RU2515337C1 - Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base - Google Patents

Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base Download PDF

Info

Publication number
RU2515337C1
RU2515337C1 RU2012152733/28A RU2012152733A RU2515337C1 RU 2515337 C1 RU2515337 C1 RU 2515337C1 RU 2012152733/28 A RU2012152733/28 A RU 2012152733/28A RU 2012152733 A RU2012152733 A RU 2012152733A RU 2515337 C1 RU2515337 C1 RU 2515337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
base
adhesive
rubber
strength
Prior art date
Application number
RU2012152733/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Жарков
Игорь Иванович Анисимов
Андрей Владимирович Литвинов
Николай Егорович Дочилов
Николай Степанович Белобров
Виктор Иванович Десятых
Роман Александрович Загородников
Екатерина Викторовна Антошина
Петр Иванович Таронов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр"Алтай"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр"Алтай" filed Critical Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр"Алтай"
Priority to RU2012152733/28A priority Critical patent/RU2515337C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515337C1 publication Critical patent/RU2515337C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing equipment.
SUBSTANCE: proposed method to determine strength of an adhesive connection of a rubber-like coating with a base from solid propellant includes using two stiff elements, providing for application of a stretching load, one of which is put in contact with a coating by means of glue, adhesion of which to the coating is deliberately more than the adhesion of the investigated adhesive connection of the coating and the base, and the second one is exposed to interaction with the base. At the same time in the edge area of the adhesive connection of the rubber-like coating with the stiff element they perform circular break-out, the width of which makes Δ=(0.6-1.5)·δ, where δ - coating thickness. Besides, the circular break-out is made by mechanical method after completion of the process of hardening of the adhesive connection of the coating with the base or before realisation of the process of hardening by means of usage of the circular insert from the material having anti-adhesion properties to a stiff element and a coating.
EFFECT: increased validity of test results in part of obtaining experimental information on a higher level of real resources of strength of fixation of a coating and a base.
3 cl, 15 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области проведения испытаний по оценке прочности клеевого соединения материалов в ракетной технике и может быть использовано при сравнительной оценке прочности различных типов клеевого соединения твердых топлив (основы) с резиноподобным полимерным (типа теплозащитного) покрытием, а также при количественной оценке качества скрепления топливного элемента ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) с теплозащитным покрытием (ТЗП) корпуса.The invention relates to the field of testing to assess the strength of the adhesive bonding of materials in rocket technology and can be used in a comparative assessment of the strength of various types of adhesive bonding of solid fuels (base) with a rubber-like polymer (such as heat-shielding) coating, as well as for quantitative assessment of the quality of bonding of a fuel cell solid propellant rocket engine (RTTT) with heat-shielding coating (TZP) of the body.

В известных способах определения прочности клеевого соединения 1 покрытия 2 с основой 3 используются различные конструкции образцов, обеспечивающие реализацию условий растяжения в зоне границы покрытия с основой. В большинстве случаев основа 3 выполнена в виде цилиндра с параллельными торцами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), цилиндра с конусообразными торцами (фиг.4) или двух цилиндров, соосно сопряженных галтелью (фиг.5) и склеена исследуемым клеем по одному из торцов с покрытием 2. К другому торцу покрытия 2 приклеен прочным (например, эпоксидным) клеем жесткий элемент 4 (захват), шарнирно соединенный с подвижной траверсой испытательной установки. Второй жесткий элемент 5 соединяют с основой 3 с помощью прочного клея (фиг.2, фиг.3, фиг.4), либо приводят в непосредственный контакт с основой 3 и выполняют в виде упоров (фиг.1, фиг.5), обеспечивающих осевое растяжение основы.In the known methods for determining the strength of the adhesive bonding 1 of the coating 2 with the base 3, various designs of samples are used to ensure the implementation of tensile conditions in the zone of the boundary of the coating with the base. In most cases, the base 3 is made in the form of a cylinder with parallel ends (figure 1, figure 2, figure 3), a cylinder with cone-shaped ends (figure 4) or two cylinders coaxially conjugated with a fillet (figure 5) and glued to the test glue on one of the ends of the coating 2. To the other end of the coating 2 is glued with a strong (for example, epoxy) glue a rigid element 4 (grip), pivotally connected to the movable traverse of the test setup. The second rigid element 5 is connected to the base 3 using strong glue (figure 2, figure 3, figure 4), or brought into direct contact with the base 3 and is made in the form of stops (figure 1, figure 5), providing axial tension of the base.

При испытании указанных образцов регистрируется усилие (F), с которым сопротивляется материал основы и граница скрепления основы с покрытием перемещению жестких элементов (захватов) испытательной установки (не показана).When testing these samples, a force (F) is recorded, with which the base material and the border of the bond of the base with the coating resist the movement of the rigid elements (grips) of the test setup (not shown).

Реализованный уровень адгезионных характеристик σа определяют отношением нагрузки (max F) при разрушении образца к площади контакта основы с покрытием, скрепленным исследуемым клеем с одним из жестких элементов (захватов)The realized level of adhesion characteristics σ a is determined by the ratio of the load (max F) during the destruction of the sample to the contact area of the substrate with the coating fastened by the test adhesive with one of the rigid elements (grips)

σ а = max F S ,                            (1)

Figure 00000001
σ but = max F S , (one)
Figure 00000001

где max F - усилие при разрушении образца;where max F is the force during the destruction of the sample;

S - площадь скрепления покрытия с основой.S is the area of bonding of the coating with the base.

