જ્યારે બોન્ડિંગ જોઈન્ટ નિષ્ફળ જાય છે, ત્યારે અમારા પ્રથમ પગલાંમાં સામાન્ય રીતે એડિસિવ સ્ટ્રેન્થ પર્યાપ્ત છે કે નહીં, સપાટીની સારવાર યોગ્ય છે, ગર્ભાધાન પર્યાપ્ત છે અને સામગ્રી વૃદ્ધ નથી થઈ ગઈ છે કે કેમ તે મૂલ્યાંકન સામેલ છે.
જો કે, વાસ્તવિક ઈજનેરી કાર્યક્રમોમાં, અમુક નિષ્ફળતાઓ માત્ર કમિશનિંગ પર જ શરૂ થતી નથી; તેના બદલે, એકવાર એડહેસિવ સંપૂર્ણપણે ઠીક થઈ જાય પછી સંભવિત જોખમો પહેલેથી જ હાજર છે.
આ સંભવિત ખતરો શેષ આંતરિક તણાવની હાજરી છે.
તે અદ્રશ્ય અને અઘરું છે ચોક્કસ રીતે માપવું, છતાં પ્રકૃતિમાં રહસ્યમય નથી. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, એડહેસિવ ઉપચાર અને ઠંડક દરમિયાન સંકોચનમાંથી પસાર થાય છે; જો આસપાસના સબસ્ટ્રેટ તેના મુક્ત વિકૃતિને પ્રતિબંધિત કરે છે, તો સંકોચાઈ ન શકાય તેવો ભાગ એડહેસિવ સ્તરની અંદર શેષ તણાવ બની જાય છે.
આજે, હું તમને આ ખ્યાલને સંપૂર્ણ રીતે સમજવા માટે માર્ગદર્શન આપીશ.
0 1 તેનો અભ્યાસ શા માટે?
આંતરિક તણાવના જોખમો "ઊર્જા-સંગ્રહ" પ્રકૃતિના હોય છે.
ઉપચાર પર, એડહેસિવ સ્તર સ્થિતિસ્થાપક તાણ ઊર્જાનો એક ભાગ સંગ્રહિત કરે છે. આ ઉર્જા અનુગામી ઇન્ટરફેસિયલ ડિલેમિનેશન, માઇક્રોક્રેક પ્રચાર અને વિકૃતિ વિકૃતિ માટે અંતર્ગત પ્રેરક બળ તરીકે કામ કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે ઇન્ટરફેસ ડિલેમિનેશન અને ડિલેમિનેશન લો: ઓપરેશનલ લોડની ટોચ પર આંતરિક તાણ એકઠા થાય છે, જેના કારણે વાસ્તવિક ઇન્ટરફેસ સ્ટ્રેસ ડિઝાઇન-ગણતરીકૃત રેટિંગ મૂલ્ય કરતાં ઘણું વધી જાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એડહેસિવ લેયર ઔપચારિક સેવા શરૂ કરે તે પહેલાં જ, ઇન્ટરફેસ પહેલેથી જ વધુ પડતા પ્રી-ટેન્શનને આધિન છે.
બીજું ઉદાહરણ ચોકસાઈ ડ્રિફ્ટ છે, જે ખાસ કરીને રોબોટ્સ, મોટર્સ અને ઓપ્ટિકલ ઘટકો જેવા ચોકસાઇ એસેમ્બલી માટે હાનિકારક સાબિત થાય છે.
મોટરમાં ચુંબકીય કોરની સ્થિતિ, ઓપ્ટિકલ ઘટકોનું સંરેખણ અને માળખાકીય ભાગોના પરિમાણો આ બધું આંતરિક તાણના ધીમે ધીમે પ્રકાશનને કારણે લાંબા ગાળાના પ્રવાહમાંથી પસાર થઈ શકે છે-. જો ઘટકો શરૂઆતમાં એસેમ્બલી દરમિયાન સુસંગત હોય પરંતુ સેંકડો કલાકોની કામગીરી પછી વિચલનો દર્શાવે છે, તો આવા મુદ્દાઓ ઘણીવાર આંતરિક તાણની હાજરીથી ઉદ્ભવે છે.
