Адгезионная прочность на шероховатой поверхности

Адгезионная прочность на шероховатой поверхности. После затвердевания жидкого адгезива на шероховатой поверхности возможно образование дефектов, которые впоследствии могут привести к ослаблению или нарушению адгезионного взаимодействия. К числу таких дефектов относятся неполное заполнение углублений шероховатой поверхности, образование трещин и пор в результате затвердения пленки и другие. К числу дефектов можно отнести возникновение внутренних напряжений, влияние которых на адгезионную прочность подробно рассмотрено в гл. VII. [c.218]

Под действием внутренних напряжений, возникающих в пленке, может происходить деформация выступов шероховатой поверхности субстрата, что, в свою очередь, оказывает влияние на адгезионную прочность. Выступ шероховатой поверхности можно представить в виде конуса с закругленной вершиной радиусом г. На металлических поверхностях угол (р) наклона образующей конуса к его высоте может составлять 80—85 [262]. Боковая поверхность такого конуса Sf с углом р и высотой б равна [c.320]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [110] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов, Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Влияние шероховатости, точнее, высоты выступов поверхности субстрата на адгезионную прочность может быть различным. Проследим это влияние на примере адгезии некоторых пленок к поверх- [c.142]

Анализируя данные рис. 111,8, можно сделать вывод, что влияние шероховатости на адгезионную прочность определяется размерами выступов или выемов поверхности. Частота этих выступов и их рельеф зависят от свойств контактирующих тел. Поэтому соотношения между зонами I, II и III рис. 111,8 могут быть различными для различных конкретных систем. Так, для пленок, изготовленных из полимерного материала стиракрила, с увеличением шероховатости поверхности адгезионная прочность увеличивается (что соответствует зоне I рис. 111,8) следующим образом [119] [c.143]

В данном случае шероховатость характеризуется чистотой обработки поверхности и способом обработки. На стальных поверхностях, имеющих выступы поверхности тина ласточкин хвост, т. е. более сложный рельеф, чем в двух других случаях, обнаружена повышенная адгезионная прочность. Поэтому помимо размеров и выступов шероховатой поверхности следует иметь в виду еще и форму этих выступов. [c.143]

Увеличение адгезионной прочности с ростом выемов шероховатой поверхности наблюдали при адгезии льда к латуни и дюралю-мину. Шероховатость определяли глубиной канавок, образованных на поверхности в результате токарной обработки [120]. Зависимость адгезионной нрочности льда от глубины канавок в латуни характеризуется следуюш ими данными [c.144]

Для оценки влияния на адгезионную прочность загрязнений их создавали искусственно [120]. Так, на стальную поверхность наносили пленку толуола, которая выполняла роль загрязнения. Стальная поверхность имела канавки глубиной 100 мкм. Пленка толуола экранировала шероховатость исходной поверхности и уменьшала адгезию льда к этой поверхности. Адгезионная прочность льда к стальной поверхности без пленки толуола составляла 1,2 -10 Па, а нри наличии пленки толуола — 3-10 Па. Приведенный пример является наглядным свидетельством снижения адгезионной нрочности за счет загрязнений. [c.148]

Смачивание шероховатых поверхностей расплавами адгезива. На смачивание поверхности субстрата оказывает влияние шероховатость этой поверхности. Смачивание шероховатых поверхностей рассмотрено подробно ранее [2, с. 212]. Здесь же остановимся лишь на тех вопросах смачивания шероховатых поверхностей, которые непосредственно связаны с адгезионной прочностью пленок. [c.213]

Зависимость адгезионной прочности от реологической характеристики расплава адгезива (вязкости) показана в работе [134]. В качестве адгезива применяли наполненный тальком нестабилизированный полиэтилен низкой плотности. Пленку полиэтилена наносили на стальную фольгу толщиной 70 мкм, поверхность которой для придания шероховатости подвергалась дробеструйной обработке. Адгезионную прочность определяли методом отслаивания. Вязкость расплава адгезива оценивали по отношению к наиболее вязкому расплаву данного полимера, вязкость которого принимали за 100%. [c.220]

ТАБЛИЦА У,3. Влияние вязкости расплава полиэтилена и шероховатости поверхности стали на адгезионную прочность пленки полиэтилена [134] [c.220]

