Ανάλυση σχετικά με τη γήρανση και τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα στις κόλλες

Ανάλυση σχετικά με τη γήρανση και τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα στις κόλλες

Η γήρανση αναφέρεται στην αλλαγή απόδοσης των υλικών ή των κεφαλών συγκόλλησης με την πάροδο του χρόνου. Επηρεάζεται από το εξωτερικό περιβάλλον ή τις διαδικασίες επεξεργασίας του ίδιου του υλικού και οι παράγοντες που επηρεάζουν περιλαμβάνουν τη μηχανική καταπόνηση, τη θερμοκρασία, την ακτινοβολία και μέσα όπως το νερό. Εκτός από αυτά, άλλα συγκεκριμένα συστατικά που περιέχονται στις ίδιες τις κόλλες μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε παραλλαγές απόδοσης των συγκολλημένων αρμών. Εκτός από διάφορους παράγοντες πρόσκρουσης, η γήρανση μπορεί να συμβεί σε διαφορετικά σημεία συγκολλημένων αρμών, όπως συνεκτικό στρώμα, στρώμα πρόσφυσης ή υλικό υποστρώματος. Αν και η γήρανση προκύπτει από τη συνδυασμένη επίδραση πολλών παραγόντων, είναι δύσκολο να μετρηθεί και να προβλεφθεί πλήρως με αυτές τις παραμέτρους που επηρεάζουν.

Μηχανική καταπόνηση

Οι δεσμευμένες αρθρώσεις μπορούν σε τέσσερις τύπους μηχανικής καταπόνησης: Καταπόνηση αποφλοίωσης, τάση εφελκυσμού, τάση διάτμησης και τάση στρέψης.

Η πίεση απολέπισης δημιουργεί υψηλή γραμμική δύναμη στις αρθρώσεις. Αυτή η δύναμη υπερβαίνει την αντοχή των περισσότερων συγκολλητικών. Η αποφυγή καταπόνησης αποφλοίωσης στον δομικό σχεδιασμό των συγκολλημένων αρμών είναι ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα.

Το εφελκυστικό φορτίο δρα κάθετα στην επιφάνεια συγκόλλησης. Η δύναμη εξαπλώνεται στην πλήρη περιοχή συγκόλλησης. Η τάση εφελκυσμού συνήθως δεν καταστρέφει τις αρθρώσεις. Εμφανίζεται κυρίως στις αρθρώσεις των γλουτών. Οι αρθρώσεις των γλουτών έχουν μικρές περιοχές συγκόλλησης. Οι άνθρωποι επεκτείνουν το μέγεθος συγκόλλησης μόνο με πάχυνση υποστρωμάτων. Τα υποστρώματα είναι συνήθως ισχυρότερα από την κόλλα σε τάση. Έτσι τα σχέδια δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν πλήρως την αντοχή του υποστρώματος.

Η διατμητική τάση υποφέρει στις επιφάνειες συγκόλλησης. Είναι το πιο ευνοϊκό φορτίο για συγκολλημένες αρθρώσεις. Οι αρμοί υπάρχουν διατμητικές τάσεις με μεγάλες περιοχές συγκόλλησης. Αυξήστε εύκολα την περιοχή συγκόλλησης για να αυξήσετε την ικανότητα φόρτωσης όταν χρειάζεται, εάν η θέση πρόσφυσης δεν είναι αρκετή για να έχει αρκετά φορτία.

Η στρεπτική τάση λειτουργεί παρόμοια με τη διατμητική τάση. Οι αρθρώσεις δεν είναι ευαίσθητες στη συμπίεση. Όλες οι μηχανικές καταπονήσεις πυροδοτούν τη γήρανση των αρθρώσεων με την πάροδο του χρόνου. Προκαλεί μόνιμη παραμόρφωση ερπυσμού ή ρωγμές. Η μηχανική καταπόνηση επιδεινώνει τη γήρανση από άλλες πηγές, όπως η αστοχία της άρθρωσης που προκαλείται από την υγρασία.

