3. Материалы и оборудование

Материалы

1. Образцы из сплава АМг.

2. Наждачная бумага

3. Смола эпоксидная модифицированная.

4. Отвердитель.

5. Ацетон технический или бензин.

6. Вата техническая.

Оборудование

1. Пипетка.

2. Разновесы.

3. Лабораторные весы.

4. Стеклянная палочка.

5. Емкость для смешивания компонентов клея.

6. Приспособление для установки образцов в печь.

7. Муфельная печь МП-2УМ.

8. Пирометрический милливольтметр с термопарой ХК.

9. Пинцет.

10. Разрывная машина УММ-5.

4. Программа работы

1. Подготовить две пары заготовок для склеивания листовых нахлесточных образцов из алюминиевого сплава АМг, удалить заусенцы на кромках, зачистить склеиваемые поверхности наждачной бумагой (на длине 15 мм от одного из концов образца), обезжирить ацетоном, сушить 10 минут на воздухе.

2. В емкости для смешивания взвесить 2,5±0,1 г эпоксидной смолы и с помощью пипетки по каплям добавить 0,3±0,1 г (3 полновесные капли) отвердителя, тщательно перемешать стеклянной палочкой в течение 7 минут.

3. Приготовленный клей нанести стеклянной палочкой на зачищенные концы образцов, соединить образцы внахлестку без усилия, используя пинцет, величина нахлестки 15±1,5 мм. Лишний клей, выдавливаемый при сжатии образцов удалить ватным тампоном.

4. Поместить образцы в приспособление для установки образцов в печь, выдержать приспособление с образцами в течении 10-12 минут на печи (при T≈50-80 °С), подсоединить термопару и загрузить приспособление с образцами в печь, нагретую до 120…130 °С, где выдержать их в течении 30 минут, считая с момента достижения в клеевом соединении температуры 125±5 °С, согласно показаниям потенциометра. По окончании выдержки приспособление вынуть из печи и разобрать.

5. Образцы установить на разрывной машине таким образом, чтобы расстояние между зажимами составляло 50±2 мм, а нахлестка образца располагалась симметрично по отношению к обоим зажимам. Продольная ось образца должна совпадать с направлением растягивающего усилия, включить машину и отметить показание нагрузок в момент разрушения образца.

Предел прочности при сдвиге τ (в МПа) рассчитать по формуле:

,

где Р- разрушающая нагрузка, Н;

F- площадь склеивания, м².

Примечание: 1 МПа = 10⁶ Н/м² или 1 Па = 1 Н/м², 1 кг = 981 Н.

Результаты испытаний занести в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты механических испытаний склеенных алюминиевых образцов

(клей ЭДП, ТУ 6-15-1070-82)

№ п/п	Размеры склейки			Разрушающее усилие Р, Н	Предел прочности τср, МПа	Ср. значение предела прочности, МПа
	ширина нахл., м	длина нахл., м	площадь, м²

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель и задача работы.

2. Описание хода работы и выявленных технологических особенностей склеивания металлов эпоксидным клеем.

3. Вывод по работе.

6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Назовите основные типы клеев и их свойства.

2. Какова область применения, преимущества и недостатки склеивания металлов?

3. В чем заключаются особенности технологии склеивания эпоксидными клеями?

4. Сравните свойства паяных и клееных соединений из сплава AМг.

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ

ПОВЕРХНОСТИ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить методику определения электродных потенциалов поверхности паяных соединений под каплей электролита, углубить теоретические знания об особенностях коррозии соединений, выполненных различными способами пайки.

2. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА

ОЦЕНКИ КОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Коррозией называют разрушение металлов и сплавов под воздействием внешней среды.

Большинство разрушений паяных соединений в агрессивных средах имеет электрохимическую природу. Поэтому изучение электрохимических характеристик этих соединений имеет важное значение для оценки скорости коррозии и склонности к коррозионному разрушению.

Возникновение коррозионных (гальванических) элементов связано с дифференциацией поверхности паяного соединения на участке с более низким потенциалом и более высоким положительным потенциалом. Первые становятся благодаря этому анодными, вторые – катодными, и коррозия протекает с определенной локализацией активного развития коррозионных поражений.

В связи с таким распределением поверхности на анодные и катодные зоны схему коррозионного процесса можно представить в следующем виде:

анодная зона: Me→Me⁺+e^-

катодная зона: Ox+e^-→Red

Таким образом, поверхность паяного соединения, помещенного в агрессивную среду, можно уподобить совокупности большого количества отдельных гальванических пар, замкнутых накоротко.

Различия в химическом составе, структуре и напряженном состоянии отдельных зон обуславливают высокую степень электрохимической неоднородности поверхности паяных соединений, что в условиях агрессивной коррозионной среды может явиться причиной ускорения процессов разрушения. Так как паяные соединения являются сложной неоднородной системой, характеризующейся наличием зон металла с различной стойкостью к разрушениям в агрессивных средах, то, очевидно, зная электрохимические характеристики поверхности, можно определить наименее стойкую к коррозии зону соединения.

При нагружении паяного соединения в электролит в результате взаимодействия поверхности металла с раствором возникает разность электрических потенциалов, которую называют электродным потенциалом. Электродный потенциал φ дает представление о термодинамической устойчивости металла в данном электролите, степени пассивного состояния поверхности, зависимости коррозионной стойкости соединения от свойств среды и др.

Электродный потенциал любого отдельного i-го участка паяного соединения может быть представлен в виде функционала:

,

где ; - функциональные зависимости, характеризующие суммарное влияние на электродный потенциал φ соответственно внешних и внутренних факторов.

Достаточно четкое представление об ожидаемом поведении паяных соединений в заданных эксплуатационных условиях можно получить, используя электрохимические методы исследования коррозии. Они сводятся к нахождению электродных потенциалов участков соединений. В связи с наличием неоднородностей (металла, поверхности, напряженного состояния), вызванных воздействием процесса пайки, соединения характеризуются повышенной по сравнению с основным металлом электрохимической неоднородностью; при этом возможны различные соотношения между электродными потенциалами различных зон и, следовательно, различная стойкость против коррозионных разрушений.

Для определения величины местного электродного потенциала на электрохимически неоднородной поверхности соединения применяют капельный метод определения электродных потенциалов. Измеренные капельным методом потенциалы различных участков паяного соединения позволяют выделить анодные участки и определить тем самым ожидаемые зоны разрушения.

Капля раствора диаметром от 1 до 3 мм наносится на исследуемый участок поверхности и после выдержки её до установления более или менее стабильного значения потенциала φ производится его измерение в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4.3. Время выдержки капли коррозионного раствора до установления стабильных значений φ определяется опытным путем. Например, установлено, что для алюминиевых сплавов оптимальное время выдержки капли 3%-ного водного раствора NaCl составляет 10…15 минут, а для сталей – 15…20 минут. С целью сопоставления полученных результатов для соединений одной и той же группы сплавов время выдержки под каплей раствора должно быть одно и то же. При измерениях электродных потенциалов в качестве электрохимического щупа, с помощью которого сканируют поверхность паяного соединения, широко используют хлорсеребряный электрод, обладающий постоянным и хорошо воспроизводимым потенциалом. При измерениях хлорсеребряный электрода помещают в специальный стакан и с помощью манипулятора перемещают носик электрода относительно поверхности образца (рис. 4.2).