Использование соотношения (1) предполагает справедливость допущения о равномерном распределении контактных напряжений в зоне границы скрепления покрытия с основой при разрушении. Применение подобных способов испытания и обработки результатов эксперимента целесообразно для сравнительной оценки адгезионных прочностных характеристик заданных типов контактируемых материалов, скрепленных различными клеевыми составами, или для контроля за воспроизводимостью техпроцесса изготовления однотипных многослойных изделий.The use of relation (1) implies the validity of the assumption of a uniform distribution of contact stresses in the zone of the boundary between the coating and the base upon failure. The use of such methods for testing and processing the results of the experiment is expedient for a comparative assessment of the adhesive strength characteristics of the specified types of contacted materials bonded with various adhesive compositions, or for monitoring the reproducibility of the manufacturing process of the manufacture of similar multilayer products.

В источнике [ГОСТ 209-75] (п.4.3) указывается, что результаты, полученные при испытании различных типов образцов, несопоставимы. Действительно, эксперименты показывают (фиг.6), что при одинаковых материалах покрытия, крепящего состава и основы, диаграммы I и II растяжения различных типов образцов (фиг.3 и 5) различаются как по уровню жесткостных, так и предельных прочностных характеристик при реализации разрушения в зоне границы покрытие - основа. Это связано с различным характером неоднородности распределения напряжений в зоне границы разрушения для различных типов образцов.The source [GOST 209-75] (clause 4.3) indicates that the results obtained from testing various types of samples are not comparable. Indeed, experiments show (Fig. 6) that, with the same coating materials, fixing composition and base, tensile diagrams I and II of different types of samples (Figs. 3 and 5) differ in both the level of stiffness and ultimate strength characteristics during fracture in the border zone, the coating is the base. This is due to the different nature of the heterogeneity of the stress distribution in the zone of the fracture boundary for different types of samples.

При решении задачи количественной оценки реального ресурса прочностной работоспособности клеевого соединения топливного элемента с корпусом РДТТ рациональный и наиболее представительный способ экспериментальной оценки прочностных адгезионных характеристик должен быть ориентирован на минимизацию эффектов неоднородности напряжений в зоне контактной границы исследуемых материалов. Наличие локальных зон концентрации напряжений на исследуемой контактной границе является фактором, инициирующим преждевременное разрушение образца при нагружении, фактором искажающим (занижающим) реальный уровень предельных прочностных адгезионных характеристик σа. Экспериментальное определение указанного распределения контактных напряжений при разрушении не представляется возможным в связи с отсутствием необходимых средств измерений закономерностей распределения σа(х) по радиальной координате х в зоне границы контакта покрытие-основа.In solving the problem of quantifying the real resource of the strength working capacity of the adhesive joint of the fuel cell with the solid propellant fuel cell, the rational and most representative method for the experimental assessment of strength adhesive characteristics should be focused on minimizing the effects of stress inhomogeneity in the area of the contact boundary of the materials under study. The presence of local stress concentration zones at the contact boundary under study is a factor initiating premature failure of the specimen under loading, a factor distorting (underestimating) the real level of ultimate strength adhesion characteristics σ a . The experimental determination of the indicated distribution of contact stresses during fracture is not possible due to the lack of the necessary measuring instruments for the distribution patterns σ a (x) along the radial coordinate x in the area of the coating-base contact boundary.

Численные исследования (методом конечных элементов) напряженного состояния в зоне скрепления основы с покрытием показали, что при испытании на растяжение распределение напряжений σa(x) по координате х (расстояние рассматриваемой точки от оси образца) отличается существенной неоднородностью (фиг.7, диаграммы А, Б - образцы фиг.3 и 5 соответственно, Δl - перемещение подвижного жесткого элемента, мм). В краевой зоне скрепления покрытия с основой реализуются эффекты концентрации напряжений, которые неизбежно приводят к преждевременному инициированию разрушения в зоне концентратора с последующим распространением его вдоль исследуемой границы клеевого соединения основы с покрытием. Результаты подобных испытаний занижают реальный уровень адгезионных прочностных характеристик.Numerical studies (by the finite element method) of the stress state in the bonding zone of the base with the coating showed that during tensile testing, the stress distribution σ a (x) along the x coordinate (distance of the point under consideration from the axis of the sample) is characterized by significant heterogeneity (Fig. 7, diagram A , B - samples of Figs. 3 and 5, respectively, Δl is the movement of the movable rigid element, mm). In the boundary zone where the coating is bonded to the substrate, stress concentration effects are realized that inevitably lead to premature failure initiation in the concentrator zone and its subsequent propagation along the studied boundary of the adhesive bonding between the substrate and the coating. The results of such tests underestimate the real level of adhesive strength characteristics.