વધુમાં, થાક જીવન ઘટાડે છે. આંતરિક તણાવ લાંબા ગાળાના સરેરાશ તણાવ સ્તરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે સામૂહિક રીતે થાક જીવન વળાંકને ઘટાડે છે. તાપમાન સાયકલિંગ, ભેજ અને કંપનનું સંયોજન ઘણીવાર એવી પરિસ્થિતિઓ તરફ દોરી જાય છે જ્યાં ઉત્પાદનો પ્રારંભિક પરીક્ષણ પાસ કરે છે પરંતુ મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન દરમિયાન નિષ્ફળ જાય છે.
તેથી, આંતરિક તાણ એ ગૌણ મુદ્દો નથી પરંતુ બંધન વિશ્વસનીયતા માટેની મૂળભૂત પૂર્વશરત છે. તે માત્ર સંલગ્નતા થઈ શકે છે કે કેમ તે નક્કી કરે છે, પરંતુ તે પછી બોન્ડ કેટલો સમય સ્થિર રહે છે તે પણ નક્કી કરે છે.
0 2 આંતરિક તણાવ ક્યાંથી ઉત્પન્ન થાય છે?
આંતરિક તણાવને સમજવા માટે, વ્યક્તિએ પહેલા તેના મૂળને સમજવું જોઈએ.
એડહેસિવ ક્યોરિંગ દરમિયાન આંતરિક તણાવ મૂળભૂત રીતે બે પ્રકારના તાણમાંથી ઉદ્ભવે છે જે સંકોચન કરવાની વૃત્તિ દર્શાવે છે પરંતુ વાસ્તવમાં તેમ કરી શકતા નથી.
પ્રથમ શ્રેણી ક્યોરિંગ સંકોચન છે, જેને રાસાયણિક સંકોચન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
પ્રવાહી મોનોમર્સમાં, પરમાણુઓ વેન ડેર વાલ્સ દળો (નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ) દ્વારા સંપર્ક જાળવી રાખે છે. બે અણુઓના અણુઓ વચ્ચે કોઈ રાસાયણિક બંધનો નથી; લગભગ 0.3–0.4 nm (જે બંને પરમાણુઓના વેન ડેર વાલ્સ ત્રિજ્યાના સરવાળાને રજૂ કરે છે) ના લાક્ષણિક અંતર સાથે, તેઓ ફક્ત નજીકમાં જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, મોનોમર્સ વચ્ચે સહસંયોજક બોન્ડ રચાય છે. સૌથી સામાન્ય C–C સિંગલ બોન્ડને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, તેના બોન્ડની લંબાઈ આશરે 0.154 nm છે. આનો અર્થ એ થયો કે મૂળ રૂપે લગભગ 0.35 nm ના છૂટક અંતર દ્વારા અલગ કરાયેલા બે પરમાણુઓ હવે લગભગ 0.15 nm ની લંબાઈ સાથે સહસંયોજક બંધન દ્વારા બળજબરીથી એકસાથે લાવવામાં આવે છે (આકૃતિ)
મેક્રોસ્કોપિક સ્તરે, આવા પરમાણુ જોડીના ટ્રિલિયનનું એક સાથે સંકોચન વોલ્યુમ ઘટાડા તરીકે પ્રગટ થાય છે. આ એક ભૌતિક પરિણામ છે જે કોઈપણ વધારાની પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયામાં સંપૂર્ણપણે ટાળી શકાતું નથી.
બીજી શ્રેણી થર્મલ મિસમેચ સ્ટ્રેસ છે.
ઘણા એડહેસિવ્સને ઇલાજ કરવા માટે ગરમીની જરૂર પડે છે. ઉપચાર કર્યા પછી, જ્યારે ઉચ્ચ તાપમાનથી ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ થાય છે, ત્યારે એડહેસિવ અને સબસ્ટ્રેટના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક અલગ પડે છે.
એડહેસિવનો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક સામાન્ય રીતે ધાતુઓ, ચુંબક અને સિરામિક્સ જેવી પાયાની સામગ્રી કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય છે. ઠંડક દરમિયાન, એડહેસિવ વધુ સંકોચન કરે છે, પરંતુ આધાર સામગ્રી તેના મુક્ત સંકોચનને અટકાવે છે, ત્યાંથી એડહેસિવ સ્તરને નિયંત્રિત કરે છે અને શેષ આંતરિક તાણ પેદા કરે છે.
અહીં સૌથી જટિલ ખ્યાલ જેલ બિંદુ છે.