Адгезионная прочность смазочных пленок, как и других пленок, зависит от шероховатости исходной поверхности и метода ее обработки. Так, после шлифования и пескоструйной обработки Ст-45 адгезионная прочность к ней пленок КО-916 будет различной. Адгезионная прочность пленок к Ст-45 после пескоструйной обработки на 20% выше, чем после шлифования. Пескоструйная обработка приводит к образованию выступов и выемов, не имеющих определенной ориентации и обладающих неправильной формой, к увеличению площади контакта адгезива — субстрата, а также адгезионной прочности. При шлифовании срезается вершина выступов шероховатой поверхности, что способствует снижению площади контакта и адгезионной прочности. [c.225]

Адгезионная прочность пленок, образуемых плазменным методом зависит от шероховатости поверхности субстрата. Частицы порошка вместе со струей плазмы подаются на поверхность субстрата и задерживаются выступами шероховатой поверхности. Поэтому адгезионная прочность таких пленок зависит от высоты выступов шероховатой поверхности. Проводили исследования [205] адгезионной прочности образованных плазменным методом пленок нихрома в зависимости от высоты выступов шероховатой стальной поверхности (Ст-3). Одновременно определяли твердость поверхности субстрата и ее изменение по отношению к твердости исходного образца, т. е. твердость субстрата после адгезии выражали через твердость субстрата до возникновения адгезионного контакта (в %). Получены следующие данные [c.259]

Следует отметить, что на адгезионную прочность пленки будут влиять свойства шероховатой поверхности субстрата, а также свойства материала самой пленки. Наряду с шероховатостью форма поверхности субстрата также влияет на адгезионную нрочность. [c.321]

В условиях рассматриваемой задачи необходимо также предусматривать возможность разрушения сосульки по участку ее крепления к недеформи-руемой поверхности основания. Прочность адгезионного сцепления льда с инородным материалом, измеренная в единицах напряжения, обычно назьшается силой смерзания и существенно зависит от различных параметров, в частности физико-механических свойств материала основания, шероховатости поверхности смерзания, температуры окружающей среды и т.п. Анализ экспериментальных значений силы смерзания льда с некоторыми распространенными в строительной практике материалами (например, бетоном или древесиной) при температуре окружающей среды 0° -г —5 °С приводит к заключению, что сила смерзания, как правило, несколько меньше прочности льда на растяжение (для соответствующей температуры и при прочих равных условиях), либо они имеют примерно одинаковые значения с точностью до разброса экспериментальных данных [1,2]. [c.9]

Волокнистые наполнители находят более широкое применение в производстве композиционных материалов вследствие их высокой прочности и жесткости и способности предотвращать прорастание треш,ин в хрупкой полимерной матрице. В зависимости от метода получения волокна обычно имеют цилиндрическую или неправильную форму. Волокна с гладкой поверхностью образуют менее прочное механическое сцепление с матрицей. Однако волокна с гладкой поверхностью легче смачиваются, чем с шероховатой, хотя полного смачивания волокон полимерами, так чтобы вообще не было пустот на поверхности, практически достигнуть не удается. Волокна могут адсорбировать различные вещества, способные влиять на их адгезионные свойства. Следует отметить, что прочное сцепление волокон с полимерной матрицей не всегда желательно, так как оно уменьшает поглощение механической энергии при разрушении композиционного материала. [c.371]

На процесс склеивания влияет природа склеиваемых материалов. Так, полярные материалы требуют применения полярных клеев. Адгезионные свойства металлов различны если их расположить в убывающем порядке, то будем иметь сталь—бронза—алюминиевые сплавы — медь — железо — латунь. Если одним и тем же клеем склеивать сталь и дюралюмин, то прочность соединения стали будет выше на 10—100%. При склеивании пластиков лучшим клеем является раствор или расплав этого же пластика. Если пластики неполярны и не растворяются в растворителях (полиэтилен, фторопласт-4, полипропилен), то изменяют характер их поверхности механическим или химическим путем, придавая шероховатость нли полярность поверхностному слою. [c.455]