На решение задачи снижения концентрации напряжений в зоне скрепления основы с покрытием направлено техническое решение, предложенное в полезной модели РФ №7506 (опубл. 16.08.98), в котором реализован, принятый за прототип, способ определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой из полимерного материала, включающий использование двух жестких элементов, обеспечивающих приложение растягивающей нагрузки, один из которых приводят в контакт с покрытием посредством клея, адгезия которого к покрытию заведомо больше адгезии исследуемого клеевого соединения покрытия к основе, а второй подвергают взаимодействию с основой.The technical solution proposed in the utility model of the Russian Federation No. 7506 (publ. 08.16.98), in which the method for determining the strength of the adhesive bonding of a rubber-like coating with a polymer base is implemented, is aimed at solving the problem of reducing the stress concentration in the bonding zone of the base with the coating. material, including the use of two rigid elements providing the application of a tensile load, one of which is brought into contact with the coating by means of glue, the adhesion of which to the coating is known to be greater than adhesion of the studied adhesive joints of the coating to the base, and the second is subjected to interaction with the base.

Концентрация напряжений в краевой зоне скрепления покрытия с основой образца-прототипа, приведенного на фиг.5, действительно снизилась до Kσ=2,6 (кривая Б на фиг.7) по сравнению с образцом, приведенным на фиг.3 (кривая А на фиг.7, Кσ=3,4). Это позволило рекомендовать использование образца (фиг.5) для испытания материалов, обладающих высокой деформативностью.The stress concentration in the boundary zone of bonding the coating to the base of the prototype sample shown in FIG. 5 actually decreased to K σ = 2.6 (curve B in FIG. 7) compared to the sample shown in FIG. 3 (curve A on Fig.7, K σ = 3,4). This allowed us to recommend the use of the sample (figure 5) for testing materials with high deformability.

Тем не менее, коэффициент концентрации напряжений остался значительным, что по прежнему приводит к преждевременному разрушению образца в краевой зоне скрепления, занижая реальный ресурс адгезионных характеристик основы с покрытием. Для повышения достоверности экспериментальной оценки адгезионных прочностных характеристик исследуемого типа клеевых соединений необходимо более эффективное снижение параметров концентрации напряжений.Nevertheless, the stress concentration coefficient remained significant, which still leads to premature failure of the specimen in the edge bonding zone, underestimating the real life of the adhesive characteristics of the coated substrate. To increase the reliability of the experimental assessment of the adhesive strength characteristics of the studied type of adhesive joints, a more effective decrease in stress concentration parameters is necessary.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой из твердого ракетного топлива, позволяющего повысить достоверность результатов испытаний в части получения экспериментальной информации о более высоком уровне реального ресурса прочности скрепления покрытия с основой за счет создания условий, обеспечивающих локальное снижение концентрации напряжений в краевой зоне скрепления покрытия с основой, и исключающих когезионное разрушение основы до разрушения ее клеевого соединения с покрытием.The objective of the present invention is to develop a method for determining the strength of the adhesive bonding of a rubber-like coating with a solid rocket fuel base, which allows to increase the reliability of the test results in terms of obtaining experimental information about a higher level of real life of the bond strength of the coating with the base by creating conditions that provide a local decrease in stress concentration in the boundary zone of bonding of the coating with the base, and excluding cohesive destruction of the base to destruction of its adhesive bonded coating.

При этом существенно снижается возможность необоснованного забракования работоспособных изделий и повышаются показатели надежности контроля качества скрепления топливного элемента с корпусом РДТТ.At the same time, the possibility of unreasonable rejection of workable products is significantly reduced and the reliability indicators of quality control of fastening the fuel cell with the solid propellant body are increased.

Поставленная задача решается предлагаемым способом определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой из твердого ракетного топлива, включающим использование двух жестких элементов, обеспечивающих приложение растягивающей нагрузки, один из которых приводят в контакт с покрытием посредством клея, адгезия которого к покрытию заведомо больше адгезии исследуемого клеевого соединения покрытия к основе, а второй подвергают взаимодействию с основой. Особенность заключается в том, что в краевой зоне клеевого соединения резиноподобного покрытия с жестким элементом выполняют кольцевое раскрепление, ширина которого составляет Δ=(0,6-1,5)·δ, где δ - толщина покрытия.The problem is solved by the proposed method for determining the strength of the adhesive bonding of a rubber-like coating with a base of solid rocket fuel, including the use of two rigid elements providing tensile loads, one of which is brought into contact with the coating by means of glue, the adhesion of which to the coating is known to be greater than the adhesion of the studied adhesive coatings to the base, and the second is subjected to interaction with the base. The peculiarity lies in the fact that in the edge zone of the adhesive connection of the rubber-like coating with the rigid element, annular fastening is performed, the width of which is Δ = (0.6-1.5) · δ, where δ is the thickness of the coating.

В частности, кольцевое раскрепление выполняют механическим путем после завершения процесса отверждения клеевого соединения покрытия с основой или до осуществления процесса отверждения путем использования кольцевого вкладыша из материала, обладающего антиадгезионными свойствами к жесткому элементу и покрытию.In particular, ring loosening is performed mechanically after completion of the curing process of the adhesive bonding of the coating to the base or before the curing process is carried out by using an annular liner made of a material having release properties to the rigid element and the coating.

