Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
4*
51
Sj,MM
10
5
1,0
0,5
0,2
0,1
^ ig,MM
Рис. 2.14. Номограмма для расчета соединения по Винтеру и Мекелбургу [43] [двойная нахлестка; PB = F/b2= 1200Н/0,2-2 = 300 кН/мм; материал — сплав Al, Си, Mg; ст=460 МПа; ширина соединения 200 мм; толщина соединенных деталей si=l мм, s2 = 2 мм; допустимая нагрузка F=120 кН; клей рпдакс 775; К%п-—константа сдвига несимметричного соединения; К ts-—константа сдвига симметричного соединения; оа(п)—прочность при растяжении субстрата (для несимметричного соединения); ct0(s) — прочность при растяжении субстрата (для симметричного соединения); а — фактор пропорциональности; Tsр — прочность соединения при сдвиге; F — допустимая нагрузка; Рв — разрушающее напряжение; 6 — ширина соединения; с — постоянная из отношения Tsp = c}'/; Lm — оптимальная длина нахлестки; s — толщина субстрата] .
величину на обратной шкале /0 (по отношению к 1о+) н продолжив прямую до оси с, получим графически величину коэффициента формы, которую можно проверить расчетом:
V~s vT /-—-—«0,154
52
Последним шагом является соединение графически полученной величины f с величиной ал, определенной при построении первой прямой. Точка пересечения этой последней линии со шкалой т„р выражает прочность соединения, в данном случае 47 МПа. Правда, на практике следует дополнительно учитывать, коэффициент s безопасности и влияние условий эксплуатации. В любом случае рекомендуется контролировать расчет экспериментальным определением прочности соединения. Кроме того, хотя номограмма и является отличным пособием для расчета прочности клеевого соединения, часто у иас нет необходимых исходных данных для ее использования.
Для определения оптимальной длины нахлестки можно использовать также зависимости, приведенные на рис. 2.15 и 2.8.
После определения коэффициента формы f = ~\/s/l0пт мы можем, наконец, определить прочность xsp соединения данных материалов. Из уравнения коэффициента формы и отношения Деб-ройна и Петрония [39] для оптимальной длины нахлестки можно получить зависимости для быстрого и ориентировочно удовлетворительного расчета прочности соединения при сдвигающих напряжениях. Коэффициент формы f не учитывает свойства клея, хотя и предполагает хорошую поверхностную обработку и оптимальную толщину слоя клея. Кроме того, при этом не учитываются свойства субстрата. Поэтому мы воспользуемся зависимостью [39] для оптимальной длины нахлестки соединений металлов:
1опт = о^/г (2.17)
где г=1,5 р (р — максимально достигаемая прочность); он — предел текуче-
сти субстрата; s — толщина субстрата.
Уравнение (2.17) учитывает кроме факторов, нужных для определения коэффициента формы, также механические свойства субстрата.
Преобразования дают нам уравнение для прочности шва:
f = /s r/aks (2.18) г = fogy's г = 1,5р (2.19)
P = f°k l^s/1,5 (2.20) или p = sak/l,5l (2.20а)
Величина г включает коэффициент безопасности, который может иметь и иное значение, чем 1,5.
Однако и это отношение не учитывает влияние поверхностной обработки субстрата и качество клея. Для уточнения дополним его коэффициентами: kf — фактор соблюдения коэффициента формы (по некоторым данным он может иметь значение от 0,7
опт>мм
Рнс. 2.15. Определение размерного фактора т (т — угловой коэффициент приведенных прямых; 10пт = тоо,2; s —толщина; S[ = 3 мм; s2 = 2 мм; s3 = l,5 мм; *4 = 1 мм) [88].
53
до 1, т. е. разброс до 30%); kpu — коэффициент поверхностной обработки. Различные способы химической обработки поверхности приводят к разбросу прочности шва до 20%. При механических способах обработки разброс еще больше. Оптимальным значением kpu можно считать 0,8—0,9. Конечное уравнение для быстрого ориентировочного расчета прочности шва (в случае оптимально выбранного клея) имеет вид:
р= kfkpu(fokVsn,5) (2.21)
или
p = kjkpu{sokl\,Sl) (2.21а)
Если при испытании конечная величина получается меньше 70% р [согласно отношению (2.21)], необходимо выбрать другой клей. Если разброс при испытании более 40%, то необходимо изменить технологию склеивания. Этот расчет действителен для металлов и изотропных пластмасс в области до /=0,3.
Порядок расчета
1) В уравнение (2.17) подставляем необходимые величины; г определяется из отношения г= 1,5 р, где р получаем ориентировочно из данных изготовителя о прочности соединения данного материала иа данном клее, или из литературы, или из результатов исследований [66].
2) Полученное значение I подставляем в уравнение f=~ts/l.
3) Определяем kf\ для этого необходимо определить площадь соединения
F = bl (2.22)
(где Ь — ширина, а I — длина нахлестки) и установить, какие погрешности могут возникнуть иа практике. Принимаем во внимание только отрицательные величины, т. е. снижение прочности, вызванное слишком малыми I или Ь.
Степень снижения выразим коэффициентом площади, который должен быть меньше 1;
( уменьшенная площадь
пл ~ номинальная площадь
Затем измерением разброса толщины склеенного материала определим среднее снижение толщины, которое (выражеиое в %) вычитаем из 100%. Полученная величина является коэффициентом толщины:
