Strižni preizkus

Eden standardnih testov za lepila je natezno strižno preizkus pri katerem se lepljenca zlepi v prekrovni spoj in se ju nato natezno obremeni. Posledično to v samem lepilu generirajo strižne napetosti. Ime testa se je določilo glede na obremenitev, ki se pojavi v lepilu.

Za strižni preizkus se je izdelalo orodje na sliki 3.6, ki je omogočalo obremenjevanje vzorca za strižni preizkus na sliki 2.22. Levo je fiksni del, ki se pritrdi na ploščo servo-preše, desno pa del, ki se pritrdi na pah servo-preše.

Slika 3.6: Orodje za obremenjevanje strižnih vzorcev

Strižni preizkus je bil izveden v dveh fazah. V prvi fazi se je izdelalo vzorce, ki so imeli minimalno debelino lepila, s čimer bi dosegli najboljše rezultate trdnosti in najkrajši čas strjevanja. Minimalno debelino se je doseglo s stiskanjem obeh pločevin eno ob drugo.

V drugi fazi pa se je debelino lepila v spoju povečalo. Za povečanje debeline se je uporabilo plastične folije debeline 0,24 mm. Debelino spoja se je kontroliralo z uporabo enakih folij na princip merilnih lističev. Tako naj bi bila debelina lepila v spoju med 0,15mm in 0,24mm, kar je tudi nekakšna pričakovana ponovljivost v proizvodnem procesu.

Metodologija raziskave

30

Testi z manjšo debelino lepila so se izvajali v terminu 22.4.2021 - 30.4.2021. Z večjo debelino lepila pa v terminu 5.7.2021 - 13.7.2021. Vplivov zaradi temperature in vlažnosti zraka na hitrost strjevanja naj ne bi bilo, saj so se poskusi izvajali v klimatiziranem prostoru.

Časi strjevanja, ki so bili testirani za minimalno debelino lepila, so bili 4 min, 10 min, 30 min, 60 min, 6 h in 24 h, za vzorce z večjo debelino pa 10 min, 60 min in 6 h.

Da bi se izognili vplivu površine, so bile površine pločevin brona in jekla pred lepljenjem očiščene s papirnato brisačo in izopropanolom. Vzorci pred in po čiščenju so prikazani na sliki 3.7.

Slika 3.7: Prikaz strižnih vzorcev pred čiščenjem (levo) in po čiščenju (desno)

Po čiščenju se je izvedlo lepljenje. Za zagotavljanje ponovljivosti oblike in velikosti lepljene površine se je uporabilo model. V model se je najprej položilo jekleni vzorec in nanj naneslo aktivator s pomočjo kapalke. Na bron pa se je naneslo lepilo v obliko kapljice. Ta faza je predstavljena na sliki 3.8.

Slika 3.8: Vzorec na modelu pripravljen na lepljenje

Bron z lepilom se je položilo na distančnike in jeklo z aktivatorjem. Pločevini se je premikalo v ravnini spoja pod rahlim stiskanjem, kar je porazdelilo lepilo po celotni površni. Prosta konca pločevin se je poravnalo s koncem modela, kar je zagotavljalo ponovljivo dolžino

Metodologija raziskave

31 prekrivanja in s tem površino spoja. Zlepljen vzorec se je obtežilo z utežjo za prej omenjene čase strjevanja. Poravnava vzorca s koncem modela in obtežitev z utežjo mase 2118 g je prikazana na sliki 3.9.

Slika 3.9: Prikaz kako se je poravnalo vzorec (levo) in obtežilo vzorec (desno)

Za vzorce z večjo debelino se je na distančnike dodalo še plastične folije, ki so povečale razmak med pločevinama. Razmak se je kot že opisano preverilo s folijama. Uporaba folij je prikazana na sliki 3.10.

Slika 3.10: Prikaz uporabe plastičnih folij

Vzorce do časa strjevanja 60 min se je lepilo enega po enega, za daljše čase pa po dva hkrati.

Privzelo se je, da ob tako dolgih časih zamik pri testiranju enega vzorca za drugim ni tako velik, da bi imel večji vpliv na rezultate.

Metodologija raziskave

32

Za zagotavljanje enakomerne obtežitve v času strjevanja pri vseh vzorcih, se je v model v primeru lepljenja le enega vzorca dodalo en ne lepljen vzorec za porazdelitev obtežitve, kot je prikazano na sliki 3.8.

Pred testom se odvečnega lepila na robovih ni odstranjevalo. Ker je lepilo anaerobno, ni bilo pričakovati strjevanja odvečnega lepila, saj je bilo izpostavljeno kisiku. To so potrdili tudi preliminarni testi. Lepljen vzorec, ki je pripravljen za strižni test, je prikazan na sliki 3.11.

