Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
Получив все перечисленные выше данные, приступают к выбору клея. При этом выбирают несколько подходящих клеев,
58
по возможности разного типа (например, эпоксидные, цианакри-латные, силиконовые и т. д.). После сопоставления цены, доступности, технологичности, расходов на получение соединений в серийном производстве выбирают 2—3 типа, которые подвергают модельным испытаниям. По результатам этих испытаний решают вопрос о конкретном типе клея для данного применения.
Эта или подобные системы используются при составлении различных наглядных таблиц, в которых приводятся ассортимент доступных клеев и рекомендации к их применению. Кроме того, что подобные таблицы неточны и неполны, их главный недостаток состоит в том, что они не учитывают специфику технологии склеивания. Поэтому конструктору приходится на основе приведенной системы, ассортимента клеев и собственного опыта составлять наглядную таблицу применения клеев, наиболее распространенных в его практике.
2.3. ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ К СКЛЕИВАНИЮ
После анализа условий, в которых соединение будет работать, и после конструкторских расчетов, на основе которых устанавливаются параметры соединения, приступают к подготовке 'поверхности субстрата, которая является первым этапом склеивания.
2.3.1. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ СКЛЕИВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
Целью обработки поверхности субстрата перед склеиванием является достижение максимально возможной смачиваемости его выбранным клеем (в случае плавких клеев — их расплавами). Тем самым обеспечиваются оптимальные условия для контакта клея с поверхностью субстрата и создаются предпосылки для возникновения адгезионных связей. Чем большая площадь склеиваемой поверхности участвует в создании этих связей и чем больше их число, тем выше прочность соединения.
Было показано [49], что в случае очень гладкой поверхности двух субстратов значительный адгезионный эффект достигается и без участия клея при соприкосновении субстратов. Но поскольку обычно поверхности все же имеют неровности в пределах 1 —10 мкм, то для их сцепления необходимо нанести тонкий слой клея, выравнивающего эти неровности и способствующего соединению поверхностей.
При обработке поверхности важно, чтобы на субстратах не оставалось никаких посторонних веществ, загрязнений и шероховатостей. Кроме того, необходимо обеспечить оптимальные физико-химические свойства поверхности, что достигается с помощью различных способов физической и химической обработки:
59
a S' в г а
Рис. 2.16. Основные типы неровностей на склеиваемых поверхностях:
а — цилиндрические; б — конические глубокие; в — конические с обратным уклоном; 2 — конические плоские; д — чашеобразные.
1) физическая обработка: механическая (абразивное шлифование, обработка металлической щеткой, обработка наждачной бумагой, обработка пескоструйным аппаратом, фрезерная или токарная обработка); облучение (Y-лучами, ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, ионная бомбардировка); обработка ультразвуком; обработка статическим и высокочастотным разрядом; газопламенная обработка; сушка.
2) химическая обработка: обезжиривание [тампоном, в аппарате Сокслета, в парах растворителя, в ванне (возможно в комбинации с ультразвуком), поливом обезжиривающих веществ (не рекомендуется)]; травление; фосфатирование; анодирование; использование адгезионных грунтов.
В настоящее время, к сожалению, нельзя количественно теоретически оценить эффективность этих способов обработки. Однако накоплено достаточно много практических рекомендаций, на основе которых путем комбинирования перечисленных способов обработки определяют последовательность операций при подготовке к склеиванию тех или иных материалов.
При склеивании шероховатых поверхностей на прочность соединения влияют размеры и форма шероховатостей. Заполнение шероховатостей клеем [10] (рис. 2.16) обусловлено их формой, которая может быть цилиндрической, трапециевидной, конусообразной или круглой. Решающее значение имеют краевой угол смачивания 0 и угол наклона поверхностной шероховатости (стенки капилляра) Y. Если .0 + 1F= 180°, то капиллярное давление положительно, происходит смачивание, и клей достаточно прочно закрепляется в шероховатостях. Капиллярное давление можно рассчитать по уравнению:
Ъ , 2Щ„(Ч> + 6) (2 26)
R г0— л: cos у ’
где у — поверхностное натяжение; ^ — радиус мениска поверхности клея в капилляре; г0 — радиус капилляра в месте мениска; х — длина участка капилляра, который смачивается.
На практике достаточно определить значение суммы ^F+O, которая должна быть меньше 180°.
Согласно ряду современных представлений, адгезия зависит от возможности возникновения сил Ван-дер-Ваальса, которые в значительной степени обусловлены полярностью соединяемых материалов. Помимо этих сил в некоторых случаях (например,
60
при склеивании каучуков, металлов или стекла изоцианатами) возникают химические связи, что доказано экспериментально. Силы Ван дер-Ваальса зависят от расстояния, на котором они действуют, на что можно повлиять улучшением смачиваемости. Возникновение химических связей можно стимулировать применением специальных веществ — адгезионных грунтов (например, различных силанов).
