Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
Если склеиваемые поверхности плохо обезжирены, то следует пользоваться таким клеем, компоненты которого хорошо совместимы с жирами, или клеем, содержащим растворители, растворяющие остатки жиров.
Желательно, чтобы выбранные клеи и субстрат вели себя одинаково в различных условиях (тепло, холод,’ влажность), имели одинаковую химическую и антикоррозионную стойкость.
Для потребителя важна конечная прочность соединения, однако этот термин неудовлетворителен, поскольку в определенных условиях соединение может быстро утратить прочность. Поэтому условия эксплуатации соединения необходимо иметь в виду при его проектировании.
Как уже говорилось выше, огромное значение имеет технология склеивания. В настоящее время на практике применяют контактное склеивание, склеивание с использованием диффузионных (включая аутогезионные) и адгезионных процессов.
При контактном склеивании используются клеи, чувствительные к давлению, обладающие повышенной липкостью, клейкостью. Если зазор между двумя плоскостями заполнить таким клеем, который смачивает обе поверхности, тотчас после заполнения зазора для разделения поверхностей следует приложить определенное усилие. Для образования соединения требуется небольшая сила, необходимая практически только для контакта склеиваемых поверхностей.
Еще в 1874 г. Я- Штефан вывел уравнение для определения силы, необходимой для разделения двух круглых пластин радиусом а, склеенных клеем с вязкостью r\{h\— исходное расстояние между пластинами, h2 — конечное, t — время необходимое для разделения):
Сила, приходящаяся на единицу площади при условии, что ^2<C/*i, может быть представлена уравнением
(1.46)
3-268
33
От вязкости клея зависит смачиваемость субстрата. Если клей наносят на хорошо смачивающийся материал, прочность прилипания велика; если же материал смачивается плохо или не смачивается вообще, соединение не образуется. Подтверждением этого является тот факт, что часто после отклеивания клеящей ленты с клеем, чувствительным к давлению, от металлической или другой пластины практически весь клей останется на ленте. В случае субстрата, когезия поверхностного слоя которого меньше когезии контактного клея, произойдет отрыв поверхностного слоя субстрата.
Диффузионное склеивание основано на диффузии клея (растворителя) в склеиваемый материал. При этом подбирают такой растворитель, в котором склеиваемый материал набухает. Этот процесс часто называют химической сваркой. Так сваривают ПВХ трубы, причем ib качестве растворителя применяется тетрагидрофуран или клеи, в которых он является главным компонентом. Необходимо учитывать, что после контакта с таким клеем объем склеиваемого материала увеличивается. В набухшем состоянии взаимно диффундируют и склеиваемые материалы. Из-за гистерезиса набухания объем остается увеличенным после испарения растворителя.
Этот способ очень похож на процесс аутогезионного соединения субстратов одинаковой природы. При этом способе прочность шва приближается к прочности шва при аутогезии, т. е. максимальная прочность может достичь величины, равной когезии склеиваемого материала. Взаимное проникновение поверхностей субстратов можно усилить с помощью внешнего давления. Наиболее пригодными для диффузионного склеивания субстратами являются некоторые пластики и резины.
При адгезионном склеивании соединение образуется за счет адгезионных связей*. Это наиболее распространенный способ склеивания, о котором мы уже говорили выше.
На практике кроме контактных, диффузионных и адгезионных соединений часто встречаются соединения, которые можно назвать когезионными. Они образуются в результате проникновения клея в неровности на поверхности субстрата; после отверждения клея возникает механическое соединение.
1.5. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Из практики известно, что в большом числе конструкций используют соединения внахлестку, механические показатели которых можно повысить, применяя различные накладки и армирующие элементы. Иногда применяют также соединения встык, цилиндрические соединения внахлестку и др. Известно также,
* При контактном склеивании качество соединения также зависит от адгезионных процессов. — Прим. ред.
34
что прочность соединения зависит не только от прочности адгезионной связи, но и от механических свойств склеиваемых материалов. От выбора материала и конструкции шва зависит также распределение внутренних напряжений, которые в значительной мере влияют на прочность. Рассмотрим с этой точки зрения основные типы соединений.
Если мы имеем два цилиндра, скленных встык, к которым будем прилагать растягивающую нагрузку, то в клеевом шве возникнут напряжения. Эти напряжения будут зависеть от механических свойств субстрата и клея, в частности от модулей упругости и сдвига и от коэффициента Пуассона.
Показано [4, 72], что относительная линейная усадка клея в соединении определяется по уравнению
где г — исходный радиус клеевого шва, мм; f — нагрузка, вызывающая напряжения при растяжении, МПа; R — радиус действительного контакта субстрата и клея, мм; vb Е\ — коэффициент Пуассона и модуль упругости субстрата (МПа); v2, ?2 — то же для клея.
