Cắt trong căng thẳng

Thử nghiệm cắt kéo là một phương pháp cơ học được sử dụng để đo sức chịu đựng của vật liệu hoặc mối nối liên kết với các lực tác động song song với bề mặt liên kết. Không giống như thử nghiệm kéo thuần túy, trong đó lực được tác dụng vuông góc với mẫu vật, thử nghiệm cắt kéo tác dụng tải trọng để tạo ra ứng suất cắt trong mặt phẳng. Phương pháp này mô phỏng các điều kiện thực tế trong đó vật liệu liên kết hoặc ghép nối chịu tác động của lực trượt.

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ , ô tô , điện tử , bao bì và xây dựng để xác nhận hiệu suất của chất kết dính, lớp phủ, vật liệu composite và mối nối cơ khí. Bằng cách mô phỏng ứng suất vận hành, các kỹ sư và nhóm chất lượng có thể xác định tính phù hợp của vật liệu và quy trình liên kết, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp.

Quy trình thử cắt một vòng

Trong thử nghiệm cắt chồng lớp đơn , hai mẫu được liên kết bằng keo dán theo cấu hình chồng lên nhau. Mối nối được kẹp trong máy thử kéo và lực được tác dụng cho đến khi bị phá hủy. Thiết lập này tạo ra cả ứng suất cắt và ứng suất uốn nhẹ do độ lệch trên đường truyền tải, nhưng vẫn là một trong những phương pháp đánh giá liên kết keo dán được chấp nhận rộng rãi và tiêu chuẩn hóa nhất.

Quy trình này bao gồm việc chuẩn bị mẫu theo kích thước và bề mặt hoàn thiện yêu cầu, bôi keo với độ dày đồng đều, bảo dưỡng trong điều kiện được kiểm soát, cố định mỗi đầu vào các kẹp và tác dụng lực kéo không đổi cho đến khi phá hủy. Lực tối đa được ghi lại sẽ được sử dụng để xác định cường độ cắt. Theo tiêu chuẩn ASTM D1002 , mối nối nhôm-nhôm thường có thể đạt cường độ cắt từ 15 đến 25 MPa.

Quy trình thử cắt chồng đôi

Phương pháp cắt chồng lớp kép sử dụng ba phần liên kết, với hai lớp keo dán ngoài được dán vào mỗi bên của một miếng keo dán trung tâm. Cách sắp xếp này làm giảm hiệu ứng uốn và cung cấp sự phân bổ ứng suất cắt đồng đều hơn trên toàn bộ lớp keo dán.

Các bước điển hình bao gồm chuẩn bị mẫu liên kết ba lớp theo tiêu chuẩn thử nghiệm, đặt chúng vào các kẹp đối xứng và áp dụng tải trọng kéo với tốc độ quy định cho đến khi phá hủy. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong liên kết composite hàng không vũ trụ, nơi nó có thể chứng minh cường độ biểu kiến cao hơn tới 20% so với thử nghiệm chồng lớp đơn lẻ do ứng suất phân bố đều hơn.

Kiểm tra độ bám dính của keo dán thông qua lực cắt trong điều kiện kéo là rất cần thiết để hiểu rõ hiệu suất của keo dán dưới tải trọng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bám dính bao gồm hóa chất keo dán, chuẩn bị bề mặt, phương pháp đóng rắn, thiết kế mối nối và điều kiện môi trường.

Các ứng dụng trong ngành bao gồm liên kết composite hàng không vũ trụ , lắp ráp tấm thân xe ô tô , vật liệu gắn PCB và khuôn điện tử , và keo dán kết cấu trong xây dựng . Ví dụ, trong các ứng dụng ô tô , thử nghiệm cắt trượt thường được sử dụng để so sánh các công thức keo dán kết cấu cho liên kết khung cửa, đảm bảo hiệu suất va chạm đồng đều.

