一种考虑剪切载荷影响的粘接剂剥离试验装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粘接剂强度实验测试与技术领域，具体涉及一种考虑剪切载荷影响的 粘接剂剥离试验装置及方法。
【背景技术】
[0002] 剥离是胶接接头常见的破坏形式之一。其特点是胶接接头在受外力作用时，力不 是作用在整个胶接面上，而只是集中在接头端部的一个非常狭窄的区域，这个区域似乎是 一条线。当作用在这一条线上的外力大于胶黏剂的胶接强度时，接头受剥离力作用便沿着 胶接面而发生破坏。
[0003] 剥离试验是评价粘接剂黏附性的试验方法之一，以往的剥离试验中没有考虑剪切 载荷对粘接剂黏附性的影响，但是实际试验过程中发现剪切载荷对粘接剂的黏附性是有影 响的，由于在实际使用过程中，胶接接头不仅受到拉伸力还受到剪切载荷作用，所以传统的 不考虑剪切载荷影响的失效形式评价方法是存在偏差的。虽然，现有的剥离试验方式(如τ-剥离强度试验、90°剥离强度试验、180°剥离强度试验)有些考虑剪切载荷对黏附性的影响， 在剥离试验过程中，剥离载荷与粘接剂尽量保持垂直从而尽量减小剪切载荷的影响，但是 剪切载荷的影响还是使实验结果存在一定的偏差，并且很难对剪切载荷影响进行量化评 估。基于以上情况，本发明提出一种考虑剪切载荷影响的粘接剂剥离试验装置及试验方法， 实现剪应载荷对粘接剂失效形式研究及对粘接剂黏附性影响的量化评估，完善了现有试验 装置及方法的不足。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种粘接剂剥离试验装置，试验装置增设剪切载荷加载机构， 实现对粘接界面加载剪切载荷，并在这种加载条件下进行剥离试验，从而量化剪切载荷对 剥离实验的影响。
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种粘接剂剥离试验的试验方法，可以根据剥离胶条 的长度，精确计算出试验过程中每个位移对应的剪切载荷值，观察剪应载荷多大值时发生 黏附性破坏，量化评估剪切载荷对黏附性的影响。
[0006] 本发明的另一个目的是提供一种粘接剂剥离试验的试验方法，实现剪应载荷对粘 接剂失效形式研究及对粘接剂黏附性影响的量化评估。
[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种考虑剪切载荷影响的粘 接剂剥离试验装置，包括：
[0008] 粘接基材，其上表面用于覆盖粘接剂；
[0009] 加载带，其前端连接剥离载荷加载机构，末端连接剪切载荷加载机构，所述剥离载 荷加载机构沿着所述加载带法向对加载带施加剥离载荷，所述剪切载荷加载机构沿着所述 加载带纵向拉伸加载带，从而对加载带施加剪切载荷；以及
[0010] 所述粘接剂粘贴在粘结基材和加载带之间；
[0011] 刻度尺，其用于测量加载带与粘接剂剥离长度，所述刻度尺与所述加载带平行设 置。
[0012] 优选的是，还包括:基座，其长度方向上开设两排定位螺钉孔，所述粘结基材通过 定位螺钉孔固定在基座上;其中，所述基座一端设置有滑轮。
[0013] 优选的是，所述加载带为厚度小于1_且与粘接剂具有良好粘接性的柔性带。
[0014] 优选的是，所述柔性带为柔性金属带或柔性织物带。
[0015] 优选的是，所述柔性金属带表面上开设有多个通孔。
[0016] 优选的是，所述剪切载荷加载机构包括：
[0017] 第一固定夹头，其用于连接加载带末端；
[0018] 绳索，其前端连接第一固定夹头，绕过滑轮后改变方向，末端连接砝码；
[0019] 其中，所述加载带与绳索平行。
[0020] 优选的是，所述剥离载荷加载机构包括：
[0021 ]第二固定夹头，其用于连接加载带前端；
[0022] 加载拉环，包括固定螺钉端和拉环端，固定螺钉端连接第二固定夹头，拉环端连接 拉力仪；
[0023] 拉力仪，其位于所述加载带上方，对加载拉环施加剥离载荷。
[0024] 本发明还可通过一种考虑剪切载荷影响的粘接剂剥离试验方法来实现，试验方法 包括以下步骤：
[0025] 步骤1、将粘接剂喷涂在粘接基材上，粘接剂上粘接加载带并保证加载带平行于粘 接基材，粘接剂固化后，加载带前端连接剥离载荷加载机构，后端连接剪切载荷加载机构；
[0026] 步骤2、设定剥离载荷加载机构的剥离载荷为F，剥离载荷沿加载带法向施加，剪切 载荷加载机构的绳索上加载质量为m的砝码，从而对加载带末端施加剪切载荷p，开始剥离 试验，在剥离载荷F的作用下粘接剂与粘结基材剥离，随着粘接剂的剥离区间长度增大，剪 切载荷τ随之增大；
[0027] 步骤3、实验过程中粘接剂在η段区间发生黏附性破坏，计算第i段区间的黏附性破 坏的剪应力τ:
[0031 ]其中，ρ为剪切载荷;Β为粘接剂的宽度;L为粘接剂从前端点到终点的总长度；i为 第i段发生黏附性破坏的区间，（i = l，...，η);￡〖为粘接剂前端点到第i段区间发生黏附性 破坏起点的距离长度，Ι?.为粘接剂前端点到第i段区间发生黏附性破坏终点的距离长度。 [0032]优选的是，所述步骤1中粘接剂的粘接方式为:在粘接基材整个表面喷涂粘接剂， 涂胶长度不小于260mm，粘接剂厚度为3mm，粘接剂上粘贴加载带后进行固化，固化结束后清 除掉加载带以外的粘接剂。
