تناقش هذه المقالات عملية تحضير الدمية لضمان وجود رابطة قوية في واجهة الدمية اللاصقة وأهميتها في زيادة قابلية تكرار اختبار الالتصاق بالسحب.
أجهزة اختبار الالتصاق المحمولة ، مثل PosiTest AT، قم بقياس القوة المطلوبة لسحب قطر محدد من الطلاء بعيدا عن الركيزة. توفر قوة السحب المقاسة هذه مؤشرا مباشرا على قوة الالتصاق بين الطلاء والركيزة. من خلال القضاء على مصادر تباين السحب ، مثل فشل الرابطة غير المقصود بين المادة اللاصقة والدمى سيئة الإعداد ، تصبح نتائج اختبار الالتصاق أكثر وضوحا ويمكن التنبؤ بها.
المكونات الرئيسية لاختبار الالتصاق السحب هي مصدر الضغط ومقياس الضغط والمشغل. أثناء التشغيل ، يتم لصق الوجه المسطح لكعب السحب (دوللي) بالطلاء المراد تقييمه. بعد السماح للاصق الترابط بالشفاء ، يتم توصيل موصل اقتران من المشغل بالدمية. من خلال تنشيط مصدر الضغط ، يتم زيادة الضغط ببطء إلى المشغل داخل النظام. عندما يصبح الضغط في المشغل أكبر من قوة الرابطة بين الطلاء والركيزة ، يحدث الفصل وترفع مجموعة المشغل دوللي الطلاء من الركيزة (راجع الشكل 1). يوفر مؤشر الضغط الأقصى لمقياس ضغط النظام قراءة مباشرة للضغط الذي حدث عنده الانسحاب.
لمزيد من التفاصيل حول نظرية ومتطلبات اختبار السحب ، يرجى الرجوع إلى أكثر معيارين دوليين قابلين للتطبيق ، ISO 4624 "الدهانات والورنيشات - اختبار السحب للالتصاق" و ASTM D4541 - "Standard طريقة اختبار قوة سحب الطلاء باستخدام أجهزة اختبار التصاق المحمولة ".
يتم تصنيع الدمى لأجهزة اختبار الالتصاق بالسحب من مجموعة متنوعة من المعادن بما في ذلك الألومنيوم والفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ. على الرغم من أن الاختبارات التي أجريت في هذه الدراسة ركزت على دمى الألمنيوم التي تستخدم لمرة واحدة والمستخدمة مع DeFelsko PosiTest AT اختبار التصاق السحب المحدد في الملحق A5 المقترح من ASTM D 4541 (راجع الشكل 2) ، تنطبق المبادئ التي تمت مناقشتها على جميع أنواع الدمى. يتكون تحضير دوللي عادة من ثلاث خطوات مهمة: إزالة الشحوم والتآكل والتنظيف.
يشير إزالة الشحوم إلى إزالة أي زيوت أو شحوم ضئيلة من السطح المراد ربطه. قد يشمل ذلك الزيوت من جلد الشخص الذي يتعامل مع الدمية. التآكل هو تغيير عدواني في ملف تعريف سطح الدمية. يخدم التآكل غرضين أساسيين: زيادة مساحة السطح المتاحة للترابط ، وإزالة أي أكسدة أو صدأ. التنظيف هو ببساطة إزالة أي جزيئات سائبة من السطح المراد ربطها ، خاصة تلك الناتجة عن التآكل.
يتم تشكيل بعض أنواع الدمى قبل الشحن مما يخفف من حاجة العميل إلى إزالة الشحوم من الدمى لأن عملية المعالجة والعناية اللاحقة في المناولة والتعبئة تزيل أي تلوث.
عادة ، توفر الشركة المصنعة المعدات والمواد والتعليمات القابلة للتطبيق للعميل لتسهيل أي تحضير قبل الالتصاق بالدمى. يجب أن تعتمد طرق التحضير الموصى بها من قبل الشركة المصنعة على الاختبارات المعملية المكثفة لطرق التآكل والتنظيف لدمىهم. يجب أن تكون طرق التحضير واضحة وبسيطة ومفصلة بما يكفي لضمان نتائج قابلة للتكرار بين المشغلين والتطبيقات.