В частности, при использовании основы, изготовленной в виде моноблока из двух цилиндров разного диаметра, соосно сопряженных галтелью, второй жесткий элемент, взаимодействующий с основой, выполняют в виде стакана и приводят его во взаимодействие с цилиндрической частью основы большего диаметра путем клеевого соединения.In particular, when using a base made in the form of a monoblock of two cylinders of different diameters coaxially paired with a fillet, the second rigid element interacting with the base is made in the form of a glass and is brought into interaction with the cylindrical part of the base of a larger diameter by adhesive bonding.

Из уровня техники неизвестно техническое решение поставленной задачи, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков.The prior art does not know the technical solution to the problem in which the proposed combination of features would take place.

Предлагаемый способ практически реализуем для всех известных образцов (фиг.1-5) и иллюстрируется примерами двух образцов с основой 3, изготовленной в виде моноблока из двух цилиндров разного диаметра, соосно сопряженных галтелью, в каждом из которых выполнено кольцевое раскрепление 6 в краевой зоне клеевого соединения 1 резиноподобного покрытия 2 с жестким элементом 4, которые не должны интерпретироваться как ограничивающие объем изобретения:The proposed method is practically implemented for all known samples (Figs. 1-5) and is illustrated by examples of two samples with a base 3 made in the form of a monoblock of two cylinders of different diameters coaxially conjugated with a fillet, in each of which ring fastening 6 is made in the edge zone of the adhesive compounds 1 rubber-like coating 2 with a rigid element 4, which should not be interpreted as limiting the scope of the invention:

фиг.8 - образец, в котором жесткий элемент 5, взаимодействующий с основой, выполняют горообразным и приводят в непосредственное взаимодействие с поверхностью галтели;Fig. 8 is a sample in which the rigid element 5 interacting with the base is made mountainous and is brought into direct interaction with the surface of the fillet;

фиг.9 - образец, в котором жесткий элемент 5, взаимодействующий с основой, выполняют в виде стакана и приводят его во взаимодействие с цилиндрической частью образца основы большего диаметра путем клеевого соединения.Fig.9 is a sample in which the rigid element 5, interacting with the base, is made in the form of a glass and is brought into interaction with the cylindrical part of the larger diameter base sample by adhesive bonding.

Для указанных двух типов образцов результат расчетной (МКЭ) оценки влияния ширины Δ кольцевого раскрепления 6 (Δ/δ) на характер распределения нормированного напряжения Kσ в зоне границы покрытие-основа приведены на фиг.10 и 11 соответственно. При уровне Δ/δ≤0,2÷0,3 введение кольцевого раскрепления 6 незначительно (до Kσ=2,1÷2,2) снижает эффекты концентрации напряжения в краевой зоне скрепления покрытие-основа. Увеличение ширины раскрепления 6 до Δ/δ=0,6÷1,5 позволяет снизить уровень концентрации максимальных напряжений в краевой зоне покрытие-основа в 1,5÷2,0 раза (до Kσ=1,1÷1,3). Это приводит к увеличению уровня разрушающей нагрузки (max F) при испытании образца на растяжение, позволяет обеспечить повышение достоверности оценки реальных прочностных адгезионных характеристик (σа) в зоне скрепления основы с покрытием. Увеличение ширины раскрепления свыше Δ/δ=0,6÷1,5 является нецелесообразным ввиду увеличения эффектов неоднородности σ(х) за счет формирования высокого уровня max σ(x) в зонах, прилегающих к оси образца.For these two types of samples, the result of a calculated (FEM) assessment of the effect of the width Δ of ring freeing 6 (Δ / δ) on the nature of the distribution of the normalized stress K σ in the coating – base interface is shown in FIGS. 10 and 11, respectively. At the level of Δ / δ≤0.2 ÷ 0.3, the introduction of ring freeing 6 insignificantly (up to K σ = 2.1 ÷ 2.2) reduces the effects of stress concentration in the edge zone of the coating-base bonding. An increase in the width of unfastening 6 to Δ / δ = 0.6 ÷ 1.5 allows one to reduce the concentration level of maximum stresses in the edge zone of the coating-base by 1.5 ÷ 2.0 times (to K σ = 1.1 ÷ 1.3) . This leads to an increase in the level of breaking load (max F) during tensile testing of the specimen, which makes it possible to increase the reliability of assessing the real strength adhesive characteristics (σ a ) in the bonding zone of the substrate with the coating. An increase in the width of freeing over Δ / δ = 0.6 ÷ 1.5 is inappropriate due to the increase in the effects of inhomogeneity σ (x) due to the formation of a high level of max σ (x) in the areas adjacent to the axis of the sample.

