Mối dán chịu nhiệt bị nứt hoặc bong sau vài chu kỳ nóng nguội — vì sao?

Hai dạng hỏng của mối dán chịu nhiệt khác nhau ở điểm nào?

Quá nhiệt: lớp keo đổi màu sẫm lại hoặc ngả đen, trở nên giòn, bóp vào thì vỡ vụn thành bột hoặc mảnh. Vật liệu keo đã bị phân huỷ, và nó hỏng đều trên cả vùng nóng chứ không theo một đường nhất định.

Mỏi do chu kỳ: lớp keo vẫn giữ màu và vẫn còn dai khi bóp, nhưng có một hoặc vài đường nứt chạy theo mép mối dán, hoặc mối dán bong dần từ mép vào trong. Dấu hiệu dễ nhận ra là nó theo hình dạng của mối dán chứ không theo vùng nóng nhất.

Phân biệt đúng quan trọng vì hai hướng xử lý ngược nhau: quá nhiệt cần đổi sang họ dùng được ở mức nhiệt đó, còn mỏi chu kỳ cần đổi sang vật liệu còn đàn hồi — mà họ dùng ở nhiệt độ cao không nhất thiết còn đàn hồi. Bốn họ và đặc tính từng họ ở trang keo chịu nhiệt.

Hai cách hiểu về mức nhiệt của keo, và vì sao con số nhiệt độ trên nhãn không trả lời được câu này, nằm ở mối dán chịu nhiệt đến đâu.

Vì sao chu kỳ nóng nguội làm hỏng mối dán còn tốt?

Mỗi vật liệu nở ra một mức khác nhau khi nóng lên. Khi hai bên của mối dán là hai vật liệu khác nhau — nhôm với thép, kim loại với gốm, kim loại với nhựa — thì mỗi lần thiết bị nóng lên, hai bên trượt nhẹ so với nhau, và lớp keo ở giữa bị kéo theo.

Một lần thì không sao. Nhưng thiết bị chạy mỗi ngày nghĩa là hàng trăm lần mỗi năm, và vật liệu mỏi dần dưới tải lặp lại giống như dây thép bị bẻ đi bẻ lại. Đây là lý do mối dán có thể trụ tốt suốt đợt chạy thử rồi hỏng sau vài tháng.

Vết nứt xuất hiện ở mép trước vì mép là nơi chịu biến dạng lớn nhất.

Làm gì khi đã xác định là mỏi chu kỳ?

Hướng thứ nhất là đổi sang vật liệu còn đàn hồi ở nhiệt làm việc, có thể là họ silicone chịu nhiệt nếu mối dán chỉ cần làm kín. Đánh đổi là nó thường không hợp cho mối chịu tải chính.

Hướng thứ hai là giảm chênh lệch mà lớp keo phải gánh: tăng bề dày lớp keo trong giới hạn cho phép để nó có chỗ biến dạng, hoặc thêm chi tiết cơ khí giữ lực để keo chỉ còn việc làm kín. Với mối ghép mặt bích, chi tiết ở dán gioăng và mặt bích ở chỗ nóng.

Hướng thứ ba là kiểm tra lại xem mối dán có thật sự cần chịu cả nhiệt lẫn lực hay không. Có thể tách hai chức năng ra — bu lông hoặc chốt giữ lực, keo làm kín — thay vì tìm một loại keo làm cả hai.

Ba thứ nào cần loại trừ trước khi kết luận mối dán bị mỏi?

Bề mặt lúc dán có sạch không. Quanh nguồn nhiệt, lớp muội và dầu cháy là thủ phạm hay gặp và nó cho dạng hỏng riêng: mối dán bong sạch, mặt bong sáng bóng không mang theo keo. Các bước làm sạch ở xử lý bề mặt trước khi dán keo.

Quy trình đóng rắn có làm đủ không. Với epoxy chịu nhiệt bỏ bước gia nhiệt, mối dán có thể mất lực ở mức nhiệt thấp hơn con số đã chọn theo mà khó có dấu hiệu nào bên ngoài — xem keo chịu nhiệt dán xong cần sấy hay để khô tự nhiên.

Mối dán có tiếp xúc dầu, hoá chất hay hơi nước không. Nhiệt độ và môi chất là hai chỉ tiêu riêng, và mối dán có thể đang hỏng vì môi chất chứ không vì nhiệt.

Nếu ba thứ trên đã loại trừ mà hiện tượng vẫn lặp theo chu kỳ vận hành, thì kết luận mỏi chu kỳ đáng cân nhắc hơn. Cách giữ mẫu để truy ngược khi có khiếu nại ở lưu mẫu đối chứng từng lô keo.