Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Зинина Инна Николаевна

Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей
<
Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Зинина Инна Николаевна. Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08, 05.03.01 Москва, 2003 220 с. РГБ ОД, 61:04-5/1229

Содержание к диссертации

Введение

1 Алализ конструкторско-технологических факторов, влияющих на технологию и автоматизацию сборки с адгезивами 7

1.1 Общая характеристика технологии сборки с адгезивами 7

1.1.1 Области применения и технико-экономические преимущества сборки с адгезивами в автомобилестроении 7

1.1.2 Анализ и технологическая характеристика основных групп адгезивов в автостроении 12

1.1.3 Применение эпоксидных адгезивов в качестве конструкционных клеев для машиностроения 21

1.1.4 Методы обеспечения и оценка качества адгезионных соединений 23

1.2 Влияние конструкторско-технологических факторов на автоматизацию процесса склеивания 27

1.3 Виды технологического оборудования для механизации и автоматизации склеивания 35

1.4 Анализ основных факторов технологического процесса склеивания, оказывающих влияние на качество адгезионных соединений 41

1.5 Цели и задачи исследования 43

2 Формирование качества адгезионных соединений при различных параметрах микропрофиля поверхности детали 45

2.1 Влияние микропрофиля поверхности деталей на качество адгезионных соединений 45

2.1.1 Влияние поверхности металла на смачивание и растекание адгезива 46

2.1.2 Влияние шероховатости поверхности на толщину адгезионного соединения 51

2.1.3 Влияние шероховатости поверхности на величину внутренних напряжений в клеевом шве 54

2.2 Формирование адгезионного соединения под действием технологических факторов 58

2.3 Площадь фактического контакта и модель заполнения микропрофиля поверхности адгезивом, учитывающая влияние технологических факторов 63

2.4 Расчет внутренних напряжений в адгезионном соединении шероховатых поверхностей 77

2.5 Выводы по главе 92

3 Методика проектной оценки прочности клеевых соединений с использованием метода конечных элементов 94

3.1 Выбор метода расчета прочности адгезионных соединений 94

3.2 Краткая характеристика программного комплекса, использованного для оценки прочности адгезионных соединений 96

3.3 Постановка расчетной задачи в системе «РОТОР» Обсуждение результатов решения 102

3.4 Выводы по главе 111

4 Экспериментальные исследования влияния качества поверхности на прочностные свойства адгезионных соединений 113

4.1 Методика экспериментальных исследований 113

4.2 Экспериментальные исследования смачивания адгезивом шероховатых поверхностей металла 124

4.3 Исследования энергетических характеристик шероховатых поверхностей 127

4.4 Исследование глубины заполнения микропрофиля поверхности с использованием метода «слепков» 130

4.5 Экспериментальные исследования прочности адгезионных соединений металлических образцов с разной шероховатостью поверхности 132

4.6 Влияние внутренних напряжений на прочностные показатели адгезионных соединений 139

4.7 Выводы по главе 145

5 Практическая реализация результатов исследований 147

5.1 Методика оценки технологичности адгезионных соединений в условиях автоматической сборки. 147

5.1.1 Анализ критериев технологичности адгезионных соединений 147

5.1.2 Экспертиза технологических факторов 151

5.1.3 Методика оценки технологичности адгезионных соединений в условиях автоматизированной сборки 165

5.2 Технологическое совершенствование датчика фазы автом о биля ВАЗ-2110 169

5.3 Процедуры назначения рациональных технологических режимов склеивания с учетом характеристик клея и поверхности деталей 176

5.3.1 Методика разработки технологической операции с использованием адгезионных соединений 176

5.3.2 Разработка технологической операции сборки фланцевого соединения трубопровода авиационного топливозаправщика ТЗА-20 с использованием адгезива 180

5.4 Выводы по главе 189

Заключение 191

Список литературы 194

Приложения 206

Введение к работе

Актуальность. В настоящее время перспективы мирового машиностроения во многом связаны с внедрением в производство новых материалов и технологий, обеспечивающих высокое качество продукции при минимуме материальных и трудовых затрат. Одной из таких технологий является склеивание. Технологии адгезивов обеспечивают ряд преимуществ, основными из которых являются: снижение трудоемкости сборки; возможность соединения разнородных материалов; улучшение эстетических характеристик продукции; предотвращение коррозии в местах контакта; равномерное распределение напряжений в соединении. Диапазон реальных и потенциальных возможностей адгезионных соединений возрастает по мере сокращения использования в машиностроительной продукции уплотнителей из резиновых и твердых материалов, а также крепежных деталей. На фоне массового использования технологии адгезивов на первое место выходят проблемы сокращения затрат на подготовку производства при переходе на сборку с клеями. Основные затраты при проектировании клеевых технологий связаны с необходимостью большого числа натурных испытаний при подборе клеевых композиций и технологических режимов склеивания.

