Влияние лазерного текстурирования поверхности титанового сплава на адгезионную прочность клеевых соединений

В работе рассмотрены вопросы, связанные с влиянием лазерного текстурирования поверхности титанового сплава на характеристики клеевого соединения «титан - углепластик». Иттербиевым импульсным волоконным лазером на поверхности титанового сплава были созданы текстуры с линейной структурой (0°-0° и 90°-90°) и сетчатой структурой (0°-90°, ±30°, ±45°, ±60°). Были определены значения шероховатости поверхности в двух перпендикулярных направлениях и сделаны микрошлифы, по которым можно охарактеризовать морфологию поверхности титанового сплава. Для определения адгезионной прочности соединения, между собой склеивались образцы с одинаковой текстурой поверхности. Образцы склеивались по ОСТ 1-90281-86. Склеивание проводилось в течение 24 ч после лазерной обработки поверхности. Перед склеиванием обработанная поверхность очищалась изопропиловым спиртом. Площадь клеевого соединения S = 300 мм2. В качестве адгезива использовался трехкомпонентный клей ВК-9 на основе эпоксидной и полиамидной смолы. Лазерная обработка поверхности титановых сплавов увеличивает прочность клеевого соединения более чем на 70 % относительно необработанной поверхности. Это может свидетельствовать о том, что главными механизмами повышения прочности клеевого соединения являются увеличение площади контакта поверхности и адгезива, а также химическая модификация, которая активирует поверхность. Текстура обработки в меньшей степени влияет на адгезионную прочность при условии одинаковой удельной поверхностной энергии лазерной обработки. При лазерной обработке стоит уделять большое внимание выбору текстуры поверхности, потому что определенные текстуры могут дать прирост прочности на 20-30 %. Если тип нагрузки в элементах ферменных конструкций известен, то лучше использовать линейные текстуры, направленные перпендикулярно направлению нагрузки (для сдвига - текстура 0°-0°; для кручения - текстура 90°-90°). При смешенных нагрузках лучше использовать сетчатые структуры ±30°, ±45°, ±60°, которые сопротивляются нагрузкам в двух направлениях.