этих слоях происходят такие структурные изменения, как охрупчивание, оказывающее влияние на прочностные характеристики соединения. Учет времени воздействия ультразвуковых колебаний позволяет

оценить влияние этих слоев на прочностные характеристики

Формула (2) получена экспериментальным путем на основе матричной алгебры,

позволившей получить зависимость параметра прочности А, как функции времени воздействия ультразвуковых колебаний, толщина шва и статической нагрузки на основе экспериментальных данных

Результаты эксперимента и матрицы

планирования представлены в таблице.

v t-12 Y d-1

X 1 ,X 2 - -Q-g- ,

F-10 АЗ1 ,

A -9,67 f 0,04 - -0,67x

x ))

0,51

(3)

После приведения подобных членов получим формулу (2).

Пример. Объектом испытания являлась полоска геотекстильного материала дорнита Ф-26. Время проплавления измерялось секундомером, площадь проплавления участка S 100 мм ,

статическая нагрузка составила 8 Н, толщина сварною соединения d 1 мм (измеря- пась микрометром)., амплитуда колебаний 15 ± 3 мкм, частота колебаний 44 ± 4 кГц Подаавив полученные выше параметры

в формулу (2), получим значение А 9,85 гкс/см.

Указанное значение в пределах ошибки эксперимента соответствует данному параметру, полученному на разрывной машине

при разрушении соединения

Формула изобретения Способ определения адгезионной прочности соединений материалов, заключающийся в гом, что к испытуемому соединению

прикладывают статическую нагрузку, воздействуют на него ультразвуковыми колебаниями, перпендикулярными к его поверхности, до сплавления элементов соединения и измеряют толщину сплавленного слоя, по которой

определяют прочность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при контроле соединений геотекстильных материалов путем снижения погрешностей, связанных со структурными изменениями

материалов в зоне, прилегающей к зоне сплавления, измеряют время воздействия ультразвуковых колебаний, с учетом которого судят о прочности по параметру А, который определяют из соотношения

где А - параметр прочности, кгс/см;

t- время воздействия ультразвуковых колебаний, с;

d -толщина сплавленного слоя, мм;

F- величина статической нагрузки, Н; 0,01 - коэффициент KI, 1/с; 1,34 - коэффициент К2, 1/мм; 0,57- коэффициент Кз, 1/м.

Изобретение относится к способам определения адгезионной прочности соединений материалов и позволяет повысить точность при контроле соединений геотекстильных материалов путем снижения погрешностей, связанных со структурными изменениями материалов в зоне, прилегающей к зоне сплавления. К соединению при- кладывают статическую нагрузку, воздействуют на него перпендикулярными к его поверхности ультразвуковыми колебаниями до сплавления егс элементов. Ультразвуковые колебания прикладывают перпендикулярно поверхности соединения. Измеряют время воздействия ультразвуковых колебаний и толщину сплавленного слоя, по которым определяют параметр А прочности по следующему соотношению: А 15,59 + О.ОП- 1,34d - 0.57F, где t - время воздействия ультразвуковых колебаний; d - толщина сплавленного слоя, мм; F- величина статической нагрузки, Н. (Л