Устройство для сборки и склеивания трубчатых образцов для определения модуля сдвига в клеевом соединении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к измерению физико-механических свойств клеевых соединений, а Также распространяется на соединения компаундами, герметиками, и может быть использовано в кораблестроении, авиастроении, строительстве и др. областях народного хозяйства, где необходим расчет на прочность клеевых и пр. соединений. , .. . ; -. . :.. . . Л/:.

Целью изобретения является повышение точности определения модуля сдвига в клеевом соединении за счет обеспечения фиксации толщины клеевого шва при сборке и склеивании образца, что позволяет склеивать образцы с заранее заданной толщиной клеевого шва в широком диапазоне толщин клеевого шва и, следовательно, повысить точность определении модуля сдвига. ;:.-;; . ... ; : ......,

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено устройство для сборки и склеивания трубчатых образцов для определения модуля сдвига в клеевом соединении; а - устройство при сборке образца, б- устройство при склеивании образца.

Устройство для сборки и склеивания трубчатых образцов 1 для определения модуля сдвига в клеевом соединении содержит щуп 2, выполненный в виде набора сменных металлических полуколец заданной толщины, равной толщине клеевого шва 3, цилиндрический фторопластовый вкладыш 4, винты 5, наружное фторопластовое кольцо с разрезом б и липкую ленту ПВХ 7.

СО

го

о

N5 СО

4

Для сборки образцов обе трубчатые части образца 1 надевают на фторопластовый вкладыш 4. Между склеиваемыми трубчатыми частями 1 устанавливают щуп 2 в виде металлических полуколец заданной толщины, соответствующей заданной толщине клеевого шва 3. Трубчатые части образца 1 закрепляют винтами 5 на фторопластовом вкладыше 4, после чего вынимают щуп 2.

После нанесения клея на обе склеиваемые поверхности и заполнения зазора между склеиваемыми поверхностями по периметру клеевого шва устанавливают фторопластовое наружное кольцо с разрезом 6. Зажимают наружное фторопластовое кольцо с разрезом 6 с усилием так, чтобы избыток клея выдавился, и стягивают кольцо 6 липкой лентой ПВХ 7.

После выдерживания образцов в устройстве в течение времени отверждения приспособление разбирают, для этого вывинчивают винты 5, снимают липкую ленту ПВХ 7, снимают наружное фторопластовое кольцо с разрезом б, при помощи слесарных тисок вынимают вкладыш 4. .

Преимущества применения устройства для сборки и склеивания трубчатых образцов для определения модуля сдвига в клеевом соединении по сравнению с известным техническим решением поясняются на следующем примере.

Пример. Определение модуля сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении с использованием предлагаемого устройства.

Так как значение модуля сдвига клея в клеевом соединении сравнивают со значением модуля сдвига клея в блоке, то перед определением модуля сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении определяют модуль сдвига клея ВК-9 в блоке.

Цилиндрические образцы клея ВК-9 в блоке испытывают при кручении на разрывной машине модели 2014 МК-50. Измеряют нагружающий момент с погрешностью не более 1%. Деформацию образца измеряют с помощью датчика электронной измерительной системы модели 214 с погрешностью измерения линейных перемещений захватов один относительно другого не более 4% от измеряемой величины при диапазоне измерений от 3 до 6 мкм. Погрешность измерения деформации не превышает 0,003 мм.

Модуль сдвига Сбя клея ВК-9 в блоке вычисляют по формуле

г дм-г 6бл TTtf

ЛГ-32

где 1- база измерения деформации;

AM, btp- приращение нагружающего момента и соответствующее приращение угловой деформации на линейном участке диаграммы нагружающий момент - деформация ;

D - диаметр рабочей части образца. Результаты определения модуля сдвига клея ВК-9 в блоке при нормальной темпера- туре приведены в табл.1. Условные обозначения, встречающиеся в табл.1:

ббл - модуль сдвига клея ВК-9 в блоке; Сбл - среднее значение модуля сдвига; ДСЗбл - вероятное отклонение модуля сдвига от среднего значения;

S - стандартное отклонение отдельных значений;

S - стандартное отклонение среднего значения;

v - коэффициент вариации среднего значения;

Ј - относительная ошибка. Затем определяют модуль сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении. Трубчатые части образцов изготавливают из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75.

Для образцов с толщиной клеевого шва менее 0,5 мм допуск на непараллельность свободной торцовой поверхности трубчатой части образца относительно склеиваемой поверхности должен быть не более 0,01 мм, допуск на непараллельность свободных торцовых поверхностей склеенного образца должен быть не более 0,02 мм.

Для образцов с толщиной клеевого шва не менее 0,5 мм допуск на непараллель- ность свободной торцовой поверхности трубчатой части образца относительно скле- иваемой поверхности должен быть не более 0,02 мм, допуск на непараллельность свободных торцовых поверхностей склеенного образца должен быть не более 0,05 мм.

Образцы собирают и склеивают клеем ВК-9 в заявленном приспособлении.

Испытания образцов проводят при кручении на разрывной машине модели 2014 МК-50. Деформацию образца измеряют с помощью датчика электронной измерите л ь- ной системы модели 214.