Таким образом, следует считать, что шероховатость является необходимым, но недостаточным условием получения высокой адгезии металлического покрытия к пластмассе. Надо учитывать влияние на адгезию следующих факторов прочности самой пластмассы, так как разрушение обычно происходит в поверхностно.м слое пластмассы наличия благоприятных функциональных групп на поверхности присутствия различных промоторов адгезии неорганических, например соединений хрома, и органических, таких, как полярные низкомолекулярные соединения. Кроме того, на адгезию со временем могут оказать отрицательное влияние некоторые вещества, которые, диффундируя к промежуточному слою из глубины пластмассы, разрушают или ослабляют его (например, оксиды азота, если пластмассу травили в азотной кислоте). Существенное влияние имеют природа и условия осаждения металлического покрытия. Благородные металлы (Аи, Ад) образуют слабо связанные с пластмассой покрытия. Медь и пикель при больших скоростях осаждения дают прочные сцепления, а при малых — слабо связанные осадки. В итоге можно сказать, что адгезионные и другие физико-механические свойства металлизированных пластмасс как композиционного материала зависят от структуры и свойств промежуточного слоя, который играет роль связки. Рен- [c.18]

Влияние шероховатости и формы поверхности субстрата на внутренние напряжения и адгезионн ю прочность пленки. ] ассмотренные выше представления о возникновении и влиянии внутренних напряжений не учитывают шероховатость поверхности субстрата и возможность исиользования поверхностей, форма которых отличается от плоскости. Отметим некоторые особенности влияния внутренних напряжений на адгезионную прочность при формировании пленки на шероховатой поверхности. [c.319]

Вследствие повышения температуры при росте скорости скольжения изменяется прочность и характер адгезионной связи. С увеличением температуры изменяется прочность, толщина и природа защитной контактной пленки. В зоне малых скоростей достаточная защитная пленка не успевает образоваться, и передеформирование переходит в микрорезание, что соответствует возрастающей ветви кривой коэффициент трения — скорость. При дальнейшем повышении скорости (следовательно, температуры) снижение адгезионной прочности фрикционных связей приводит к уменьшению высоты деформационного валика и выглаживанию поверхности трения. Вследствие этого по мере роста скорости скольжения шероховатость переходит через максимум, соответственно влияя на коэффициент трения. При малых значениях скорости скольжения ее влияние как фактора, изменяющего прочность материала, незначительно [14]. [c.123]

Во второй серии опытов осуществляли произвольное совмещение поверхностей, ранее контактировавших между собой. Площадь фактического контакта в этом случае снижается до 66% по отношению к номинальной. Такое снижение площади фактического контакта обусловлено несовпадением выступов одной поверхности с выемами другой [123], Пропорционально снижению площади фактического контакта уменьшается прочность вновь вводимых в соприкосиовени частиц слюды по сравнению с первичной когезионной прочностью при расщеплении. Выступы шероховатой поверхности могут служить, дополнительным препятствием при определении адгезионной прочности методом сдвига. Если исходить из предположения, что фактический контакт осуществляется по выступам шероховатой поверхности, то сила сдвига расходуется на следующие составляющие деформацию материала Р , противодействие адгезионному взаимодействию Р , силу, возникшую в результате перемещения тел в обусловливающую создание царапин или вмятин Рз Р = + + / 2 + Р . Силы Р , Р , Рд определяются соотношениями [c.146]

Обнаруженная ранее тенденция роста индекса адгезии по мере увеличения Лд соблюдается и в этом случае. Однако, как в случае добавки в эмаль кобальта, так и в случае введения в эмаль различных окислов, не всегда наблюдается прямая связь между коэффициентом Лд и индексом адгезии, т. е. адгезионной прочностью. Хотя в обоих случаях (при введении в эмаль кобальта и окислов) максимальная адгезионная прочность достигается при Лд = 1,48, отсутствует прямая зависимость между коэффициентом Лд и адгезионной прочностью (индексом адгезии). Дело в том, что в работе [172] не учтена возможность неполного смачивания выемов контактирующих поверхностей, которое представлено на рис. У,2в и учитывается коэффициентом Л д. Фактически нроизогпло смешение значений коэффициентов Лд и Лд, а в некоторых случаях вместо коэффициента Лд смачивание выемов шероховатой поверхности учитывается ошибочно при помощи коэффициента Л д. Если бы эти коэффициенты были бы разграничены, то зависимость между адгезионной прочностью и смачиванием шероховатых поверхностей была бы однозначной. [c.216]

В зависимости от способа создания шероховатой поверхности изменяются размеры выемов и условия формирования адгезионного взаимодействия. Для иллюстрации этого рассмотрим зависимость адгезионной прочности некоторых покрытий, образованных в результате нанесения металлов в Нлидком виде на стальную поверхность, от вида обработки стальной поверхности (марка стали Ст-38), применяемой в качестве субстрата (табл. У,2). [c.217]

Меньшей адгезионной прочностью обладает пленка олова. Способ обработки стальной поверхности и ее шероховатость оказывают решающее влияние на адгезионную прочность. Максимальная адгезионная прочность имеет место к поверхности, обработанной на-pesKoii с накаткой. Наименьшая адгезионная нрочность имеет место [c.217]

Влияние шероховатости на формирование адгезионного взаимодействия нашло свое отражение в микрореологической теории [5]. Суть теории сводится к тому, что адгезионная прочность и площадь контакта между адгезивом и субстратом зависят от микрореоло-гических процессов. К микрореологическим процессам относится затекание расплава адгезива в трещины и поры субстрата, которые имеют микроскопические размеры. Само же адгезионное взаимодействие реализуется за счет молекулярных сил и химической связи между контактирующими поверхностями. [c.218]

Влияние вязкости расплава адгезива и давления на адгезионную прочность. Заполнение выемов шероховатой поверхности расплавом адгезива зависит от вязкости этого расплава и от внешнего давления, при котором происходит формировние прилипшей пленки. Влияние внешнего давления и вязкости расплава адгезива на процесс заполнения выемов шароховатой поверхности можно оценить количественно [9]. Отношение глубины выема к к его диаметру й (см. рис. У,2б) можно представить в виде [c.220]

При определении влияния на адгезионную прочность парафина полярности используемых материалов необходимо учитывать наличие выступов шероховатой поверхности. Бакелитовый лак, облада-юш,ий относительно большой полярностью и имеющий диэлектрическую проницаемость 8, способствует снижению адгезии частиц парафина. Эпоксидные покрытия, обладающие меньшей полярностью (диэлектрическая проницаемость равна 3,5—4,0) и имеющие такую же шероховатость, как и бакелитовый лак (высота выступов шероховатой поверхности в среднем равна 1 мкм), показывают высокую адгезионную прочность по отношению к парафину. Поэтому для практических целей был рекомендован в качестве лакокрасочного покрытия бакелитовый лак, который защищал внутренние поверхности труб от отложения парафина при эксплуатации нефтепровода [200]. [c.252]

В осуществлении прочной адгезионной связи важное место отводится процессам микрореологического затекания жидкого адгезива в микропоры и трещины подложки. Действительно, все факторы (температура, время, давление), способствующие более полному заполнению адгезивом микродефектов поверхности, благоприятно сказываются на адгезионной прочности. Механическое зацепление особенно усиливается, если поверхности придать шероховатость (например, абразивной обработкой, фосфатирова-нием, оксидированием и т. д.), а лакокрасочный материал применить с пониженной вязкостью. [c.86]

Процесс образования нароста схематично можно представить следующим образом. На ювенильных (химически чистых) поверхностях стружки и инструмента при определенных температуре и давлении создаются условия для адгезионного схватывания (соединения) материалов стружки и инструмента. В результате сил адгезии (сил молекулярного прилипания) происходит прочное присоединение контактного слоя стружки к передней поверхности и образование заторможенного слоя, служащего фундаментом для нароста. При скольжении стружки по заторможенному слою происходит аналогичное схватьша-ние и образование следующего слоя нароста, приводящее к увеличению его высоты. Вследствие большей шероховатости образовавшегося слоя создаются благоприятные условия для проникновения кислорода воздуха и его диффундирования в поверхностные слои материала. Окисные пленки уменьшают трение между стружкой и поверхностью нароста, а поэтому каждый следующий нарощенный слой становится короче предыдущего и нарост приобретает клиновидную форму. Высота нароста растет до тех пор, пока его прочность становится недостаточной для восприятия нагрузки со стороны стружки, и нарост разрушается. Разрушению нароста способствует и то, что после достижения им определенной высоты стружка не полностью облегчает нарост, а между наростом, стружкой и поверхностью резания появляются зазоры, в результате чего тело нароста перестает находиться в условиях всестороннего сжатия. [c.108]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...