Экспериментальное подтверждение теоретических расчетов было получено при испытании на растяжение образцов, приведенных на фиг.8, 9. Рецептурно-технологические параметры покрытия, клея и материала основы во всех испытаниях оставались неизменными. В клеящем составе использовался каучук типа СУРЭЛЛ. Значение напряжения σ при построении диаграмм растяжения определялось в соответствии с соотношением (1), в котором параметр «S» для всех типов образцов принимался также одинаковым и равным площади контакта покрытия с основой. Анализ экспериментальных диаграмм растяжения (фиг.12 для образца, приведенного на фиг.8, и фиг.13 для образца, приведенного на фиг.9, где параметром Δl обозначено перемещение подвижного жесткого элемента) показывает, что увеличение ширины кольцевой проточки Δ приводит к существенному увеличению усилия max F при разрушении и определяемого по соотношению (1) значения адгезионной прочности границы покрытие-основа в σа=1,0÷1,6 раза. Полученный в эксперименте эффект увеличения max F и σa при разрушении, подтверждающий выводы теоретических исследований, остается неизменным для обоих типов образцов с кольцевым раскреплением (фиг.8 и 9).Experimental confirmation of theoretical calculations was obtained by tensile testing of the samples shown in Figs. 8, 9. The recipe and process parameters of the coating, adhesive, and base material in all tests remained unchanged. SURELL type rubber was used in the adhesive. When constructing tensile diagrams, the stress value σ was determined in accordance with relation (1), in which the parameter “S” for all types of samples was also assumed to be the same and equal to the area of contact of the coating with the substrate. An analysis of the experimental tensile diagrams (Fig. 12 for the specimen shown in Fig. 8 and Fig. 13 for the specimen shown in Fig. 9, where Δl denotes the movement of the movable rigid element) shows that an increase in the width of the annular groove Δ leads to a significant an increase in the force max F at failure and the adhesion strength of the coating-base interface determined by relation (1) in σ a = 1.0–1.6 times. The experimentally obtained effect of increasing max F and σ a upon failure, confirming the conclusions of theoretical studies, remains unchanged for both types of samples with annular loosening (Figs. 8 and 9).

Зависимости нормированного значения прочности клеевого соединения Kσa покрытие-основа от ширины Δ кольцевого раскрепления 6 приведены для образцов (фиг.8 и 9) на фиг.14 и 15 соответственно.The dependences of the normalized value of the strength of the adhesive joint K σa coating-base on the width Δ of the ring fastening 6 are shown for samples (Figs. 8 and 9) in Figs. 14 and 15, respectively.

Дополнительная серия аналогичных испытаний была проведена на указанных образцах (фиг.8, фиг.9) для другого типа клеящего состава (использовался каучук ПДИ-3А). Материал покрытия и основы не изменялся. Полученные результаты также подтвердили эффект увеличения в ~1,5 раза адгезионной прочности σа границы покрытие-основа при введении кольцевого раскрепления Δ/δ=1,2÷1,5 в краевой зоне скрепления покрытия с захватом.An additional series of similar tests was carried out on these samples (Fig. 8, Fig. 9) for another type of adhesive composition (PDI-3A rubber was used). The coating and base material did not change. The obtained results also confirmed the effect of an increase of ~ 1.5 times the adhesion strength σ and the coating-base interface with the introduction of ring fastening Δ / δ = 1.2 ÷ 1.5 in the boundary zone of bonding of the coating with a grip.

Кроме того, следует отметить, что опыт работы с образцами по прототипу показал, что разрушения при растяжении неоднократно реализовались не в области границы покрытие-основа, а в зоне К контакта торообразного жесткого элемента с основой (фиг.5) на расстоянии 3-5 мм от границы покрытие-основа. В этих случаях торообразный жесткий элемент являлся дополнительным инициатором преждевременного разрушения, которое не позволяло количественно оценить реальный уровень адгезионных прочностных характеристик в зоне границы покрытие-основа. Введение кольцевого раскрепления в соответствии с настоящим изобретением увеличивает достоверность результатов, но недостаточно.In addition, it should be noted that experience with prototype samples showed that tensile failure was repeatedly realized not in the region of the coating-base interface, but in the contact zone of the toroidal rigid element with the base (Fig. 5) at a distance of 3-5 mm from the border coating-base. In these cases, the toroidal rigid element was an additional initiator of premature failure, which did not allow a quantitative assessment of the real level of adhesive strength characteristics in the zone of the coating-base interface. The introduction of ring loosening in accordance with the present invention increases the reliability of the results, but not enough.

Поэтому, применительно к частному случаю использования основы, изготовленной в виде моноблока из двух цилиндров разного диаметра, соосно сопряженных галтелью, целесообразно, в дополнение к кольцевому раскреплению, выполнять второй жесткий элемент, взаимодействующий с основой, в виде стакана, что позволяет устранить дополнительный концентратор напряжений в зоне К галтели (фиг.5) и смоделировать в зоне разрушения образца напряженное состояние, соответствующее наиболее нагруженной зоне скрепления натурного топливного элемента с корпусом РДГТ. При этом зона когезионного (по основе) разрушения стабильно смещается в зону границы покрытие-основа также как и в других известных образцах, представленных на фиг.1-4 с изменениями, предусмотренными настоящим изобретением. При выполнении второго жесткого элемента образца фиг.5 в виде стакана, увеличивается мера достижения технического результата, реализуемого по пп.1 и 2 формулы изобретения.Therefore, in relation to the particular case of using a base made in the form of a monoblock of two cylinders of different diameters coaxially conjugated with a fillet, it is advisable, in addition to annular unfastening, to perform a second rigid element interacting with the base in the form of a cup, which eliminates the additional stress concentrator in the region K of the fillet (Fig. 5) and simulate in the fracture zone of the specimen the stress state corresponding to the most loaded zone of bonding the full-size fuel cell to the body RDGT. At the same time, the cohesive (base) fracture zone is stably shifted to the coating-base border zone as in other known samples shown in Figs. 1-4 with the changes provided by the present invention. When performing the second hard element of the sample of Fig. 5 in the form of a glass, the measure of achieving a technical result realized according to claims 1 and 2 of the claims increases.

