Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Podobné dokumenty
Adhezní síly v kompozitech

Adhezní síly v kompozitních materiálech

Kompozitní materiály. přehled

Nespojitá vlákna. Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Nespojitá vlákna. Nanokompozity

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Fázové rozhraní - plocha,na které se vlastnosti systému mění skokem ; fáze o určité tloušťce

Technologie I. Pájení

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

2 Jevy na rozhraní Kapilární tlak Kapilární jevy Objemová roztažnost kapalin 7

Voigtův model kompozitu

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Struktura a vlastnosti kapalin

Požadavky na technické materiály

Chemie povrchů verze 2013

Okruhy otázek ke zkoušce

Interakce mezi kapalinou a vlákenným materiálem

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Pevnost v tahu vláknový kompozit

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Kritéria porušení laminy

2.2 Snížení energie systému záměnou fázových rozhraní Rovnováha na rozhraní tří fází

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Měření povrchového napětí kapalin a kontaktních úhlů

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

Lepení materiálů. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.

Měření povrchového napětí

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Příloha č. 1. Pevnostní výpočty

1 Použité značky a symboly

Interakce mezi kapalinou a vlákenným materiálem

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Příklady použití kompozitních materiálů

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

SYNPO, akciová společnost Oddělení hodnocení a zkoušení S. K. Neumanna 1316, Pardubice Zelené Předměstí

Netkané textilie. Materiály 2

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Elektrická vodivost - testové otázky:

TA Sanace tunelů - technologie, materiály a metodické postupy Zesilování Optimalizace

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

5. Únava Zatížení při únavě, Wöhlerův přístup a lomová mechanika, únosnost, vliv vrubů, kumulace poškození, přístup podle Eurokódu.

PÁJENÍ. Nerozebiratelné spojení

DRUHY A UTVÁŘENÍ TŘÍSEK

SPOJE STROJE STR A ZAŘÍZENÍ OJE ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ STR

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Téma 2 Napětí a přetvoření

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Vliv křížení vrstev na mechanické vlastnosti kompozitních systémů. Bc. Lukáš Bodlák

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Únosnost kompozitních konstrukcí

Opakovací maturitní okruhy z předmětu KONSTRUKCE VÝROBKŮ, FOREM A STROJNÍHO ZAŘÍZENÍ

1141 HYA (Hydraulika)

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Zkoušení kompozitních materiálů

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Pevnostní vlastnosti

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Smyková pevnost zemin

Nejpoužívanější podmínky plasticity

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

Zkoušení kompozitních materiálů

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

LEPENÉ SPOJE. 1, Podstata lepícího procesu

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

7 Lineární elasticita

Zkoušky vlastností technických materiálů

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM - Základní materiálové parametry

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

Betonové a zděné konstrukce 2 (133BK02)

Transkript:

Adhezní síly Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Vazby na rozhraní Mezi fázemi v kompozitu jsou rozhraní mezifázové povrchy. Možné vazby na rozhraní : Mechanická vazba Fyzikální vazba Chemická vazba

Mechanická vazba Vlastně mechanické zaklínění záleží na složitosti povrchu Žluté části matrice drží částici na jejím místě -konvexní obálka jako bychom částici obklopili gumou -Měřítko mechanického zaklínění. Velikost povrchu částice dělená velikostí povrchu konvexní obálky -Proto nemají být vlákna zcela hladká

Fyzikální vazba - Působí na vzdálenosti 0,3 až 0,5 nm - Její teoretická pevnost je 0,7 až 7 GPa - Úzce souvisí se smáčivostí obou materiálů - Dá se vyjádřit povrchovým napětím nebo povrchovou energií - Je-li možná vzájemná difuze, vytváří se silněji vázaná difuzní mezivrstva bor v oceli - U difuzního spojení je nebezpečí, že se malé částice disperze zcela rozpustí

Chemická vazba Vzniká tehdy, jestliže matrice a disperze spolu mohou chemicky reagovat Vytváří se mezivrstva chemické sloučeniny s chemickou vazbou Chemické vazby působí na vzdálenost 0,1 až 0,3 nm Jejich teoretická pevnost je 7 až 70 GPa

Příčiny špatné soudržnosti Jak je patrné, vazební síly na rozhraní jsou dostatečně velké, pokud nejsou narušené : Nedostatečné smáčení povrchy nejsou v účinné vzdálenosti, nebo jen část Nedostatečně čistý povrch mastnota, oxidy Pnutí na rozhraní důsledek různé tepelné roztažnosti a fázových přeměn Hlavní roli hraje vzájemná smáčivost

Smáčivost základní pojmy Povrchové napětí síla, potřebná ke zvětšení obvodu povrchu o jednotku. γ [N/m] Povrchová energie energie, potřebná ke zvětšení plochy povrchu o jednotku. E [J/m 2 ] Obě veličiny jsou si číselně rovny Základní rovnováha pro smáčení povrchu : G okolní plyn, S pevná látka, L smáčející kapalina

