DIN 53295 Badanie konstrukcji warstwowych – test odrywania z użyciem bębna

Norma „DIN 53295 Badanie struktur warstwowych – Test odrywania z użyciem bębna”, opublikowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę badania służącą do określania odporności na odrywanie (lub wytrzymałości na odrywanie) połączeń klejowych w strukturach warstwowych. Struktury warstwowe zazwyczaj składają się z dwóch cienkich, sztywnych warstw powierzchniowych (np. aluminiowych lub kompozytowych) połączonych z lekkim materiałem rdzeniowym (np. o strukturze plastra miodu, pianką lub drewnem balsowym). Materiały te są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, kolejowym, panelach budowlanych i innych gałęziach przemysłu, w których wymagany jest wysoki stosunek wytrzymałości do masy.

Norma ta koncentruje się na ocenie, jak dobrze klej utrzymuje warstwę wierzchnią do rdzenia pod wpływem sił odrywających. Słaba przyczepność może prowadzić do rozwarstwienia, krytycznego rodzaju uszkodzeń w płytach warstwowych. Test stanowi ilościową miarę jakości połączenia, zazwyczaj wyrażaną jako moment odrywający (moment obrotowy na jednostkę szerokości) lub średnia siła odrywająca.

Metoda ta wykorzystuje specjalny przyrząd zwany bębnem wspinaczkowym (lub urządzeniem do obierania bębnów). Zasada działania testu jest następująca:

• Przygotowanie próbki: Przygotowuje się prostokątną próbkę o wymiarach około 75 mm szerokości i 300 mm długości, ale dokładne wymiary są określone w normie. Warstwa wierzchnia jest częściowo wstępnie nacięta lub poluzowana na jednym końcu, aby zapewnić przyczepność.
• Przygotowanie: Próbka jest umieszczana w taki sposób, aby rozluźniona warstwa powierzchniowa była nawijana i ściskana wokół środka cylindrycznego bębna. Bęben posiada kołnierze lub płyty końcowe, które prowadzą nawijanie. Elastyczne pasy lub taśmy obciążające są mocowane pod uchwytem bębna i podłączane do dolnej poprzeczki uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej.
• Procedura: Drugi koniec próbki (wciąż przymocowany) jest trzymany od góry. W miarę jak pasy maszyny wytrzymałościowej ciągną w górę, bęben obraca się i przesuwa wzdłuż próbki. Proces ten polega na kontrolowanym odrywaniu warstwy wierzchniej od rdzenia, symulując operację odrywania pod kątem 180 stopni z obciążeniem momentem zamiast czystego rozciągania.
• Pomiar: Siła potrzebna do oderwania warstwy wierzchniej jest stale rejestrowana. Podstawowym wynikiem jest zazwyczaj średni moment odrywania na określonej długości odrywania, obliczony na podstawie momentu obrotowego generowanego przez przyłożoną siłę i promienia bębna. Metoda bębna wznoszącego jest korzystna, ponieważ zapewnia względnie stały kąt odrywania i zmniejsza wpływ sztywności zginania warstwy wierzchniej w porównaniu z prostszymi testami odrywania płaskiego.

Norma DIN 53295 jest blisko powiązana z innymi normami międzynarodowymi dotyczącymi tego samego lub podobnego badania odrywania za pomocą bębna wspinaczkowego i często jest cytowana obok nich:

• EN 2243-3 Seria lotnicza – Kleje konstrukcyjne – Metody badań – Część 3: Badanie odrywania za pomocą bębna wspinaczkowego
• ASTM D1781 Metoda badania odrywania klejów za pomocą bębna wspinaczkowego

Wiele nowoczesnych systemów testowych zaprojektowano tak, aby spełniały jednocześnie wszystkie trzy standardy.

Norma DIN 53295 jest w ostatnich latach nadal często przywoływana w specyfikacjach sprzętu badawczego, pracach naukowych (np. na temat rdzeni z pianki aluminiowej lub wzmocnionych warstw kratownic) oraz zastosowaniach przemysłowych.

Krótko mówiąc, norma DIN 53295 opiera się na pomiarze siły potrzebnej do oderwania warstwy powłoki od rdzenia pod określonym kątem i z określoną prędkością.

Struktura warstwowa składa się zazwyczaj z trzech warstw:

• Powłoka wierzchnia: Metal, kompozyt lub arkusz tworzywa sztucznego.
• Rdzeń: Rdzeń wykonany jest z plastra miodu, pianki lub lekkiego wypełnienia.
• Podkład: Wspólnie z warstwą nawierzchniową zapewnia odporność na zginanie.

Taka konstrukcja zapewnia dużą sztywność i niską wagę w zastosowaniach lotniczych, motoryzacyjnych, budowlanych i morskich.

Norma DIN 53295 służy do oceny następujących charakterystyk:

• Wytrzymałość adhezji powłoki do rdzenia
• Wydajność klejenia
• Jakość produkcji
• Odporność na rozwarstwienie

Jest to szczególnie istotne w przypadku kontroli jakości oraz działalności badawczo-rozwojowej.

Proces testowania zasadniczo przebiega w następujących krokach:

• Warstwę powłoki przygotowuje się w taki sposób, że jeden koniec jest oddzielony od rdzenia.
• Próbkę umieszcza się w maszynie testującej ekstrakcję próbek.
• Warstwę powłoki zazwyczaj zdejmuje się pod kątem 90 stopni.
• Ciągnięcie odbywa się ze stałą prędkością.
• Dokonuje się pomiaru siły potrzebnej do obierania.

Wynik jest zwykle wyrażany jako: Wytrzymałość na odrywanie = Siła / Szerokość próbki.

Norma zazwyczaj określa następujące cechy próbki:

• Próbka o określonej szerokości (np. 25 mm)
• Określona długość obierania
• Kontrolowana prędkość testu
• Warunki środowiskowe (temperatura i wilgotność)

Po teście wyświetlane są następujące informacje:

• Średnia siła odrywania
• Maksymalna siła
• Rodzaj złamania:
• Zerwanie adhezji
• Pęknięcie kohezyjne
• Pęknięcie jądrowe

Rodzaj pęknięcia ma kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy jest ono spowodowane wadą produkcyjną czy słabością materiału.

Norma DIN 53295 stosowana jest w szczególności w następujących obszarach:

• Panele lotnicze
• Lekkie elementy budowlane z okładziną kompozytową.
• Panele aluminiowe o strukturze plastra miodu klejone
• Elementy wykończenia wnętrza samochodu

Normę DIN 53295 uważa się za ważną z następujących powodów:

• Poprawia niezawodność produktu.
• Pomaga przewidzieć długoterminową wydajność.
• Umożliwia porównywanie wyników różnych producentów.
• Stanowi podstawę międzynarodowych wymogów jakościowych.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53295.