Сравнительный анализ вида напряженного состояния в различных типах образцов и натурных изделиях (зона скрепления топливного элемента с корпусом) приведен в Таблице.A comparative analysis of the type of stress state in various types of samples and full-scale products (the zone of fastening the fuel cell with the housing) is given in the Table.

ТаблицаTable ОбъектAn object НагрузкаLoad σи0 σ and / σ 0 ПримечаниеNote ОбразецSample Фиг.5Figure 5 РастяжениеSprain 0,0020.002 σи, σ0 - первый и второй инвариант тензора напряженийσ and , σ 0 - the first and second invariant of the stress tensor Фиг.9Fig.9 РастяжениеSprain 0,200.20 Топливный элемент РДТТ (зона скрепления с корпусом)RDTT fuel cell (bonding area with housing) Температурная, Δ,ТTemperature, Δ, T 0,190.19 σи0 - параметр вида напряженного состоянияσ and / σ 0 - parameter of the type of stress state

Приведенные в Таблице результаты теоретического анализа численными методами механики показали, что вид напряженного состояния в зоне скрепления натурного топливного элемента РДТТ с корпусом существенно отличается от напряженного состояния в исследуемой зоне скрепления покрытия с основой образца, приведенного на фиг.5 (прототип). Становится очевидной необходимость предложенной в п.3 формулы настоящего изобретения модернизации способов определения прочностных адгезионных характеристик в зоне скрепления резиноподобного покрытия с топливной основой.The results of a theoretical analysis presented in the Table by numerical methods of mechanics showed that the type of stress state in the bonding zone of a solid fuel solid fuel element with a body differs significantly from the stress state in the studied bonding zone of the coating with the base of the sample shown in Fig. 5 (prototype). It becomes apparent that the proposed in claim 3 of the formula of the present invention, the modernization of methods for determining the strength of the adhesive characteristics in the bonding zone of a rubber-like coating with a fuel base.

В образце, приведенном на фиг.9, скрепление со стаканом препятствует деформированию топлива (основы) в поперечном направлении, что позволяет реализовать вид напряженного состояния (σи0=0,20), моделирующий зону скрепления с корпусом натурного изделия (Таблица). Это является дополнительным фактором, обеспечивающим представительность образца (фиг.9) для решения задачи прогнозирования и оценки адгезионных характеристик в зоне скрепления топливного элемента с корпусом РДТТ.In the sample shown in Fig. 9, bonding with a glass prevents deformation of the fuel (base) in the transverse direction, which makes it possible to realize a type of stress state (σ and / σ 0 = 0.20), simulating the bonding zone with the body of the full-scale product (Table) . This is an additional factor ensuring the representativeness of the sample (Fig. 9) for solving the problem of predicting and evaluating the adhesion characteristics in the bonding zone of the fuel cell with the solid propellant body.

Осуществление предлагаемого способа определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой при использовании образцов, известных из уровня техники (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5 без использования стакана), оснащенных кольцевым раскреплением, или аналогичных, которые могут быть получены без отхода от существа и объема изобретения, проводится по одноэтапной, а образца, приведенного на фиг.5 с применением стакана, как показано на Фиг.9, по двухэтапной схеме.The implementation of the proposed method for determining the strength of the adhesive bonding of a rubber-like coating with a base when using samples known from the prior art (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 without using a glass) equipped with ring fastening, or similar that can be obtained without departing from the essence and scope of the invention, is carried out in a one-step, and the sample shown in Fig. 5 using a glass, as shown in Fig. 9, in a two-stage scheme.

На первом этапе изготавливается топливная основа 3 с жестким элементом 4 и приклеенным к нему резиноподобным покрытием 2, на которое предварительно наносится напылением или кистью исследуемый неотвержденный клеевой состав 1. Изготовление топливной основы проводится методом литья (или формования под давлением) топливной массы в цилиндрическую пресс-форму, с возможностью использования, при необходимости, вкладыша, например, из капролактана, позволяющего одновременно получить 3 образца. После заполнения пресс-форма поступает в термокамеру, где проводится процесс отверждения заформованного образца.At the first stage, a fuel base 3 is made with a rigid element 4 and a rubber-like coating 2 glued to it, onto which the studied uncured adhesive composition is preliminarily applied by spraying or brushing. The fuel base is produced by casting (or molding under pressure) the fuel mass into a cylindrical press form, with the possibility of using, if necessary, an insert, for example, from caprolactan, which allows to simultaneously obtain 3 samples. After filling, the mold enters the heat chamber, where the curing process of the molded sample is carried out.

Для изготовления образца, приведенного на фиг.9, необходима реализация второго этапа, в процессе которого полученный топливный образец цилиндрической частью основы 3 большего диаметра вклеивается эпоксидным или другим клеем в жесткий элемент 5, выполненный в виде стакана, например, из стали, стеклопластика и т.п. материала.For the manufacture of the sample shown in Fig. 9, it is necessary to implement the second stage, during which the obtained fuel sample is glued with a cylindrical part of a larger base 3 with epoxy or other glue into a rigid element 5 made in the form of a glass, for example, steel, fiberglass, etc. .P. material.