જેલ બિંદુ પહેલા, એડહેસિવ પ્રવાહી રહે છે અને પ્રવાહ કરી શકે છે. આ તબક્કા દરમિયાન, જો સંકોચન થાય તો પણ, સામગ્રી પ્રવાહ, પુનર્ગઠન અને ભરણ દ્વારા આવા વિકૃતિને દૂર કરી શકે છે, જેનાથી આંતરિક તાણના સંચયને ઘટાડી શકાય છે.
જેલ બિંદુ પછી, પરિસ્થિતિ બદલાય છે. એડહેસિવની અંદર ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક બનવાનું શરૂ થાય છે, અને સામગ્રી ધીમે ધીમે પ્રવાહીમાંથી ઘન સ્થિતિમાં સંક્રમિત થાય છે. આ તબક્કે, એડહેસિવ લેયર લોડ-વહન ક્ષમતા મેળવે છે અને અનુગામી સંકોચન અને વિકૃતિની ઘટનાઓને "યાદ" રાખવાનું શરૂ કરે છે.
બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જેલ પોઈન્ટ પછી જે સંકોચન થાય છે તે ખરેખર આંતરિક તાણ પેદા કરે છે.
જેમ જેમ સમય આગળ વધે છે તેમ તેમ સામગ્રી વધુ મજબૂત બને છે અને તેનો Tg સતત વધે છે. જ્યારે Tg વર્તમાન ઓપરેટિંગ તાપમાનને ઓળંગે છે, ત્યારે એડહેસિવ લેયર રબરની સ્થિતિમાંથી કાચની સ્થિતિમાં સંક્રમિત થાય છે.
કાચની સ્થિતિમાં પ્રવેશવા પર, એડહેસિવ લેયરનું મોડ્યુલસ ઝડપથી વધે છે, સાંકળ સેગમેન્ટની હિલચાલ વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે; પરિણામે, તણાવનો એક ભાગ કે જે અગાઉ મુક્ત થઈ શકતો હતો તેને મુક્ત કરવો વધુ મુશ્કેલ બની જાય છે.
તેથી, આંતરિક તણાવને સરળ રીતે સમજી શકાય છે:
જેલ પોઈન્ટ પહેલા: સંકોચન સહેલાઈથી તણાવ પ્રેરિત કર્યા વિના થઈ શકે છે.
જેલ બિંદુ પછી: જેલ સ્તર નેટવર્ક બનાવવાનું શરૂ કરે છે, અને અનુગામી સંકોચન અટકાવવામાં આવે છે.
વિટ્રિફિકેશન પછી: સામગ્રી કઠોર બને છે, તેની પરમાણુ સાંકળો સ્થિર થઈ જાય છે, જેનાથી તાણ મુક્તિ વધુ મુશ્કેલ બને છે.
જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ:
તાણ=મોડ્યુલસ × તાણ
અંતિમ આંતરિક તણાવ ≈ અસરકારક મોડ્યુલસ × (પોસ્ટ-જિલેશન ક્યોરિંગ સંકોચન + થર્મલ મિસમેચ ડિફોર્મેશન) - છૂટછાટ રિલીઝ
ગરમીની મેળ ખાતી વિકૃતિને સરળ રીતે સમજી શકાય છે:
થર્મલ મિસમેચ વિકૃતિ ≈ (એડહેસિવનું થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક − સબસ્ટ્રેટનું થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક) × અસરકારક તાપમાન તફાવત
જેલ પોઈન્ટ પછી માત્ર સંકોચન અને થર્મલ મિસમેચ, સતત વધતા મોડ્યુલસ દ્વારા ગુણાકાર, પ્રક્રિયા દરમિયાન છૂટછાટ દ્વારા છૂટા થયેલા ભાગને બાદ કરીને, અંતિમ ચોખ્ખો આંતરિક તણાવ બનાવે છે.
આ જ કારણ છે કે આંતરિક તાણનો અભ્યાસ કરવો મુશ્કેલ છે: તે એક જ ક્ષણે અચાનક ઉદ્ભવતું નથી પરંતુ ઉપચાર અને ઠંડકની પ્રક્રિયા દરમિયાન ધીમે ધીમે એકઠા થાય છે. આ સમગ્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન, સંકોચન, તાપમાન, મોડ્યુલસ અને તાણ મુક્ત કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતામાં સતત ફેરફારો થાય છે.
03 કેવી રીતે દર્શાવવું: પ્રથમ "પરિણામ" માપો, પછી "કારણ" માપો.
હવે તે વ્યાપકપણે જાણીતું છે કે આંતરિક તાણ એક જ ક્ષણે અચાનક ઉદભવતું નથી, પરંતુ ઉપચાર અને ઠંડક પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ધીમે ધીમે એકઠા થાય છે.
અહીં દરેક પરિમાણ સતત બદલાતું રહે છે: સંકોચન દર, તાપમાન, મોડ્યુલસ અને સામગ્રીની તાણ છોડવાની ક્ષમતા પણ બદલાય છે.
તેથી, આંતરિક તણાવની લાક્ષણિકતા માત્ર એક આંકડાકીય મૂલ્ય પર આધાર રાખી શકતી નથી; તે એક સાથે બે પ્રશ્નોને સંબોધવા જોઈએ:
પ્રથમ, અંતે કેટલી માત્રામાં તણાવ અથવા વિકૃતિ રહે છે?
બીજું, ઉપચાર પ્રક્રિયા દરમિયાન આ તણાવ કેવી રીતે રચાય છે?
જ્યારે પરીક્ષણ પદ્ધતિઓની વાત આવે છે, ત્યારે તેમને સામાન્ય રીતે બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.
એક કેટેગરીમાં તાણ અથવા વિરૂપતાના પરિણામોનું સીધું માપન સામેલ છે, જ્યારે બીજી કેટેગરીમાં મોડલ સ્થાપિત કરવા માટે સામગ્રીના આંતરિક પરિમાણોને માપવામાં આવે છે.
શ્રેણી 1: તાણ અથવા વિરૂપતા પરિણામોનું સીધું માપન
આ અભિગમ એડહેસિવ મટાડ્યા પછી રચનામાં પ્રેરિત વિરૂપતા અથવા શેષ તણાવની હદ નક્કી કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
સૌથી શાસ્ત્રીય પદ્ધતિ કેન્ટીલીવર બીમ અથવા બાયમેટરીયલ બીમ બેન્ડિંગ એપ્રોચ છે. પાતળી ધાતુની ચાદર, સિલિકોન વેફર્સ અથવા અન્ય સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી પર એડહેસિવ લાગુ કરવામાં આવે છે; ઉપચાર દરમિયાન, એડહેસિવ સંકોચન સબસ્ટ્રેટને વળાંકનું કારણ બને છે. વાસ્તવિક સમયમાં વક્રતાને માપીને અને સ્ટોનીના સમીકરણને અનુરૂપ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, એડહેસિવ સ્તરની અંદર સરેરાશ તણાવની ગણતરી કરી શકાય છે. આ અભિગમ સાહજિક અને સારી રીતે સ્થાપિત- હોવાના ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, વણાંકોના વિઝ્યુલાઇઝેશનને સક્ષમ કરે છે જે દર્શાવે છે કે કેવી રીતે તણાવ ઉપચાર સમય સાથે બદલાય છે.
ફાઈબર બ્રેગ ગ્રેટિંગ (FBG) ટેકનિક પણ છે. જેલ સ્તરની અંદર ઓપ્ટિકલ ફાઇબરને એમ્બેડ કરીને, જેલની અંદરના તાણને વાસ્તવિક સમયમાં માપી શકાય છે. આ પદ્ધતિ એકલા સપાટીના વિરૂપતા માપનની તુલનામાં જેલની આંતરિક સ્થિતિનું વધુ સચોટ પ્રતિબિંબ પ્રદાન કરે છે, જો કે તેમાં વધુ ખર્ચ અને વધુ ઓપરેશનલ જટિલતાનો સમાવેશ થાય છે.
ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ ઓપ્ટિકલ સેન્સરનો ઉપયોગ કરીને સંયુક્ત લેમિનેટમાં તાણનું નિરીક્ષણ કરો (ઇમેજ સ્રોત)
પારદર્શક એડહેસિવ્સ માટે, સ્ટ્રેસ-પ્રેરિત બાયરફ્રિંજન્સ દ્વારા તણાવના વિતરણને અવલોકન કરવા માટે ફોટોઇલાસ્ટીસિટી અથવા બાયરફ્રિંજન્સ પદ્ધતિઓનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે.
વધુમાં, ડ્રિલિંગ, કોર સેમ્પલિંગ, એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD), ન્યુટ્રોન સ્કેટરિંગ અને રામન શિફ્ટ એનાલિસિસ જેવી પદ્ધતિઓનો પણ શેષ તણાવ અથવા પરોક્ષ તાણને માપવા માટે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઉપયોગ કરી શકાય છે.