ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые области практического применения экспериментальных данных и методов расчета по теплообмену в зоне соединений на клеях из "Теплообмен через соединения на клеях " Серьезным дефектом клеевых соединений является наличие пористости в клеевой прослойке. Пустоты, расположенные в структуре клеевой прослойки, представляют собой наиболее крупные микродефекты, нарушающие ее монолитность и снижающие когезионную прочность соединения. Пористость возникает в результате недостаточно полного удаления растворителя из клеевого слоя в момент открытой выдержки или при интенсивном нагреве соединения в период полимеризации клеевой композиции [Л. 1, 2]. [c.231] Многочисленными исследованиями установлено [Л. 92], что пористость различных по химической природе материалов оказывает существенное влияние на величину теплопроводности. Так, по данным [Л. 80] повышение плотности пресс-материала К-21-22 на 11,3% соответственно увеличивает теплопроводность на 10%. Для конструкционного стеклотекстолита ЭФ 32-301 изменение относительного содержания пористости в связующем от 0,1 до 0,3 понижает теплопроводность на 24— 26% [Л. 133]. [c.231] Снижение теплопроводности для пористых полимерных систем вызвано наличием газовых включений произвольной формы, заполненных продуктами разложения мономера связующего, теплопроводность которых не превышает 5—10% теплопроводности связующего. [c.232] Установим взаимосвязь между тепловой проводимостью и пористостью соединений на клеях с целью использования ее для определения пористости клеевых прослоек непосредственно в изделиях. [c.232] Основная трудность практического использования выражения (6-1) заключается в определении приведенного коэффициента теплопроводности пористой клеевой прослойки. [c.233] Пористость клеевых прослоек, оказывающая влияние на формирование физико-механических свойств соединения на клеях, в настоящее время мало изучена. Основной причиной этого является отсутствие достаточно простых и точных методов исследований. [c.233] При оценке пористости с точки зрения ее влияния на процесс теплопереноса через клеевые прослойки особый интерес представляет объемная пористость. Поскольку клеевые прослойки имеют ограниченную толщину, распределение пористости в направлении по нормали к поверхностям субстрата не имеет практического значения. Этого нельзя сказать относительно характера распределения пористости по площади склеивания. [c.233] Исследованиями установлено, что клеевые композиции, отверждаемые полимеризацией, а также поликонденсацией исходного мономера или олигомера, образуют в большинстве случаев клеевые прослойки с незначительной пористостью, обычно статистически равномерно распределенной по площади склеивания. По-другому выглядят соединения на клеях, отверждаемых удалением растворителя из раствора полимера. В этом случае даже при оптимальных условиях открытой выдержки имеет место пористость, причем на кривых распределения количества пор nlI,n = f Llx) (2л, п — соответственно общее и текущее число пор в прослойке L —ширина нахлестки X — текущий размер) (рис. 6-2) наблюдаются максимумы в периферийной области склеенного образца. Экспериментальный характер распределения пор по площади склеивания является, в частности, причиной того, что максимальные внутренние напряжения зачастую локализированы в периферийный зоне соединений. [c.234] Проведенный многоструктурный анализ морфологии клеевых прослоек показал, что в большинст-1,0 ве случаев поры имеют форму, близкую к сферической, и лишь в случае отверждения маловязких клеев при высоких давлениях образуются поры сферической формы. [c.234] Представляет интерес для расчета систем, пористость которых колеблется в широком диапазоне. [c.236] Экспериментальные данные, приведенные на рис. 6-3, свидетельствуют о том, что тепловая проводимость клеевой прослойки чувствительно реагирует на изменение пористости, а поэтому может быть использована для диагностики последней. Так, например, повышение объемного содержания сфероидальных пор с 10 до 20% ведет к уменьшению тепловой проводимости на 20—22%. [c.238] Цифры