Phân tích đứt gãy cắt xác định cách liên kết bị hỏng và cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất dịch vụ:

• Lỗi kết dính: Vết nứt bên trong lớp keo dính, cho thấy độ kết dính tốt nhưng cường độ kết dính bên trong hạn chế.
• Lỗi kết dính: Tách ra tại giao diện giữa chất kết dính và chất nền, thường do chuẩn bị không đầy đủ hoặc khả năng tương thích kém.
• Hỏng hóc hỗn hợp: Sự kết hợp của hỏng hóc kết dính và hỏng hóc dính.

Đường cong tải trọng-giãn dài từ thử nghiệm cũng có thể được sử dụng để đánh giá độ cứng, độ dẻo và tải trọng cực đại khi phá hủy.

Trong khi thử nghiệm kéo đo lường khả năng chịu kéo giãn của vật liệu, thử nghiệm cắt đo lường khả năng chịu trượt giữa các lớp hoặc trên một liên kết. Cả hai đều bổ sung cho nhau. Trong vật liệu composite, thử nghiệm kéo đánh giá độ bền của sợi và nền, trong khi thử nghiệm cắt đánh giá giao diện giữa chúng.

Các phương pháp liên quan khác bao gồm:

• Đường ray cắt hình chữ V cho phản ứng cắt trong mặt phẳng của vật liệu composite .
• Thử nghiệm kéo cắt cho vật liệu composite nền polyme để đánh giá hành vi của chất kết dính và nền dưới tác động kết hợp của lực kéo và lực cắt.

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn được công nhận đảm bảo tính nhất quán và khả năng so sánh của kết quả. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• ASTM D3166 - Độ bền cắt của chất kết dính khi chịu kéo.
• ASTM F2255-05 - Thử nghiệm cắt vật liệu thiết bị y tế.
• BS EN ISO 4587 - Thử nghiệm cắt chồng lớp liên kết dính cứng với cứng.
• ASTM D1002 - Thử nghiệm cắt một lần cho các cụm liên kết kim loại với kim loại.

Mỗi tiêu chuẩn đều quy định cách chuẩn bị mẫu, kích thước, tỷ lệ tải và yêu cầu báo cáo. Việc lựa chọn phụ thuộc vào vật liệu, phương pháp liên kết và ứng dụng.

Kiểm tra cắt chính xác trong điều kiện kéo đòi hỏi thiết bị chính xác, chất lượng cao:

• Mecmesin OmniTest và MultiTest-dV - khung thử nghiệm đa năng để kiểm soát tải trọng kéo trên nhiều phạm vi tải trọng khác nhau.
• Thiết bị cắt chuyên dụng - được thiết kế cho cả thử nghiệm cắt một lớp và hai lớp theo tiêu chuẩn quốc tế.
• Cảm biến lực hiệu chuẩn - có sẵn trong phạm vi từ vài newton đến vài kilonewton, đảm bảo phép đo chính xác cho mọi loại mẫu.
• Phần mềm VectorPro - để điều khiển tự động, vẽ đồ thị theo thời gian thực, phân tích tải trọng-chuyển vị và báo cáo tùy chỉnh.

Mecmesin cung cấp các giải pháp được thiết kế chính xác cho thử nghiệm cắt kéo, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của ASTM , ISO và BS EN . Khung thử nghiệm, đồ gá và phần mềm của chúng tôi mang lại kết quả chính xác và lặp lại cho các ngành công nghiệp đòi hỏi hiệu suất liên kết keo dán là yếu tố quan trọng.

Bằng cách kết hợp thiết bị tiên tiến với sự hỗ trợ ứng dụng chuyên môn, Mecmesin giúp các kỹ sư tối ưu hóa vật liệu, xác thực quy trình liên kết và duy trì sự tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành.

Hãy nói chuyện với một trong những chuyên gia kỹ thuật của chúng tôi ngay hôm nay để thảo luận về yêu cầu thử nghiệm cắt theo độ bền kéo và khám phá cách Mecmesin có thể giúp bạn đạt được kết quả chính xác, tuân thủ và có thể lặp lại.