Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
Потеря прочности соединения может произойти под влиянием внешних условий: проникновение в клеевой шов агрессивных веществ, действие факторов, вызывающих старение, гидролиз или выщелачивание клеевого слоя, растворение клея, коррозия субстрата, хрупкость ,при низких температурах и т. п.
Низкая долговечность клеевого соединения, т. е. снижение прочности во времени при эксплуатации может быть связана с технологией склеивания (например, непрореагировавшие остатки отвердителей вызывают коррозию субстрата, а миграция клея к поверхности — образование слабого пограничного слоя уже в готовом соединении; пластификаторы из субстрата мигрируют в отвержденный клей и снижают не только его адгезию,
't'spi МПа
40
НО И когезионную прочность). В ряде случаев динамические нагрузки вызывают преждевременную усталость соединения и его разрушение.
Иногда имеют значение и недостатки внешнего вида. Так, подтеки отвержденного клея вызывают необходимость дополнительной шлифовки. Разница в цвете клея и склеиваемого материала, непрозрачность шва тоже могут быть отнесены к недостаткам клеевых соединений.
К прочим недостаткам клеевых соединений и процесса склеивания можно отнести чувствительность к быстрым сменам температуры, главным образом при склеивании субстратов с высокой разницей в коэффициентах теплового расширения; относительно длительное время достижения окончательной прочности; неразъемность соединения; трудности ремонта поврежденного соединения; высокие требования к качеству выполняемых работ и технике безопасности.
2. ТЕХНОЛОГИЯ СКЛЕИВАНИЯ
Технологический процесс склеивания включает следующие основные стадии: подготовка поверхности субстрата, приготовление клея, нанесение клея, монтаж соединения и отверждение клея. Естественно, что успешное проведение технологического процесса возможно только при правильном выборе конструкции соединения, материалов (субстрата и клея), соблюдении условий приготовления и применения выбранного клея, создании оптимальных условий для образования прочного соединения.
2.1. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Первым шагом в создании клеевого соединения является выбор его конструкции и экономический анализ. Задача конструктора— создать соединение, которое должно гарантировать требуемую прочность, надежность и которое можно получить наиболее простым способом. Конструктор должен учесть все требования, предъявляемые в конструкции в условиях ее длительной эксплуатации, а также физико-механические свойства склеиваемых материалов и клея, характер и величину адгезионных сил на границе субстрата и клея, геометрию соединения, концентрацию напряжений в нем, возможность комбинирования склеивания с другими способами соединения и т. д. Конструктор, наконец, оценивает клеевое соединение и с точки зрения технологичности и даже его эстетичности. При этом должен учитываться экономический анализ, особенно при использовании склеивания для изделий, в которых раньше применяли другой
41
~т 1
<0 1 т 1 > \< 1 >
cosu
: F=Lb F-i b F-lb F=2Lb
F~Zi b
Рис. 2.1. Соединения листовых материалов (а) (6 — ширина клеевого
соединения, s — толщина субстрата, I — длина нахлестки, F — площадь соединения), стержней и труб (б) и угловые и пазовые соединения (в).
М
способ соединения. Основные типы клеевых соединений приведены на рис. 2.1.
Выбор способа склеивания в ряде случаев (при склеивании неответственных деталей) очень .прост; при склеивании же, например, крыльев самолета, ротора вертолета или сотовых конструкций необходим расчет действующих напряжений, геометрши соединения, параметров склеиваемых конструкционных материалов в условиях эксплуатации. В общем случае необходимо, чтобы конструкция соединения обеспечивала наибольшую прочность в области максимальных напряжений; площадь клеевого соединения должна быть как можно больше; клеевой шов должен быть максимально равномерным, сплошным и тонким; концентрация напряжений должна быть минимальной.
При склеивании твердых материалов необходимо учитывать прежде всего время, способ приложения, направление действия и величину нагрузки. Поскольку большая часть конструкционных клеев характеризуется высокой прочностью при сдвиге, но незначительной прочностью при отдире и неравномерном отры-
42
ве, то следует при конструировании соединения предупреждать или сводить до минимума появление таких деформаций.
Толщина клеевого шва очень важна, ибо влияет на прочность при сдвиге: чем тоньше шов, тем больше прочность при сдвиге. Толстый шов способствует возникновению напряжений отслаивания на краях соединения. Тонкий шов обязательно должен быть сплошным. Это зависит от реологических свойств клея, поверхностной энергии на границе субстрат — клей, т. е. от смачивания субстрата клеем. При этом важно подобрать давление, которое обеспечивает при склеивании требуемую толщину клеевого слоя. В низковязкие клеи, которые вытекают из соединения, или в клеи с большой поверхностной энергией вводят наполнители. Наполнитель должен иметь нужные дисперсность и твердость, хорошо смачиваться клеем. Толстый клеевой шов повышает ударную вязкость соединения, а также склонность к ползучести. Толщина шва зависит также от гладкости поверхности субстрата, поэтому требования к обработке субстрата зависят от вида клея.
