CC BY
1TEXNOLOGIYA
УДК 661.665.9
ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОЛИМЕРНЫХ И ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЯХ
Сабирова Озода Шермахаматовна Наманганский инженерно-технологический институт, PhD, [email protected]
Аннотация. Данная статья формирует знания, установки и навыки для изучения внутренних свойств покрытий, их влияния на механическое поведение металлической подложки, а также влияния технологических процессов приготовления и нанесения покрытий на механические свойства.
Annotatsiya. Ushbu maqola qoplamalarning ichki xususiyatlarini, ularning metal tagligining mexanik xatti-harakatlariga ta'sirini, shuningdek qoplamalarni tayyorlash va qo'llash uchun texnologik jarayonlarning mexanik xususiyatlarga ta'sirini o'rganish uchun bilim, munosabat va kunikmalarni shakillantiradi.
Abstract. This article forms knowledge, attitudes and skills for studying the internal properties of coatings, their effect on the mechanical behavior of a metal substrate, as well as the influence of technological processes of preparation and coating on mechanical properties.
Ключевые слова: лакокрасочное покрытие, подложка, усадка, усадочные напряжения, внутренние напряжения, отверждения, тонкая пленка.
Kalit so'zlar: bo'yoq, substrat, qisqarish, qisqarishdagi kuchlanishlar, ichki kuchlanishlar, qattiqlashuv, yupqa qoplama.
Keywords: paintwork, substrate, shrinkage, shrinkage stresses, internal stresses, curing, thin film.
Для того, чтобы проследить кинетику изменения внутренних напряжений, необходимо определить величину этих напряжений.
В настоящее время предложено несколько методов определения внутренных напряжений.
Академиком В.А. Каргиним и с сотрудниками разработан и осуществлен метод определения внутренных напряжений в покрытиях на твердых, легко деформирующих подложках, обладающих малой жесткостью. В качестве таких подложек применялось бумага, которая слегк натянутом состоянии закрепялась в зажимах прибора, стоящее между которыми на протяжения всего опыта сохранялось постоянным. Нанессенное на подложку покрытие отверждалось, а возникающее при этом усилие измерялось по отклонению светового луча, проектировавшсгося на шкалу прибора. По сечению образца и усилию, возникаюшиму на зажимах прибора, определялись внутренние напряжения в покрытиях.
Для оценки величины внутренных напряжений, возникающих в покрытиях на металлической подложке предложен метод определения внутренных напряжений по изменению радиуса кривизны образца. По этому методу на одну сторону полоски фольги наносилось покрытие. В процессе отверждения в покрытии возникали внутрение напряжения, которые приводили к изгибу фольги. При помощи шаблонов измерялся радиус кривизны, по которому определялась величена внутренных напряжений.
В работах А.Т. Санжаровским предложено определить внутренние напряжения по изгибу образца с покрытием на упругой подложке несколькими способоми:
по величине прогиба подложки внутренние напряжения определяются по
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
уравнению:
где -максимальный прогиб подложки, мм;
Е1 -модуль упругости покрытия, МПа ! -длина подложки, мм t -толщина подложки, мм; Дt -толщина пленки, мм; Е2 - модуль упругости покрытия, МПа.
Второй член приведенного уравнения показывает величину внутренных напряжений, снятых в резултате прогиба подложки.
По отклонению свободного конца консольно закрепленного образца. Этот метод, разработанный А.Т. Санжаровским получил широкое распространение, благодаря простоте применяемого оборудования и получению сравнимаемых результатов.
На подложку прямоугольной формы длиной «I» и толщиной <«» наносится с одной стороны покрытие Дt. Образец одним концом неподвижно закрепляется в приборе. При отверждении покрытия в нем возникают растятивающие внутренние напряжения, которые изгибают подложку, отклоняя ее свободный конец от нулевого положения на величину «к».
Внутренне напряжения определяются по уравнению
По величине напряженый в подложке на свободной стороне образца. Расчет
ведется по формуле, учитывающей снятия напряжений при прогибе образца
к^^+ЭМ)^ ; ( )
где Е1 -модуль упругости подложки, МПа; J -ток питания; J2 -ток в диагонали моста; R -сопротивление датчика, ом; R2 -сопротивление в диагонали, ом; k -коэффициент тензочувствительности датчиков.
По внутренным напряжениям в подложке со сторонеы покрытия. Расчет также ведется без учета снятия напряжения при изгибе подложки.
^ (4Г+ЗДс)ДГ (4)
где 62с -внутренние напряжения в подложке со стороны покрытия, МПа;
В прозрачных изотропных пленках 62с можно определять оптическим методом, позволяющие оценивать величину внутренних напряжений по изменению оптических свойств пленки, в частности, по величине возникающего двулучепреломления.
