Реферати

Склеювання


Клейові з’єднання

Переваги та недоліки

Адгезійне склеювання — цілісне з’єднання деталей за допомогою клею, нанесеного на поверхневе з’єднання.

Склеювання використовується для кріплення елементів на щитах, шасі та передніх панелях, для з’єднання різних прокладок і ущільнювальних кілець з металевими деталями; зазвичай клейові матеріали та їх сплави, природні, синтетичні та шаруваті матеріали, скло, кераміка, склеювані матеріали.

Заміна зварювання, пайки, заклепки з’єднань на склеювання зменшує масу конструкції, дозволяє з’єднувати практично будь-який матеріал, спрощує процес складання. У порівнянні з іншими способами з’єднання перевагою клейового з’єднання є рівномірний розподіл механічних напруг уздовж шва. Зазвичай корозія в області стику під час склеювання не виникає, в більшості випадків ці з’єднання непроникні для парів, рідин, герметичні, вакуумонепроникні, поглинають вібрації (знижують шум). Це головна перевага клейового склеювання.

Клейові з’єднання тривалий час не витримують великих навантажень, при підвищеній температурі, особливо у вологій атмосфері або при низьких температурах, міцність клейового з’єднання знижується. Це основний недолік таких складів.

Фізико-хімічні основи склеювання

Процеси склеювання матеріалів засновані на явищах когезії та адгезії. Когезія — це зчеплення частинок одного матеріалу, адгезія — це зчеплення частинок різних матеріалів; причиною зчеплення і зчеплення є сили міжмолекулярної взаємодії. Крім того, в процесі скріплення виникають складні фізико-хімічні явища, адсорбція, електростатичні сили, дифузія (для високомолекулярних полімерів).

Механічна адгезія клею (механічна адгезія) незначно впливає на адгезійну здатність.

Для якісного з’єднання необхідні правильна підготовка поверхонь, що склеюються, і достатнє змочування клеєм.

Клеї – це високополімерні синтетичні смоли або реакційноздатні суміші різної хімічної структури. Для металів використовують розчини смол: епоксидні, фенольні, поліефірні, поліуретанові та силіконові, а для пластмас — розчини смол, крім перерахованих, полівінілові сполуки, поліаміди, поліакрилати, похідні каучуку та амінопласти. Затвердіння клею здійснюється або шляхом хімічної реакції, або шляхом випаровування та дифузії.

Тип клейового з’єднання вибирається таким чином, щоб у ньому виникали переважно зсувні навантаження, а інші види – мінімальні (рис. 1).

Склеювання

Рис.1. Види навантажень на клейові з’єднання:

а) розтягнути

б) зсув

в) ковзання

При всіх типах стиків клейовий шов повинен сприймати все навантаження, а отже, мати якомога більшу поверхню, однак довжина стику повинна бути обмежена певною величиною. Вигин, а також навантаження зсуву призводять до розриву стику на кінцях перекриття. Зі збільшенням товщини шва згинальний момент збільшується, тому товщина клейової плівки повинна бути рівномірною і не перевищувати 0,2 мм.

Міцність з’єднання визначається властивостями затверділого клею в клейовому з’єднанні, міцністю склеюваного матеріалу та типом з’єднання.

Тип клейового з’єднання визначається конфігурацією деталі і навантаженням. Міцним клейовим з’єднанням є одинарний нахлест, подвійний нахлест, нахлест з підрізом, з’єднання зі скошеними краями, напівшип, з подвійною накладкою, зі скошеними накладками тощо (рис. 2.). Крім того, клейові з’єднання часто застосовують у поєднанні з іншими видами з’єднань (зварними, заклепочними, різьбовими) для надання з’єднанням додаткових властивостей – герметичності, міцності, вібростійкості.

До клеїв пред’являються такі вимоги: нейтральність до склеюваних матеріалів, стійкість до води, до впливу різних середовищ, до нагрівання, охолодження, різких перепадів температури; стійкість до грибів; високі адгезійні та когезійні властивості; легкість нанесення на поверхню; гарне заповнення щілин між поверхнями, що стикуються; тривала життєздатність приготованого клею; можливість склеювання при кімнатних і підвищених температурах і низькому тиску.

При виборі клею необхідно враховувати фізико-хімічні та технічні властивості, а також умови експлуатації виробу.

Коротка характеристика клеїв: міцність на зсув при температурі 20 проС — 60…320 кгс/см2з’єднують залежно від марки клею різні метали з металами і неметалами, неметали з неметалами, стійкість до впливу навколишнього середовища (бензин, гас, масло, температура, холод тощо), діапазон робочих температур (- 60 … 250 проВ), вібростійкість і т. д. Найкращими клеями для склеювання полімеру є розчин або розплав цього полімеру.

Для досягнення електропровідності при збереженні міцності застосовують електропровідні клеї (контактоли) — суміші провідного матеріалу (металевого порошку або порошку тощо) зі сполучною смолою. Такі клеї склеюють різні електричні та радіодеталі, їх використовують для виготовлення друкованих схем. Для склеювання срібних, мідних, платинових, паладієвих поверхонь, покритих припоєм POS61, використовується клей Контакол К-4.

