Прочность при сдвиге – информация о клеях постоянной липкости и клейких лентах

Прочность при сдвиге (предел прочности при сдвиге) определяется как напряжение, необходимое для разрушения образцов, склеенных внахлестку, при приложении усилия под углом 180° к плоскости клеевого шва и приведенное к площади клеевого соединения.

В результате испытания получают кривую зависимости «напряжение—деформация» которая позволяет оценить не только предел прочности, но и других характеристик клеевого шва:

Модуль упругости (МПа) – исходя из угла наклона начального участка кривой;

Предельная деформация (% или мм) – смещение, при котором происходит разрушение, то есть, соответствующее максимуму на кривой;

Энергия разрушения (Дж) – интеграл под кривой

Стандарты, используемые для испытаний на сдвиг, можно сгруппировать по типу склеенных образцов: 1) тонкие одинарные пластины (Рис. А); 2) толстые пластины при сравнительно малой площади нахлестки (Рис. Б); 3) двойные пластины (Рис. В)

Использование толстых или двойных пластин усложняет подготовку образцов, но дает более равномерное распределение возможных напряжений сдвига и позволяет свести к минимуму другие напряженные состояния, например отслаивание.

К первой группе (Рис. А) относятся ГОСТ 14759 – 69 “Клеи. Методы определения прочности при сдвиге”, выпущенный еще в 1969 г и переизданный в 1999 г. Приложение 1 этого стандарта соответствует стандарту ISO 4587-79 “Adhesives. Determination of tensile lap-shear strength of rigid-to-rigid bonded assemblies”, перевыпущенный в 2003 году. В свою очередь, этот стандарт ISO 4587-03 очень близок к стандарту DIN EN 1465, 2009 “Adhesives. Determination of tensile lap-shear strength of bonded assemblies” за исключением рекомендаций по скорости роста разрушающего напряжения.

Американскими аналогами этих стандартов являются ASTM D1002—10 “Standard Test Method For Apparent Shear Strength Of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens By Tension Loading (Metal-To-Metal)”, описывающий испытания на образцах из металла и ASTM D3163—10 “Standard Test Method for Determining Strength of Adhesively Bonded Rigid Plastic Lap-Shear Joints in Shear by Tension Loading” для образцов из жестких пластиков. Модифицированной версией ASTM D1002—10, предназначенной к использованию и для металлов, и для композитов является ГОСТ Р 57834— 2017 “Композиты полимерные. Метод определения прочности при сдвиге клеевого соединения”. Китайским вариантом стандарта является GB/T 33332-2016 “Test method for dynamic shear strength of adhesive tapes”.

К группе стандартов, описывающих испытания на толстых пластинах (Рис. Б) относится ГОСТ ИСО 11003-2 2017 “Клеи. Определение свойств конструкционных клеев при сдвиге. Метод испытания на растяжение металлических образцов, склеенных внахлестку”. Этот стандарт идентичен ISO 11003-2:2001 “Adhesives — Determination of shear behavior of structural adhesives — Part 2: Tensile test method using thick adherends” и DIN EN 14869 “Structural adhesives – Determination of shear behavior of structural bonds – Part 2: Thick adherends shear test”.

К этой группе относится есть целый ряд стандартов ASTM, в том числе, содержащий детальный анализ результатов измерений ASTM D5656 – 04 “Standard Test Method for Thick-Adherend Metal Lap-Shear Joints for Determination of the Stress-Strain Behavior of Adhesives in Shear by Tension Loading”, а также стандарты, рассматривающие определенные субстраты, например, стеклопластик (ASTM D5868-01), фанеру (ASTM D2339-20), пластики (ASTM D3165-07 ).

Использование образцов в виде сдвоенных пластин (рис В) описано в стандарте ASTM D 3528-96 (2002) “Standard Test Method for Strength Properties of Double Lap Shear Adhesive Joints by Tension Loading” и представляется интерес с точки зрения сведения к минимуму отслаивающих напряжений, и тем самым, повышения воспроизводимости измерений.