تم تحسين توصية تحضير الدمية التالية لجهاز اختبار الالتصاق الملحق A5 قيد الدراسة باستخدام نتائج التحقيق في الطرق المقبولة عموما والنتائج التجريبية اللاحقة. 1
تم تطوير تجربة مفصلة للتحقق من نتائج الاختبارات والمقارنات التي أجريت سابقا خلال مرحلة تصميم التحقق من صحة المنتج وتلخيصها. كان الغرض من التجربة هو القياس المباشر لآثار الأكسدة وإعداد الدمية (إزالة الشحوم والتآكل والتنظيف) على الالتصاق. تضمنت طريقة الاختبار الالتصاق العشوائي ب 48 دمية اختبار من الألومنيوم بلوحة فولاذية كربونية مطلية بمادة لاصقة مناسبة تم اختيارها أثناء الاختبارات الأخرى. نظرا لأن القصد من الدراسة كان تقييم العوامل التي تؤثر على قوة الرابطة بين المادة اللاصقة والدمية ، فقد جرت محاولة لتطوير مزيج من الركيزة والطلاء مع رابطة لاصقة ومتماسكة قوية للغاية من شأنها أيضا أن ترتبط جيدا بمادة Araldite 2011 اللاصقة المختارة مسبقا. لتحقيق ذلك ، تم خبز طلاء 4 مل من نفس Araldite 2011 على صفيحة فولاذية كربونية بسمك 1/4 بوصة مأخوذة من هيكل السفينة. تم تحضير الصفيحة الفولاذية بعناية عن طريق طحن عدة أميال من التآكل والتلوث السطحي المحتمل ، ثم التنظيف بالكحول وقطعة قماش جافة. وكانت النتيجة ركيزة مطلية بقوة رابطة كافية لمنع أي فشل غير مقصود في الطلاء أثناء 48 اختبار الالتصاق بالسحب.
تم تقسيم دمى الاختبار بالتساوي حسب طريقة التآكل وفترة الأكسدة وطريقة التنظيف ووقت المعالجة اللاصقة. تضمنت الطرق الأربع للتآكل دوللي تسطيح الماكينة ، والطحن النهائي ، وورق الصنفرة الناعم ، والفرك على وسادة سكوتش برايت™. تركت كل مجموعة من الدمى المتآكلة معرضة للهواء لثلاث فترات زمنية مختلفة قبل التطبيق (7 أيام و 24 ساعة وبضع دقائق). قبل الالتصاق بالطلاء ، تم مسح الدمى بقطعة قماش جافة ، أو تنظيفها بقطعة قطن مغموسة بالكحول ثم مسحها بقطعة قماش جافة. وكانت النتيجة الصافية هي إعداد عينتين باستخدام كل مجموعة ممكنة من الطرق. ثم سمح لعينة من كل من هذه الأزواج بالشفاء لمدة 24 ساعة أو 5 أيام قبل اختبار السحب.
تم جدولة النتائج حسب كل عامل ومتوسط النتائج حسب طريقة التآكل لكل مجموعة من 12 دمية مدرجة في الجدول 1. كما هو متوقع ، كان العامل الحاسم للتحضير هو طريقة التآكل. عند مقارنة النتائج بطريقة التآكل للدمية ، يظهر نمط يمكن التنبؤ به. كانت أضعف الروابط هي الدمى المشكلة فقط ونهاية الدمى المطحونة. شهدت هذه الدمى مادة لاصقة بنسبة 100٪ تقريبا لفشل رابطة دوللي. كان هذا متوقعا لأن كلتا طريقتي التحضير أسفرت عن أسطح ناعمة نسبيا ، على الرغم من أن عملية المطحنة النهائية تضع أخاديد مرئية كبيرة في سطح الدمية. تزيد هذه الأخاديد من مساحة سطح الدمية ، ومن المحتمل أن تمثل قوة الرابطة الأعلى قليلا التي تم إظهارها قبل الفشل.
كما هو موجود في الاختبارات السابقة ، حققت وسادة Scotch-Brite أعلى قوة رابطة إجمالية ، مع ورق الصنفرة في المرتبة الثانية. على الرغم من أن نتائج التآكل البصري مع وسادة سكوتش برايت وورق الصنفرة متشابهة ، فمن المحتمل أن تكون البنية المجهرية (ملف تعريف السطح) من استخدام وسادة تكييف كاشطة ثلاثية الأبعاد مثل سكوتش برايت أكثر ملاءمة للالتصاق. لكي يحدث الالتصاق ، من الضروري أن يقوم شكل من أشكال التفاعل الشعري بسحب المادة اللاصقة إلى البنية المجهرية ، وبالتالي قد يكون للتغييرات الطفيفة بسبب الحصى أو طريقة التآكل تأثيرات كبيرة.
نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام كانت تباينا أعلى بكثير بين عمليات السحب لورق الصنفرة مقابل سكوتش برايت. يمكن أن تكون هذه النتيجة مرتبطة بالتراكم السريع للألمنيوم الذي لوحظ على سطح ورق الصنفرة ، والذي يصعب تنظيفه بين التطبيقات. نتيجة لذلك ، ليس من المحتمل أن تتلقى كل دمية نفس البنية المجهرية. تسمح وسادة Scotch-Brite لغبار الألمنيوم بالسقوط من خلال نسيجها ، والذي يبدو أنه يعطي بنية مجهرية أكثر قابلية للتكرار. ترتدي وسادة سكوتش برايت أيضا بمعدل أبطأ يتطلب استبدالا أقل تكرارا.
يظهر متوسط فشل الرابطة اللاصقة بناء على وقت الأكسدة بعد التآكل في الجدول 2. من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف الطفيف نسبيا في قوة الرابطة بسبب التأثير المحدود للأكسدة على دمى الألومنيوم. نظرا لأن الألومنيوم ينتج عادة طبقة رقيقة من أكسيد الألومنيوم فور التعرض للهواء ، فمن المعقول ألا تتعرض الدمى غير الملوثة لتأثيرات تعرض طويلة المدى. من المحتمل أن يكون تأثير الأكسدة أكثر أهمية بالنسبة لأنواع المواد الأخرى ، وخاصة الفولاذ الكربوني.
يظهر في الجدول 3 متوسط فشل الرابطة اللاصقة بناء على طريقة التنظيف قبل الترابط. يدعم هذا الاختلاف الضئيل النظرية القائلة بأن تصنيع الدمى قبل الشحن يلغي أي حاجة محتملة لإزالة الشحوم من الدمى قبل الاستخدام ، طالما يتم التعامل معها بعناية من قبل العميل.
من المهم أن نلاحظ أن تطوير الفرضيات ، واختيار العوامل والقضاء عليها استند إلى العديد من الاختبارات والمقارنات والتجارب السابقة. بعض العوامل التي تم التخلص منها مع نتائج الاختبار ذات الصلة موضحة بإيجاز أدناه.
تمت مقارنة تأثير دمى التفجير بالخردق بالطحن النهائي. تم استخدام ثلاثة إيبوكسي من مختلف الصانعين. تم تحضير ما مجموعه 24 دمية باستخدام طريقتي التآكل ثم تم لصقها بصفيحة فولاذية بيضاء مطلية بالإيبوكسي مرتبطة بقوة. كان متوسط قوة فشل الرابطة للواجهة اللاصقة 2686 رطلا لكل بوصة مربعة للطلقة التي تم تفجيرها و 2786 رطلا لكل بوصة مربعة للدمى المطحونة النهائية. ساعد بحث لاحق في الأدبيات في تفسير هذه النتيجة من خلال ملاحظة أن المزايا المتوقعة من التفجير بالخردق قد تتحقق فقط إذا تم التصاق الدمى بالطلاء في غضون ساعات من التحضير. 2
من المقبول عموما أن الألمنيوم الذي تم أكسيدته بطرق حامض الكروم أو الكبريتيك ومختوم ، قد يتم ربطه بعد إزالة الشحوم والتآكل الخفيف. يحتوي الألمنيوم المؤكسد بحمض الفوسفوريك على خصائص السطح المثلى للترابط مباشرة دون معالجة مسبقة ، ولكن يجب أيضا ربط الدمى المعالجة في غضون ساعات قليلة من الأنودة للحصول على التأثير المطلوب. 2 تم اختبار هذه النظرية مع عينة صغيرة من الدمى التي تم الالتزام بها بعد أسبوع تقريبا من أنودة. كان التأخير في الالتزام بالدمى يرجع إلى حد كبير إلى أوقات الشحن والمناولة التي لا مفر منها. تم اختبار دمى اختبار الالتصاق هذه أيضا ضد الدمى المطحونة الطرفية. كان للدمى المؤكسدة قوة رابطة أقل بنسبة 20 إلى 30٪.
