On the aerospace-grade adhesives shear strength testing with ASTM D5656 test as an example

• Autorzy: Karny Maciej

Identyfikatory

DOI

10-2478/tar-2019-0008

Warianty tytułu

PL

Problematyka badania wytrzymałości klejów lotniczych na ścinanie na przykładzie metody ASTM D5656

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents adhesive shearing test methods, focusing especially on the ASTM D5656 method. These methods will be briefly characterized and compared. The most important concerns about the D5656 method are described. With the use of ASTM D1002 and D5656 methods, the influence of adherend surface preparation on shearing properties of the bond is evaluated. Compared to sandblasting only, sandblasting followed by the FPL process (sulfochromate etching of aluminum) increased shear strength of joints by 35 % for ASTM D1002 tests and by 48% for D5656 tests. Comparing these two methods, shear strength obtained in D5656 tests is about two times higher than in D1002 tests. The cause for this phenomena is much larger adherend thickness in the D5656 method, which provides the coupons with increased stiffness. Shear modulus, calculated with 3 different calculation methods, showed differences in obtained results, which points to necessary actualization of D5656 standard.

PL

W niniejszym artykule opisano metody badań wytrzymałości na ścinanie klejów, ze szczególnym uwzględnieniem metody ASTM D5656. Dokonano porównania tych metod i krótkiej ich charakterystyki. Opisano najważniejsze problemy związane ze stosowaniem metody ASTM D5656. Zbadano również wpływ przygotowania powierzchni aluminium na otrzymywane wartości wytrzymałości spoiny na ścinanie, mierzone metodami ASTM D1002 i ASTM D5656. Porównując z piaskowaniem, połączenie piaskowania aluminium z procesem FPL (chromianowanie aluminium) zwiększyło wytrzymałość spoin na ścinanie o 35 % dla prób według normy ASTM D1002 i o 48 % dla metody D5656. Spośród tych dwóch metod, wytrzymałość na ścinanie uzyskiwana w badaniach wg normy D5656 jest średnio dwukrotnie wyższa, niż ta uzyskiwane w badaniach wg normy D1002. Przyczyną jest użycie znacznie grubszych substratów i większa sztywność spoiny w normie D5656. Przeprowadzenie obliczeń modułu ścinania kleju z uwzględnieniem 3 różnych metod wykazało różnice w otrzymywanych wynikach, co wskazuje na konieczność aktualizacji normy D5656.

Słowa kluczowe

EN

adhesives; shear modulus; ASTM D5656; shear strength

PL

kleje; moduł ścinania; ASTM D5656; wytrzymałość na ścinanie

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 2 (255)
• Strony: 33--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Karny Maciej

• Composites Testing Lab, Composites Technology Center, Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw

Bibliografia

• [1] Higgins A., 2000, “Adhesive bonding of aircraft structures”, Int. Journal of Adhesion & Adhesives, No. 20, pp. 367-376.
• [2] Öchsner A., Genger J., 2004, “Critical analysis of the substrate deformation correction in the thick adherend tensile-shear test”, Int. Journ. Of Adhesion & Adhesives, No. 24, pp. 37-41.
• [3] ASTM D5656, “Standard test method for thick adherend metal lap-shear joints for determination of the stress-strain behavior of adhesives in shear by tension loading”.
• [4] Seneviratne W.P., Tomblin J.S., 2011, “Adhesive characterization using NIAR-modified KGR estensometer”, SAMPE Journal, No. 47, pp. 37-44.
• [5] Yang Ch., Tomblin J.S., 2001, “Investigation of adhesive behavior in aircraft applications”, DOT/ FAA/AR-01/57 report.
• [6] Da Silva L.F.M., Öchsner A., 2011, “Failure strength tests”, Handbook of Adhesion Technology, pp. 443-471.
• [7] Kassapoglou Ch., Adelmann J.C., 1992, “KGR-1 thick adherend specimen evaluation for the determination of adhesive mechanical properties”, SAMPE Quarterly, pp. 19-27.
• [8] Da Silva L.F.M. et al., 2008, “Alternative methods to measure the adhesive shear displacement in the thick adherend shear test”, Journ. Of Adhesion Science and Technology, No. 22, pp. 15-29.
• [9] ASTM D1002, 2010, “Standard test method for apparent shear strength of single-lap joint adhesively bonded metal specimens by tension loading (metal-to-metal)” ASTM International, West Conshohocken, PA, DOI: 10.1520/D1002-10.
• [10] Wiśniowski W., 2014, „XX lat Programu Samolotów Lekkich i Bezpieczeństwa. PSLiB” („Twenty Years of Light Aircraft and Safety Program”), Transactions of the Institute of Aviation, Vol. 236(2), pp. 7-25.
• [11] Kaczorowska E., 2016, „Porównanie metod testowania wytrzymałości kleju na odrywanie dla różnych sposobów przygotowania powierzchni próbek” („Comparison of Methods for Testing the Peel Strenght for Different Methods of Preparation of Surface Samples”), Transactions of the Institute of Aviation, Vol. 244(3), pp. 92-98
• [12] Jaśkiewicz R., Stepniowska A., 2016, „Praktyczne zastosowanie metodyki FAA do przyklejania próbek kompozytowych, do testów kwalifikacji materiału” (Practical Application of FAA Meth-odology of Composite Specimens Used to Material Tests Qualifications”), Transactions of the Institute of Aviation, Vol. 244(3), pp. 74-78.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).