Методические указания и задания по выполнению работы. 1. Ознакомиться с техникой безопасности.
1. Ознакомиться с техникой безопасности.
2. Получить трубчатые образцы, образцы "грибок", прямоугольные образцы из стали, винипласта, органического стекла или других материалов (рис. 1).
3. Подготовить поверхность образцов к склеиванию;
4. по указанию преподавателя произвести механическую или химическую очистку.
5. Произвести замеры образцов микрометром или штангенциркулем. Результаты занести в протокол испытаний (табл. 2).
6. Обезжирить склеиваемые поверхности образцов ацетоном или бензином - растворителем и высушить в течение 10-15 мин.
7. Подобрать составы клеев (табл. 1), приготовить клеи.
8. Нанести клей шпателем на склеиваемые поверхности, выдержать образцы на воздухе при комнатной температуре в течение 5-10 минут и произвести склеивание образцов.
9. Режим склеивания (температура и время отверждения) выбрать по указанию преподавателя.
10. Убрать рабочее место.
11. После отверждения клеевых композиций замерить длину склеивания L трубчатых образцов.
12. Произвести испытание образцов на сдвиг и равномерный отрыв но гидропрессе или разрывной машине, Скорость движения нагружающего зажима 10 мм/мин. Показания манометра ρ (в момент разрушения клеевого соединения) занести в протокол испытаний.
13. Рассчитать прочностные характеристики клеевых соединений по формулам, приведенным в протоколе.
Таблица 1 Рецептура клеевых составов на основе эпоксидных и полиэфирных смол
| Компоненты состава | Роль компо нента | Содержание компонентов, М, ч | ||||||||||
| номера клеевых составов | ||||||||||||
| Смола эпоксидная ЭД-20 | Связующее | - | - | - | - | - | - | |||||
| Смола эпоксидная УП-5-177-1 | Связующее | - | - | - | - | - | - | |||||
| Смола эпоксидная УП-5-177 | Связующее | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Полиэтилен полиамин (ПЭПА) | Отвердитель | 12-14 | - | - | - | - | - | 10-12 | - | - | 10-12 | |
| УП-5-159 | Отвердитель | - | - | - | - | - | - | |||||
| УП-5-583 | Отвердитель | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Низкомоле кулярные по лиамиды (Л 18; Л 20) | Отвердитель | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Дибутилфталат | Пластификатор | 10-15 | - | - | - | - | - | 10-15 | - | - | 10-15 | |
| Смола полиэфирная НПС-609-21М | Связующее | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
Продолжение таблицы 1
| Полиуретановая составляющая AТЖ-М | Связующее | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Перекись метилэтилкетона (ПМЭК) | Инициатор | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| 10% раствор нафтената кобальта в стироле | Ускоритель | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Портландцемент | Наполнитель | - | - | - | - | - | 150-200 | - | - | - | |||||
| Графит серебристый | Наполнитель | - | - | - | - | - | - | 50-100 | - | - | - | ||||
| Маршалит (кварцевая мука) | Наполнитель | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Железный порошок | Наполнитель | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
| Асбестовая крошка (асбест распушонный) | Наполнитель | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Пудра алюминиевая | Наполнитель | 10-15 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||
| Пудра бронзовая | Наполнитель | - | - | 10-15 | - | - | - | - | - | - | - | ||||
Рис. 1- Образцы для склеивания
а - трубчатые образцы для определения прочности при сдвиге;
б - образцы "грибок" для определения прочности при равномерном отрыве клеевых соединений металлов;
в - образцы - пластины для определения прочности при сдвиге (15±0, 5 мм - зона склеивания);
I - склеиваемые образцы; 2 - клеевой слой.
Примечание. Скорость движения нагружающего зажима 10 мм/мин.
13. Изучить структуру клеевых соединений на микроскопе МИМ-7 в отраженном свете при увеличениях в 100 и в 500 раз. Определить форму частиц наполнителя.
Зарисовать структуры в отчете.
