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T/CSAE 170-2020	英文版	879	T/CSAE 170-2020	[PDF]天数 <=3	汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法复合材料/复合材料	T/CSAE 170-2020

基本信息
标准编号	T/CSAE 170-2020 (T/CSAE170-2020)
中文名称	汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法复合材料/复合材料
英文名称	Test methods for mechanical properties of adhesively bonded joints for automotive polymer matrix composites - Composite/composite
行业	Chinese Industry Standard
中标分类	T40
字数估计	38,321
发布日期	2020-12-31
发布机构	中国汽车工程学会

T/CSAE 170-2020: 汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法复合材料/复合材料 T/CSAE 170-2020 英文名称: Test methods for mechanical properties of adhesively bonded joints for automotive polymer matrix composites - Composite/composite 团体标准汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法复合材料/复合材料中国汽车工程学会发布中国汽车工程学会标准（以下简称：CSAE 标准），是由中国汽车工程学会按照明确的程序、规则，遵循公开、透明、协商一致原则组织制定的，供市场自由选择、自愿采用的规范性技术文件。CSAE 标准旨在发挥市场自主制定标准优势，着眼企业竞争力提升，推动汽车产业创新技术的加速发展和广泛应用。 CSAE标准版权归属中国汽车工程学会，除用于国家法律或事先得到中国汽车工程学会许可外，不得以任何形式复制该标准。在本标准实施过程中，如发现需要修改或补充之处，欢迎将意见反馈至中国汽车工程学会，以便修订时参考。中国汽车工程学会地址：北京市大兴亦庄开发区荣华南路13号院（中航国际广场H5座）；电话：010-50911954；邮编：100176；邮箱：wwq@sae-china.org。 1 范围本文件规定了聚合物基复合材料胶接的静态力学性能、疲劳性能和环境耐久性能测试的试验项目、试验原理、试验设备及装置、试验条件、试样以及试验步骤等。本文件适用于汽车用聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接性能的测试。 2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 4.1.2 粘接前聚合物基复合材料的表面应适当处理以适宜粘接。表面处理方法可遵照胶粘剂制造厂商的说明，其他的表面处理细节可参照 ISO 17212 和 ASTM D2093 的要求进行。表面处理方法的选择原则为：不降低聚合物基复合材料整体性能的条件下，尽量保证良好的粘接。对于 ISO 17212 和 ASTM D2093 中没有的内容，应在试验报告中如实记录表面处理方法。胶粘剂的应用和固化应按其制造厂商的要求。在胶接过程中压出来的溢胶，需及时清理。 4.1.3 胶层厚度使用玻璃微珠或垫片等其他方法控制，试样制作完成后允许使用固定压力，胶粘剂固化方式可以是高温固化或室温固化，建议使用工装来保证试样的平整性，避免粘斜或错位的问题。 4.1.4 试样应无扭曲，并应具有相互垂直的平行表面对。表面和边缘应无划痕，凸起，凹痕和毛刺。通过目视和游标卡尺测量，试样的直边、直角和平面应满足一致性要求。对于目视或测量结果显示不满足要求的试样，应该在试验前被去除或者再次对其形状和尺寸进行加工以满足要求。 5.1.1 试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料胶接单搭接试样的拉伸剪切试验，是在平行于粘接面且在试样主轴方向上施加一拉伸载荷，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料单搭接粘接处的拉伸剪切强度。 5.1.2 试验设备电子万能试验机：试验机应满足试验要求，并在整个试验过程中保持恒定的加载速率，试验机载荷误差不得大于1%。试验机应配置一副可自动对中的夹具。加载载荷时，夹具及其附件与试样无相对移动。试验机使用吨位的选择应参照该设备的说明书。试验机需定期经具有相应资格的计量部门进行校准。 5.1.3 试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录A的规定，试样制备工装参照附录B的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。 5.1.4 拉伸剪切试验步骤 5.1.4.1 试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于 48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。 5.1.4.2 加载速率和试样安装将试样对称地夹在夹具上，务必使试样中胶层的长轴线与试验机的轴线成一条直线。夹持处至距离最近的粘接端的距离为（50±1）mm，夹具中可使用垫片，以保证作用力在粘接面内。除非另有规定，试验机以10 mm/min的恒定加载速率进行试验。 5.1.5 试验数据处理试验开始前，测量并记录试样的实际尺寸。试验结束后，记录试样剪切破坏的最大负荷作为破坏载荷，同时按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。试验结果以有效试样的破坏载荷（N）或拉伸剪切强度（MPa）的算术平均值表示。拉伸剪切强度（MPa）由破坏载荷（N）除以试样的实际剪切面积（mm2）来计算。其中，实际剪切面积为试样胶层的长度与宽度的乘积。拉伸剪切强度最大值和最小值的差值不应超过平均值的10%，如果超过10%，此次试验结果无效，应重新制备一批试样进行测试。按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。 5.1.6 拉伸剪切试验报告拉伸剪切试验报告应包括以下内容： a) 试验项目名称及执行标准号； b) 胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等； c) 基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等； d) 胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等； e) 胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法； f) 试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平板数量、切片过程、条件以及试样个数； g) 试样制备、状态调节和试验的环境参数； h) 试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率； i) 每个试样的破坏载荷和拉伸剪切强度，算术平均值和标准偏差； j) 拉伸剪切强度的算术平均值和标准偏差； k) 按照 GB/T 16997 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中； l) 描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件； m) 试验人员、日期及其他。 