Применение метода оптимизации для выбора клеевой композиции

Ю.А. Хилькевич, студент группы МС 56

Московский государственный университет сервиса, г. Москва

Выбор клея для конкретного назначения – достаточно сложная задача, поскольку ассортимент клеев велик, а универсальных клеев нет. При выборе клея следует учитывать природу склеиваемых материалов, условия эксплуатации клеевых соединений (рабочая температура, действующие нагрузки, продолжительность эксплуатации, окружающая среда и другие факторы), условия, которые должны быть обеспечены в процессе склеивания, стоимость клея, а также его цвет, токсичность, горючесть и т.д.

Тип клея, конструкция изделия и технология склеивания – три тесно связанных между собой фактора.

При выборе клея для конкретного материала следует прежде всего проверить, не ухудшает ли он свойства этого материала.

Так, при склеивании металлов клей не должен вызывать их коррозии. Поэтому показатель кислотности pH клеев рекомендуемых для склеивания металлов (кроме благородных металлов и титановых сплавов), должен быть близок к 7.

Клеи для склеивания серебра и меди не должны содержать серу, поскольку она вызывает их коррозию. При склеивании меди необходимо учитывать, что полиуретановые клеи хорошо склеиваются, а эпоксидные плохо.

Для склеивания эластичных материалов, работающих при воздействии изгибающих нагрузок, следует использовать эластичные клеи. Такие клеи должны образовывать гибкие покрытия и обеспечивать адгезию при склеивании под небольшим давлением при заданной температуре за очень короткое время.

Клеи, используемые для склеивания тканей и декоративно-отделочных материалов не должны их пропитывать. При склеивании поверхностей, имеющих трещины или капилляры нужны клеи с низкой вязкостью, способные в них проникать.

При склеивании композиционных материалов желательно использовать эпоксидные клеи, модифицированные каучуками. Немодифицированные клеи, хотя и обладают высокой прочностью при сдвиге, имеют незначительную ударную прочность и прочность при отслаивании, что обусловлено малой эластичностью.

При склеивании пластмасс с металлами возникают дополнительные трудности при выборе клеев, поскольку на клеевое соединение влияют напряжения, возникающие в результате различия коэффициентов термического расширения склеиваемых материалов. В этом случае целесообразно применять только эластичные клеи; желательно также, чтобы клей отверждался при комнатной температуре. При выборе металла для такого соединения необходимо обращать внимание на его коэффициент температурного расширения.

Выбор клеевой композиции можно осуществлять с применением ЭВМ, пользуясь методом оптимизации параметров. Оптимизация заключается в выборе клея с параметрами, при которых достигается максимальный эффект при заданных затратах, либо заданный эффект при минимальных затратах.

Математическая модель оптимизации состоит из целевой функции и ограничений. В нашем случае она решается с применением нескольких критериев оценки клея.

Оптимизация ведется с учетом нескольких целей. Для каждой цели Цij (i – порядковый номер критерия оценки, j – порядковый номер конкурента) определяется значимость – весовой коэффициент Ki.

Для решения составляется матрица оптимизации (таблица 1), позволяющая дать анализ n конкурирующих материалов. Критериями оценки Аi являются наиболее существенные показатели, удельные значения которых определяют назначенные весовые коэффициенты Кi. В качестве критериев оценки можно использовать следующие характеристики клеев: прочность на сдвиг, твердость, стоимость, температуростойкость, время жизнеспособности и др.

Таблица 1. Матрица оптимизации параметров

Критерий     Весовой коэффиц.

Вариант решений

n

Вычислительные процедуры по данным матрицы ведутся в условной форме. Значения целевых функций Цij получается в результате расчета или на основе экспериментальных данных. Баллы целевой функции записывают наверху в клетке матрицы, а произведение KiЦij – внизу. Значения интегральных целевых функций Цj для каждого варианта решений указывают в итоговой нижней строке. Наибольшее ее значение показывает самую подходящую клеевую композицию.

К ВОПРОСУ ОБ ОСОБЕННОСТЯХ

РЕГИСТРАЦИИ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РЕЖИМЕ ПЛЕНКООБРАЗОВАНИЯ