[0033] 本发明至少包括以下有益效果：1、粘接剂剥离试验装置可以在试验过程中实现剪 切加载，从而考虑不同剪应力对剥离强度的影响。2、粘接剂剥离试验方法可以根据剥离胶 条的长度，精确计算出试验过程中每个位移对应的剪切载荷值，量化评估剪切载荷对黏附 性的影响。3、粘接剂剥离试验装置可以根据刻度尺计算出每个剪切载荷值对应的粘接剂破 坏断口形式。4、粘接剂剥离试验装置可以实现随着剥离面的增加，剪应力逐渐增加，可以有 效寻找粘接剂发生黏附性破坏的影响规律，克服现有试验装置的不足。5、粘接剂剥离试验 装置可以根据刻度尺，记录下撕裂位置并计算粘接面积，折算出此时的剪应力，观察剪应力 多大值时发生黏附性破坏。6、粘接剂剥离试验装置简单，加工比较方便，具有应用普遍性。
[0034] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明所述的粘接剂剥离试验装置主视图。
[0036]图2是图1中B区域放大图。
[0037] 图3是本发明所述的粘接剂剥离试验装置俯视图。
[0038] 图4是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中基座的结构图。
[0039] 图5是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中粘接基材的结构图。
[0040] 图6是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中粘接基材和压板装配示意图。
[0041]图7是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中刻度尺的结构图。
[0042]图8是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中加载带的结构图。
[0043]图9是本发明所述的粘接剂剥离试验装置中第二固定夹头的结构图。
[0044]图10为本发明所述的粘接剂剥离试验装置中加载拉环的结构图。
[0045] 图11为本发明所述的粘接剂长度及剥离长度的示意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0047]应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0048] 图1-3示出了根据本发明的一种实现形式，一种考虑剪切载荷影响的粘接剂剥离 试验装置包括:装置主体100、剥离载荷加载机构200、剪切载荷加载机构300、粘接剂400。
[0049] 如图1所示，装置主体100包括试验台110、基座120、粘结基材130、压板140、刻度尺 150和加载带160。
[0050] 试验台110为水平加载台，其上表面用于固定基座120。
[0051] 基座120为具有一定厚度的金属材质的基台，其上表面开设两排平行的第一定位 螺钉孔121，所述第一定位螺钉孔121用于定位和固定粘接基板130,进一步的是，基座120上 表面开设4个第一固定孔122,所述第一固定孔122用于固定及定位刻度尺150。其中，基座 120的末端设置有竖直滑轮123。
[0052] 在另一实施例中，如图4所示，基座120是一块长方形板，长400mm、宽80mm，高10mm， 其下表面通过4个螺栓固定到试验台110上。
[0053]粘结基材130为薄型长方体结构，其上表面开设有两排平行于长度方向的第二定 位螺钉孔131，所述第二定位螺钉孔131为通孔，其大小与第一定位螺钉孔121相匹配，并且 两排相互平行的第二定位螺钉孔131的位置与两排平行的第一定位螺钉孔121相对应。进一 步的是，粘结基材130在两排第二定位螺钉孔131的之间的表面用于喷涂粘接剂400。
[0054] 在另一实施例中，如图5所示，所述粘接基材130长300mm，宽45mm，厚3mm。
[0055] 压板140通过螺栓将粘结基材130固定并定位在基座120上，所述压板140上开设一 排定位螺栓孔，进行固定时，将2个压板140对称设置在粘结基材130两侧，粘结基材130放置 在基座120上，此时，保证所述定位螺栓孔、第二定位螺钉孔131和第一定位螺钉孔121位置 相对应，将螺栓依次穿过定位螺栓孔、第二定位螺钉孔131和第一定位螺钉孔121后，通过压 板140将粘结基材130固定在基座120上。
[0056] 在另一实施例中，如图6所示，压板140长300mm、宽10mm、厚2mm.
[0057] 如图7所示，刻度尺150两端开设第二固定孔151，其表面上刻有刻度，用于测量剥 离距离。安装时，2个刻度尺150对称设置在基座120上，第二固定孔151与基座120上的第一 固定孔122位置相对应，螺栓依次穿过第二固定孔151和第一固定孔122后，将刻度尺150固 定在基座120上。如图2所示，所述刻度尺150与粘结基材130固定在基座120上且相互平行， 进一步的是，刻度尺150固定在粘结基材130的外侧。粘接剂400夹设在粘结基材130和加载 带160之间。
[0058] 如图8所示，加载带160是一种与粘接剂具有良好粘接性，同时具有足够强度的柔 性金属带，柔性金属带厚度小于1mm，在一定剥离载荷范围内能够弯曲或扭转;其表面开有 通孔，保证试验过程中加载带160粘接一侧不会发生界面破坏，加载带160下表面通过粘接 剂400和粘接基材130粘接一起，所述加载带160下表面与粘接剂400粘结，并保证不会在粘 接一侧发生破坏。其中，加载带前端开设有固定孔161，用于连接剥离载荷加载机构200;后 端固定连接剪切载荷机构300。
[0059] 在另一实施例中，所述加载带160为其它与粘接剂具有良好粘接性能的柔