反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置与流程

本发明涉及空间光学遥感器技术领域，具体涉及反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置。

背景技术：

反射镜是空间遥感相机光学系统中最关键的光学元件，它的面形精度对成像质量产生直接影响。目前空间光学遥感器反射镜的支撑通常为金属件，而反射镜为玻璃件或者sic材质，反射镜支撑均采用粘接方式实现反射镜的固定。

由于空间光学遥感器反射镜需要经历一系列环境试验考核，如加速度试验，冲击试验，正弦振动力学试验、随机振动力学试验、热循环试验以及真空热循环试验等等，对反射镜的支撑强度提出了很高的要求，尤其是光学环氧胶的粘接强度，是保证反射镜与支撑零件可靠结合的关键因素，需要考虑所有因素存在条件下的真实粘接强度数据。光学环氧胶的生产厂家给出的粘接强度是一个大致范围，且没有考虑到空间应用时的所要经历的各种恶劣考核条件，所以粘接强度数值不能直接作为反射镜粘接支撑的设计输入；并且由于各种空间反射镜形状不同、粘接尺寸、粘接位置及粘接界面不同等客观因素导致粘接角度、粘接面积和粘接形状均有很大差异。

因此，设计一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置，涵盖所有粘接情况，以保证对不同使用工况条件下的反射镜粘接支撑具有指导意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置，综合考虑了粘接界面的粗糙度、粘接面积和粘接角度，可以最真实的测量出不同使用工况下的胶粘强度，有效解决了查胶粘强度手册给出的胶粘强度范围太宽泛导致的设计不足和过度设计的问题，避免了力学、热学试验后由于胶粘强度不足引起的重新设计过程，节约了时间成本和财力成本。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法，包括以下步骤：

s1：确定光学环氧胶使用时的粘接角度值，控制可变角度垫片的倾角值与所述粘接角度值保持一致；

s2：对测试试验件的粘接面进行处理，使得所述测试试验件的粘接面的表面粗糙度与反射镜的粘接面的粗糙度保持一致；

s3：将两组分的光学环氧胶混合调匀后静置排气泡；

s4：将所述测试试验件和所述可变角度垫片用调匀好的光学环氧胶进行粘接，粘接完成后静置完成固化；

s5：通过试验工装竖直功能铰和平面连接件将粘接后的所述测试试验件与拉伸试验机装配起来；

s6：设置拉伸试验参数进行拉伸至所述测试试验件和所述可变角度垫片脱离，得到力-位移曲线，获得拉伸强度值；

s7：通过多次重复试验得到不同的拉伸强度值，进行最小二乘法拟合，得到平均拉伸强度值，即为光学环氧胶的粘接强度。

进一步地，步骤s1中所述可变角度垫片的倾角值的误差控制在5％以内。

进一步地，步骤s2中控制所述测试试验件的粘接面的表面粗糙度为5um～10um。

进一步地，步骤s3中控制调匀加静置的时间为3min～8min，目视可辨气泡的数量≤1个。

进一步地，步骤s4中固化条件为在室温下静置24h。

进一步地，所述测试试验件的材质为金属45#钢，尺寸为粘接面的面积与反射镜的粘接面的面积保持一致。

本发明还提供一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试装置，包括拉伸机、竖直功能铰、水平连接件；

所述竖直功能铰连接拉伸机接口与粘接了可变角度垫片的测试试验件的一端，用于提供竖直向上的单一拉力，可以有效释放除竖直方向外其它两个方向的力，避免了其他方向的力耦合；

所述水平连接件用于提供一个水平面，实现了连接拉伸机接口面与粘接了可变角度垫片的测试试验件另一端的连接。

本发明的反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置，针对以往光学环氧胶的粘接强度数值不准确导致粘接失效问题，综合考虑了粘接界面的粗糙度、粘接面积和粘接角度，可以最真实的测量出不同使用工况下的胶粘强度，有效解决了查胶粘强度手册给出的胶粘强度范围太宽泛导致的设计不足和过度设计的问题，避免了力学、热学试验后由于胶粘强度不足引起的重新设计过程，节约了时间成本和财力成本。本发明的测试方法不光可以应用在空间光学遥感器光学环氧胶的粘接强度测试中，还可应用在航空遥感、地基观测反射镜等场合的反射镜的胶粘强度测试中。

附图说明

图1是本发明反射镜用光学环氧胶粘接强度测试装置的测试装配结构示意图；

图2是本发明一实施例的光学环氧胶为ghj-01时的拉伸试验测试结果力-位移曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

