1 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ «Линейные технологии»

Комплексная методика испытаний склеенных соединений на сопротивление разрушающим нагрузкам

Ст. научный сотрудник м.т.н. Калиниченко М.Л.

m.kalinichenko@bntu.by

2 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ «Литейные технологии»

Существуют различные методы оценки показателей качества клеев и клеевых соединений. При этом методы испытаний в различных странах регламентируются следующими документами: стандарты Международной организации по стандартизации – ISO; ГОСТ – государственные стандарты, отраслевые стандарты – ОСТ (или ТУ (на территории СНГ)), стандарты Европейского союза – EN; немецкие промышленные стандарты – DIN, стандарты Американского общества по испытаниям материалов – ASTM. Также имеется ряд производственных технических документаций и патентов.

Количество схем испытаний клеевых соединений ограничено, это - испытания на сдвиг, растяжение, сжатие, изгиб, кручение и их комбинации. Большая работа по систематизации данных методов проведена коллективом авторов под руководством А. П. Петровой и Г. В. Малышевой, представляющих ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ и ФГБОУ ВПО МГТУ им. Н. Э. Баумана

3 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ «Литейные технологии»

Авторами была предложена модель устройства для исследования разрушения образцов на сдвиг для соединений любых видов материалов, в том числе хрупких (пористых, порошкообразных) с компактным телом, (а так же) для проведения испытаний многомерных композиций с использованием стандартного оборудования для разрывных испытаний.

Данная методика позволит расширить известные прочностные испытания неразъемных, в том числе клеевых соединений для улучшения оценки воздействия приложенной силы на передачу сдвиговых деформаций и деформаций на растяжение в комплексных исследованиях моделей.

Рассмотрим поэтапно подготовку к проведению испытаний на условный сдвиг соединений, обладающих определяемым коэффициентом жесткости.

4 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ «Литейные технологии»

а

б

Рис. 1. Образец и приспособление для проведения механических испытаний многомерного композиционного соединения:

а – образец в собранном состоянии; б – образец, закрепленный в приспособление;

1 – подложки, которые также являются опорными (несущими) составляющими образца; 2 – соединяющий слой (испытуемое связующее); 3 – набор изучаемых композиционных элементов; 4 – приспособление из высокопрочных материалов; 5 – гайка для крепления образца к оснастке

5 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ Литейные технологии

Новизна работы состоит в исследовании и разработке принципиально нового подхода для проведения разрушающего контроля склеенных соединений с использованием стандартного оборудования усовершенствованного дополнительно предложенными приспособлениями.

Метод может быть использован в различных отраслях машиностроения при подборе типов совмещенных разнородных материалов, которые могут скрепляться при помощи адгезива, и (или) иных способов соединения разнородных материалов, дефектоскопии и анализе прочностных соединений, анализе связующих элементов многомерных клееных соединений. Метод характеризуется доступностью подготавливаемых образцов для испытания, отсутствием необходимости каждый раз подготавливать подложку с изгибом, соблюдая соосность; созданием однородного поля напряжения в склеенной многомерной модели; возможностью использовать для измерения стандартное оборудование. Данный метод позволяет провести качественную оценку плоскостных соединений, работающих в условиях нагружения по одной плоскости, не привлекая дополнительного оборудования и снижая себестоимость испытаний.

6 of 18

Патент ЕАПО 03695

Метод и приспособление

для испытаний на сдвиг

многомерных соединений

из композиций любых

материалов, обладающих

определяемым

коэффициентом жесткости

Авторы: М.Л. Калиниченко

В.А. Калиниченко

В.А. Кукареко

А.Е. Зелезей

7 of 18

Практическое применение метода

на примере разработки технологической оснастки

для проведения на сдвиг клеевого соединения детали

«Диск ведомый 47К-2302100»

8 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Методика позволят расширить известные прочностные испытания клеевых соединений, а именно: улучшить оценку воздействия давления на передачу сдвиговых деформаций и деформаций на растяжение в комплексных исследованиях моделей.

Метод показывает, что в замкнутом объемном соединении полученного технологией склеивания, пайкой или родственными способами на шов воздействуют как отрывные, так и сдвиговые усилия, а также их производные, и позволяет произвести их оценку с помощью предложенных моделей методами динамических гидро- или пневмоиспытаний.

Данная разработка позволит расширить методы технологических испытаний клеевых соединений, в особенности для замкнутых объемов, работающих под давлением жидкостей или газов, позволяет производить математическую оценку замкнутых клеевых соединений при воздействии на них разрывного нагружения.