Schema smáčení v kompozitu S je povrch disperze L je kapalná matrice G je okolní plynné prostředí Silová rovnováha: γgs = γ LS + γ GL * cos θ

Smáčivé povrchy Povrch je smáčen pro γgs > γ LS, pak při růstu rozhraní LS na úkor GS klesá povrchová energie. To je tedy pro θ < π/2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku θ = 0.. Dokonalá smáčivost, rozliv po povrchu, souvislá vrstvička θ = π/2. Mezní případ, polokoule

Nesmáčivé povrchy Povrch není smáčen pro γ GS < γ LS, tedy θ > π/2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku, dělá jednotlivé kapičky θ = π.. Dokonalá nesmáčivost, úplná kapka na povrchu, dotek v jednom bodu θ = π/2. Mezní případ, polokoule

Vliv drsnosti povrchu Faktor drsnosti D = skutečný povrch / ideální povrch, vždy D > 1 Platí cos φdrsne = D * cos φ idealni Smáčivé. cos φ > 0, klesající, φ drsne < φ idealni - drsnost zlepšuje adhezi Nesmáčivé. cos φ < 0, rostoucí, φ drsne > φ idealni - drsnost zhoršuje adhezi Příklad aplikace - pokyny pro používání lepidel smáčivá lepidla - plochu spoje zdrsnit nesmáčivá lepidla - plochu spoje vyhladit

Určování smáčivosti Je možné experimentálně měřit úhel smáčení Pro každou pevnou látku je možné určit kritické povrchové napětí γ krit takové, že Kapaliny s γgl < γ krit smáčejí její povrch Kapaliny s γgl > γ krit nesmáčejí její povrch Povrchové úpravy ke zvětšení smáčivosti zvětšují γkrit apretace, lubrikátory Běžné u skelných vláken

Tabulky povrchových napětí Povrchové napětí kapalin : kapalina ether líh benzen olej glycerin voda rtuť γ (N/m) 15 20 30 33 64 73 480 Kritické povrchové napětí pevných látek kapaliny s menším povrchovým smáčejí jejeich povrch Pevná látka plast organická sklo kov keramika γ krit (N/m) 20-30 500-5000 80-100 400-2000 100-1000 Příklad použití - plasty jako taveniny dobře smáčejí prakticky všechno, jako pevné látky jsou ale smáčeny velmi špatně

Smáčení uvnitř pevných látek Stýkají-li se tři zrna, musí platit γ AA = 2*γ AB *cos(φ/2) Pro stejnou smáčivost zrn A A i A B musí platit φ = 120 o Je-li A-B smáčivější, je φ < 120 o Je-li A-B méně smáčivé, je φ > 120 o

Nukleace smáčivé fáze Fáze vzniká na rozhraní zrn s ostrými rohy Úhly v rozích jsou pod 120 o, tím menší, čím je smáčivost lepší Tendence ke vzniku síťoví po hranicích zrn Tavenina zatéká do všech kapilár a štěrbin

Nukleace nesmáčivé fáze Fáze vzniká na rozhraní zrn, téměř kulovitá Úhly v rozích jsou nad 120 o, tím větší, čím je smáčivost horší Tendence ke spojování zrn koagulace Tavenina nezatéká - bubliny

Způsoby měření adhezních (mechanických) napětí Je nutné rozeznávat tečné a normálové adhezní napětí, obě napětí jsou na sobě nezávislá Možnost výpočtu ze smáčivosti obtížné Měření na masivních vzorcích Měření adheze vrstvy na podložce Měření adheze technologické metody Měření přímo na kompozitech

Měření adheze - masivní vzorky Tahový test normálové adhezní napětí Smykový test tečné adhezní napětí Ohybový test tečné adhezní napětí delaminace, spoj musí být v neutrální rovině

Měření adheze vrstva na podložce Scratch test odtržení vrstvy Rockwellovým hrotem, měřítkem je síla k odtržení Mřížkový (vrypový) test dvakrát 10 vrypů kolmo na sebe, měřítkem je procento vypadlých čtverečků po odtržení izolepou Pouze porovnávací testy Komplexní hodnocení adhezních napětí

Měření adheze technologické metody Odlupovací zkouška velmi častá pro ohebné plastové vrstvy Často i pro tlusté vrstvy pružných laků Vytrhávací zkouška - jedna ze základních zkoušek pro vláknový kompozit V vytržená vlákna P přetržená vlákna Uprostřed kritická délka vlákna l k

Měření adheze přímo na kompozitu Příčný test určuje normálové adhezní napětí Podélný test s výřezy určuje tečné adhezní napětí Složité namáhání složitý výpočet napětí, proto jen přibližné

Měření adheze posouzení dobré adheze kompozitu Pozorování konců vláken při tahovém zatížení kompozitu Sledování porušení při přestřižení kompozitu

Adheze a posouzení lomu