由于各种空间遥感器反射镜的粘接角度、粘接面积和粘接面粗糙度均对光学环氧胶的使用状态的粘接强度有影响，所有设计光学环氧胶的粘接强度的测试方法要综合考虑上述因素。

首先考虑粘接面的粗糙度，粗糙度对粘接强度存在一定影响，需要确定粘接面的粗糙度，其次将粘接件的粘接面积设定为单位面积，再次依据使用条件选取粘接角度。

考虑到剥离力对胶粘强度破坏最大，当受力方向与粘接面垂直时，胶层所受力为拉力，此种情况可以实现光学环氧胶粘强度的最大能力，当有角度存在时，光学环氧胶的粘接强度随着受力方向和粘接面角度的增大迅速下降，不同角度对粘接强度影响无法通过公式精确计算，只能通过试验确定，并且要严格按照使用条件精确确定。

确定了粘接面粗糙度、粘接面积和粘接角度三个主要因素后，通过拉伸试验得到拉伸力与粘接件的力-位移曲线，即可精确得到光学环氧胶的粘接强度。

本发明提供了一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法，包括以下步骤：

s1：确定光学环氧胶使用时的粘接角度值，控制可变角度垫片的倾角值与所述粘接角度值保持一致；

s2：对测试试验件的粘接面进行处理，使得所述测试试验件的粘接面的表面粗糙度与反射镜的粘接面的粗糙度保持一致；

s3：将两组分的光学环氧胶混合调匀后静置排气泡；

s4：将所述测试试验件和所述可变角度垫片用调匀好的光学环氧胶进行粘接，粘接完成后静置完成固化；

s5：通过试验工装竖直功能铰和平面连接件将粘接后的所述测试试验件与拉伸试验机装配起来；

s6：设置拉伸试验参数进行拉伸至所述测试试验件和所述可变角度垫片脱离，得到力-位移曲线，获得拉伸强度值；

s7：通过多次重复试验得到不同的拉伸强度值，进行最小二乘法拟合，得到平均拉伸强度值，即为光学环氧胶的粘接强度。

本发明还提供一种反射镜用光学环氧胶粘接强度测试装置，包括拉伸机、竖直功能铰、水平连接件；

所述竖直功能铰连接拉伸机接口与粘接了可变角度垫片的测试试验件的一端，用于提供竖直向上的单一拉力，可以有效释放除竖直方向外其它两个方向的力，避免了其他方向的力耦合；

所述水平连接件用于提供一个水平面，实现了连接拉伸机接口面与粘接了可变角度垫片的测试试验件另一端的连接。

实施例一：

在本实施例中，采用的光学环氧胶为ghj-01，反射镜粘接支撑件光学环氧胶使用时的粘接角度为5°，粘接面的表面粗糙度为5um～10um，此时采用本申请的对反射镜用光学环氧胶粘接强度测试装置对使用状态下的上述光学环氧胶的粘接强度的测试方法如下：

s1：确定光学环氧胶使用时的粘接角度值为5°，控制可变角度垫片的倾角值与所述粘接角度值保持一致，为5°，所述可变角度垫片的倾角值的误差控制在5％以内；

s2：对测试试验件的粘接面进行处理，使得所述测试试验件的粘接面的表面粗糙度与反射镜的粘接面的粗糙度保持一致，制所述测试试验件的粘接面的表面粗糙度为5um～10um；其中，所述测试试验件的材质为金属45#钢，尺寸为粘接面的面积与反射镜的粘接面的面积保持一致。

s3：将两组分的光学环氧胶ghj-01混合调匀后静置排气泡，控制调匀加静置的时间为3min～8min，目视可辨气泡的数量≤1个；

s4：将所述测试试验件和所述可变角度垫片用调匀好的光学环氧胶进行粘接，粘接完成后静置完成固化，固化条件为在室温下静置24h；

s5：通过试验工装竖直功能铰和平面连接件将粘接后的所述测试试验件与拉伸试验机装配起来，拉伸机为常规的龙门式拉伸试验机，装配结构示意图如图1所示；

s6：设置拉伸试验参数，设置拉伸速率为默认值，进行拉伸至所述测试试验件和所述可变角度垫片脱离，得到力-位移曲线，如图2所示，获得拉伸强度值为9.2mpa，处于光学环氧胶为ghj-01的粘接强度手册给出的7-12mpa区间内；

s7：通过10次重复试验得到不同的拉伸强度值，10次试验得到的拉伸强度值均在7.8mpa-10mpa之间，进行最小二乘法拟合，得到平均拉伸强度值为9.1mpa，即为光学环氧胶的粘接强度。

本发明的反射镜用光学环氧胶粘接强度测试方法及装置，针对以往光学环氧胶的粘接强度数值不准确导致粘接失效问题，综合考虑了粘接界面的粗糙度、粘接面积和粘接角度，可以最真实的测量出不同使用工况下的胶粘强度，有效解决了查胶粘强度手册给出的胶粘强度范围太宽泛导致的设计不足和过度设计的问题，避免了力学、热学试验后由于胶粘强度不足引起的重新设计过程，节约了时间成本和财力成本。本发明的测试方法不光可以应用在空间光学遥感器光学环氧胶的粘接强度测试中，还可应用在航空遥感、地基观测反射镜等场合的反射镜的胶粘强度测试中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。