تم إجراء اختبار الالتصاق باستخدام برايمر سطح الألومنيوم في محاولة لتعظيم الرابطة اللاصقة دوللي. كان التمهيدي السطحي الذي تم اختباره هو Henkel Alodine 1132 والذي يوصى به بشدة كطلاء تحويل مقبول عسكريا. استخدم اختبار الالتصاق عددا متساويا من الدمى بطرق تآكل مختلفة بما في ذلك التشغيل الآلي والطحن النهائي وورق الصنفرة والتفجير بالخردق. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام 6 إيبوكسي مختلفين من جزأين. وكانت النتيجة الصافية متوسط قوة رابطة الفشل اللاصق 1776 رطل لكل بوصة مربعة مع هنكل مقابل 2277 رطل لكل بوصة مربعة بدونها. ومن المحتمل أن تعزى هذه النتيجة إلى مجموعة من العوامل، أهمها أنه في حين أن منتج هنكل، على الرغم من كونه عامل ربط مقبول للغاية، إلا أنه لا يتمتع بالضرورة بقوة الشد المطلوبة للاستخدام في اختبار الالتصاق بالسحب. وتجدر الإشارة إلى أن منتج هنكل قد حسن قوة اختبار السحب لبعض مجموعات المواد اللاصقة وطرق التآكل، ولكنه أدى بشكل عام إلى انخفاض قراءات اختبار الالتصاق.
تضمنت المقارنة الأخيرة الملحوظة إزالة الشحوم وتنظيف الدمى. للتلخيص بإيجاز ، لم تتطلب الدمى التي تم تآكلها والتعامل معها بعناية أي طرق خاصة لإزالة الشحوم والتنظيف. سواء تم مسح الدمى باستخدام ميثيل إيثيل كيتون أو الأسيتون أو الكحول ، أو ببساطة مسحها بقطعة قماش جافة ، فإن الاختلافات في قوة فشل الرابطة لم تكن ذات دلالة إحصائية. الدمى التي تم تآكلها ثم تطبيقها مباشرة دون تنظيف أو إزالة الشحوم ، أدت إلى انخفاض متوسط قوة فشل الرابطة في واجهة لاصقة دوللي. عند دراستها تحت المجهر ، تميل المادة اللاصقة التي بقيت على الطلاء من هذه الإخفاقات إلى أن يكون لها تركيز مرئي أعلى من الملوثات على سطحها (خاصة من طرق التآكل مثل الصنفرة) ، عندما لوحظت قوة فشل الرابطة أقل.
أدت هذه النتائج الأولية ، جنبا إلى جنب مع التكاليف الباهظة لإضافة عمليات مثل التفجير بالخردق ، والأنودة ، وطلاء التحويل وإزالة الشحوم ، إلى تطوير عملية بسيطة ، ولكنها محسنة ، تكون أكثر ملاءمة للتنفيذ الميداني من قبل العميل.
استفسار العملاء الشائع المتعلق مباشرة بإعداد الدمى هو إعادة استخدام الدمى التي تستخدم لمرة واحدة. تأتي هذه الرغبة عادة من العملاء الذين اعتادوا على اختبار الالتصاق الذي يستخدم الدمى الفولاذية الأكثر تكلفة. توفر هذه التطبيقات معدات مخصصة تمكن العميل من إزالة الطلاء والمواد اللاصقة من الدمية عن طريق التسخين والكشط الذي يستغرق وقتا طويلا. عادة ما يكون عدد المرات التي يمكن فيها إعادة استخدام الدمية محدودا فقط بتأثيرات التآكل على سطح الدمية قبل كل إعادة استخدام.