9 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Предложенные методики могут быть использованы для оценки прочностных свойств пустотелых замкнутых соединений полученных технологией склеивания, пайкой или родственными способами практически любой формы (плоскостные и объемные), используемые во всех отраслях машиностроения, а также могут быть использованы в учебном процессе при подготовке специалистов машиностроительного и испытательного профиля, а также обучающихся по специальности сварки и родственных технологий.

Новизна работы состоит в исследовании и разработке принципиально нового подхода для проведения разрушающего контроля склеенных соединений с использованием стандартного оборудования усовершенствованного дополнительно предложенными приспособлениями.

10 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Методика испытаний пустотелых замкнутых соединений полученных технологией склеивания, пайкой или родственными способами позволяет оценить крепежные соединения, испытывающих разрушающую нагрузку в нескольких плоскостях. Предлагаемая модель является многомерной, что позволяет оценивать воздействие сил, приложенных в различных направлениях и точках исследуемого образца.

Разработанная методика позволяет создать для испытуемого образца, условия максимально приближенные к условиям эксплуатации.

11 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Для реализации данного метода изготавливаются замкнутые модели (в том числе склеенные) с целью оценки восприятия гидравлических нагрузок на условный сдвиг и отрыв с возможностью реализации динамических и статических испытаний. При этом высота модели для работы в разрывных деформациях по отношению h х d, должна составлять соотношение как минимум 1 х 2, а для сдвиговых H х d как 2 х 1. Возможны и другие соотношения сил. К примеру, для выравнивания сил H х d должно составлять 1 х 1 (без учета погрешности на ввод штуцера высокого давления).

а ………………… б

Модель для проведения гидро, и (или) пневматических испытаний.

12 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Образец для стендовых испытаний

Для более точного определения прочности клеев, кроме испытаний на лабораторных образцах был подготовлен ряд испытательных образцов клеесборной конструкции и проведены гидродинамические испытания (стендовые испытания) на базе участка водоподготовки ОАО «Белэнергоремналадка».

ПРАКТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

13 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Проведение стендовых

гидравлических

испытаний на макете

14 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

Разрушение макетного образца произошло по крышке , диаметр внешней трубы d = 55 мм, а толщина b = 2,5 мм. Стоит обратить внимание, что соединение макетной модели проводилось стык в стык (без технологических решений). В результате склеенная площадь S = 4,13 см2 выдержала нагрузку в 61 атм.

15 of 18

Белорусский национальный технический

университет

НИИЛ литейных технологий

По результатам испытаний и подтверждающего расчета было доказано, соответствие полученных экспериментальных данных, предложенному физико-математическому обоснованию, которое позволяет оценивать усилия на условный отрыв и условный сдвиг в замкнутых объемных соединениях.

Приоритет применения данного метода, может быть отнесен к клеевым соединениям работающих в условиях разрушающих нагрузок приложенных равномерным и/или скачкообразным воздействием давления внутри замкнутого объема.

16 of 18

17 of 18

Белорусский национальный технический

университет

ЗАО «АТЛАНТ», г. Барановичи

ОАО «Белцветмет», г. Минск

ООО «Топливные системы и автоматика», г. Москва

СООО «АлюминТехно», г. Минск

ООО «Кохановский трубный завод «Белтрубпласт», г.п. Коханово, Витебской обл.

СООО «Арвас», г. Дзержинск

ОАО «Лидский ЛМЗ», г. Лида

ГТПО «Белресурсы», г. Минск

ГУ «432-й главный военный клинический центр ВС РБ», г. Минск

ОАО «Белорусский металлургический завод», Жлобин

ОАО «Завод Минскагропроммаш», г. Минск

ОАО «Новогрудский завод газовой аппаратуры», г. Новогрудок, Гродненской обл.

ОАО «МЗКТ», г. Минск

ЭРУП «Центр механизации путевых работ Бел. жел. дор.», г. Пинск

КУП «Спецпредприятие мингорисполкома», г. Минска

ООО «Рухсервомотор», г. Минск

ОАО «Бабушкина крынка», СП «Белокрио», ОАО «ЛМЗ Универсал», Солигорск,

ОАО «МТЗ», Барановичский станкостроительный завод,

ОАО «БЕЛНИИЛИТ», ОАО «Гомельский завод «Центролит» и другие предприятия.

Перечень основных заказчиков НИИЛ Литейные технологии

18 of 18

СПАСИБО�

ЗА�

ВНИМАНИЕ!

Белорусский национальный технический

университет

Кафедра «Технология машиностроения»