Технологічний процес склеювання складається з наступних операцій:

  1. підготовка поверхні деталей, що склеюються,

  2. приготування клею,

  3. нанесення клею на склеювані поверхні,

  4. висихання (відкрита експозиція) нанесеного клею перед складанням деталей, що з’єднуються,

  5. збірка деталей,

  6. натискання,

  7. затвердіння клейових швів (відкрита експозиція при певній температурі і тиску протягом певного часу),

  8. очищення клейових швів,

  9. контроль якості підключення.

Від якості підготовки поверхні багато в чому залежить міцність з’єднання. Поверхні ретельно підганяють один до одного, очищають від забруднень, в деяких випадках збільшують шорсткість поверхні для збільшення поверхні склеювання, створюють проміжні шари, що мають підвищену адгезію до поверхні металу, і клеї до них. Оптимальна шорсткість поверхні Рz=20…6,3 мкм. Іноді перед наклеюванням на поверхню наноситься захисне покриття для запобігання корозії.

Обробка здійснюється механічним, хімічним або фізичним способом.

Видаляйте механічно: а) залишки лаку, бруд, оксидні шари, окалину, пресувальні плівки та прилиплі відлущувальні речовини (видаляйте піскоструминним або дробеструминним обробкою безмасляним матеріалом, шліфуванням, шліфуванням, поліруванням, сталевою щіткою, вогнеструменем, видаленням стружки) ; б) видаляти лаки та жири розчинниками при зануренні деталей у ацетон, бензин, хлоридні та фторвуглеводні або водні розчини мийних засобів (акрил, акрилсульфанол, лужні розчини тринатрійфосфату). Швидко очищають шорсткості під час ультразвукової обробки з потужністю коливань 5…10 Вт/см2.

Хімічна обробка поверхні використовується тільки для пластмас; методи надають тепловий або електричний вплив на поверхню деталі. До теплових методів належать полум’яні (наприклад, газополум’яна обробка).

До електричних методів належать: опромінення елементарними частинками з високою енергією; електророзрядна обробка в газоподібній атмосфері; лікування тліючим розрядом низького тиску. Приготування клею полягає в ретельному перемішуванні вихідних компонентів. Змішування проводиться, коли клей складається з двох і більше компонентів. При перемішуванні не можна змішувати бульбашки повітря. Вакуумні змішувачі використовуються для приготування великої кількості клею. Термін застосування холодних клеїв обмежений. Зазвичай змішування проводиться перед їх використанням.

Спосіб нанесення клею визначається його консистенцією (порожнечі, в’язкість). Текучі клеї наносять пензлем, розпиленням або зануренням і прокатуванням валиком. Клей-клей наноситься за допомогою шпателя. Тверді клеї перед використанням спочатку розріджують (для гарного змочування поверхонь). Для цього склеювані деталі нагрівають, а їх поверхню присипають клейовою пудрою. Для автоматичного приклеювання використовуються клейові плівки.

Деталі, що підлягають склеюванню, з’єднуються в пристрої, які забезпечують фіксацію деталей у певному положенні під час затвердіння клею. Кріплення деталей здійснюється за допомогою сталевих стяжок, болтових з’єднань, оснащених пружинами, гирі, затискачами, кронштейнами, пресами і прес-формами. При склеюванні на всю поверхню повинен діяти постійний тиск. Величина тиску залежить від температури клею. Зняття клею проводять в опалювальних печах, які забезпечують рівномірний нагрів.

Для обігріву з’єднаних елементів під час сушіння використовуються сушильні камери (шафи), обдування теплим повітрям, контактні та рефлекторні електронагрівачі, HDTV, інфрачервоні промені.

Склеювані деталі збирають пресуванням у пневматичних, гідравлічних, шнекових пресах, автоклавах та за допомогою спеціальних пристроїв. Необхідний нагрів деталей при складанні здійснюється на пресах з електронагрівом або паровим. Режими склеювання (час, тиск, температура) визначають використовуваний клейовий склад.

Контроль з’єднання в готовій продукції здійснюється поетапно:

  • зовнішній огляд виробу, простукування та перевірка за допомогою спеціальних приладів без розриву з’єднання

  • випробування зразків — свідків або зразків, вирізаних з продукції

  • випробування на руйнування певного відсотка виробів із серії тощо.

Склеювання

Рис.2. Типи клейових з’єднань з рекомендованою дією навантажень (позначені стрілкою):

а) одне коло

б) встик з односторонньою накладкою

в) наскрізний з двостороннім накладом

г) перекриття з підрізом

д) зі скошеними краями

д) кутові стики.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Капелюшник І.І., Міхаєв І.І., Елдман В.Д. Технологія склеювання деталей у літакобудуванні. М., Машинобудування. 1972 рік.

  2. Міхалєв І. І., Колобова З. Н., Батізат В. П. Технологія склеювання деталей. М., Машинобудування. 1965. 278с.

  3. Нові технологічні процеси в точному приладобудуванні. За редакцією Р. Цюінга. М. Енергія. 1973. 440-ті роки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *