Способ определения прочности клеевого соединения пьезокерамических материалов

-28 Бюп. У ев4 (088.8) соединени ния прочно металлов. Ие" и при отрыве. ПРЕДЕЛЕНИЯДИНЕНИЯ ПЬЕ Вние может товлении креобраэова ПРОЧНОСТИ КЕРАМИЧЕ Сть использоя и пьезокееи. Ц их 1 П ---12 У остная протек А;ансная прочно сть, ГЯа ющий через обр где Ь у 1 - ток,зец,г - резон д , - пьеэо Б - площают щел ной то астота, Гц;Кл/Н;родов, м орую за модул дь эл к мериза заподл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(21) 4290331 (22) 27.078 (46) 23.02.8 (72) И.А.Гри (53) 620.178 (56) Клеевые тод определе ГОСТ 14760-6 (54) СПОСОВ КЛЕЕВОГО СОЕ КИХ МАТЕРИАЛ (57) Иэобрет вано при иэг рамических Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в химической промьппленности и пьезотехнике, вчастности при разработке и конструировании пьезокерамических преобразователей.Цель изобретения - повышение достоверности эа счет исключения несимметричности при нагружении и обеспечение возможности исследования высо" копрочных материалов.На чертеже изображен образец пье-. зокерамического материала.Способ осуществляется следующим образом.В середине пьеэокерамического образца 1 с предварительно полированными ребрами и поверхностями выполняевую прорезь 2, глубиной, равлщине слоя клея в изделии, кот полняют клеем 3, После поликлея удаляют его ост Изготовленный образ изобретения - повышение достоверности получаемых результатов при испытании клеевых соединений и обеспечениевозможности исследования высокопрочных материалов. В середине пьеэокерамического образца выполняют щелевуюпрорезь на глубину, не превышающую1/3 его высоты, которую заполняютклеем. Длину пьезоэлемента подбирают такой, чтобы его резонансная частота соответствовала частоте работыпреобразователя, причем поверхностьпьезоэлемента предварительно полируют. 1 э.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. мещают в устройство для испытания образцов на циклическую и усталостнуюпрочность (не показано), возбуждают внем продольные колебания с частотой,равной основной резонансной частотеобразца и частоте, на которой работает клей в реальных условиях, и доводят до разрушенияЗная амплитуду тока, при котором разрушился образец(проходящий через образец), его резонансную частоту, пьезомодуль, площадьэлектродов и место разрушения, определяют прочность соединения по известной формуле;1 - длина образца, м;х - координата разрушения, м,Изменяя длину образца, а следовательно, и резонансную частоту, можнопроводить испытания клеевого соединения на любых частотах, являющихся рабочими для конкретного преобразователя.Предварительная полировка торцови поверхностей пьезокерамического образца необходима для повышения егопрочности эа счет устранения технологических концентраторов напряжения(микротрещийы).Глубина щели, не превышающая 1/3высоты образца, выбирается из тех соображений, что с увеличением этогоразмера происходят необратимые изменения электрофизических характеристикпьезоэлемента.Дпя испытаний клея и склеиваемыхповерхностей при более сложных колебаниях (кручение, сдвиг) соответствующим образом изготавливается пьеэокерамический образец, у которого преобладающей модой колебаний будетсдвиговая или крутильная,П р и м е р. Для определения прочности сцепления клея ПД 20, изготовленного по различным рецептам и технологиям обработки (полимериэации),для пьезопреобразователей, работающихна частоте 1 опробовано два методаиспытаний - статический и согласноизобретению, При статическом методеклеющая масса наносится между цилиндрическими хвостовиками, которые помещаются в разрывную машину. По величине силы разрушения и плошади склеиваемых поверхностей рассчитываютпрочность.Исследуют прочность сцепления клеяс керамикой, который изготовлен изодного состава по трем технологическим режимам.Согласно предлагаемому способу всередине пьезокерамического образцаразмерами 100 х 1810 изготавливаютщель шириной 1 О мкм на глубину (поразмеру 18), равную 5 мм, Заполняютщель клеющей массой по 10 образцовна каждый технологический режим, при"чем пьезоэлементы до нанесения щелиподвергают полировке торцов (поверхности беэ электродов) и ребер. Аналогично склеивают цилиндрические хвостовики иэ титана по 10 штукизменить резонансную частоту продольных колебаний уменьшается раз 1брос получаемых результатов эа счетустранения влияния несоосности и других недостатков, присущих статическим методам. 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 на каждую технологию изготовления клея.После полимеризации клея проводят испытания на разрывной машине и на установке по определению усталостной прочности пьезоэлементов. При усталостных испытаниях в пьезоэлементе возбуждаются продольные колебания. Распределение механических напряжений вдоль образца происходит по синусоидальному закону, при котором максимум напряжений приходится на середину пьезоэлемента.Результаты испытаний сведены в таблицу,Анализ результатов, изложенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ определения прочности клеевого соединения по сравнению с известным имеет большую чувствительностьк изменению прочностных свойств клеющей массы и меньший, более чем в два раза, разбросом (среднеквадратические отклонения У).При использовании предлагаемого способа определения прочности клея и клеевого соединения с пьезокерамикой расширяется диапазон циклических нагрузок и обеспечивается проведение испытания клея и клеевых соединений в рабочих режимах за счет изменения длиныпьезоэлемента, что позволяет формула изобретения 1. Способ определения прочности клеевого соединения пьезокерамических материалов, заключающийся в том, что очищают склеиваемые поверхности образцов пьеэокерамического материала, располагают между ними клей, полимеризуют его и прикладывают к соединению разрушающую нагрузку, по которой судят о прочности соединения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности эа счет исключения несимметричности при на" гружении, склеиваемые поверхности формируют путем выполнения щелевой прорези в одном из образцов на глубину, не превышающую 1/3 его высоты, а разрушающую нагрузку создают путем.1460681 копрочных материалон, образец выполняют в форме призмы, прорезь выполняют на ее боконой грани, которую полируют, а продольные ребра скругляютпутем полирования. возбуждения колебаний на основной резонансной частоте.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью обеспечения воэможности исследования нысоМетод испытания Технология изготовления клея кое откое отклонение д лонение Статический 22,7 6,8 23,1 Предлагаемый 21,3 2,1 2,4 28,7 Рясам 8 Состанитель Н. Вартанона дактор В,Петраш Техред М,Дидык Корректор Э.ЛончакоПодписноео изобретениям и открьгтиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб д, 4/5 1Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужго гарина, 1 О 1 Средняяпрочность6 МПа аказ 539/54 Тираж 788НИИПИ Государственного комитет113035, Москва,Среднеквадратическое отклонение д Средняяпрочность О, МПа Среднекв адр атичесСредняя Средне прочность кнадра МПа тичес 22,4 6,6 22,2 2,3