Test przyczepności powłoki klejowej

W przemyśle motoryzacyjnym badanie przyczepności powłoki klejowej odnosi się do oceny siły przylegania powłoki klejowej (smaru suchego, stałej powłoki smarnej lub kleju przeciwciernego) do podłoża (zazwyczaj części metalowych lub elastomerowych). Powłoki te to cienkie warstwy stałego smaru nakładane na elementy samochodowe, takie jak pierścienie uszczelniające, uszczelki, łożyska, elementy złączne, części ślizgowe lub elementy silnika i skrzyni biegów. Powłoki te zmniejszają tarcie, zapobiegają zużyciu, zapewniają smarowanie w miejscach, gdzie olej i smar są niedostępne, a często również zapewniają ochronę antykorozyjną.

W przemyśle motoryzacyjnym niezawodna przyczepność ma kluczowe znaczenie, ponieważ słaba przyczepność może prowadzić do oddzielania się powłoki, zwiększonego zużycia, hałasu (np. skrzypienia części wewnętrznych) lub awarii funkcjonalnej pod wpływem wibracji, zmian temperatury, substancji chemicznych lub naprężeń mechanicznych.

W przemyśle motoryzacyjnym stosuje się standardowe testy przyczepności powłok, często zaadaptowane z norm dotyczących farb i powłok, ze szczególnymi wymaganiami dotyczącymi suchych środków smarnych. Typowe metody badania przyczepności powłok klejonych obejmują:

Badanie taśmy metodą nacięć krzyżowych: Jest to najpowszechniejsza szybka/jakościowa metoda badawcza. Testy zazwyczaj odnoszą się do normy „ASTM D3359 Standardowe metody badań przyczepności metodą taśmy”. Czasami stosuje się normę „ISO 2409 Farby i lakiery – Badanie nacięć krzyżowych”.

Podczas testu, z powłoki na podłoże nanoszony jest wzór siatki (siatka nacięć). Na siatkę nakładana jest taśma samoprzylepna, którą następnie szybko się odrywa.

Ocena waha się od 5B (doskonała, brak zużycia) do 0B (słaba, zużycie co najmniej 65%). Dostawcy części samochodowych zazwyczaj wymagają oceny co najmniej 4B-5B.

Tę metodę badawczą stosuje się do kontroli jakości wytwarzanych części (np. uszczelek elastomerowych, elementów złącznych).

Badanie przyczepności na rozciąganie (pot): Jest to ilościowa metoda określania wytrzymałości wiązania. Zasadniczo badania przeprowadza się zgodnie z normami „ASTM D4541 Standardowa metoda badania do określania wytrzymałości na rozciąganie powłok z wykorzystaniem przenośnego sprzętu do badania przyczepności” oraz „ISO 4624 Farby i lakiery – Badanie przyczepności na rozciąganie”.

Podczas badania do powierzchni powłoki przymocowany jest wózek testowy. Przenośna maszyna rozciągająca przykłada rosnącą siłę rozciągającą, aż do wystąpienia pęknięcia. Wynik jest mierzony w psi lub MPa, a rodzaj pęknięcia jest rejestrowany (np. pęknięcie adhezyjne na styku powłoki z podłożem, pęknięcie kohezyjne w powłoce).

Tę metodę zaleca się w przypadku, gdy wymagane są wysokie wartości liczbowe (na przykład w przypadku krytycznych elementów ślizgowych w pojazdach samochodowych).

Inne powiązane testy (czasami łączone):
ASTM D6677 Standardowa metoda badania przyczepności noża.
ASTM D2197 to norma dotycząca badania przyczepności powłok organicznych metodą skrobania.
Testy odrywania i testy ścinania: Do konkretnych zastosowań środków smarnych wiążących.
Narażenie na działanie czynników środowiskowych + przyczepność (ciepło, wilgoć, mgiełka solna, ciecze): powszechnie stosowane w zastosowaniach motoryzacyjnych w celu symulacji rzeczywistej trwałości.

W praktyce producenci oryginalnego wyposażenia samochodowego i dostawcy pierwszego rzędu (np. układów hamulcowych, uszczelek drzwi, części silnika) określają te testy w swoich procesach zatwierdzania materiałów. Dobra przyczepność gwarantuje, że powłoka klejowa wytrzyma cały okres eksploatacji pojazdu bez łuszczenia się i utraty właściwości smarowania na sucho.

Określanie wydłużenia powłoki wiążącej na uszczelkach elastomerowych to specjalistyczna metoda badawcza stosowana w przemyśle motoryzacyjnym i uszczelniającym, służąca do oceny przylegania powłoki wiążącej do podłoża elastomerowego (np. pierścieni uszczelniających typu O, uszczelnień wału promieniowego lub innych uszczelek gumowych/elastomerowych) w przypadku rozciągania lub wydłużania elementu.

Jest to szczególnie ważne w przypadku uszczelnień elastomerowych, ponieważ ulegają one znacznym odkształceniom podczas montażu (naprężenia) i eksploatacji (ruch dynamiczny, ściskanie lub rozszerzalność cieplna). Słaba przyczepność może spowodować pękanie, łuszczenie się lub oddzielanie powłoki pod wpływem naprężeń, co z kolei zwiększa tarcie, zużycie, hałas lub awarię uszczelnienia.

Tradycyjne testy adhezji (np. badanie poprzecznego pasma zgodnie z normą ASTM D3359 lub badanie rozciągania zgodnie z normą ASTM D4541) dobrze sprawdzają się na powierzchniach sztywnych, ale są mniej reprezentatywne dla elastycznych elastomerów. Materiały elastomerowe mogą rozciągać się o 100-500% lub więcej przed pęknięciem, dlatego adhezję należy oceniać w podobnych warunkach naprężenia, aby symulować naprężenia rzeczywiste (np. typowe wydłużenie zespołu pierścieni uszczelniających o przekroju okrągłym wynosi 1-5%, ale może osiągnąć wyższe wartości podczas montażu lub rozciągania).

Test ma na celu sprawdzenie, czy powłoka może się rozciągać i powracać do swojego pierwotnego stanu z elastomerem bez utraty przyczepności (pękania wewnątrz powłoki), utraty przyczepności (oddzielania się od powierzchni) lub nadmiernego łuszczenia się/odpryskiwania.

Typowa procedura badania przyczepności wydłużeniowej w uszczelkach elastomerowych jest następująca:

Przygotowanie próbek: Używa się rzeczywistych części produkcyjnych (np. powlekanych próbek pierścieni uszczelniających typu O lub uszczelek) lub znormalizowanych części testowych (jednostronnie powlekanych pasków elastomerowych w kształcie hantli). Powłoka klejowa musi być całkowicie utwardzona zgodnie ze specyfikacją producenta powłoki.
Badanie wydłużenia/naprężenia: Próbka jest umieszczana na maszynie wytrzymałościowej (uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej) umożliwiającej kontrolowane wydłużenie. Element jest rozciągany do określonego procentowego wydłużenia (np. 50%, 100% lub do granicy wytrzymałości materiału, zazwyczaj zgodnie z wydłużeniem granicznym elastomeru określonym w normie ASTM D412). Wydłużenie docelowe jest utrzymywane przez określony czas lub poddawane badaniom cyklicznym (np. wielokrotne cykle rozciągania-relaksacji w celu symulacji powtarzalnego odkształcenia).
Ocena przyczepności:
Kontrola wizualna (najczęściej stosowana): Rozciągnięta powierzchnia jest badana pod kątem pęknięć, łuszczenia, odpryskiwania lub odwarstwienia powłoki. Ocena jest zazwyczaj jakościowa (np. zaliczony/niezaliczony) lub półilościowa (np. procentowy udział powierzchni dotkniętej).
Test taśmy po wydłużeniu: Taśma wrażliwa na nacisk (ASTM D3359) jest nakładana i usuwana z odkształconego/rozciągniętego obszaru w celu sprawdzenia, czy cząsteczki powłoki zostały usunięte. Proces usuwania jest porównywany ze standardami fotograficznymi.
Badanie mikroskopowe lub pod powiększeniem: sprawdź, czy nie występują mikropęknięcia lub czy krawędzie się nie unoszą.
Kontrola funkcjonalna: W niektórych przypadkach mierzy się zmiany współczynnika tarcia lub grubości powłoki po wydłużeniu.
Kryteria akceptacji (typowe wymagania motoryzacyjne):
Nie powinno być widocznych pęknięć, rozwarstwień ani łuszczenia się (nie więcej niż niewielki procent, np. nie więcej niż 5-10 procent).
Powłoka musi pozostać nienaruszona i funkcjonować po wydłużeniu równym naprężeniom występującym podczas montażu lub pracy.
Ocenę tę przeprowadza się zazwyczaj w powiązaniu z ekspozycją na czynniki środowiskowe (ciepło, ciecze, starzenie) przed/po wydłużeniu.

Metoda ta umożliwia, aby powłoka klejowa zachowała naturalną elastyczność elastomeru bez pogarszania skuteczności smarowania na sucho w zastosowaniach motoryzacyjnych, takich jak uszczelki skrzyń biegów, pierścienie uszczelniające układu paliwowego lub dynamiczne uszczelnienia wału.

Nasza organizacja, z kompetentnym i doświadczonym zespołem, od wielu lat rozumie potrzeby klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe oraz pomagając we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie oferujemy również firmom usługi testowania przyczepności powłok klejowych.