单搭接剪切

单搭接剪切试验是测定两种重叠材料间粘接强度的常用方法。该方法是将两个平面试样（例如金属、塑料、木材或复合材料）以单搭接接头形式粘接，并施加拉伸载荷直至粘接失效。

该测试模拟了粘合接头在实际使用中承受的应力，帮助工程师评估性能、预测使用寿命并验证关键应用中粘合剂的选择。力沿粘合线平面平行施加，产生剪切应力，逐渐削弱粘合剂直至失效。了解这些失效点有助于更好地选择粘合剂和表面处理方法，从而获得所需的强度和可靠性。

常用测试方法

大多数单搭接剪切试验是在拉伸载荷下进行的，但具体方法会因材料类型、粘结方式和行业要求而异。常见的变化包括：

• 拉伸搭接剪切试验：使用万能试验机沿相反方向拉伸粘接试样，直至接头失效。该方法广泛用于金属、硬质塑料和复合材料的粘接。
• 压缩试验：搭接剪切试验中不太常见，但在某些结构接头评估中，压缩力是相关的，因此会采用压缩试验。
• 针对特定配置的测试：平面对平面、金属对金属和木材对木材配置反映了预期的应用，确保测试条件与实际应力相匹配。

测试材料通常包括铝、钢、硬质塑料、复合材料、胶合板和高性能热固性树脂。

行业应用

单搭接剪切试验广泛应用于对粘合剂粘合性能要求极高的行业：

• 航空航天：用于飞机结构中的复合材料粘合，确保符合安全法规并优化重量。
• 汽车：用于车身面板粘合、结构胶粘剂和组件，在焊接或机械紧固不切实际的情况下。
• 医疗：用于伤口护理产品、外科胶带和医疗器械组装中的粘合剂。
• 建筑：用于层压梁、地板系统和面板粘合的粘合剂。

重要标准和规范

多项国际标准对单搭接剪切试验方法进行了定义：

• ASTM D3163 - 使用搭接剪切试样测定刚性塑料粘合剂的剪切强度。
• BS EN 2243-1 - 航空航天系列，结构胶粘剂，搭接剪切强度的测定。
• SAE J1525 -汽车应用中金属与金属接头的粘接强度。

遵循这些标准可确保结果可重复、可靠，并符合行业特定的质量要求。

测试规程和设备

精确的对准、载荷施加和环境控制是准确进行搭接剪切试验的关键。典型的试验装置包括：

• Mecmesin OmniTest或MultiTest-dV - 通用试验机，可施加高达 50 kN 的受控拉伸力，并可选配容量较小的试验框架，用于易碎样品。
• 合适的夹紧装置——旨在防止滑动并确保均匀的载荷分布。
• 校准过的称重传感器- 可在 2 N 至 50 kN 的范围内进行精确的力测量。
• 环境舱（可选）——用于模拟湿度、高温或冷藏等条件。

Mecmesin 系统与VectorPro 软件配合使用时，可实现可重复性的自动化测试排序、详细的载荷-位移曲线捕获以及可定制的符合标准的报告生成。

解释剪切破坏特征

测试后对粘接接头的检查可以为了解粘合剂的性能提供宝贵的信息：

• 内聚失效：粘合层内部发生失效，表明粘合力强但内部粘合强度不足。
• 粘合剂失效：粘合剂与基材界面处发生分离，通常是由于表面处理不良或不相容造成的。
• 混合模式失效：内聚失效和粘附失效的组合，通常是由复杂的载荷或变化的表面条件引起的。

材料性能的影响

基材特性对搭接剪切结果有显著影响：

• 金属：表面氧化、涂层和粗糙度会影响结合质量。
• 木材：纹理方向、密度和含水量会影响粘合力和剪切强度。
• 塑料和复合材料：表面能、刚度和化学相容性决定粘合性能。

环境因素，包括热循环、湿度和化学物质接触，也会降低长期粘合强度。例如，铝制飞机蒙皮连接件中的环氧树脂粘合强度最初可能超过 15 MPa，但如果没有进行充分的表面处理，在盐雾条件下会显著降低。

Mecmesin 提供全系列单搭接剪切试验系统，旨在实现高精度、高重复性和易用性。OmniTest 和MultiTest -dV试验架，配合VectorPro 软件，可针对各种材料和搭接接头几何形状进行配置，夹具也根据相关行业标准量身定制。

这些解决方案使工程师和质量控制团队能够自信地评估粘合剂性能、比较配方并验证合规性。

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