Nalika sambungan ikatan gagal, langkah pisanan kita biasane ngevaluasi apa kekuatan adesif cukup, perawatan permukaan sing tepat, impregnasi cukup, lan bahan durung tuwa.
Nanging, ing aplikasi rekayasa nyata, kegagalan tartamtu ora diwiwiti mung nalika ditugasake; luwih, resiko potensial wis ana yen adhesive wis kebak nambani.
Bahaya potensial iki yaiku anané sisa stres internal.
Iku ora katon lan angel kanggo ngukur sabenere langsung, nanging ora mistik ing alam. Cukup, adesif ngalami shrinkage sajrone ngobati lan pendinginan; yen substrat ing saubengé mbatesi deformasi sing bebas, bagian sing ora bisa disusut dadi kaku sisa ing lapisan adesif.
Dina iki, aku bakal nuntun sampeyan kabeh kanggo ngerti konsep iki.
0 1 Napa sinau?
Bebaya stres internal minangka "simpen-energi".
Sawise ngobati, lapisan adesif nyimpen bagean saka energi regangan elastis. Energi iki dadi daya pendorong dhasar kanggo delaminasi antarmuka sabanjure, panyebaran microcrack, lan deformasi warping.
Njupuk delaminasi lan delaminasi antarmuka minangka conto: tekanan internal nglumpukake ing ndhuwur beban operasional, nyebabake stres antarmuka sing nyata ngluwihi nilai rating sing diwilang -desain. Ing tembung liya, sanajan sadurunge lapisan adesif miwiti layanan resmi, antarmuka wis ngalami pre-tegangan sing berlebihan.
Conto liyane yaiku drift akurasi, sing mbuktekake utamane ngrusak rakitan presisi kayata robot, motor, lan komponen optik.
Posisi inti magnetik ing motor, alignment komponen optik, lan dimensi bagean struktural kabeh bisa ngalami long-drift amarga release bertahap saka kaku internal. Yen komponen wiwitane tundhuk sajrone perakitan nanging nuduhake penyimpangan sawise atusan jam operasi, masalah kasebut asring kedadeyan amarga ana tekanan internal.
Kajaba iku, urip kesel suda. Tekanan internal nggambarake tingkat stres rata-rata-jangka panjang sing sacara kolektif nyuda kurva urip kesel. Kombinasi siklus suhu, asor, lan geter asring nyebabake kahanan nalika produk lulus tes awal nanging gagal sajrone produksi massal.
Mulane, stres internal dudu masalah sekunder nanging prasyarat dhasar kanggo linuwih ikatan. Iki ora mung nemtokake manawa adhesi bisa kedadeyan, nanging uga suwene ikatan kasebut tetep stabil.
0 2 Saka ngendi asale stres internal?
Kanggo mangerteni stres internal, siji kudu ngerti asal-usule.
Kaku internal sajrone perawatan adesif dhasar muncul saka rong jinis galur sing cenderung kontrak nanging ora bisa ditindakake.
Kategori pisanan yaiku curing shrinkage, uga dikenal minangka chemical shrinkage.
Ing monomer cair, molekul njaga kontak liwat gaya van der Waals (interaksi lemah). Ora ana ikatan kimia ing antarane atom saka rong molekul; mung ana ing jarak sing cedhak, kanthi jarak khas kira-kira 0,3-0,4 nm (sing nggambarake jumlah radii van der Waals saka loro molekul kasebut).
Sajrone reaksi polimerisasi, ikatan kovalen dibentuk ing antarane monomer. Njupuk ikatan tunggal C-C sing paling umum minangka conto, dawa ikatan kasebut kira-kira 0,154 nm. Iki tegese rong molekul sing asale dipisahake kanthi jarak longgar kira-kira 0,35 nm, saiki digabung kanthi paksa dening ikatan kovalen kanthi dawane kira-kira 0,15 nm-ngasilake ngurangi jarak antarmolekul luwih saka setengah. (Tokoh)
Ing tingkat makroskopik, kontraksi simultan saka triliun pasangan molekul kasebut diwujudake minangka pengurangan volume. Iki minangka akibat fisik sing ora bisa dihindari kabeh ing reaksi polimerisasi tambahan.
Kategori kapindho yaiku stres ketidakcocokan termal.
Akeh adhesives mbutuhake panas kanggo nambani. Sawise ngobati, nalika digawe adhem saka suhu dhuwur nganti suhu kamar, koefisien ekspansi termal saka adesif lan substrate beda-beda.
Koefisien ekspansi termal saka adesif biasane luwih dhuwur tinimbang bahan dasar kayata logam, magnet, lan keramik. Sajrone cooling, adesif cenderung kanggo kontrak luwih, nanging materi dhasar ngalangi kontraksi free, mangkono restraining lapisan adesif lan ngindhuksi kaku internal ampas.
Konsep paling kritis ing kene yaiku titik gel.
Sadurunge titik gel, adesif tetep cairan lan bisa mili. Sajrone tahap iki, sanajan ana kontraksi, materi bisa ngilangi deformasi kasebut liwat aliran, reorganisasi, lan ngisi, saengga bisa nyuda akumulasi stres internal.
