Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
т = 0,2(s2 + 1) (2.7)
Вид параболы зависит от толщины и предела прочности (предела текучести) субстрата и клея.
В результате технологических испытаний и с помощью ЭВМ установлено [66], что, например, для клея CHS эпокси 1210 и листового алюминия (вк = 171,5 МПа) tn определяется из уравнения
т = 0,0210 + 0,205s + 0,1067s2 (2.8)
Для этого же субстрата, но с эпоксидным клеем типа UHU
т = 0,2036 + 0,03033s + 0,1260s2 (2,9)
Из приведенных ниже данных можно получить представление о влиянии толщины материала на т:
Толщина суб- По уравне- По уравне-
страта, мм нию (2.8) нию (2.9)
1 0,3331 0,3599
2 0,8586 0,7682
3 1,5975 1,4285
Из уравнения (2.2) ясно видна зависимость между пределом текучести и толщиной субстрата. Следовательно, материал с высоким пределом текучести может быть тоньше. Это следует и из рис. 2.15.
Приведенные выше правила действительны для изотропных твердых материалов, прежде всего металлов. Они не относятся
к древесине, которая является анизотропным материалом. Анизотропии проявляется в том, что прочность древесины при растяжений вдоль волокон в 10 раз больше прочности при растяжении поперек волокон. Поэтому не следует нагружать соединения поперек волокон при равномерном и неравномерном (раскалывании) отрыве. Усовые соединения, подвергаемые на1рузке при растяжении, имеют обычно скос 1 : 12. Для соединений, ¦подвергаемых нагрузке при сжатии, скос не должен быть больше 1 :5.
При склеивании древесины всегда следует учитывать направление годовых слоев. Наиболее прочные швы получаются, когда направления годовых слоев склеиваемых деталей соединения параллельны.
При склеивании резин и пластмасс действуют те же правила, что и для других твердых изотропных материалов. Для конструкционных соединений используют преимущественно листы, стержни и трубы.
При склеивании пленок необходимо учитывать их относительно низкую прочность. Соединение двух пленок обычно имеет большую прочность, чем сумма прочностей пленок. Часто приходится приклеивать пленки к твердой основе. Речь идет о защите с помощью пленок или о креплении с помощью липких лент. Эти соединения обычно не являются конструкционными.
При склеивании пластмасс и резин в конструкциях рекомендуется нахлестка и накладка, усовое соединение применяют только при склеивании деталей из одного и того же материала.
На примере соединения эластичных материалов можно продемонстрировать напряжения, возникающие при нагружении. На поверхность оклеенных образцов перед испытанием наносят цветные параллельные линии перпендикулярно направлению действия нагрузки. Эти линии при нагрузке деформируются характерным образом. Таким ^
способом, а также с помощью s
других экспериментов получают данные, на основе которых 4
можно попытаться рассчитать силы, действующие в клеевом соединении, а при сравнении 3
их с адгезионными силами составить представление о действительной прочности клеево- 2 го соединения. Однако прежде
Рис. 2.9. Номограмма для расчета дg соединения внахлестку листовых ме- А к таллов (клей-—пластофеиал N) [88]. '
47
Рис. 2.10. Номограмма для расчета соединения двух труб втулкой [88] (D — внешний диаметр труб, s — толщина стенки трубы):
Пример расчета: / — соединяем s/D = 0,0T2 с D/s — 26 и получаем т' = 1,3; 2 — т' = 1,3 откладываем на шкале т н соединяем с сг=300; получаем /=40; соединение двух труб должно иметь длину 2/ = 80 (клей — эпилокс EGK. 19/НЗ).
всего следует оценить факторы, влияющие на прочность соединения.
Большое значение имеет способ обработки поверхности субстрата, от которого зависят свойства поверхности. Не меньшее влияние оказывают свойства соединяемых материалов. Соединения материалов, обладающих высокой прочностью при данном напряженном состоянии, например при изгибе, имеют при прочих равных условиях более высокую прочность при изгибе, чем соединения других материалов. Это иллюстрирует соотношение
MOR^a0W (2,10)
согласно которому момент сопротивления прямо пропорционален пределу текучести материала при данном способе нагружения. Здесь M0R — изгибающий момент сопротивления, W — момент сопротивления [например, для ленты W=bs2/6 (b — ширина, s — толщина)], его — предел текучести субстрата при изгибе.
Кроме адгезии важны когезионная прочность и эластичность клея, его коэффициент теплового расширения, иногда теплостойкость. Очень существенна усадка клея при отверждении, поскольку при усадке могут возникнуть напряжения, которые снижают прочность соединения.
48
В конструкциях прочность соединения должна быть такой, чтобы- допустимая нагрузка была меньше максимальной прочности, достигнутой при испытании. Соотношение этих величин дает коэффициент (фактор) безопасности:
у- = ст/ст^доп 1 (2.11)
где Ok — предел текучести субстрата или разрушающее напряжение соединения; Стдоп — допустимое напряжение.
На прочность соединений влияют его форма (не следует путать с коэффициентом формы для соединения внахлестку, описанным выше), т. е. взаимное расположение склеиваемых деталей, форма и размер склеиваемой поверхности. Эта поверхность может увеличиваться, например при замене соединения встык усовым, а также при использовании накладок, эффективность которых определяется также их механической прочностью.
