ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Напряжения в оптических деталях, склеенных клеями на основе эпоксидных смол из "Напряжения и деформации в деталях оптических приборов " Как было отмечено ранее, бальзам и бальзамин имеют недостатки и применение их далеко не всегда дает приемлемые результаты. Исследования по отысканию новых клеев выявили целую группу склеивающих материалов, изготовленных на основе эпоксидных смол, вполне пригодных для склеивания оптических деталей. Их влияние на напряженное состояние склеенных оптических деталей рассмотрено ниже. [c.73] В массовом производстве. Тем не менее положительные качества клея ОК-50 сделали его применение в некоторых случаях обязательным, особенно когда необходимы большая механическая прочность и высокая разрешающая сила склеенных деталей. [c.73] Исследования такого рода для образцов, склеенных бальзамом и бальзамином, дают положительные напряжения вдоль склеивающего слоя (по крайней мере, в средней части образца), т. е. пластинки оказываются [растянутыми. Склеивание ОК-50 дает сжатие, хотя и небольшое, поэтому здесь должен быть другой характер взаимного воздействия деталей и клея. Вероятно, ОК-50 полимери-зуется сразу по всему объему, без образования жесткого пояска по контуру. Так как при полимеризации этот клей испытывает усадку (около 4%), то склеивае.мые детали стягиваются им, что и вызывает отрицательные напряжения. Усадка клея невелика, поэтому и напряжения имеют небольшую величину. Характер распределения напряжений при втором цикле проведения эксперимента сохраняется. [c.74] Исследование напряжений вдоль склеивающего слоя в образце, склеенном ОК-50 из стекол с Аа = = 64-10 Мград, при различных приращениях температуры дало кривые, приведенные на рис. 42. Склеивание осуществлялось при 22° С, напряжения же измерялись при других, более высоких и более низких температурах. [c.74] Наблюдения, проведенные несколько раз в различное время при одинаковых условиях, не дали одинаковых результатов. Даже соблюдение обычно принятого режима склеивания — выдержка несколько дней без нагрева и затем трехчасовой прогрев при 60° С — не приводило к одинаковым результатам, если исследования велись при более высоких температурах. Это позволило сделать вывод, что при комнатной температуре клей ОК-50 полимеризуется очень медленно, причем, по-видимому, только до какого-то определенного уровня. Нагрев приводит к последующей стадии полимеризации, но если выдержка при заданной температуре имеет небольшую длительность и температура невысока, то до конца полимеризация не происходит. Нагрев до еще более высокой температуры ведет снова к увеличению степени полимеризации и т. д., пока клей не будет полностью заполимеризован. [c.75] Напряжения о у для температур 22,6 и 34,5° С представлены на рис. 42 кривыми 2, 4 и 6. При температуре склейки Оу очень малы, почти равны нулю, а характер их распределения аналогичен описанному ранее (см. п. 16). При охлаждении вид кривой остается прежним, но более ярко выраженным, так как напряжения по величине увеличиваются в несколько раз. В этом случае к влиянию разницы коэффициентов линейного расширения склеиваемых стекол добавляются влияния усадки и разницы механических свойств стекол и клея (а ОК 50 значительно превышает а любого стекла). При повышении температуры значительные напряжения Оу возникают у бокового контура образца, в средней же части они увеличиваются незначительно. [c.75] Распределение напряжений Оу по среднему сечению для таких же приращений температур показано на рис. 44. [c.77] Обозначения кривых для соответствующих сохранены. Все кривые, кроме одной, подчиняются одному и тому же закону. Распределение напряжений при температуре склейки (кривая 1) объяснить трудно. Остальные кривые подтверждают ранее выдвинутые предположения о причинах появления напряжений Оу. Здесь изменение напряжений также примерно прямо пропорционально изменению температуры. В обычных условиях а у очень малы, особенно по сравнению с (масштаб для сг в 4 раза крупнее, чем для Ох). При больших температурах Оу могут быть все же довольно значительными, так, для А = 130° а у = 20 кПсм . [c.77] Уже было сказано, что полимеризация клея ОК-50 при комнатной температуре происходит очень медленно. [c.77] Клей в размягченном состоянии остается до некоторой температуры, после чего жесткость его держится примерно на одном уровне и затем начинает увеличиваться. Поведение клея отражается на напряженном состоянии склеенных деталей напряжения растут, уменьшаются, сохраняют почти постоянную величину и снова растут — так же, как изменяется жесткость клея. [c.79] Однако из рис. 45 видно, что исследуемого диапазона температур недостаточно, чтобы составить полное представление о характере полимеризации ОК-50 и влиянии его на напряженное состояние склеенных им оптических деталей. В связи с этим