Кольцевое раскрепление 6 по границе покрытие - жесткий элемент формируют после завершения процесса отверждения клеевого соединения 1 покрытия 2 с основой 3 (с помощью устройства механического типа, например, тонкого ножа), либо до осуществления процесса отверждения путем использования кольцевого вкладыша из материала, обладающего антиадгезионными свойствами к жесткому элементу 4 и покрытию 2, например, из фторопласта или другого материала, возможность использования которого очевидна специалисту в данной области техники.An annular fastening 6 along the boundary of the coating - the rigid element is formed after the curing process of the adhesive connection 1 of the coating 2 with the base 3 (using a mechanical device, for example, a thin knife), or before the curing process is carried out using an annular liner made of a material having release properties to the rigid element 4 and the coating 2, for example, of fluoroplastic or other material, the use of which is obvious to a person skilled in the art.

При этом толщина используемых в соответствии с существующей потребностью устройства механического типа или вкладыша сопоставима с толщиной клеевого соединения.Moreover, the thickness of the mechanical type device or insert used in accordance with the present need is comparable to the thickness of the adhesive joint.

Испытание на растяжение изготовленного образца проводят с использованием стандартных испытательных устройств (например, поставляемых фирмой Instron 5655), позволяющих обеспечить регистрацию растягивающей нагрузки до разрушения образца. Количественные показатели прочности клеевого соединения определяются с использованием соотношения (1).The tensile test of the fabricated specimen is carried out using standard test devices (for example, supplied by Instron 5655), allowing registration of the tensile load before fracture of the specimen. Quantitative indicators of the strength of the adhesive bond are determined using the relation (1).

Проведенные расчеты и эксперименты подтвердили практическую осуществимость предлагаемого способа.The calculations and experiments confirmed the feasibility of the proposed method.

Актуальность предлагаемого способа обусловлена возможностью выявления неиспользованного ранее ресурса прочностной работоспособности и возможностью повышения параметров надежности изделий ракетной техники. Для целого ряда перспективных энергоемких материалов применение предложенного способа является единственной возможностью создания высокоэффективных конструкций РДТТ.The relevance of the proposed method is due to the ability to identify previously unused resource strength performance and the ability to increase the reliability parameters of rocketry products. For a number of promising energy-intensive materials, the application of the proposed method is the only way to create highly efficient solid propellant rocket motors.

Claims (3)

1. Способ определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой из твердого ракетного топлива, включающий использование двух жестких элементов, обеспечивающих приложение растягивающей нагрузки, один из которых приводят в контакт с покрытием посредством клея, адгезия которого к покрытию заведомо больше адгезии исследуемого клеевого соединения покрытия к основе, а второй подвергают взаимодействию с основой, отличающийся тем, что в краевой зоне клеевого соединения резиноподобного покрытия с жестким элементом выполняют кольцевое раскрепление, ширина которого составляет Δ=(0,6-1,5)·δ, где δ - толщина покрытия.1. A method for determining the strength of the adhesive joint of a rubber-like coating with a solid rocket fuel base, comprising the use of two rigid elements providing a tensile load, one of which is brought into contact with the coating by means of glue, the adhesion of which to the coating is known to be greater than the adhesion of the studied adhesive joint of the coating to basis, and the second is subjected to interaction with the basis, characterized in that in the edge zone of the adhesive connection of the rubber-like coating with a rigid element Ring loosening is performed, the width of which is Δ = (0.6-1.5) · δ, where δ is the coating thickness. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кольцевое раскрепление выполняют механическим путем после завершения процесса отверждения клеевого соединения покрытия с основой или до осуществления процесса отверждения путем использования кольцевого вкладыша из материала, обладающего антиадгезионными свойствами к жесткому элементу и покрытию.2. The method according to claim 1, characterized in that the ring fastening is performed mechanically after the curing process of the adhesive bonding of the coating to the substrate or before the curing process is carried out by using an annular liner made of a material having release properties to the rigid element and the coating. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании основы, изготовленной в виде моноблока из двух цилиндров разного диаметра, соосно сопряженных галтелью, второй жесткий элемент, взаимодействующий с основой, выполняют в виде стакана и приводят его во взаимодействие с цилиндрической частью основы большего диаметра путем клеевого соединения. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when using a base made in the form of a monoblock of two cylinders of different diameters coaxially conjugated with a fillet, the second rigid element interacting with the base is made in the form of a glass and is brought into interaction with the cylindrical part of the base of a larger diameter by adhesive bonding.
RU2012152733/28A 2012-12-06 2012-12-06 Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base RU2515337C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152733/28A RU2515337C1 (en) 2012-12-06 2012-12-06 Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152733/28A RU2515337C1 (en) 2012-12-06 2012-12-06 Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2515337C1 true RU2515337C1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50629798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012152733/28A RU2515337C1 (en) 2012-12-06 2012-12-06 Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515337C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372175A (en) * 2015-09-22 2016-03-02 南漳富元鼎航空器材配件有限公司 Detection test equipment for rubber products
RU2578659C1 (en) * 2014-12-29 2016-03-27 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (АО"ФНПЦ "Алтай") Method of controlling quality of adhesive compound
CN106501176A (en) * 2016-11-25 2017-03-15 西安航空动力控制科技有限公司 A kind of stripping off device and the method for detecting rubber piston leather cup bonding quality using the device
RU2764657C1 (en) * 2021-02-19 2022-01-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for evaluating the adhesive strength of coatings and apparatus for implementation thereof
CN115213077A (en) * 2022-05-17 2022-10-21 沈阳航空航天大学 Variable-thickness static seal coating for mounting edge of aero-engine casing and preparation method thereof
RU2815901C1 (en) * 2023-05-10 2024-03-25 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Method of connecting monoblocks from spheroplastic into composite blocks of buoyancy

