Metoda badawcza ASTM D3167 dotycząca odporności klejów na odrywanie w cylindrze pływającym

Norma ASTM D3167 dotycząca metody badania odporności na odrywanie klejów przy użyciu pływającego wałka , opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) , opisuje metodę badawczą służącą do określania względnej odporności na odrywanie połączeń klejowych pomiędzy klejem sztywnym a klejem elastycznym, badanych w określonych warunkach przygotowawczych i testowych.

Zmiana grubości łączonych materiałów zazwyczaj wpływa na wartości testowe. Dlatego grubość płyt użytych do wykonania próbek testowych powinna być określona w specyfikacji materiału. Jeśli grubość nie jest określona, ​​kleje elastyczne powinny mieć grubość 0,63 mm, a kleje sztywne – 1,63 mm.

Ta metoda badawcza jest stosowana do badań akceptacji i kontroli procesu. Może być stosowana jako alternatywa dla standardowej metody badawczej „ASTM D1781 Standard Test Method for Climbing Drum Peel Process for Adhesives”, gdy nie jest ona dostępna. Ze względu na większy kąt odrywania, ta metoda badawcza jest uważana za bardziej rygorystyczną.

Norma ASTM D3167 to standardowa procedura testowa do pomiaru średniej wytrzymałości na odrywanie, czyli siły, kleju i materiału wiążącego, za pomocą pływającego urządzenia do odrywania rolkowego. Test ten może być stosowany do porównywania klejów lub procedur przygotowania powierzchni kleju. Dlatego norma ta jest często stosowana w procesach rozwoju i produkcji produktów.

Norma ASTM D3167 jest szczególnie przydatna, gdy elastyczny klej nie jest wystarczająco elastyczny, aby prawidłowo przejść standardowy test odrywania pod kątem 90 lub 180 stopni. Zgodnie z tą normą elastyczny klej jest wyginany wokół obracającego się bębna, a nie wokół własnego ostrego promienia gięcia.

Aby uzyskać najlepsze rezultaty, zgodnie z normą ASTM D3167, próbki powinny mieć szerokość 12,7 mm, długość kleju sztywnego 20,3 cm, a kleju elastycznego 25,4 cm. Dodatkowe 5,1 cm jest wykorzystywane do owinięcia kleju elastycznego wokół bębna gnącego. Norma ta nie określa, ile próbek należy poddać testom, ale generalnie do każdego testu odrywania należy przetestować kilka identycznych próbek.

Procedura testowa zgodna z normą ASTM D3167 obejmuje zazwyczaj następujące kroki:

• Do badań wycina się kilka identycznych próbek. Próbki można wycinać dowolną metodą; do tego testu nie jest wymagany przecinak.
• Specjalny pływający cylindryczny uchwyt do odklejania jest podłączony do górnego adaptera, a inny uchwyt, odpowiedni do elastycznego kleju, jest przymocowany do dolnego adaptera testera odklejania.
• Elastyczny klej jest zaginany wokół cylindra prowadzącego uchwytu, a próbka jest wkładana do dolnego uchwytu. W tym układzie, gdy elastyczny klej jest ciągnięty w dół przez dolny uchwyt, elastyczny klej jest odrywany od sztywnego kleju pod kątem 65 stopni i z dużym promieniem gięcia. Sztywny klej przechodzi przez uchwyt podczas procesu odrywania.
• Urządzenie do testowania odrywania pracuje z prędkością 15 cm/min.
• Rejestruje się siłę i przemieszczenie, a następnie określa się średnią siłę odrywania w całym zakresie przemieszczenia.
• Następnie obliczana jest średnia siła odrywania i odchylenie standardowe średniej siły odrywania dla wszystkich próbek.

ASTM D3167 to unikalna norma, która polega na zginaniu elastycznego kleju w pływającym bębnie o średnicy 2,5 cm. Test ten charakteryzuje się bardziej stopniowym zginaniem niż typowy test odrywania pod kątem 90 lub 180 stopni, co umożliwia płynne testowanie odrywania sztywniejszego i bardziej elastycznego kleju.

Do tych testów zaleca się użycie testera odrywania. Urządzenie to składa się z pionowej ramy obciążeniowej, siłownika elektromechanicznego, ogniwa obciążnikowego, sterownika testowego, oprogramowania testowego oraz chwytaków odrywających.

W branżach wysokiego ryzyka, takich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i produkcja materiałów kompozytowych, kleje to nie tylko kleje; to niedoceniani bohaterowie, którzy spajają konstrukcje, chroniąc je przed wibracjami, wahaniami temperatury i nieustannym naprężeniem. Norma ASTM D3167 mierzy wytrzymałość na odrywanie wiązań między materiałami sztywnymi i elastycznymi, zapewniając wiarygodny pomiar skuteczności klejenia w warunkach symulowanych sił rozdzielających w warunkach rzeczywistych.

Metoda ta została opracowana, aby sprostać wymaganiom nowoczesnych materiałów, takich jak kompozyty z włókna węglowego i zaawansowane polimery. Norma ASTM D3167 powstała w czasie, gdy przemysł lotniczy i motoryzacyjny przechodził na lekkie konstrukcje, w których kleje zastępowały spawanie i łączniki. Wczesne uszkodzenia połączeń (takie jak rozwarstwianie się paneli lub odklejanie się laminatu) uwydatniły potrzebę standardowego testu odklejania, który mógłby być stosowany do różnych materiałów: sztywnego, takiego jak metal lub sztywny kompozyt, i elastycznego, takiego jak folia lub guma.

Zakres tej normy jest ukierunkowany: ocenia ona względną odporność na odrywanie w kontrolowanych warunkach i idealnie nadaje się do testów odbiorczych, walidacji procesów lub porównywania klejów i preparatów powierzchni. W przeciwieństwie do prostszych metod, zespół pływającego cylindra, o którym mowa w normie ASTM D3167, symuluje bardziej agresywne odrywanie pod kątem 90 stopni, co utrudnia klejenie i lepiej sprawdza się w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności. Jest on szczególnie cenny w sytuacjach, gdy elastyczny klej nie jest wystarczająco elastyczny do standardowych procesów odrywania i stanowi rozwiązanie w przypadku bardziej nasilonych scenariuszy rozwarstwienia.

Zasadniczo norma ASTM D3167 zamienia domysły w dane dzięki prostemu, ale rygorystycznemu podejściu. Jej celem jest określenie rzeczywistej wytrzymałości kleju poprzez pomiar średniej siły potrzebnej do rozdzielenia sklejonych części pod stałym kątem 90 stopni.

Siła tej metody wynika z mechaniki cylindra. Działa ona nie tylko na siłę rozciągającą, ale także na moment zginający elastyczną warstwę, przyspieszając propagację odrywania, co przekłada się na szybsze i dokładniejsze wyniki. Zaawansowane laboratoria wykorzystują specjalistyczną aparaturę pomiarową, aby zapewnić precyzję, i często integrują oprogramowanie do automatycznej analizy.

Norma ASTM D3167 to nie tylko norma akademicka; jest ona również elementem procesu zapewniania zgodności. Od momentu wprowadzenia, norma ta przyczyniła się do zmniejszenia liczby usterek połączeń w kluczowych branżach. Giganci branży lotniczej, tacy jak Boeing, twierdzą, że udało im się zredukować masę nawet o 20% bez uszczerbku dla integralności konstrukcji, optymalizując kleje w poszyciach skrzydeł i kadłubów. Inżynierowie motoryzacyjni wykorzystują tę normę do badania powłok elektroforetycznych i uszczelniaczy, przyczyniając się do tworzenia bezpieczniejszych i lżejszych pojazdów w okresie przechodzenia na pojazdy elektryczne.

Najnowsze testy wykazały, że nanomateriały zwiększają odporność na odrywanie o 50%, co przyspiesza ich wdrażanie w zrównoważonych kompozytach. W kontroli jakości przedwczesna degradacja właściwości pozwala zaoszczędzić pieniądze, zapobiegając kosztownym wycofywaniu produktów z rynku.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia zespół doświadczonych specjalistów i dysponuje szeroką infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi testowania zgodnie ze standardową metodą badania odporności klejów na odrywanie metodą pływającego cylindra ASTM D3167.