Прочность в сыром состоянии, или прочность при обработке, можно определить как прочность материала, когда он обрабатывается для формирования его конечной предельной прочности на растяжение. Эта прочность обычно значительно ниже конечной предельной прочности материала. Термин «прочность в сыром состоянии» обычно упоминается при обсуждении неметаллических материалов, таких как клеи и эластомеры (например, резина). В последнее время его также стали упоминать в металлургических приложениях, таких как порошковая металлургия.
Клеи
Соединение, выполненное с использованием клея, можно назвать клеевым соединением или связкой.
Зеленая прочность клеев – это раннее развитие прочности сцепления клея. Это указывало на то, что «клейкое соединение достаточно прочное, чтобы с ним можно было обращаться через некоторое время после соединения адгезивов, но задолго до достижения полного отверждения». Обычно эта прочность значительно ниже конечной прочности отверждения. Большинство клеев обычно имеют начальную прочность в сыром виде и конечную предельную прочность на разрыв, указанную для их применения. У бытовых клеев эти данные обычно отражаются на упаковке.
Лучший пример этого можно увидеть в типичных эпоксидных смолах из местных хозяйственных магазинов. Во время отверждения эпоксидная смола переходит в начальную фазу отверждения, также называемую «зеленой фазой», когда она начинает превращаться в гель. В этот момент эпоксидная смола больше не пригодна для обработки и из липкой превращается в твердую резиноподобную текстуру. Хотя эпоксидная смола к этому моменту отверждается лишь частично, она уже имеет более низкую сырую прочность. Обычно этот процесс занимает от 30 минут до 1 часа. В это время рассматриваемую деталь можно обрабатывать, но она не может выдерживать большие нагрузки или напряжения. Обычно стандартной эпоксидной смоле требуется до 24 часов, чтобы отвердеть до своей окончательной и полной прочности.
Температура является важным фактором, определяющим время, необходимое клею для формирования сырой прочности. Хотя это может варьироваться от клея к клею, вообще говоря, тепло может ускорить процесс формирования прочности в сыром виде и общего времени отверждения. Для различных клеев существуют диаграммы трансформации время-температура, которые связывают время и температуру с состоянием клея во время отверждения. Это позволяет правильно понять, когда будет достигнута прочность клеевого соединения в сыром виде в зависимости от определенных условий.
Тестирование
Механические испытания можно использовать для проверки прочности материала в сыром виде. Это позволит пользователю понять величину нагрузки, которую можно приложить в зеленой фазе перед окончательным отверждением.
Растягивающую нагрузку можно проверить различными методами испытаний. Существует множество спецификаций ASTM для испытаний клеев на растяжение, которым относительно легко следовать. Такие испытания включают в себя процесс прикрепления клея к двум клеям (обычно деревянным или стальным), а затем проверку соединения с помощью испытания на растяжение. Одним из примеров является использование нами метода испытаний ASTM D2095. В этом тесте концы двух металлических стержней полируются, чтобы на них не было заусенцев, которые могли бы повлиять на клеевое соединение. Кроме того, поверхности были идеально параллельны. Затем стержни стыкуются друг с другом с помощью клея, соединяющего их. По мере отверждения и схватывания прочность в сыром виде можно проверить с помощью испытания на растяжение, подвергая склеивание полной нагрузке на растяжение.
Сдвиговую нагрузку также можно проверить на прочность в сыром состоянии. Большинство клеевых соединений, используемых в конструкции, требуют, чтобы соединение обычно находилось в состоянии сдвига, а не растяжения. По этой причине очень важно понимать сдвиговую нагрузку соединения в зависимости от его сырой прочности и конечной прочности. Как и в случае с растягивающей нагрузкой, ASTM предлагает очень специфические методы испытаний соединений при сдвиговой нагрузке.
Стандартное испытание образца на сдвиг внахлест описано в ASTM D1002. Это испытание является единственным распространенным и обсуждаемым методом испытаний клеевых соединений. В этом методе поверхность подготавливается и очищается для каждого образца. Затем клей наносится на участок, который будет притираться. Длина нахлеста обычно составляет 0,5 дюйма, а ширина скрепления — 1 дюйм. Затем связь фиксируют и дают затвердеть. Для испытания на прочность в сыром виде приспособление можно в нужный момент снять, а образец нагружать на сдвиг до тех пор, пока он окончательно не выйдет из строя. Это позволит проверить прочность материала в сыром виде.
Другие испытания, такие как испытание на нагрузку на раскол и испытание на отслаивание, можно использовать для определения как прочности материала в сыром виде, так и окончательной прочности. Обычно они не отражены в технических характеристиках стандартных клеев, но могут использоваться для тестирования клеев в зависимости от их применения в жилых и коммерческих помещениях.
Эластомеры
В эластомерной промышленности зеленая прочность описывает прочность эластомера в невулканизированном, невулканизированном состоянии. Наиболее популярным упоминаемым типом эластомера является резина.
Для резиновых композитов прочность сырого материала имеет важное значение при формировании и производстве таких материалов, как радиальные шины, гусеницы танков и т. д. Эти каучуки необходимо растягивать от одного завода к другому во время обработки, чтобы сформировать конечный вулканизированный продукт. Прочность сырого материала позволяет выполнять эти переносы без разрывов и складок заготовки.
Чтобы улучшить прочность эластомеров в сыром состоянии и предотвратить проблемы при формовании, в композит обычно добавляют различные добавки и соединения. Кроме того, были изменены методы изготовления и формовки, чтобы уменьшить нагрузку на материал перед его вулканизацией. Эти методы являются важным компонентом шинной промышленности, поскольку это процесс, который требует значительного формования, растяжения и изгиба во время изготовления до завершения окончательного отверждения.
Металлы
Зеленая прочность металлов обычно [ласка слова] упоминается в области порошковой металлургии.
Порошковая металлургия относится к изготовлению материалов или компонентов из порошков. В порошковой металлургии первоначальная прочность сырца формируется во время прессования и формовки. Увеличение сложности деталей и геометрии привело к необходимости повышения прочности в сыром состоянии во время этого процесса.
Существует несколько ограничений, ограничивающих возможность повышения прочности компонентов порошковой металлургии в сыром состоянии. Такие характеристики, как размер частиц и сжимаемость, налагают ограничения на конечную прочность сырца.
Были проведены различные исследования для улучшения прочности порошковой металлургии в сыром состоянии. Использование современных смазочных материалов и добавление высоколегированных сплавов показало, что можно повысить прочность этих материалов в сыром состоянии.