Разрушение покрытий под действием внутренних напряжений

Внутренние напряжения, возникшие в покрытиях при их отверждении, при изменении температуры или в процессе старения, сохраняются длительное время. Поэтому для выяснения условий разрушения покрытий под действием внутренних напряжений необходимо располагать не только значениями прочности при кратковременных испытаниях, но и временными зависимостями прочности и относительных удлинений при разрыве. В первой части этого раздела изложены данные по исследованию временной зависимости прочности и относительных удлинений при разрыве полимеров, а во второй — полимерных и лакокрасочных покрытий. [c.72]

РАЗРУШЕНИЕ ПОКРЫТИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ [c.110]

Для случая хрупкого разрушения покрытий под действием внутренних напряжений условие (3.1) с учетом уравнения (2.18) будет иметь вид [c.112]

В некоторых покрытиях при изменении температуры происходит растрескивание, вызываемое внутренними напряжениями. К рассмотрению вопроса о разрушении полимерных покрытий под действием внутренних напряжений мы вернемся в гл. 3. [c.56]

Очевидно, что условие разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений должно рассматриваться с учетом временной зависимости прочности покрытия, так как внутренние напряжения длительное время воздействуют на материал покрытия. [c.79]

Развитые в данной главе представления о меха--низме разрушения полимерных и лакокрасочных покрытий под действием внутренних напряжений с учетом масштабного и временного факторов прочности являются теоретической основой рассмотрения механической стабильности и долговечности покрытий. [c.108]

Анализ закономерностей возникновения и изменения внутренних напряжений, проведенный в гл. I, и исследование прочностных свойств покрытий (см. гл. 2), позволяет рассмотреть условия разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений [1, 2]. [c.110]

Следует заметить, что случаи разрушения эластических покрытий под действием внутренних напряжений не так уж редки. Наблюдались случаи разрушения покрытий лака ПЭ-29 и ПХВ в высокоэластическом состоянии. Эти лаки разрушались под действием внутренних напряжений, составляющих всего 10—15% их кратковременной прочности. [c.114]

Для проверки сформулированных положений о разрушении полимерных "покрытий под действием внутренних напряжений было проведено испытание покрытий при циклических тепловых воздействиях и в процессе старения в естественных атмосферных условиях. В первом случае внутренние напряжения изменялись сравнительно быстро. Таким образом имитировались условия кратковременного механического нагружения полимерных покрытий. Во втором случае (атмосферное старение) внутренние напряжения изменялись очень медленно и длительное время воздействовали на покрытие здесь наглядно проявилось влияние временного фактора на разрушение покрытий. [c.115]

Для проверки представлений о механизме самопроизвольного разрушения полимерных и лакокрасочных покрытий под действием внутренних напряжений были проведены широкие исследования изменения физико-механических свойств большого количества покрытий и внутренних напряжений в них в процессе атмосферного старения, вплоть до разрушения [11, 12]. [c.120]

Выше было высказано мнение, что разрушение полимерных покрытий под действием внутренних напряжений определяется не кратковременной, а длительной их прочностью. Было также показано, что разрушение покрытий наступает тогда, когда внутренние напряжения и длительная прочность соизмеримы. Поэтому представляло интерес определить для подвергнутых старению лакокрасочных пленок длительную прочность и сопоставить ее с внутренними напряжениями к моменту растрескивания. [c.132]

Для определения условий разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений необходимо уметь определять прочность покрытий на реальных подложках. Прочностные свойства покрытий определяются в подавляющем большинстве случаев при испытания 5 свободных пленок. Техническая трудность проведения исследований полимерных покрытий непосредственно на подложках делает весьма привлекательной замену их исследованиями свободных пленок, испытание которых не представляет трудности. Однако предварительно необходимо установить, насколько такая замена обоснована. [c.163]

Принцип работы разрушающихся теплозащитных систем характеризуется потерей поверхностного слоя (или разложением одной из компонент материала) ради сохранения благоприятного теплового режима внутренних слоев и самой защищаемой конструкции. Разрушение поверхностного слоя происходит в результате различных физико-химических превращений под воздействием подводимых к поверхности конвективных и радиационных тепловых потоков, диффузионных потоков химически активных компонент, а также под действием сил давления и трения. Химические реакции могут протекать как при участии компонент набегающего потока, так и независимо от них. Кроме того, на поверхности теплозащитного покрытия под действием внутреннего давления или внешних сил, а также вследствие термических напряжений может иметь место эрозия — механический унос в виде отдельных частиц. [c.117]

Накопление количественных данных по внутренним напряжениям и прочностным характеристикам полимерных покрытий в широком интервале температур позволило изучить условия их разрушения под действием внутренних напряжений в различных физических состояниях полимера с учетом масштабного и временного факторов. Разработаны новые или [c.5]

В покрытиях, материал которых длительное время сохраняет эластичность, как, например, лаки 4 и 5, трещины начинают появляться, когда внутренние напряжения становятся равными длительной прочности материала покрытия. Последняя может составлять всего 10—15% от кратковременной прочности при заметных относительных удлинениях при разрыве. В этом случае характер трещин разрушения отличается от предыдущего. Появляются отдельные редкие, медленно прорастающие, раскрывающиеся трещины, т. е. под действием внутренних напряжений происходит типичное усталостное разрушение полимерного материала. [c.133]

Таким образом, данные, полученные при изучении процессов атмосферного старения и разрушения реальных покрытий при изменении температуры, полностью подтвердили положения об условиях их разрушения под действием внутренних напряжений. [c.135]

Короче говоря, можно сказать, что жидкие каучуки — это вещества, очень похожие по своей химической природе на эпоксидные смолы под действием отвердителей они также могут превращаться в твердые тела. Но в отличие от эпоксидных смол они образуют высокоэластичные, резиноподобные твердые тела, как раз такие, какие лучше всего подходят для защитных покрытий, поскольку в них не возникают или почти не возникают внутрен-ни е напряжения, которые являются основной причиной разрушения жестких покрытий. [c.39]

Эксплуатация пластмасс, имеющих металлические покрытия, вызывает особые затруднения при наличии механических усилий. Основной причиной является нарушение связи между покрытием и основным слоем из-за внутренних напряжений, возникающих при изменении температуры, вследствие значительного различия коэффициентов линейного расширения металлов и пластмасс. Вероятно, использование пластичного нижнего покрытия (такого, как медь) достаточной толщины позволит предотвратить его отслоение вследствие разной степени расширения и сжатия металлов и пластмасс. Зафиксированы случаи, когда детали из пластмасс с никелевым и хромовым покрытиями разрушались под действием нагрузок в местах углубления или выступов с острыми углами, в то время как подобные пластмассовые детали, не имевшие покрытий, удовлетворительно выдерживали нагрузки. Поломки возникают в местах концентрации напрян<ений, вызывая разрушение хромового покрытия, после чего трещина распространяется на подслои металла и основной материал — пластмассу. В таких случаях приходилось производить замену деталей. [c.130]

Таким образом, чем крупнее образцы, тем меньше разброс значений адгезионной прочности и меньше среднее квадратическое отклонение [91]. Уменьшение адгезионной прочности с ростом площади контакта прилипшей пленки определяется разрушением по слабым местам зоны контакта. Эти слабые места могут возникнуть под действием различных примесей и включений, трещин и плохо очищенных участков площади контакта, а также в результате внутренних напряжений. У идеального бездефектного покрытия степень однородности m оо, т. е. адгезионная прочность, не должна зависеть от размера прилипшей пленки. [c.96]

Путем подбора покрытия и стали с такими коэффициентами термического расширения, при которых в слое покрытия возникают напряжения сжатия оптимальной величины, можно получать эмалевые и стеклянные покрытия внутренней поверхности аппаратов и труб с повышенной механической прочностью. Однако на изделиях сложной конфигурации (сочетание плоских, вогнутых и выпуклых поверхностей) эмалевые и стеклянные покрытия находятся под действием более сложных, чем простое сжатие, напряжений. В этом случае разрушение покрытия может произойти значительно раньше того момента, когда будут превышены предельные напряжения растяжения или сжатия. [c.12]