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1499194A1 (en) * 1987-09-15 1989-08-07 Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности Apparatus for determining strength of adhesion of coating with substrate in flaking
RU7506U1 (en) * 1997-09-09 1998-08-16 Федеральный научно-производственный центр "Алтай" SAMPLE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF THE ADHESION COMPOUND OF THE COVERING WITH THE BASIS
RU2294531C1 (en) * 2005-08-15 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1499194A1 (en) * 1987-09-15 1989-08-07 Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности Apparatus for determining strength of adhesion of coating with substrate in flaking
RU7506U1 (en) * 1997-09-09 1998-08-16 Федеральный научно-производственный центр "Алтай" SAMPLE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF THE ADHESION COMPOUND OF THE COVERING WITH THE BASIS
RU2294531C1 (en) * 2005-08-15 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578659C1 (en) * 2014-12-29 2016-03-27 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (АО"ФНПЦ "Алтай") Method of controlling quality of adhesive compound
CN105372175A (en) * 2015-09-22 2016-03-02 南漳富元鼎航空器材配件有限公司 Detection test equipment for rubber products
CN106501176A (en) * 2016-11-25 2017-03-15 西安航空动力控制科技有限公司 A kind of stripping off device and the method for detecting rubber piston leather cup bonding quality using the device
CN106501176B (en) * 2016-11-25 2020-02-18 西安航空动力控制科技有限公司 Stripping device and method for detecting rubber piston cup bonding quality by using same
RU2764657C1 (en) * 2021-02-19 2022-01-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for evaluating the adhesive strength of coatings and apparatus for implementation thereof
CN115213077A (en) * 2022-05-17 2022-10-21 沈阳航空航天大学 Variable-thickness static seal coating for mounting edge of aero-engine casing and preparation method thereof
RU2815901C1 (en) * 2023-05-10 2024-03-25 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Method of connecting monoblocks from spheroplastic into composite blocks of buoyancy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2515337C1 (en) Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base
Goglio et al. High strain-rate compression and tension behaviour of an epoxy bi-component adhesive
Kim et al. In situ nonlinear ultrasonic technique for monitoring microcracking in concrete subjected to creep and cyclic loading
Lim et al. Piezoelectric-based monitoring of the curing of structural adhesives: a novel experimental study
RU2010110951A (en) METHOD FOR FORECASTING DESTRUCTION
Erpolat et al. Fatigue crack growth acceleration due to intermittent overstressing in adhesively bonded CFRP joints
Tang et al. Development of analytical and numerical models for predicting the mechanical properties of structural adhesives under curing using the PZT-based wave propagation technique
Jen et al. Temperature-dependent monotonic and fatigue bending strengths of adhesively bonded aluminum honeycomb sandwich beams
Broughton Testing the mechanical, thermal and chemical properties of adhesives for marine environments
Imanaka et al. Fatigue crack propagation rate of CFRP/aluminum adhesively bonded DCB joints with acrylic and epoxy adhesives
Boyano et al. Experimental assessment of an End Notched Flexure test configuration with an inserted roller for analyzing mixed-mode I/II fracture toughness
Sztefek et al. Tensile stiffness distribution in impacted composite laminates determined by an inverse method
Galy et al. Controlled reduced-strength epoxy-aluminium joints validated by ultrasonic and mechanical measurements
Zike et al. Experimental determination of the micro-scale strength and stress-strain relation of an epoxy resin
Chen et al. Fatigue tests on edge cracked four-point bend steel specimens repaired by CFRP
da Silva 19 Failure Strength Tests
Kleiner et al. Development of ultra high performance concrete dies for sheet metal hydroforming
Matta et al. Acoustic emission damage assessment of steel/CFRP bonds for rehabilitation
JP2007057325A (en) Remaining lifetime prediction method
Ségard et al. Damage analysis and the fibre–matrix effect in polypropylene reinforced by short glass fibres above glass transition temperature
JP2013134165A (en) Method for measuring material such as concrete whose elastic coefficient is unknown by uci method
Aggelopoulos et al. Composite patch repair of steel plates with fatigue cracks growing in the thickness direction
Silberschmidt et al. Impact fatigue of adhesive joints
RU2499244C1 (en) Method to determine residual stresses and energy characteristics of gas thermal coatings
KR101685507B1 (en) Test method of interfacial adhesion

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner