Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве



Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве
Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве
Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве
Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве
Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве

 


Владельцы патента RU 2548607:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики. Технический результат: повышение точности определения механических характеристик клеевого соединения. 4 ил.

 

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях.

Известен способ определения прочностных характеристик клеев при сдвиге (Моделирование упругого поведения кремнийорганических герметиков при больших деформациях / О.В. Татарников, М.Ю. Русин, С.Б. Воробьев, А.Н. Прасолов. // Клеи. Герметики. Технологии. №9, 2008. С.20-23.), заключающийся в определении разрушающей нагрузки, стремящейся сдвинуть одну половину образца относительно другой. Образец представляет собой металлическую пластину, склеенную с керамической призмой.

Недостатком этого способа является то, что для равномерного прогрева клеевого слоя образец выдерживают в термокамере при температуре испытания не менее 15 минут, что ограничивает температуру испытания температурой начала деструкции клея, в то время как при высокоскоростном нагреве клеевое соединение способно сохранять работоспособность при более высоких температурах в течение нескольких минут.

Наиболее близким по технической сущности является способ нагрева металлов при помощи индукционного нагрева (Слухоцкий А.Е. Индукторы. - Л.: Машиностроение, 1989. - 69 с. - (Библиотечка высокочастотника-термиста; Вып.12). - ISBN 5-217-00571-8). Индукционный нагреватель позволяет осуществлять быстрый нагрев непосредственно элементов конструкции образца клеевого соединения без использования внешних нагревательных элементов с возможностью точного автоматического управления нагревом, что является существенным для реализации динамического нагрева клеевого слоя по заданному режиму и уменьшает время нагрева клеевого слоя до нескольких секунд.

Предлагаемый способ учитывает специфику применения клеев-герметиков в изделиях с высокими тепловыми нагрузками и скоростями нагрева. При эксплуатации таких изделий происходит динамический нагрев клеевого соединения при скоростях нагрева от нескольких градусов до десятков градусов в секунду, при общем времени нагрева от нескольких десятков секунд до нескольких минут до температуры начала деструкции клеевого слоя. Вследствие этого, клеевой слой испытывает тепловые нагрузки меньшей длительности, чем в условиях механических испытаний образцов стандартными методами. При этом время выдержки клеевого соединения при высокой температуре оказывает существенное влияние на величину его прочности при сдвиге.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения механических характеристик клеевого соединения за счет приближения условий испытания образца к эксплуатационным тепловым нагрузкам в изделии. Поставленная задача решается тем, что предложен способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге образцов клеевых соединений при высокоскоростном нагреве, включающий нагрев образца по заданному режиму и определение механических характеристик клеевого соединения, отличающийся тем, что нагревают непосредственно металлическую часть образца клеевого соединения при помощи индукционного нагрева с скоростью 5-50°C.

Изобретение поясняется конкретным примером определения механических характеристик клеевого соединения. Использован образец для определения прочностных характеристик клеев при сдвиге по стандарту ГОСТ 14759-69 (фиг.1). Испытания проводят на испытательной машине, позволяющей записывать диаграмму деформирования образца. Образец 1 закрепляется в захватах машины 2 при помощи шпилек 3. Испытательная машина дополнительно оборудуется индукционным нагревателем 4 для нагрева испытываемого образца (фиг.2). Температура образца контролируется в центре склейки с помощью пирометра или термоэлектрического преобразователя, рабочий спай которого должен иметь надежный контакт с поверхностью образца или приварен точечной сваркой.

При скорости 5-50°C/с неравномерность нагрева образца имеет место на начальном этапе нагрева, однако при выдержке на 500°C в течение 10 секунд образец прогревается равномерно (фиг.3).

При этом предел прочности клеевого соединения τ вычисляется по формуле:

τ=P/S,

где P - разрушающая нагрузка;

S - площадь склейки,

а модуль упругости G вычисляется по формуле:

где ΔP - приращение нагрузки на линейном участке деформирования образца (участок АБ, фиг.4);

h - толщина клеевого шва;

Δf - деформация образца, соответствующая приращению нагрузки ΔP.

Данное техническое предложение позволяет приблизить условия испытания образца клеевого соединения к эксплуатационным тепловым нагрузкам в высокотеплонагруженных изделиях, тем самым снизив погрешность определения механических характеристик.

Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве, включающий нагрев образца по заданному режиму и определение искомых характеристик, отличающийся тем, что нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры осуществляют со скоростью 5-50°C/с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытанию материалов на сдвиг. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к области обувного производства, а именно к исследовательскому приборному комплексу, предназначенному для определения зависимости жесткости каблука при взаимодействии его с опорной поверхностью, что имеет место в фазе переднего толчка при ходьбе.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды. Сущность: по данным сдвига нагруженной ступенями нормального давления pi материальной среды на глубине h тангенциальной нагрузкой τi строят график зависимости τi=ƒ(pi). График линеаризируют прямой до пересечения с осью τi и осью pi, на оси τi устанавливают величину удельного сцепления структурированной среды с=сстр, на оси pi устанавливают величину противодавления связности среды -ре= -сстр·ctgφстр и определяют угол φ=φстр внутреннего трения структурированной среды. Закон Ш. Кулона τстр=pi·tgφстр+сстр устанавливают в интервале нормального давления -(ре)≤pi≤(+рб), где рб=(γстр·h-сстр)ctgφстр - гравитационное (бытовое) давление для структурированной среды с удельным весом γстр, при давлении pi>рб. Предельное состояние материальной среды рассматривают с нарушенной структурой и описывают зависимостью τн=рн·tgφн+сн, а предельное состояние материальной среды в общем виде описывают системой уравнений. Технический результат: возможность определения границ предельного состояния материальной связной среды с нарушенной структурной прочностью и установления закономерности предельного состояния связной среды за пределами ее структурной прочности и закона Ш. Кулона при давлениях pi свыше гравитационного (бытового) рб, т.е. pi>рб. 3 ил.,1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец. Устройство снабжено тремя последовательно перекрещивающимися под приблизительно прямым углом рычагами, в каждом из которых по центру перекрестия выполнено отверстие некруглой формы, причем в двух из них расположены противоположные концы опытного образца, а в третьем - средняя его часть. Концы образцов и средняя часть выполнены одинаковой формы и входят в отверстия рычагов с минимальными зазорами, при этом рычаги установлены так, что продольные оси симметрии рычагов по концам образца установлены в одной плоскости, а продольная ось симметрии среднего рычага расположена приблизительно перпендикулярно этой плоскости. Один конец каждого рычага контактирует с нагружающим стержнем, а другой - с опорным. Сущность способа: производят замер деформаций в падающем, отраженном и прошедшем импульсе деформаций на всем временном промежутке деформационного воздействия с помощью тензодатчиков, расположенных на стержнях, а затем деформацию сдвига в образце, максимальное касательное напряжение для образца и скорость деформации определяют по формулам. Технический результат: расширение возможностей устройства. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения. Силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность которого эквидистантна внутренней поверхности керамической оболочки, а высота взаимодействия пуансона с оболочкой относительно носка меньше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя. Сдвиг оболочки измеряют относительно верхнего среза шпангоута минимум в трех точках окружности, находящихся между собой на одинаковом расстоянии, а модуль сдвига клея в узле соединения обтекателя рассчитывают по формуле. Технический результат: возможность определения модуля сдвига клея непосредственно на натурном обтекателе. 1 ил.
Наверх