Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
снижение массы сотовых клееных конструкций по сравнению с массой сварной или заклепочной конструкции таких же размеров;
снижение вибрации конструкции;
герметичность клеевого соединения при давлении и вакууме; соединяемые материалы не подвергаются таким температурным колебаниям, как при сварке;
клеевое соединение не образует гальванические пары, не вызывает рекристаллизацию материалов и не способствует коррозии (растрескиванию) субстрата;
лучший внешний вид и более ровная поверхность;
155
возможность склеивания изделий самых различных размеров и высокая экономическая эффективность процесса склеивания, который можно использовать в непрерывном и автоматизированном производстве.
Склеивание металлов имеет и определенные недостатки: клеевое соединение чувствительно к ударам, высокой температуре и некоторым химическим реагентам;
клеевое соединение обычно является неразъемным; требуется очень тщательная подготовка поверхности; необходимо точное соблюдение технологии, главным образом при использовании многокомпонентных клеев и клеев, отверждаемых по сложным режимам;
конечная прочность достигается обычно за более длительный промежуток времени, чем при клепке и сварке;
возможности контроля качества соединения ограничены. Кроме перечисленных преимуществ и недостатков следует назвать и некоторые другие факторы, с которыми необходимо считаться, но которые нельзя однозначно отнести к преимуществам или недостаткам. Например, клеевое соединение представляет собой электрически изолированную систему (если не используются токопроводящие клеи, которых сейчас довольно много). Это свойство иногда может быть полезным, а иногда, наоборот, невыгодным.
Часто считают, что требования, предъявляемые к квалификации работников, занимающихся склеиванием, и оборудованию, необходимому главным образом при работе с такими клеями, как полиизоцианатные, эпоксидные, полиэфирные, смешанные клеи, особенно высоки. Однако если мы вспомним, какие требования предъявляются к сварке, особенно специальных сплавов, в защитной атмосфере и т. п., то убедимся, что и они достаточно высоки.
Сравним основные способы соединения металлов по главным критериям, к основным из которых относится прочность соединения. Как следует из теории, прочность клеевого соединения зависит не только от адгезии, но и от когезии отдельных компонентов. Безусловно, можно ожидать определенной разницы в прочности соединений различных материалов, склеенных одним и тем же клеем. В целом можно считать, что при склеивании материала с высокой прочностью может образоваться прочное клеевое соединение, причем клеевые соединения имеют преимущества по сравнению с заклепочными и сварными:
Прочность материала, МПа
Сплав А1, Си и Mg
350
Сталь
(хромоникелевая)
480
Нагрузка при разрушении, Н клеевое соединение
7000
4800
3750
5980
28800*
38500**
заклепочное соединение . сварное соединение
* 60% прочности основного материала.
** 80% прочности основного материала.
156
Таблица 4.1. Прочность клеевых соединений некоторых металлов [94]
Склеиваемые металлы Клей* Кратко- временная прочность, МПа Склеиваемые металлы Клей* Кратко- временная прочность, МПа
Сталь — бериллий 1 33,24 Сталь — уран 238 3 8,14
2 31,97 4 8,92
Сталь — ниобий 1 34,52 Сталь — цирконий 1 37 85
2 23,43 2 24,71
Сталь •— медь —бе- 1 43,05 Хром — хром 1 49,32
риллий 2 27,16 2 34,52
Сталь — молибден 1 33,34 Золото — золото 1 59,33
2 31,57 2 27,26
Сталь — палладий 1 35,89 Серебро — серебро 1 26,08
2 29,71 2 38,73
Сталь — рений 1 44,22 Сталь — сталь (не- I ?8,64
2 22,26 ржавеющая 18Сг, 2 41,87
Сталь — тантал 1 28,24 I3Ni)
2 22,75 Титан — титан 1 68,35
Сталь — вольфрам I 37,75 2 39,03
2 34,61
* I—эпифен 825А (фенолоформальдегидная смола-fэпоксид; «The Borden Chem. Со»);. 2 — ламинак 4П6 (полиэфирный; «American Cyanamid»); 3 — эпон 828 (эпокспполиамид-иый; «Shell»); 4 — аднпреи L (полиуретановый; «Du Pont»).
В табл. 4.1 приведены данные о прочности клеевых соединений металлов, которые в таком сочетании сварить нельзя.
Следует подчеркнуть, что соединения, отвержденные при нагреве, имеют, как правило, более высокую прочность. Однако многие современные клеи отверждаемые без нагревания, обеспечивают такую же прочность.
По-видимому, основными направлениями склеивания металлов следует считать соединение легких металлов и их сплавов» а также сложных комбинаций металлических материалов (которые нельзя сварить или сварка которых менее целесообразна,, чем склеивание) и металлов с неметаллами.
Рис. 4.1. Распределение напряжений в различных соединениях.
157
К преимуществам клеевых соединений металлов относится и равномерность распределения напряжений в шве при правильной конструкции соединения. В заклепочном же шве напряжения по краю отверстий очень высоки, а в сварном шве они неравномерны, как это видно из рис. 4.1 (ср. рис. 2.2 и 2.13). При динамическом нагружении эти неравномерные напряжения вызывают быстрое разрушение шва. И, наконец, склеивание более экономично, чем клепка, а в определенных случаях и сварка. Особенно это дает себя знать в крупносерийном производстве. Здесь есть большие резервы, связанные с использованием высококачественных клеев, повышением производительности труда и т. д. В настоящее время считается, что если расходы на склеивание принять за 100, то расходы на сварку составят от 80 до 160, а на клепку — от 120 до 180.
