粘接接头的破坏形式及原因分析

粘接接头是由许多部分组成的，它们彼此的力学性能相差很大，例如金属被粘物是刚性弹性体，而胶粘剂是粘弹性体。因此，粘接接头在承受外力作用时，应力分布是非常复杂的。同时，在粘接接头的形成及使用过程中，由于胶粘剂固化造成的体积收缩，被粘物、胶粘剂不同的热膨胀系数以及受到环境介质的作用等，都造成接头中的内应力，而内应力的分布也是不均匀的。外应力和内应力的共同作用，构成粘接接头在受载荷时极为复杂的应力分布。而由于粘接接头内部缺陷（如气泡、裂纹、杂质）的存在，更增加了问题的复杂性，造成了局部应力集中。当局部应力超过局部强度时，缺陷就能扩展成裂纹，进而导致接头发生破坏，而破坏可能在3个均相部分或是在两个界面区域发生。根据发生破坏的地方不同，一般分为5种破坏类型，见图1-10。

当胶粘剂本身强度足够高，且与被粘物间的粘接力也足够大时，即胶粘剂的本身强度及其与被粘物间的粘接强度比被粘物的本身强度还大时，在外力作用下就可能发生被粘物破坏。在发生被粘物破坏时，破坏一般都是在接头的邻近处发生，因为那里的应力最集中。

在外力的作用下，粘接接头的破坏若发生在胶层内部，则称为内聚破坏。此时，破坏试件的断面上都粘有胶，破坏面凸凹不平。在发生内聚破坏时，接头的破坏强度主要取决于胶粘剂的内聚强度。此时的粘接强度和胶粘剂本体浇注料的破坏强度也不完全相同。例如，某种环氧—聚酰胺胶粘剂粘接的接头在发生典型的内聚破坏时，室温拉伸强度为66.1MPa，而同样条件下浇注料的拉伸强度却只有59.9MPa。

图1-10 粘接接头的破坏类型示意图(www.xing528.com)

a）被粘物破坏 b）内聚破坏 c）界面破坏 d）混合破坏 e）被粘物表面层破坏

在外力的作用下，当破坏发生在胶层与被粘物表面之间的界面上，称为界面破坏。此时，在破坏的试件上只有一个粘接面上粘有胶，破坏面光滑平整。通常所指的界面破坏实际上总是伴随着发生被粘物或胶粘剂的表面层破坏。因为大量试验证明，在发生界面破坏的被粘物表面上，即使用肉眼看不到胶粘剂的残留物，但用显微镜或更精细的仪器却总能检测到这些残留物。这时的破坏强度既与胶粘剂及被粘物的表面层强度有关，也与胶粘剂和被粘物之间的粘接强度有关。

在外力的作用下，当接头的破坏兼有内聚破坏和界面破坏两种类型时，称为混合破坏。此时，试件的破坏面上一部分光滑，一部分粗糙。混合破坏常以两种破坏类型各自所占破坏总面积的百分比来表示其破坏的情况。

被粘物表面层是指被粘物表面氧化层或低分子污染物层。由于表面层内聚强度低、或是表面层与被粘物界面结合力低等原因，将导致被粘物表面层破坏。此时，破坏断面的特征与界面破坏相似，只是在进一步显微镜分析时才能区别这两类破坏。