образцы, склеенные ОК-50, прогревались до более высоких температур. [c.79] На рис. 46 изображены кривые для обеих склеенных пластинок. Напряжения измерялись в средних точках образцов, где = 0. очень мало и можно считать, что = 2тц]ах. кроме того, в средней точке из-за симметрии не сказывается краевой эффект и поэтому исследование в этом месте позволяет с уверенностью характеризовать напряженное состояние. Сначала напряжения растут до некоторой точки (условно назовем ее первой критической), за которой они начинают падать и падают также до некоторой точки (назовем ее второй критической) после этого начинается рост напряжений, почти пропорциональный изменению температуры. Эта зависимость продолжается до конца нагрева (150° С). Дальше повышать температуру нельзя, так как может произойти разрушение клея ОК-50. После перехода за вторую критическую точку ОК-50 полимеризован в значительной степени. Если теперь уменьшать температуру, то напряжения также начинают уменьшаться и в некоторой точке (назовем ее третьей критической) становятся равными нулю. Третья критическая точка попадает в зону довольно высоких температур, причем сдвигается по оси температур тем больше, чем до более высокой температуры был нагрет образец. Такое положение третьей критической точки свидетельствует о том, что при комнатной температуре детали будут сильно напряжены, так как после перехода через нуль при охлаждении напряжения быстро растут. [c.79] Изменение напряжений при охлаждении не совсем пропорционально изменению температуры, так как клей при любой степени полимеризации обладает определенной эластичностью. В полностью полимеризованном клее никаких внутренних изменений не происходит, поэтому повторяющиеся при одинаковых условиях эксперименты должны приводить к одинаковым напряженным состояниям. [c.81] Для проверки этого положения цикл нагрев до 150° С и последующее охлаждение до 20° С был повторен трижды (/, II, III на рис. 46). Напряжения измерялись в средней точке образца. Как и предполагалось, после охлаждения до комнатной температуры напряжения в образце имеют большую величину (более 60 кГ/см ). Между циклами нагрев — охлаждение существует некоторый промежуток времени — порядка суток, в течение которого образец выдерживается при комнатной температуре, так как эксперимент в силу медленного нагрева и охлаждения продолжается долго. Суточная выдержка при комнатной температуре приводит к некоторому падению напряжений, причем от цикла к циклу такое падение уменьшается и после третьего цикла его не наблюдается. По-видимому, в течение эксперимента происходит незначительная до-полимеризация клея, полностью заканчивающаяся только после проведения всего эксперимента. Полностью полиме-ризовавшийся клей при проведении циклов нагрев— охлаждение дает кривые т ах = / it° С) в виде стабильной гистерезисной кривой. [c.81] После проведения двух циклов нагрев до 150° С и охлаждение до 20° С клей ОК-50 практически полимеризуется полностью. В этом состоянии клей должен быть достаточно упругим, что и подтверждается исследованием напряжений на релаксацию. [c.81] Образец, склеенный ОК-50 и дважды прогретый до 150° С, исследовался на сохранение в нем напряжений в течение 1500 ч. Изменений напряжений за это время не произошло, что подтверждают и окончание полимеризации, и высокие механические свойства клея. Очевидно, что оптические детали, склеенные клеем ОК-50, будут надежно зафиксированы друг относительно друга. [c.81] При исследовании цилиндрических образцов (склеенных из пластинок, верхняя и нижняя грани которых вырезаны по концентрическим цилиндрическим поверхностям) оказалось, что первая критическая точка появляется у них при более низкой температуре (60° С вместо 73° С). Примерно на 10° С сдвигается в зону более низких температур и вторая критическая точка. Рост напряжений при высоких температурах в цилиндрических образцах идет медленнее, чем в прямоугольных, но после охлаждения до комнатной температуры напряженное состояние тех и других образцов будет примерно одинаковым, так как напряжения в цилиндрических образцах при охлаждении изменяются интенсивнее. Так, третья критическая точка в них соответствует более высокой температуре (80° С вместо 70° С). Характер распределения напряжений при повторении циклов нагрев—охлаждение сохраняется для всех образцов. [c.82] Исследование напряженного состояния цилиндрических образцов вдоль склеивающего слоя показало, что напряжения несколько увеличиваются от центра образца к краям, при этом третья критическая точка постепенно перемещается (до 10° С) в область высоких температур. Форма кривых = / ( ° С) остается прежней. [c.82] Исследование напряженного состояния прямоугольных пластинок, склеенных ОК-72Ф из стекол одной марки, показало, что полимеризация этого клея происходит равномерно по всей поверхности склейки. [c.85] Вернуться к основной статье