Для современного сборочного производства в машиностроении характерна высокая трудоемкость, составляющая 30-40% от общих затрат на изготовление изделия, связанная с низким уровнем автоматизации и механизации сборочных работ. В области склеивания этот уровень еще ниже. Повышение уровня автоматизации сборки здесь связано с совершенствованием конструкций изделий и повышением их технологичности в условиях применения клеев. Автоматизация склеивания позволит снизить трудоемкость сборочных операций и повысить качество продукции.

5 Решение данного вопроса во многом определяется созданием методов

отработка изделий на технологичность в условиях применения клеев на

сборочных операциях.

Цель работы. Повышение эффективности и качества выполнения адгезионных соединений и снижение затрат на технологическую подготовку производства при применении адгезивов на основе технологического совершенствования конструкции и установления соответствия между параметрами качества поверхности деталей и параметрами технологического процесса склеивания,

Научная задача. Установление качественных и количественных соотношений между характеристиками адгезива, параметрами качества поверхности детали и параметрами процесса сборки. Разработка технологической методики обеспечения качества адгезионных соединений, учитывающей параметры микропрофиля поверхности деталей.

Для решения поставленной задачи необходимо:

определить влияние качества подготовки поверхности и свойств адгезива на прочностные свойства соединений на основе натурных экспериментов,

разработать модель оценки прочности адгезионного соединения, учитывающую микропрофиль поверхности;

разработать методику прогнозирования прочностных свойств адгезионных соединений на основе учета качества поверхности, характеристик клея и технологических режимов;

создать процедуры назначения рациональных технологических режимов склеивания с учетом характеристик клея и поверхности деталей;

разработать методики оценки технологичности адгезионных соединений;

провести апробацию предложенных методик на промышленных изделиях.

Научная новизна.

Теоретически и экспериментально установлены взаимосвязи между параметрами качества поверхности деталей и параметрами процесса склеивания.

Создана модель распределения внутренних усадочных напряжений в клеевом шве с учетом микропрофиля поверхности,

Предложена методика расчета прочности клеевых соединений методом конечных элементов с учетом характеристик поверхности субстрата.

Разработана методика оценки технологичности клеевых соединений в автоматизированном производстве.

Практическая ценность. Предложена методика проектирования технологической операции склеивания на основе качества поверхности деталей и характеристик адгезива. Методика может быть использована для определения режимов процесса склеивания в производственных условиях. На основе предложенных разработок выполнено технологическое совершенствование датчика фазы для двигателей автомобилей ВАЗ 10-го семейства, а также разработана технологическая операция герметизации фланцевых соединений трубопроводов авиационных топливозаправщиков ТЗА-20 и ТЗА-40.

Влияние конструкторско-технологических факторов на автоматизацию процесса склеивания

Процесс склеивания, как отмечалось выше, независимо от используемых материалов и применяемой технологии можно разделить по особенностям технологического процесса на шесть основных этапов. Состав каждого из этапов будет зависеть от требований, предъявляемых к готовому изделию по прочностным, эксплуатационным и эстетическим качествам. Эти требования закладываются в изделие конструктором на этапе проектирования и являются основанием для принятия тех или иных конструкторских и технологических решений в процессе его изготовления. Автоматизация процесса сборки, давая явные преимущества в трудоемкости и качестве, требует от конструктора взвешенного подхода к проектированию изделия с учетом особенностей автоматизированного технологического процесса. В случае применения клеевых соединений отработка на технологичность требует учета дополнительных условий. Конструктор при проектировании адгезионного соединения под автоматизированную сборку должен ответить на следующие вопросы: 1. Обеспечивает ли конструкция возможность автоматизированного выполнения соединения? 2. Имеется ли клей, пригодный для склеивания выбранных материалов и удовлетворяющий одновременно требованиям автоматизации? 3. Существует ли подходящий метод подготовки поверхностей склеиваемых материалов? 4. Можно ли осуществить необходимый контроль технологической операции? 5. Могут ли выбранные способы склеивания быть осуществлены в автоматизированном режиме? 6. Сможет ли клеевое соединение выдерживать наиболее неблагоприятные окружающие условия при одновременном воздействии рабочих нагрузок? 7. Обеспечит ли автоматизация процесса необходимое качество соединения? Выбор материалов проектируемой конструкции, технологического процесса изготовления и применяемой клеевой системы осуществляется в процессе последовательного анализа и принятия компромиссных конструкторско-технологических решений, позволяющих обеспечить соблюдение требований автоматизации и требований химического монтажа. Небрежный подход к проектированию клеевых соединений в силовых конструкциях будет приводить к их преждевременному разрушению. Правильно спроектированное и изготовленное соединение может разрушиться по существу только по двум причинам [7,9,45,59]: - при возникновении на поверхности «клей - субстрат» деформаций или смещении, превышающих упругие деформации слоя клея и выходящих за радиус действия адгезионных сил; - в результате изменения соотношения энергий сопрягаемых элементов соединения (коррозия материалов; старение и выпотевание компонентов ад-гезива). Рассмотрев общие требования к конструкции и технологии, перейдем к анализу влияния оказываемого особенностями химического монтажа на автоматизацию процесса и конструкцию изделия.

Следует отметить, что все, что делается в процессе изготовления клееной конструкции, неизбежно сказывается на ее качестве. При этом наибольшее влияние на возможность автоматизации технологического процесса, несомненно, окажут методы, используемые при подготовке поверхности, монтаже и отверждении клеевого соединения.

С точки зрения автоматизации процесса наиболее выгодными являются физические методы подготовки поверхности, в частности механическая обработка, поскольку в этом случае появляется возможность совмещения подготовки поверхности с изготовлением детали, что экономит время и материальные ресурсы. Другие виды физической обработки также легче автоматизируются, чем любой из химических способов.

Несмотря на то, что химические способы подготовки поверхности почти во всех случаях дают высокие показатели прочности [7], их автоматизация в рамках единого технологического процесса сборки не представляется возможной. Так как производство в этом случае сопряжено с работой с агрессивными и токсичными средами. В связи с этим под химическую обработку необходимо выделять отдельные производственные помещения, кроме того, эти виды подготовки поверхности требуют больших энергетических и материальных затрат, что существенно удорожает готовое изделие. К тому же, как отмечается Н.Л.Роджерсом [7], травление (наиболее часто применяемый способ обработки) снижает механические показатели металла. Так механические испытания листовых заготовок толщиной 0,65 мм из алюминиевого сплава 5086-Н34 после 30-ти минутного травления показали, что предел прочности и предел текучести снизились примерно на 12%. При запасе прочности в 20% более половины потерялось при подготовке поверхности. В результате травления коррозионно-стойкой стали 17-7РН достигается исключительно хорошая прочность клеевых соединений в исходном состоянии, однако усталостная прочность металла снижается примерно на 50%, что в силовых конструкциях не допустимо.

Чаще всего применяют сочетание механической обработки с обезжириванием поверхности, при этом достигаются хорошие прочностные показатели не в ущерб механическим показателям соединяемых материалов. Такое сочетание методов подготовки поверхности можно принять за исходное при рассмотрении вопроса автоматизации технологического процесса склеивания. При этом следует учитывать следующее: 1. Можно ли проводить обезжиривание деталей крупными партиями и будет ли при этом обеспечено необходимое качество подготовки поверхности; 2. Позволяет ли выбранный способ обезжиривания автоматизировать процесс с учетом всех технологических требований; 3. Сколько будет стоить организация процесса по выбранному маршруту и будет ли это экономически выгодно по сравнению с другими способами.

Формирование адгезионного соединения под действием технологических факторов

В работах, посвященных изучению адгезии полимеров к твердым подложкам [42, 64-68, 77, 84, 108 и др.], было обнаружено влияние времени, давления и температуры контакта на характер клеевого соединения. Найденные при изучении контактов «металл - полимер» закономерности свидетельствуют о протекании микрореологических процессов, связанных с заполнением полимером мик-р о дефектов поверхности [45, 52, 71]. Процессы растекания и смачивания дают представление о влиянии шероховатости поверхности на качество адгезионного соединения на микроскопическом уровне. Переходя от физической природы к технологии [рис. 2.7), следует отметить, что в условиях принудительного формирования клеевого шва процессом растекания в плоскости соединения (оси X и Y) можно пренебречь, поскольку адгезив наносится на всю площадь склеивания и объем его постоянен. Однако в этом случае особенно важным становится способность жидкости проникать в закрытые полости, то есть растекаться в направлении оси Z или затекать. Именно от полноты этого процесса будет зависеть величина площади фактического контакта и, следовательно, отчасти, прочность адгезионного соединения.

Согласно микрореологической теории, предложенной В.Е. Гулем [76-78], на процесс заполнения микровпадин поверхности окажут влияние давление, температура и время.

Рассмотрим процесс образования площади контакта под действием внешних факторов. Изучение влияния отдельных технологических факторов на показатели прочности клеевых соединений позволит установить наиболее рациональные технологические режимы изготовления конструкций с использованием технологии адгезивов.

Процесс заполнения (смачивания и растекания) полимером микродефектов поверхности тем полнее, чем больше время контакта, чем выше температура и давление. Основными факторами технологического процесса, влияющими на полноту адгезионного контакта между субстратом и адгезивом, будут темпера тура отверждения и нанесения, давление и продолжительность воздействия этих двух параметров. BE. Гуль [64] отмечает, что адгезионная прочность, как правило, определяется величиной фактической поверхности контакта S , а также числом и энергией адгезионных связей, возникающих между склеиваемыми поверхностями. При этом 1 является функцией времени и температуры [64, 78]:

Из (2.6) и (2.7) следует, что повышением температуры, давления и времени контакта можно добиться совпадения фактической площади шероховатой поверхности и фактической площади контакта, что должно обеспечить максимальную прочность соединения. Таким образом, кинетика формирования фактической площади контакта вф между субстратом и адгезивом определяет рост адгезионной прочности.

Температура влияет, главным образом, на вязкость клеевой композиции. Понижение вязкости обеспечивает улучшение условий растекания и смачивания шероховатой поверхности субстрата. Так, например, в [70] было показано, что в процессе склеивания алюминиевой фольги расплавом полиэтилена доля участия дефектов фольги и пор окисной пленки в увеличении поверхности контакта в зависимости от температуры его формирования различна. При 120С в увеличении поверхности контакта участвуют только борозды на поверхности фольги, в то время как при 190 С за счет снижения вязкости расплава полиэтилена в уве личении площади фактического контакта S участвуют как борозды, так и поры окнсной пленки. Там же отмечено, что повышение температуры ведет к снижению времени заполнения микродефектов, так при 190 С борозды полностью заполняются за 1-2 мин, а при 250С за 1-2 с. Причем увеличение 5ф приводит к повышению адгезионной прочности. Однако причиной повышения прочности здесь будет являться не только увеличение 5ф, но и полнота структурирования (кристаллизации) полимера, которая зависит от температуры. С ростом температуры происходит увеличение силы адгезионного взаимодействия, в основе которого лежит образование химических связей.

Заполнение микронеровностей можно увеличить повышением давления, которое способствует улучшению условий растекания адгезива по поверхности, сокращая время формирования клеевого шва [55, 69, 70, 79, 80]. Для высоковязких клеев, склонных к химической деструкции при повышении температуры, давление обеспечивает условия для наиболее полного контакта подложки и адгезива.

Таким образом, совместное влияние повышенных температур и давления обеспечивает повышение S p и снижение времени необходимого для ее формирования. Чем лучше заполнение микродефектов поверхности, тем полнее реализуются условия межмолекулярного или химического взаимодействия, природа которых может быть различна.

Как следует из анализа литературных источников [7, 17, 56, 70, 95-98] прочность с повышением давления и температуры растет не линейно, а имеет на графике экстремум, который в частности, зависит от шероховатости поверхности образца. По мере того как будет реализовываться способность полимера заполнять микродефекты, роль технологических факторов, влияющих на адгезию в процессе формирования адгезионного шва, должна уменьшаться. Наступит момент (точка насыщения), когда увеличение температуры контакта 7 , времени контакта tK и давления Р не будет сопровождаться ростом прочности или по другому ростом напряжений, вызывающих разрушение адгезионного шва ур. Пре делом упрочнения адгезионного шва будет являться максимальное заполнение шероховатостей [64]. На последней стадии процесса давление Р становится убывающей функцией времени PK=f(tij, что и обусловливает стремление адгезионной прочности со временем к предельному значению [42, 64, 56, 94].

В основе снижения прочности клеевого соединения при дальнейшем повышении Р и tK лежат процессы деструкции полимера при высоких температурах и (или) вытекание адгезива после заполнения микропрофиля с образованием «голодного» шва. При большом давлении наблюдается так называемое механическое стеклование адгезива, затрудняющее развитие реологических процессов.

Таким образом, из анализа влияния технологических факторов следует, что для любой поверхности при известной величине шероховатости должны существовать оптимальные параметры технологического процесса, обеспечивающие максимальную адгезионную прочность соединения. Данная взаимосвязь видна на схеме влияния шероховатости на образование и характеристики адгезионного соединения, представленной нарис. 2.5,

Следовательно, необходимо определить какой должна быть шероховатость поверхности, если величины вязкости т/, температуры 7 к, давления Р и времени контакта tK известны (и ограничены производственными условиями) и наоборот, найти зависимость перечисленных технологических факторов от качества поверхности.

Краткая характеристика программного комплекса, использованного для оценки прочности адгезионных соединений

Система «Ротор», разработанная в отделе математического моделирования ЦИАМ им. ПИ. Баранова используется при создании конструкций авиационных двигателей.

Система «WinRotor 2D» предназначена для анализа методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния конструкций роторов авиационных ГТД, их деталей и элементов в процессе проектирования. «WinRotor 2D» применяется для расчета осесимметричного, плоского напряженного и плоского деформированного состояний, как в упругой, так и в упругопластической области. Расчет ведется с помощью трехузловых и четы-рехузловых конечных элементов с линейной и квазиквадратичной аппроксимацией. Упругопластические задачи решаются различными итерационными методами. В одной задаче может быть учтено несколько наборов свойств материалов. При расчете учитывается распределение температур в элементах конструкций. Имеется возможность задавать различные виды внешних нагрузок; сосредоточенные силы, давления на поверхности, инерционные нагрузки. Включены различные типы граничных условий, в том числе контактные условия.

Ограничения по размеру решаемых задач зависят от используемой вычислительной техники. Результат работы системы - напряженно-деформированное состояние сложных деталей и узлов ГТД, позволяющее перейти к оценке прочности и надежности конструкции, а также выработке рекомендаций по изменению конструкции для улучшения ее характеристик. Система двумерного математического моделирования «WinRotor 2D» предназначена для анализа напряженно-деформированного состояния конструкций в процессе проектирования. Расчетные исследования в системе проводятся методом конечных элементов. Процесс решения задачи состоит из следующих этапов: - построение контуров деталей конструкции как набора отрезков прямых линий, дуг и окружностей; - выбор замкнутых областей для построения суперэлементов; - задание характеристик линий суперэлементов; - автоматическое построение сетки в суперэлементах; - объединение сеток в суперэлементах в общую сетку для решения задачи методом конечных элементов; - создание расчетной схемы (задание граничных условий, нагрузок свойств областей деталей и т.п.); - решение задачи; - анализ результатов решения.

Решение каждой задачи в системе «WinRotor 2D» начинается с создания расчетной схемы. Понятие расчетной схемы включает в себя описание геометрии объекта исследования, предположение о характере напряженно-деформированного состояния в рассчитываемых деталях, схему нагружения и закрепления конструкции, модель поведения материала.

Исходной информацией при решении задачи служит в первую очередь чертеж конструкции, который дает полное описание ее геометрии. Геометрическая форма элементов конструкций часто бывает весьма сложной. Для определения напряженного и деформированного состояний применяются упрощенные модели формы элементов, которые соответствуют возможностям системы. Такими моделями геометрических форм в системе являются пластины, тела вращения, осесимметричные оболочки, а также их комбинации.

Следующим этапом создания расчетной схемы является разработка модели нагружения. Внешние силы, действующие на элемент конструкции, подразделяются на три группы: сосредоточенные силы, распределенные силы, объемные или массовые силы. В системе «WinRotor 2D» имеется возможность учитывать все эти виды нагрузок.

Важным элементом расчетной схемы является модель закрепления конструкции. Накладываемые граничные условия определяются условиями работы деталей, наличием опор, взаимодействием с другими частями конструкции. Кроме того, может приниматься во внимание также наличие осей симметрии у рассчитываемых элементов конструкций.

Физические свойства материала находят отражение в модели материала. При статическом расчете важны такие характеристики материала, как его упругие свойства, плотность, коэффициент линейного расширения. Если конструкция работает в условиях неравномерного распределения температуры, в модели материала должны быть учтены температурные зависимости этих характеристик. Модель пластического поведения материала строится на основе теории малых упругопластических деформаций и учитывается с помощью задания кривых деформирования. Для каждой детали конструкции может быть задан свой материал. При переходе от расчетной схемы к математической модели производится дискретизация однородной области конечными элементами. Такая дискретная модель называется сеткой конечных элементов. Основной задачей пользователя при проведении расчетов является достижение максимальной точности расчета при возможно меньших затратах машинного времени и объема памяти. Грамотное построение конечноэлементной модели является важнейшим условием решения этой задачи. После создания файла исходных данных можно приступать к расчету задачи. Результатом работы программы являются массивы значений перемещений и напряжений в узлах сетки. В случае решения упругопластической задачи производится несколько итераций для достижения заданной точности расчета.

Экспериментальные исследования смачивания адгезивом шероховатых поверхностей металла

Зависимость значений краевого угла смачивания от значения шероховатости поверхности приведена на рис. 4.7. Как видно, она носит экстремальный характер. Причиной этого является то, что на поверхности с большой шероховатостью растекание капли жидкого полимера поперек канавок образовавшихся в результате механической обработки будет определяться, в том числе, объемом растекающейся капли (гистерезис смачивания), При достаточно

малом объеме капли ее энергии недостаточно для преодоления энергетического барьера выступа металлической поверхности и, следовательно, растекания как такового не происходит - капля сохраняет свою форму близкую к сферической [83]. Кроме этого, повышение шероховатости не всегда будет соответствовать увеличению коэффициента шероховатости К. Связано это с тем, что площадь шероховатой поверхности определяется не только высотными параметрами, но и линейными. Грубой обработке очень часто соответствует большой шаг микронеровностей, что в конечном итоге снижает общую площадь поверхности. На рис. 4.8 представлена зависимость К от Ra. Величина коэффициента шероховатости рассчитана по формулам, приведенным в табл. 2.2. На графике выделена область, соответствующая по значениям Ra тем, которые указаны на графике рис. 4.7. Хорошо заметно, что вид кривых идентичен друг другу. Вид кривой па рис. 4.8 подтверждает отсутствие прямой зависимости между увеличением Ra и ростом К, поскольку при его оценке необходимо принимать во внимание параметр Sm, зависящий от радиуса режущей кромки инструмента, величины подачи и глубины резания.

Как видно из графика в отдельных случаях коэффициент шероховатости действительно снижается на поверхностях с грубой обработкой. Это подтверждает влияние К на cos , то есть зависимость косинуса угла смачивания от шероховатости.

Здесь же следует отметить, что определение К по соотношению площадей дает количественно результаты, значительно отличающиеся от тех, которые приводятся в литературе [75]. Так для поверхностей полученных механической обработкой приводятся коэффициенты 1,2 - 1,6. Согласно расчетам, проведенным в настоящей работе, эти коэффициенты лежат в области 1,0008 - 1,02. Однако качественно результаты влияния коэффициента шероховатости на смачивание совпадают с приведенными в литературе.

Увеличение температуры отверждения также приводит к улучшению растекания адгезива по поверхности субстрата (рис. 4.9). Повышение температуры адгезива в момент его нанесения на поверхность снижает динамическую вязкость, тем самым, уменьшая значение краевого угла смачивания. положительное влияние шероховатости поверхности на смачивание и растекание адгезива. При этом имеется некоторое оптимальное значение шероховатости для данных условий склеивания, которое определяется значением косинуса краевого угла и зависит от способности адгезива при растекании преодолевать энергетический барьер, создаваемый выступами поверхности [85]. Можно предположить, что увеличение объема капли сместит экстремум функции в сторону больших значений шероховатости. Значения максимальной прочности для данных условий также должны находиться в диапазоне шероховатости, соответствующем максималь ному косинусу краевого угла смачивания и, соответственно, максимальном} значению коэффициента шероховатости.

Похожие диссертации на Технологическое обеспечение качества адгезионных соединений на основе учета влияния микропрофиля поверхностей деталей