بناء على المناقشات مع العديد من المفتشين ، غالبا ما يتجاهلون فكرة إعادة استخدام الدمى بسبب حاجتهم المتأصلة للحفاظ على الدمى كدليل حاسم على نتائج الاختبار. يختار العملاء الآخرون الاحتفاظ بالدمى كسجلات جودة دائمة تثبت نجاح السحب ، مع توفير التفاصيل ذات الصلة مثل سمك الطلاء المسحوب. تتمثل إحدى طرق التخلص من إعادة استخدام الدمى في توفير دمية يمكن التخلص منها بأسعار معقولة والتي قد يختار العميل حفظها أو التخلص منها بعد الاختبار.
إذا كان من الممكن إعادة الدمية إلى حالتها الأصلية ، فهناك ضرر ضئيل متوقع في إعادة الاستخدام. ومع ذلك ، يتم التحذير من أنه في حالة حدوث ضرر كبير أو تآكل على الدمية ، فلا ينصح بشدة بإعادة الاستخدام. هذا أكثر شيوعا وفوريا مع دمى الألمنيوم التي تخضع للتمييز بواسطة أداة التوصيل السريع أثناء عمليات السحب ذات الضغط العالي. قد تتعرض جميع الأسطح الدمية لأسطح غير مستوية بسبب الصنفرة أو التشغيل الآلي المتكرر أثناء تنظيف الطلاء والمواد اللاصقة السابقة للاختبار.
توضح التجارب والاختبارات والمقارنات الموثقة في جميع أنحاء هذه المقالة حاجة الشركات المصنعة إلى توفير المعدات والأساليب اللازمة لإعداد الدمى بشكل صحيح لاختبار الالتصاق القابل للتكرار. مع الاعتراف بوجود حلول كيميائية وميكانيكية غير محدودة لإعداد الدمى ، يقترح أنه قد توجد طرق أكثر بساطة وبأسعار معقولة لتآكل الدمى. في حالة دمى الألمنيوم الخاصة التي تمت دراستها ، كان التآكل باستخدام وسادة سكوتش برايت متبوعا بالتنظيف بقطعة قماش جافة أكثر من كاف للتخلص من اختبارات الالتصاق السحب السيئة بسبب فشل اللاصق دوللي.
تظهر النتائج التجريبية المذكورة بإيجاز في المقالة أيضا أن مجموعات المواد والمواد اللاصقة المختلفة قد يكون لها طرق التحضير المثلى الخاصة بها. أظهرت التجارب أن التغييرات في طريقة التآكل زادت من قوة الرابطة لنوع واحد من المواد اللاصقة مع خفضها لنوع آخر. لم يتم استكشاف جميع هذه البدائل بشكل كامل ، نظرا لأن نقاط قوتها الأولية لفشل الرابطة كانت لا تزال أقل بكثير بالنسبة لمادة لاصقة معينة وعملية تحضير الدمية ذات الصلة. نظرا لأن عوامل مثل توافق الطلاء ووقت المعالجة قد تحد من استخدام مادة لاصقة معينة للتطبيقات ، فمن المستحسن استخدام العوامل التي تمت مناقشتها في هذه المقالة لتوفير إطار عمل لاختيار التغييرات التي أجراها العميل على طريقة تحضير الدمية الموصى بها من قبل الشركة المصنعة والتحقق منها.
لمزيد من المعلومات، راجع PosiTest ATوموارد اختبار الالتصاق والدمى.
يود DeFelsko أن يشكر مايك مونسيل ، مهندس التصميم في Vantico ، على تقديم مساعدة فنية لا تقدر بثمن ، وكذلك بيل كوربيت و KTA-Tator لتقديم العينات وتبادل الخبرات الميدانية خلال PosiTestمرحلة الاختبار.
Œ Scotch-Brite هي علامة تجارية مسجلة لشركة 3M
1 "تكنولوجيا الالتصاق والمواد اللاصقة" ، الدكتور ألفونسوس ف. بوسيوس ، منشورات هانسر ، سينسيناتي ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية
2 "تحضير السطح والمعالجات المسبقة" ، فانتيكو المحدودة ، دوكسفورد ، كامبريدج ، المملكة المتحدة