Техника безопасности
Эпоксидные, полиэфирные смолы токсичны. Пары и пыль смол и отвердителей действуют раздражающе на слизистые оболочки горла, носа и глаз, вызывают кашель, головокружение, припухлость лица и рук и дерматиты. Поэтому при выполнении лабораторной работы соблюдаются следующие правила:
1. работа проводится при включенной приточно-вытяжной вентиляции;
2. студенту необходимо одеть спецодежду - халат;
3. на руки надеть резиновые перчатки или нанести "биологические" перчатки;
4. рабочие столы покрыть бумагой, которую после окончания работы;
5. брызги смолы, отвердителя или клея при попадании на кожу смыть марлевым тампоном, смоченным этиловым спиртом, затем пораженное место тщательно промыть теплой водой с мылом, высушить,
6. Строго запрещается прием пищи, курение в лаборатории.
Таблица 2
Протокол испытаний
| I | Трубчатые образцы по рис. 1 Испытание на сдвиг | Склеиваемый материал | |||||||||||
| d1 | d2 | dcр | t=(d2-d1)/2 | l | ρ | Р= 50ρ | τ=P/F=50ρ/πdсрl | ||||||
| мм | мм | мм | мм | мм | кгс/см2 | кг | МПа (кгс/мм2) | ||||||
| Образцы "грибок" по рис. 1 Испытание на равномерный отрыв | | Склеиваемый материал | ||||||||||||
| d | ρ | Р=50ρ | t | σотр=UP/πd2 | |||||||||
| мм | кгс/мм2 | кг | мм | МПа(кгс/мм2) | |||||||||
| Плоские образцы по рис. 1 Испытание на сдвиг | Склеиваемый материал | ||||||||||||
| F | ρ | Р=50ρ | t | τсдв=Р/F | |||||||||
| мм2 | кгс/см2 | кгс | мм | МПа(кгс/мм2) | |||||||||
t - толщина клеевого слоя; р - давление в цилиндре гидропресса (показание манометра); 50 - площадь поршня гидропресса, см2; Р - разрушающее усилие; F - площадь поверхности склеивания; τсдв - предел прочности при сдвиге; σотр -предел прочности при равномерном отрыве.
Контрольные вопросы
1. Какие вещества называются клеями?
2. В чем преимущество клеевых соединений перед сваркой, клепкой и другими механическими способами крепления?
3. В чем недостатки клеевых соединений?
4. Какие факторы влияют на качество клеевого шва?
5. Классификация клеев по способу изготовления, по физическому состоянию до отверждения.
6. Отличие и примеры обратимых и необратимых клеев.
7. Что такое адгезия и когезия?
8. Особенности эпоксидных клеев, области применения.
9. Какова роль пластификаторов и наполнителей в клеевых композициях?
10. Отвердители холодного и горячего отверждения.
11. Особенности клеев типа "Спрут", области применения.
12. Каким испытаниям подвергаются клеевые соединения?
13. Что такое гетерогенные композиции? Как определить их структуру?
Форма отчета
Лабораторная работа № 4.
«Исследование структуры и свойств клеевых соединений»
1. Дать сведения о выбранных клеях, их свойствах, особенностях и областях применения.
2. Зарисовать (сфотографировать) эскизы склеиваемых образцов с указанием размеров, материала образца, дать метод очистки поверхности образцов и вид растворителя для обезжиривания поверхности.
3. Дать клеевые составы с указанием назначения компонентов.
4. Указать режим отверждения клеевых составов (температура, время минимальное и оптимальное).
5. В протокол испытаний занести результаты испытаний, произвести расчеты прочностных характеристик клеевых соединений, табл. 2.
6. Зарисовать (сфотографировать) структуру клеевого соединения: структуру склеиваемого материала образцов - субстрата и структуру клеевого шва (увеличение в 100 раз).
7. Зарисовать (сфотографировать) структуру клеевой гетерогенной композиции (увеличение в 100 - 500 раз):
а) определить тип надмолекулярной структуры эпоксидной или полиэфирной композиции в случае ев детерминации;
б) определить вид, форму и размеры частиц наполнителя.
8. Объясните влияние состава клея и режима отверждения на свойства клеевых соединений.