Περιβαλλοντική επίδραση

Κατά τη χρήση της κόλλας, οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι επηρεάζονται σε διάφορα περιβάλλοντα. Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να συνεργαστούν και να επηρεάσουν ο ένας τον άλλον.

1. Επιδράσεις θερμοκρασίας και ακτινοβολίας

Η θερμοκρασία είναι ο κύριος παράγοντας για τις χημικές αντιδράσεις. Η υψηλότερη θερμοκρασία κάνει τις χημικές αντιδράσεις πιο γρήγορες. Αυτές οι αντιδράσεις συνήθως αλλάζουν τις ιδιότητες της άρθρωσης με ανεπιθύμητους τρόπους. Η υψηλή θερμοκρασία επιταχύνει σημαντικά τη ζημιά από μηχανική καταπόνηση στις περισσότερες περιπτώσεις. Επίσης, η υψηλότερη θερμοκρασία επιταχύνει τη γήρανση.

Η ακτινοβολία προκαλεί επίσης γήρανση των συνδεδεμένων αρθρώσεων, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων UV από το ηλιακό φως. Η ακτινοβολία σπάει τις πολυμερείς αλυσίδες μέσα σε κόλλες και πλαστικά υποστρώματα. Η πολυουρεθάνη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην υπεριώδη ακτινοβολία.

2. Νερό

Η υγρασία μπορεί να εισχωρήσει στα σκληρυμένα στρώματα κόλλας και να απορροφηθεί. Το νερό που απορροφάται μειώνει την αντοχή της κόλλας. Το νερό λειτουργεί σαν λιπαντικό μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων, κάνοντας τις αλυσίδες να γλιστρούν εύκολα (πλαστικοποιητικό αποτέλεσμα).

Το νερό εισχωρεί αργά αλλά συνεχώς στην κόλλα. Στους θερμούς βαθμούς όπως οι 40°C, το νερό διεισδύει στα πολυμερή με σταυροδεσμούς κατά μερικά χιλιοστά κάθε μήνα. Μετά το στέγνωμα της άρθρωσης, η δύναμη συνοχής αυξάνεται ξανά αλλά δεν επιστρέφει ποτέ στην αρχική τιμή. Το μεγαλύτερο πρόβλημα από την υγρασία είναι η ασθενέστερη πρόσφυση μεταξύ κόλλας και υποστρώματος. Το νερό κόβει αργά τη δύναμη συγκόλλησης.

Οι χημικοί δεσμοί μεταξύ της κόλλας και του υλικού βάσης αντέχουν στο νερό καλύτερα από τους φυσικούς δεσμούς. Μόλις σπάσουν οι χημικοί δεσμοί, η πρόσφυση δεν μπορεί να αποκατασταθεί μετά την ξήρανση. Ο καλύτερος τρόπος για να αποφύγετε τη ζημιά από την υγρασία είναι να κρατήσετε τις αρθρώσεις μακριά από το νερό. Εάν είναι αδύνατο, σφραγίστε τις αρθρώσεις.

3. Διάβρωση

Για αρμούς που συνδέονται σε μεταλλικά υποστρώματα, η απορροφούμενη υγρασία οδηγεί εύκολα σε διάβρωση μετάλλων. Η διάβρωση κάνει τις αρθρώσεις να αποτυγχάνουν γρήγορα, επομένως έχει μεγάλη σημασία. Η διάβρωση επιταχύνεται με επιπλέον διαβρωτικές ουσίες όπως αλάτι, οξύ ή αλκάλιο. Αυτές οι ουσίες τρώνε το μέταλλο από έξω ή μέσω της κόλλας. Αυτή η διάβρωση μπορεί να ελεγχθεί στις περισσότερες περιπτώσεις: επικαλύψτε πλήρως το μέταλλο ή προστατέψτε μόνο την περιοχή που έχει κολληθεί.