Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
В ряде случаев бывает важно, чтобы клей отверждался быстро. Для этого с успехом применяют некоторые виды клеев, которые можно расплавить индукционным или высокочастотным нагревом. Отверждение происходит в результате застывания расплава при соответствующем давлении. Этот способ склеивания похож на точечную сварку. Однако на практике возникают проблемы, связанные со взаимным расположением соединяемых элементов, их параллельностью и хорошей очисткой в месте соединения. Этот способ требует сложных конструкционных приспособлений, механической фиксации.
4.2. СВОЙСТВА КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ
Сложность системы металл — клей в том, что свойства клеев и металлов (физико-механические, реологические, термические, химическая стойкость) совершенно различны. Поэтому процессы, протекающие в реальном клеевом соединении при комплексном воздействии нагрузки и других эксплуатационных факторов, так сложны, что до сих пор их суммарно не удалось оценить и количественно описать. Поэтому, как правило, изучают влияние отдельных факторов и некоторых их сочетаний (об этом мы уже говорили в первых разделах книги).
Характер действия механической нагрузки на клеевое соединение был изучен с помощью скоростной киносъемки (приблизительно десять тысяч кадров в секунду) ([55]. На клеевом соединении алюминиевого сплава внахлестку, полученном с применением эпоксидных клеев, было показано, что сначала происходит деформация металла. В момент, когда деформация вызывает существенный рост напряжения отдира (через 0,1 мс), появляется первая трещина. Дальше части шва быстро расходятся. Деформированный лист частично возвращается в первоначальное состояние за 0,25 мс. При изучении характера разрушения выяснилось, что клей оставил линейные следы, ориентированные в направлении действия напряжения. На разрезе металла отмечено изменение его структуры. Характер разрушения достаточно сильно различается при действии кратковременной
160
и длительной нагрузок. Во втором случае поверхность разру* шения более однородна. Исходя из нормальных условий и учитывая влияние температуры и химических реагентов на свойства клеевых соединений, можно сделать вывод, каким будет характер разрушения в условиях, существенно отличающихся от нормальных (высокая или низкая температура, присутствие воды или химических реагентов).
Поведение соединения, кроме того, определяется свойствами отвержденного клея. От модуля упругости при растяжении и изгибе, температуры стеклования, логарифмического декремента затухания, термического коэффициента расширения, водо-поглощения, диффузионных констант и химической стойкости клея будут зависеть прочность и поведение клеевого соединения при эксплуатации.
Используемые для склеивания металлов клеи можно разделить на жесткие и эластичные. Жесткие клеи используют для соединений, находящихся под статической нагрузкой. Эти конструкции, как правило, характеризуются большой долговечностью. Эластичные клеи более пригодны для соединений, на которые действуют динамические нагрузки, поскольку они обеспечивают более высокую прочность при отдире, что очень важно при динамических нагрузках.
В последнее время с успехом применяют клеи на армирующих наполнителях. Их преимущество заключается в том, что на наполнители можно наносить эластичный клей, который имеет высокую прочность при отдире, а жесткое волокно способствует снижению ползучести при статических нагрузках. Так, если при использовании обычных клеев без носителей (ридакс, аралдит) исходная прочность соединений составляла соответственно 1450 и 1600 И, то после действия динамической нагрузки (104 циклов) она снижалась на 50%, а при использовании тех же клеев, но на стеклоткани снижение прочности составляло 30%. Подобные результаты получаются и при повышенных температурах, действие которых проявляется не только в снижении прочности, но и в уменьшении числа циклов до разрушения. Многочисленные опыты показали, что клеевое соединение металла выдерживает в нормальных условиях более 107 циклов без разрушения или при растрескивании металла вне клеевого шва.
4.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ
При конструировании клеевых соединений металлов [66, 93] необходимо:
1) определить величину и вид нагрузки на всю конструкцию и особенно на клеевое соединение;
2) определить продолжительность действия температуры,
11—268 1 61
влажности, химических реагентов (и их концентрацию) и изменение свойств соединения под действием этих факторов;
3) выбрать подходящий металлический субстрат;
4) выбрать подходящий клей и в случае необходимости — адгезионный грунт, добавки и т. д.;
5) рассчитать размеры и остальные конструкционные параметры соединения с учетом резерва прочности (выраженного заданным коэффициентом безопасности);
6) выбрать технологию склеивания: поверхностную обработку субстрата (в зависимости от его вида, размера и формы, а также требований, предъявляемых к качеству шва); способ нанесения клея (в зависимости от его консистенции, жизнеспособности, летучести, расхода, требований к оборудованию, возможностей автоматизации или механизации и т. д.); если наносят несколько клеев или несколько слоев, т. е. адгезионный грунт, активатор, порошкообразные компоненты и т. д., то следует определить порядок и способ их нанесения или добавления в клей; при необходимости определяют и способы разбавления, перемешивания, вакуумирования и т. д.; способ отверждения (температуру, давление, продолжительность, тип и количество катализатора, активаторов или ускорителей и т. д.).