у сплошных линий соответствуют нумерации и данным образцов табл. 6-1 /— расчет по (6-9) для прослоек со сфероидальными порами V—4 — расчет по (6-8) для прослоек со сферическими порами 5, 6 — расчет по (6-1) с учетом соответственно (6-2) и (6-3) для клея ВК-32-200. [c.238] Статистическая обработка результатов расчета подтверждает тесную связь между тепловой проводимостью и пористостью клеевых прослоек. Коэффициент корреляции между пористостью, рассчитанной на основании опытных данных по тепловой проводимости, и фактической составляет для системы со сферическими порами 0,964 и сфероидальными 0,972. Такое соответствие между опытными и расчетными данными свидетельствует, в частности, об отсутствии влияния краевого эффекта в распределении пор по поверхности склеивания на процесс теплопереноса через клеевую прослойку. Это обусловлено, очевидно, тем, что за счет малой толщины прослойки практически исключается переориентация теплового потока в зонах с неравномерным распределением пор. Следует отметить, что для клеевых прослоек с пористостью выше 30% наблюдается разброс опытных данных от расчетных, полученных по выражениям (6-8) и (6-9). Это, очевидно, связано с образованием крупномасштабных газовых дислокаций неправильной геометрической формы. Для таких систем нарушаются условия, при которых справедливы выражения (6-8), (6-9). Таким образом, установленная связь между тепловой проводимостью и пористостью клеевой прослойки позволяет осуществлять количественный контроль пористости без разрушения соединения [Л. 137, 138 . [c.239] Определенный интерес вызывает возможность определения объемного веса клеевых прослоек на основе не-наполненных клеев по ее тепловой проводимости. В целом ряде работ [Л. 80, 92, 133, 135] отмечается наличие связи между теплопроводностью и объемным весом различных материалов. Следуя аналогии свойств твердых тел, можно предполагать наличие определенного вида связи между теплопроводностью и объемным весом для клеевых прослоек. [c.240] Зависимость между тепловой проводимостью а и объемным весом V клеевых прослоек приведена на рис. 6-4, из которого видна довольно тесная взаимосвязь между величинами а и и в широком диапазоне изменения v. Значения объемного веса, рассчитанные по формулам (6-16), (6-17), хорошо согласуются с данными опытов. Коэффициент корреляции между расчетными и опытными значениями v равен 0,966. Несколько более выраженные отклонения опытных данных от расчетных у более пористых клеевых прослоек можно объяснить все тем же нарушением условий, при которых получены зависимости (6-3), (6-6). [c.241] Цифры у линий соответствуют нумерации я данным образцов табл. 6-1 /. 3 —расчет по (6-1/) для прослоек со сфероидальными порами У —расчет па (6-16) для прослоек со сфериче-схнми порами. [c.241] Исследования проводились на образцах с характеристиками, идентичными применявшимся для исследований влияния пористости и объемного веса на тепловую проводимость клеевых прослоек (см. табл. 6-1). Прочность клеевых соединений на сдвиг Тв испытывалась согласно ГОСТ 14759-69 на испытательной машине ЦДМ-10 с нагревательным приспособлением при температуре 368 К. Прочность при сдвиге определялась как среднее из четырех замедрв. [c.242] Цифры у сплошных линий соответствуют нумерации и данным образцов табл. 6-1 опытные данные обработаны способом наименьших квадратов /—4 — прослойки со сфероидальными порами J 4 — прослойки со сферическими порами. [c.242] Цифры у линий соответствуют нумерации и данным образцов табл. 6-1 кривые построены по уравнению регрессии /—4 — прослойки со сфероидальными порами —прослойки со сферическими порами. [c.244] Для контроля качества клеевой прослойки клее-свар-ных соединений в производственной практике применяются те же методы, что и для контроля клеевых соединений [Л. 1, 139]. Однако указанные методы дефектоскопии не позволяют получать качественные и количественные показатели о наличии пористости в клеевой прослойке клее-сварных соединений. Практически открытым остается вопрос и о способе неразрушающего контроля прочности такого рода соединений. [c.245] Вернуться к основной статье