Модуль сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении G при кручении трубчатых образцов, склеенных встык, вычисляют по формуле ДМ-Н

Ge-SpT

где I - момент инерции;

Н - толщина клеевого шва;

AM.Zty - приращение нагружающего момента и соответствующее приращение угловой деформации на линейном участке диаграммы нагружающий момент - деформация.

Результаты определения при нормальной температуре модуля сдвига клея ВК-9 в .клеевом соединении на трубчатых образцах с фиксированной толщиной клеевого шва приведены в табл.2 (п. 1-5). Для сравнения результатов определения модуля сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении с применением предлагаемого устройства с известным техническим решением в табл.2 (п.6) приведены результаты определения при нормальной температуре модуля сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении на трубчатых образцах, склеенных вручную, прижимая трубчатые части образца друг к другу. Материал трубчатых частей образца - сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75. Испытания образцов по известному техническому решению проводят аналогично испытаниям образцов по предлагаемому техническому решению. Условные обозначения, встречающиеся в табл.2:

Н - толщина клеевого шва;

G - модуль сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении для каждого образца;

G - среднее значение модуля сдвига;

ДО - вероятное отклонение модуля, сдвига от среднего значения;

S - стандартное отклонение отдельных значений;

S - стандартное отклонение среднего значения;

V - коэффициент вариации среднего значения;

Ј- относительная ошибка.

Как видно из табл.2 (п.6))ПО прототипу толщина клеевого шва партий образцов складывается случайным образом в отличие от предлагаемого технического решения, где толщина клеевого шва фиксируется.

Также из табл.2 (п.6) по прототипу видно, что в партии образцов получаются образцы с различной толщиной клеевого шва, находящейся в узком интервале толщин клеевого шва примерно от 0,01 до 0,09 мм. Получить клеевой шов большей толщины по известному техническому решению нельзя. Клей вытекал бы и получался бы непроклей. Приспособления для предотвращения вытекания клея нет.

Фиксация толщины клеевого шва дает возможность склеивать образцы с заранее заданным значением толщины клеевого шва в широком диапазоне толщин клеевого шва и таким образом разрешить вопрос о

выявлении и установлении зависимости модуля сдвига клея в клеевом соединении от толщины клеевого шва.

5Как видно из тэбл.2, применение устройства для фиксации клеевого шва в предлагаемом техническом решении, а также склеивание образцов с заранее заданной одинаковой толщиной клеевого шва и ус0 реднение модуля сдвига клея в клеевом соединении только для образцов с одинаковой толщиной клеевого шва позволяет существенно снизить относительную ошибку с 55,3% по результатам прототипа до 6,3% по

5 предлагаемому техническому решению, коэффициент вариации среднего значения снижается с 23,3 по прототипу до 2,2% по предлагаемому техническому решению. Из результатов испытаний по предлага0 емому техническому решению табл.2 (п. 1-5) видно, что среднее значение модуля сдвига образцов с толщиной клеевого шва 2 мм на порядок больше среднего значения модуля сдвига образцов с толщиной клеевого шва

5 0,1 мм.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении удается не только повысить точность определения модуля сдвига по сравнению с известным техническим реше5 нием, но и избежать неправильного результата, что не позволяет сделать известное техническое решение.

Применение устройства для сборки и склеивания образцов для определения модуля сдвига клеевого соединения позволило

0 выявить и установить зависимость модуля сдвига от толщины клеевого шва, что повышает точность определения модуля сдвига. Формула изобретения Устройство для сборки и склеивания

5 трубчатых образцов для определения модуля сдвига в клеевом соединении, содержащее захватный узел для центровки трубчатых образцов и узел для заполнения зазора клеем, отличающееся тем, что,

0 с целью повышения точности определения модуля сдвига за счет обеспечения фиксации толщины клеевого шва, захватный узел выполнен в виде цилиндрического фтороп- ластового вкладыша, предназначенного для

5 размещения в центральном отверстии склеиваемых трубчатых образцов, винтов, предназначенных для крепления трубчатых образцов на вкладыше, фторопластового кольца с боковым разрезом, предназначенного для размещения на внешней поверхности трубчатых образцов, и щупа, выполненного в виде набора сменных металлических полуколец, предназначенных для размещения в боковом разрезе кольца.

Таблица 1

Изобретение относится к измерениям физико-механических свойств клеевых соединений и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где необходим расчет на прочность клеевых соединений. Цель изобретения - повышение точности определения модуля сдвига за счет обеспечения фиксации толщины клеевого шва. Устройство для сборки и склеивания трубчатых образцов содержит щуп, выполненный в виде набора сменных металлических полуколец заданной толщины, равной Толщине клеевого шва; цилиндрическийфторопластовый вкладыш, винты, наружное фторопластовое кольцо с разрезом и липкую ленту ЛВХ. Устройство позволяет фиксировать толщину, клеевого шва и за счет этого повысить точность определения модуля сдвига в клеевом соединении. 1 ил., 2 табл. « Ё

Результаты определения модуля сдвига клея ВК-9 в блоке при нормальной температуре

Результаты определения модуля сдвига клея ВК-9 в клеевом соединении

при комнатной температуре

Таблица 2

XI.