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 склеиванием.
Прочность клея в сыром состоянии — это раннее развитие прочности связи клея. Она указывает на то, что «связь клея достаточно прочна, чтобы с ней можно было работать через короткое время после соединения клеев, но задолго до полного отверждения». Обычно эта прочность значительно ниже окончательной прочности отверждения. Большинство клеев обычно имеют начальную прочность в сыром состоянии и окончательную предельную прочность на разрыв, указанные для их применения. Для бытовых клеев эти данные обычно указаны 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 времени, необходимого для формирования адгезивом сырой прочности. Хотя это может варьироваться от адгезива к адгезиву, в общем, тепло может ускорить процесс формирования сырой прочности и общее время отверждения. Существуют диаграммы время-температура-превращение для различных адгезивов, которые связывают время и температуру с состоянием адгезива во время отверждения. Это позволяет правильно понять, когда будет достигнута сырая прочность для клеевого соединения на основе определенных условий.
Тестирование
Механические испытания могут использоваться для проверки прочности материала в сыром состоянии. Это позволит пользователю понять величину нагрузки, которая может быть приложена в сырой фазе перед окончательным отверждением.
Нагрузку на растяжение можно проверить различными методами испытаний. Существует несколько спецификаций ASTM для испытаний на растяжение клеев, которые относительно легко соблюдать. Такие испытания включают процесс прикрепления клея к двум адгезивам (обычно дереву или стали), а затем испытание соединения с помощью испытания на растяжение. Одним из примеров является использование нами метода испытаний ASTM D2095. В этом испытании два конца металлических стержней полируются, чтобы на них не было заусенцев, которые могли бы повлиять на адгезионное соединение. Они также обрабатываются так, чтобы поверхности были идеально параллельны. Затем стержни прижимаются друг к другу, а клей соединяет их. По мере того, как он затвердевает и схватывается, выполнение сырой прочности можно проверить с помощью испытания на растяжение, подвергая соединение полной нагрузке на растяжение.
Сдвиговую нагрузку также можно испытывать в отношении прочности в сыром состоянии. Большинство клеевых соединений, используемых в проектировании, требуют, чтобы соединение обычно находилось в состоянии сдвига, а не растяжения. Из-за этого очень важно понимать сдвиговую нагрузку соединения в отношении его прочности в сыром состоянии и конечной прочности. Так же, как и в случае с растягивающей нагрузкой, ASTM предоставляет очень конкретные методы испытаний для соединения при сдвиговой нагрузке.
Стандартный тест на сдвиг образцов внахлест описан в ASTM D1002. Этот тест является единственным распространенным и обсуждаемым методом тестирования для адгезионных соединений. В этом методе поверхность подготавливается и очищается для каждого образца. Затем клей наносится на область, которая будет соединена внахлест. Длина этого нахлеста обычно составляет 0,5″, а ширина склеивания — 1″. Затем склеивание фиксируется и оставляется для затвердевания. Для испытания прочности в сыром состоянии приспособление можно снять в соответствующее время, и образец можно нагружать на сдвиг до тех пор, пока он окончательно не разрушится. Это проверит прочность материала в сыром состоянии.
Другие испытания, такие как испытание на разрыв и испытание на отрыв, могут использоваться для определения как сырой прочности, так и окончательной прочности материала. Они обычно не отражаются в паспорте на стандартные клеи, но могут использоваться для испытания клеев на основе 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 сырая прочность имеет важное значение при формировании и производстве таких материалов, как радиальные шины, гусеницы танков и т. д. Эти резины должны растягиваться от одного стана к другому во время обработки, чтобы сформировать конечный вулканизированный продукт. Сырая прочность позволяет осуществлять эти перемещения без разрывов или сморщивания заготовки.
Для улучшения прочности эластомеров в сыром состоянии и предотвращения проблем во время формования в композит обычно добавляют различные добавки и соединения. Кроме того, методы изготовления и формования были изменены для снижения нагрузки на материал перед его вулканизацией. Эти методы являются важным компонентом шинной промышленности, поскольку это процесс, который требует большого количества формования, растяжения и изгиба во время изготовления до завершения окончательного отверждения.
Металлы
Экологическая прочность металлов обычно [обтекаемые слова] упоминается в области порошковой металлургии.
Порошковая металлургия относится к изготовлению материалов или компонентов из порошков. В порошковой металлургии начальная сырая прочность формируется во время уплотнения и формования. Повышенная сложность деталей и геометрии создали необходимость в более высокой сырой прочности 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 сырой прочности порошковой металлургии. Использование современных смазочных материалов и добавление высоколегированных сплавов показали, что можно повысить сырую прочность этих материалов.