До недавнего времени многие исследователи считали, что протекание коррозионных пр> цессов под лакокрасочными покрытиями в основном зависит о г скорости диффузионного переноса влаги, кислорода и электролитов к металлической поверхности, и применением защитного покрытия с толщиной, рассчитываемой по закону Фика, можно предотвратить возникновение коррозионного процесса. Однако экспериментально было установлено, что защитное действие покрытия не находится в прямой зависимости от его толщины, поскольку с ее увеличением выше определенного предела защитные свойства покрытия, как правило, ухудшаются. Это объясняется возникновением в по срытии внутренних напряжений, обусловленных усадочными явлениями, вызываемыми испарением растворителя, и приводящих к отрыву покрытия от подложки и его разрушению. [c.7]

Контроль без разрушения может осуществляться по энергетическим параметрам процесса (сварочному току, напряжению на инструментах, полезной мощности, энергии), температуре, перемещению электрода, а также ультразвуком, рентгеном и другими физическими методами. Последние не всегда дают надежные данные. Так при рентгеновском просвечивании, реагирующем на изменение плотности, выявляются поры, трещины, раковины и внутренний выплеск, однако граница литой зоны без использования рентгеноконтрастных веществ не выявляется. В настоящее время для ее выявления на поверхности контакта деталей толщиной 0,3—5 мм перед сваркой кладут тонкую фольгу (0,1—0,3 мм), наносят гальваническое покрытие или порошок из материала, обладающего повышенным коэффициентом поглощения рентгеновских лучей. Этот металл, не влияя на качество, под действием электромагнитных сил может вытесняться к периферии ядра (если его сопротивление и 7пл выше исходного металла) или перемешиваться (если Гпл близки). Для нержавеющих и жаропрочных сталей в качестве материала-свидетеля используют тугоплавкие металлы (Мп, Ш, Мо, V) в виде порошка с размерами частиц 20—100 мкм. Порошок [c.243]

Естественно изучить совместное влияние масштабного и временного факторов на прочность полимерных покрытий при различных типах разрывов хрупком, вынужденно-эластическом и высокоэластическом. Пластический разрыв полимерного покрытия под действием внутренних напряжений реализоваться не может, так как внутренние напряжения будут релак-сировать. Поэтому ограничимся рассмотрением первых трех типов разрушения. [c.106]

Чтобы выбрать теорию прочности для рассмотрения условия разрушения полимерных и лакокрасочных покрытий под действием внутренних напряжений, необходимо проанализировать состояние материала и характер напряженного состояния покрытия. Как упоминалось в предыдущей главе, покрытия могут претерпевать хрупкий, высокоэластический и пластический разрыв, и с этой точки зрения их разрушение не может быть рассмотрено с позиций единой теории прочности. Однако задача упрощается, если обратиться к напряженному состоянию покрытий. Под действием внутренних напряжений в полимерном покрытии возникает равноосное плоское напряженное состояние. Нетрудно видеть, что для данного напряженного состояния жесткость нагружения = О, т. е. нагружение покрытия явJiяeт я предельно жестким, а это значит, что при этих условиях в большинстве случаев даже эластические покрытия будут разрушаться путем отрыва, т. е. хрупко. Высказанные соображения позволяют провести рассмотрение процесса разрушения покрытий под. действием вн5 тpeн-них напряжений на основе первой теории прочности, принимая за критерий разрушения максимальные нормальные внутренние напряжения. [c.111]

Величина внутренних напряжений Овн в лакокрасочных покрытиях, сформированных на жесткой подложке, является суммарной величиной усадочных напряжений Оу, вызванных сокращением пленки при высыхании или отверждении, термических напряжений От, связанных с различием в коэффициентах термического расширения пленки и подложки, внутренних напряжений Ос, возникающих за счет физико-химических процессов структурообразова-ния при старении [44—50]. Эмпирически было показано, что самопроизвольное разрушение лакокрасочных покрытий происходит под действием внутренних напряжений при условии Овн Ох, где Ох — долговечность покрытий. Однако на практике удобнее определять не длительную, а кратковременную, или мгновенную прочность покрытий Омгы- Тогда условием разрушения покрытий будут эмпирические выражения Овн 0,5 а гн — для хрупких и жестких покрытий, и (Твн = ОД — 0,2 Омгн — для эластичных покрытий. [c.103]

Несколько неожиданным на первый взгляд казалось появление трещин в покрытиях из лака ПЭ-29 при их нагревании до температуры 100°С после отверждения. В момент появления трещин кратковременная прочность покрытия была в 4—5 раз больше внутренних напряжений, а относительные удлинения при разрыве, определенные на разрывной машине, составляли 8% (см. табл. 3.1). Разрушение покрытий из лака ПЭ-29 можно объяснить с помощью теории длительной прочности полимерных покрытий, согласно которой существенное снижение относительных удлинений при разрыве полимера в высокоэластическом состоянии происходит с уменьшением разрушающих напряжений. Так как длительная прочность эластичных покрытий достигает всего 10—15% от кратковременной, то напряжения, составляющие 20— 25% от кратковременной прочности, сравнительно быстро вызывают появление отдельных трещин в этих покрытиях при 100 0. Относительные же удлинения при разрыве под действием внутренних напряжений, в 5 раз меньших кратковременной прочности, естественно, были значительно меньше тех, которые определялись на разрывной машцн . [c.119]

При выборе покрытия и метода его получения для узла изделия, подвергаемого деформации во время обработки и эксплуатации, необходимо принимать во внимание такие факторы, как внутреннее напряжение, пластичность и хрупкость металлических покрытий (и иногда сплавов). Электроосаждаемые покрытия хромом и никелем могут выдержать только незначительную деформацию, не образуя трещин и не отслаиваясь. Чрезмерное утолщение слоев сплава при погружении в расплавленный металл также приводит к хрупкости покрытия и разрушению под действием деформации. Твердость, пластичность и антифрикционные свойства металлических покрытий имеют важное значение при дальнейшей обработке. Мягкое покрытие (так же, как свинец и в меньшей степени алюминий) деформируется под действием нагрузки, что обусловливает эффективное уничтожение некоторых трещин, но вызывает локализованное утоньшение покрытия или даже коррозию основного слоя. Нанесение цинкового или алюминиевого покрытия на сталь обеспечивает ей антифрикционные свойства, поскольку указанные покрытия имеют высокие коэффициенты скольжения 0,45— 0,55 для цинка и 0,7 для алюминия. [c.128]

Механическая прочность — способность тел противостоять разрушению под действием механических сил. Разрушение лакокрасочных покрытий происходит не только под действием механической нагрузки, но также под влиянием солнечной радиации, температуры, влажности и других агрессивных сред, приводящих к потере защитных свойств покрытий [6 7]. Однако, несмотря на существование различных факторов разрушения, доминирующим являются механические напряжения, как внешние, так и внутренние, которые в силу структурной неоднородности полимера неравномерно распределяются по межструктурным связям и в местах локализации вызывают нарушение целостности полимерного тела. [c.101]

Из описания сиккативирующего действия различных металлов следует, что для достижения оптимальных свойств пленки важно выбрать правильную комбинацию сиккативов. При применении излишнего количества сиккатива, вызывающего высыхание шокры-тия с поверхности, на покрытии образуется тонкая высохшая пленка, которая замедляет диффузию кислорода во внутренние слои пленки и их просыхание. В таких условиях в сухой пленке возникают напряжения, которые ослабляют ее, что может привести к преждевременному ее разрушению, в особенности под действием солнца, дождя и т. д. Быстрое поверхностное высыхание может привести и к появлению морщин на поверхности покрытий воздушной сушки, особенно, если они нанесены слоем, толще нормального. Это обстоятельство с успехом используется при нанесении морщинистых покрытий печной сушки, для которых нанесение пленки толстым слоем является обязательным условием для получения хорошей морщинистой поверхности. [c.271]

Значительная часть публикаций, посвященных светостойкости покрытий, носит описательный характер. В них лишь приводятся экспериментальные данные о разрушении покрытий в различных климатических условиях и аппаратах искусственной погоды или о структурных превращениях, протекающих в свободных пленках под действием светового излучения. Особенности же процессов фотоокислительной деструкции покрытий, обусловленные адгезионным взаимодействием с подложкой, приводящем к торможению релаксационных процессов и возникновению внутренних напряжений, в них не учитываются. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...