В занисимости от условий эксперимента , возможно комплексное использование консольного и оптического методов.
Таким образом, описанные: по величине прогиба подложки; по отклонению свободного конца консольно закрепленного образца; по величине напряжений в подложке на свободной стороне образца; по внутренним напряжениям в подложке со стороны покрытия; методы измерения внутренных напряжений полимерных и лакокрасочных покрытий дают достоверные данные при соблюдении определенных условий эксплуатации.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jumaU 5-jild, 4^П, 2024
TEXNOLOGIYA
Для получения качественного полимерного покрытия с большим запасом прочности, кроме прочностных и адгезионных свойств, необходимо знать закономерности возникновения и изменения внутренних напряжений. Для определения внутренних напряжений в последнее время широко применяются оптические, механические и аналитические методы и установки на их основе.
Наибольшее распространение получил консольный метод определения внутренних напряжений в покрытиях металлов, когда напряжения определяют по отклонению свободного конца упругой пластинке с другим закрепленным концом.
Рис.1. Универсальная
установка для определения внутренних напряжений в полимерных покрытиях:
1 -измерительное устройство; 2-стойка; 3-оптический микроскоп; 4-держатель; 5-корпус камеры; 6, 12-подложка с покрытием; 7-ось; 8-кронштейн; 9-плита; 10-крыльчатка; 11 -контрольная пластинка.
На рис. 1. показана схема универсальной установки на основе
измерения напряжений в покрытии, т.е. напряжения по усилию, в упругой
механического внутренних полимерном внутренние определяются развивающемуся
пластинке, и отклонению свободной стороны консольно закрепленной пластинки. Установка состоит из камеры для образцов с измерительными устройствами и отсчитывающим микроскопом.
Принцип работы установки заключается в следующем. Подложка размером 10 х 80 х 0,1 мм, изготовленная из нержавеющей стали Х18Н10Т, после нанесения покрытия вставляется в держатель. Исходное положение свободного конца подложки достигается путем перемещения элементов измерительных устройств. Под действием возникающих внутренних напряжений подложка стремится изогнуться. На свободном конце подложки имеется сферический наконечник, упирающийся в средину поверхности диафрагмы А датчики. Толщина диафрагмы 5д= 0,1-0,15 мм. Диафрагмой датчика является пластинка, на которую действуют радиальная сила Р.
При растяжении диафрагмы деформируется проволочная решетка преобразователя, которая является мерой деформации датчика, по которому и определяют величину внутренних напряжений в покрытий по следующей зависимости:
стЕН - + АН),
ЗАгЯт18дъ
где
N =
4SMaB б с Sn(m— 1)
M - 2KR;
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
R - сопротивление ненагруженного преобразователя, ом;
АЛ - изменение сопротивления преобразователя при деформации диафрагмы, ом;
. - длина упругой пластинки, покрытой полимерным материалом (расчетная длина), см;
Е - модуль упругости подложки, Г/см2; = -; ц - коэффициент Пуансона;
Ь - ширина подложки, см;
8c - толщина субстрата (подложки), см;
5п - толщина покрытия, см;
К - чувствительность преобразователя.
Точность измерения величины внутренних напряжений в полимерных покрытиях на вышеуказанной установке в основном зависит от чувствительности проволочных преобразователей.
Таким образом, надо отметить, что разработанная универсальная установка будут служить для измерения внутренних напряжений в полимерных покрытиях на упругой металлической подложке по усилию развиваемому концом консольной закрепленного образца методом деформации датчика и оптическим микроскопом.
ЛИТЕРАТУРА
1. КаргинВ.А., СоголоваТ.И., Возникновение напряжений при формировании лаковых пленок. «Химическая промышленность», №7, 1955.
2. ЗубовП.И., ЛенилкинаЛ.А., Внутренние напряжения в полимерных покрытиях и методы их измерения. «Лакокрасочные материалы и их применение», №5, 1961.
3. СанжаровскийА.Т.,Методы расчета внутренних напряжений в полимерных и лакокрасочных покрытиях. «Высокомолекулярные соединения», том2, №11, 1960.
4. Санжаровский А.Т., Епифанов Г.И., Экспериментальные методы изучения внутренних напряжений в полимерных и лакокрасочных покрытиях. «Высокомолекулярные соединения», том2, №11, 1960.
5. Шрейнер С.А., ЗубовП.И., Определение внутренних напряжений при склеивании твердых поверхностей. Докл. АН СССР, том. 124, № 5, 1959.
6. Зубов П.И., Лепилкина Л.А., Определение внутренних напряжений при формировании желатиновых пленок. Коллоидный журнал. Том 23, № 4, 1961.
7. Якубович С.В., Современные методы исследования лакокрасочных материалов и покрытий. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. том ХП, № 4, 1967.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