Sawise titik gel, kahanan diganti. Jaringan telung dimensi{1}} wiwit dibentuk ing adesif, lan materi kasebut alon-alon transisi saka cairan menyang negara padhet. Ing tataran iki, lapisan adesif entuk kapasitas beban-lan wiwit "ngelingi" kedadeyan nyusut lan deformasi sakteruse.
Ing tembung liya, bagean kontraksi sing kedadeyan sawise titik gel pancen rawan ngasilake stres internal.
Minangka wektu progresses, materi luwih ngalangi, lan Tg terus munggah. Nalika Tg ngluwihi suhu operasi saiki, lapisan adesif transisi saka negara rubbery kanggo negara glassy.
Nalika ngetik negara kaca, modulus lapisan adesif mundhak kanthi cepet, nggawe gerakan bagean chain luwih angel; Akibate, bagean saka kaku sing sadurunge bisa dirilis dadi malah harder kanggo release.
Dadi, stres internal bisa dingerteni kanthi gampang:
Sadurunge titik gel: kontraksi bisa kedadeyan tanpa nyebabake stres.
Sawise titik gel: lapisan gel wiwit mbentuk jaringan, lan shrinkage sakteruse dicegah.
Sawise vitrifikasi: materi dadi kaku, kanthi rantai molekul sing ora bisa digerakake, nggawe stres luwih angel.
Minangka kita kabeh ngerti:
Tekanan=Modulus × Regangan
Tegangan internal akhir ≈ modulus efektif × (pasca-penyusutan pengerasan gel + deformasi ketidakcocokan termal) − pelepasan relaksasi
Deformasi panas sing ora cocog bisa dingerteni kanthi gampang:
Deformasi termal mismatch ≈ (koefisien ekspansi termal saka adesif - koefisien ekspansi termal saka substrat) × beda suhu efektif
Mung kontraksi lan mismatch termal kedadean sawise titik gel, ping pingan dening terus nambah modulus, minus bagean dirilis liwat istirahat sak proses, dadi kaku internal net final.
Iki uga dadi sebab kenapa stres internal angel ditliti: ora muncul kanthi cepet ing siji wektu, nanging akumulasi kanthi bertahap sajrone proses curing lan cooling. Sajrone proses iki, penyusutan, suhu, modulus, lan kemampuan materi kanggo ngeculake stres kabeh ngalami owah-owahan sing terus-terusan.
03 Cara kanggo menehi ciri: pisanan ngukur "asil," banjur ngukur "sabab."
Saiki wis diakoni sacara umum manawa stres internal ora muncul sacara tiba-tiba, nanging akumulasi kanthi bertahap sajrone proses curing lan cooling.
Saben parameter ing kene saya ganti: tingkat kontraksi, suhu, modulus, lan uga kemampuan materi kanggo ngeculake stres kabeh beda-beda.
Mulane, karakterisasi stres internal ora bisa gumantung mung ing nilai numerik siji; kudu njawab loro pitakonan bebarengan:
Pisanan, apa jumlah stres utawa deformasi sing isih ana ing pungkasan?
Kapindho, kepiye stres kasebut dibentuk sajrone proses perawatan?
Nalika nerangake cara tes, umume bisa dipérang dadi rong kategori.
Siji kategori nyakup pangukuran langsung saka kaku utawa asil deformasi, dene liyane ngukur parameter intrinsik materi kanggo nggawe model.
Kategori 1: Pangukuran langsung asil kaku utawa deformasi
Pendekatan iki fokus kanggo nemtokake tingkat deformasi utawa stres residual sing disebabake ing struktur sawise adesif wis diobati.
Cara sing paling klasik yaiku balok kantilever utawa pendekatan bending balok bimaterial. Adesif ditrapake ing lembaran logam tipis, wafer silikon, utawa bahan substrat liyane; sajrone ngobati, shrinkage adesif nyebabake substrat mlengkung. Kanthi ngukur kelengkungan ing wektu nyata lan nggunakake cara sing padha karo persamaan Stoney, tekanan rata-rata ing lapisan adesif bisa diitung. Pendekatan iki menehi kaluwihan dadi intuisi lan apik-mapan, mbisakake visualisasi kurva sing nggambarake carane stres beda-beda karo wektu perawatan.
Ana uga teknik serat Bragg grating (FBG). Kanthi masang serat optik ing lapisan gel, galur ing gel bisa diukur kanthi nyata. Cara iki nyedhiyakake refleksi sing luwih akurat babagan kahanan internal gel dibandhingake karo pangukuran deformasi permukaan wae, sanajan mbutuhake biaya sing luwih dhuwur lan kerumitan operasional sing luwih gedhe.
Cure strain monitoring in composite laminates menggunakan sensor optik terdistribusi (Sumber gambar)
Kanggo adhesive transparan, cara fotoelastisitas utawa birefringence uga bisa digunakake kanggo mirsani distribusi stres liwat stress-birefringence.
Kajaba iku, cara kayata pengeboran, sampling inti, difraksi sinar X-(XRD), hamburan neutron, lan analisis shift Raman uga bisa digunakake ing kahanan tartamtu kanggo ngukur tegangan sisa utawa regangan ora langsung.