Slika 3.11: Lepljen vzorec za strižni preizkus

Vzorce se je nato vpelo v orodje za strižni test. Pri tem se je pazilo na navpično orientacijo vzorca, saj se drugače lahko pojavijo dodatne neželene obremenitve. Vzorec sta na vsaki strani držali železni plošči, ki se ju je privijačilo. Za zagotavljanje dodatnega upora proti zdrsu se je železni del, ki je ostal izven plošče, po privijačenju ukrivilo. To na preostanek vzorca ni imelo vpliva. Vpet vzorec je prikazan na sliki 3.12.

Metodologija raziskave

33

Slika 3.12: Vpetje strižnega vzorca v orodje za preizkušanje

Obremenjevanje je potekalo s servo-prešo, ki je vzorec obremenjevala s konstantno hitrostjo 0,1 mm/s do porušitve. Meritve se je shranjevalo v grafični in .txt obliki za nadaljnjo analizo.

Frekvenca vzorčenja je bila v območju 20 Hz.

V primerjavi s standardom iz poglavja 2.6.2 se je izbralo manj optimalno pripravo vzorcev, ki so bili manjši od priporočenih dimenzij. Zagotavljalo se je kolikor je bilo mogoče optimalne pogoje za strjevanje. Oprema ni bila najboljša, vendar je še vedno omogočala izvedbo preizkusa.

Izdelalo se je tudi manj vzorcev, kot predpisuje standard, vendar jih več zaradi dolgega časa strjevanja in pomanjkanja materiala ni bilo mogoče pripraviti.

3.1.3.2 Natezni preizkus

Pri tem testu se je vzorce za natezni preizkus na sliki 2.24 obremenjevalo v natezni smeri.

To je neobičajna smer za lepljene spoje.

Podobno kot za strižni preizkus, je bilo potrebno tudi za natezni preizkus pripraviti orodje, ki je omogočalo ponovljivo pritrditev in obremenjevanje vzorcev na nateg . Na sliki 3.13 levo je prikazan proces vpenjanja vzorca v zgornji del, desno pa umestitev zgornjega dela z vzorcem v spodnji del orodja.

Natezni preizkusi so se izvajali v enakih terminih, kot pri strižnem preizkusu.

Celoten preizkus je zasnovan drugače kot je predstavljeno v poglavju 2.6.3, saj potrebnih materialov v obliki palice ni bilo na voljo. Poleg tega je bil ta način obremenjevanja podoben realnemu, ker se je uporabilo dejanske materiale in približek magnetne sile. Pri magnetni sili je težko zagotavljati ponovljive pogoje.

Metodologija raziskave

34

Slika 3.13: Orodje za izvedbo nateznega testa (levo prikaz vpenjanja vzorca v zgornji del, desno pa vstavitev v spodnji del)

Tudi natezni preizkus se je izvedel v dveh fazah. Najprej se je vzorce očistilo z papirnato brisačo in izopropanolom. Vzorce z minimalno debelino lepila se je lepilo v modelu brez uporabe plastičnih folij, kar prikazuje slika 3.14 levo. Pri tem se je bron položilo v model in nanj naneslo lepilo, na jeklo pa se je naneslo aktivator. Jeklo se je položilo na bron in pod rahlim pritiskom premikalo v ravnini spoja za porazdelitev lepila. Pločevini se je poravnalo z utori modela, kar je omočilo pravokotnost vzorca. Konstantno površino spoja je zagotavljala geometrija samih vzorcev.

Pri vzorcih z večjo debelino lepila se je lepilo po enakem postopku, le da se je v tem primeru pločevino jekla podprlo na plastičnih folijah kot je prikazano na sliki 3.14. Pravilno velikost reže med pločevinama se je ponovno preverilo s folijama.

Slika 3.14: Postavitev vzorcev za natezni preizkus pri lepljenju (levo z minimalno debelino, desno z večjo debelino)

Vzorce se je obtežilo z utežjo mase 2077 g, kot je prikazano na sliki 3.15 levo in pustilo obtežene za enake čase strjevanja kot pri strižnem preizkusu. Vzorce do časa strjevanja 60

Metodologija raziskave

35 min se je ponovno lepilo posamično. Zlepljen vzorec, pripravljen na vpetje v orodje, je prikazan na sliki 3.15 desno.

Slika 3.15: Prikaz obtežitve vzorcev (levo) in zlepljenega vzorca (desno)

Vzorce se je vpelo v orodje in vstavilo v servo-prešo (slika 3.16). Obremenjevanje je potekalo z enako hitrostjo in enako frekvenco vzorčenja kot pri strižnem testu. Potrebno je bilo le spremeniti območje pomika paha servo-preše za drugo orodje.

Slika 3.16: Orodje za natezni preizkus z vzorcem v servo-preši

Metodologija raziskave

36