5.2 十字拉伸试验 5.2.1 试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料十字胶接试样的拉伸试验是在垂直于粘接面的方向上施加一拉伸载荷，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料十字粘接处的拉伸强度。 5.2.2 试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。 5.2.3 试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录C的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。 5.2.4 十字拉伸试验步骤 5.2.4.1 试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于 48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。 5.2.4.2 加载速率和试样安装将试样地安装在夹具上，夹具形状和设计型式参见附录D，夹具由T型夹头、紧固螺栓和套框组成，试样安装于夹具内，套框套在试样和T型夹头上，通过紧固螺栓固定试样，T型夹头的端部固定在拉力机的夹具内，保证试样的轴线与拉力机轴线一致，以恒定的加载速率进行试验。除非另有规定，试验机以 10 mm/min的恒定加载速率进行试验。记录试样拉伸过程中最大负荷作为破坏载荷，并记录破坏类型和拉伸位移。 5.2.5 试验数据处理试验结果以有效试样的破坏载荷（N）或拉伸强度（MPa）算术平均值表示，胶接拉伸强度（MPa）由破坏载荷（N）除以粘接面积（mm2）来计算。拉伸强度最大值和最小值的差值不应超过平均值的10%，如果超过10%，此次试验结果无效，应重新制备一批试样进行测试。按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。 5.2.6 十字拉伸试验报告十字拉伸试验报告应包括以下内容： a) 试验项目名称及执行标准号； b) 胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等； c) 基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等； d) 胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等； e) 胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法； f) 试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平板数量、切片过程、条件以及试样个数； g) 试样制备、状态调节和试验的环境参数； h) 试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率； i) 每个试样的破坏载荷和胶接拉伸强度； j) 胶接拉伸强度的算术平均值和标准偏差； k) 按照 GB/T 16997 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中； l) 描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件； m) 试验人员、日期及其他。 5.3 胶接 I 型断裂韧性试验 5.3.1 试验原理在聚合物基复合材料/聚合物基复合材料双悬臂梁（DCB）胶接试样的胶层中间预埋一层长度为50 mm 的无粘性薄膜，得到50 mm长的预制裂纹。在试样预制裂纹的端部粘贴琴式铰链，在琴式铰链的轴心连线方向上施加一拉伸载荷，使裂纹沿着胶层稳定扩展，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料粘接处的I型断裂韧性GIC。 5.3.2 试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。数码摄像机，用于拍摄记录试样裂纹出现和扩展的过程，应具备光学防抖功能，像素应大于3000万。移动式显微镜（可选），用于测量裂纹长度，应有0 mm～ 200 mm的量程，放大倍数不大于70倍，读数精度为0.05 mm。 5.3.3 试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录E的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。试样预制裂纹需要使用无粘性高分子薄膜，推荐聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，厚度不得大于0.05 mm。胶层固化完成后，抽出薄膜，得到预制裂纹。 5.3.4 胶接 I 型断裂韧性试验步骤 5.3.4.1 试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于 48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。 5.3.4.2 试验准备使用线宽不超过1 mm的白色记号笔或者修正液在试样长度方向的一个侧面上划线，作为裂纹扩展的参考位置，划线起点为试样预制裂纹的末端，划线间隔为5 mm。 5.3.4.3 试样安装在试样预制裂纹端部上下表面，使用胶粘剂粘贴琴式铰链（见图1），上下铰链对中且与试样平齐。铰链的宽度为25 mm，其单个活动页长度为25 mm～30 mm。铰链的夹持部位应距离试样预制裂纹端部的宽度方向面25 mm～30 mm。将试样的铰链夹持在试验机的夹头上，装夹试样时应保证铰链竖直对称夹紧，防止偏载发生。图 1 铰链与胶接试样的装配示意图 5.3.4.4 初始加载 5.3.4.4.1 以 1 mm/min～5 mm/min 的恒定加载速率对试样加载，脆性胶粘剂（失效应变＜5%）推荐加载速率为 1 mm/min～2 mm/min，韧性胶粘剂（失效应变≥5%）推荐加载速率为 3 mm/min～5 mm/min，对于扩展速度非常缓慢的试样，可以选用 10 mm/min 的加载速率。 5.3.4.4.2 电子万能试验机加载与数码摄像机拍摄，应在同一时刻开始，保证时间同步。 5.3.4.4.3 数码摄像机的拍摄范围不得小于 200 mm×200 mm，保证试样开裂过程被完整的记录。 5.3.4.4.4 电子万能试验机连续记录载荷、位移值和加载时间。数码摄像机记录裂纹出现和扩展位置，精确至±0.5 mm。 5.3.4.4.5 当胶层张开的裂纹长度达到 3 mm～5 mm 后，停止加载。如果胶层张开的裂纹长度超过 5 mm，应在试验报告中注明。 5.3.4.4.6 以低于 25 mm/min 的恒定速率卸载。 5.3.4.4.7 卸载后，在试样两个侧边对预制裂纹的尖端进行标记。如果两个标记的位置相差超过 2 mm，或试样从夹具上脱落，应在试验报告中注明。注：两标记位置之间相差超过2 mm，说明加载不对称。 5.3.4.4.8 如果出现试样铰链加载点的位移明显增加，胶接试样的上下两侧已经明显张开，但胶层不产生裂纹或裂纹不明显的异常情况，可用刀片预制裂纹替代预加载过程。刀片预制裂纹的方法是使用薄刀片沿着试样胶层宽度方向，慢慢移向裂纹起始端，然后将刀片慢慢平行向内推进，使裂纹扩展 1 mm～ 2 mm。 5.3.4.5 重新加载 5.3.4.5.1 以与初始加载速率一样的恒定速率对试样重新加载，在达到最终开裂长度之前，不能停止加载。电子万能试验机连续记录载荷、位移值和加载时间。数码摄像机记录裂纹扩展过程。 5.3.4.5.2 电子万能试......

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