Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
После этого на образцах устанавливают, достигнуты ли требуемые свойства соединения, а именно прочность в стандартных условиях, прочность в условиях эксплуатации и прочность спустя определенный срок работы в эксплуатационных условиях с помощью ускоренных испытаний на старение.
На основе результатов испытаний можно изменить технологический процесс и заложить эти изменения в проект технологического процесса для серийного производства. Этот проект должен включать описание необходимой оснастки, приспособлений, материалов, параметров технологического оборудования для всех операций.
Рис. 4.2. Сравнение затрат на склеивание, клепку и сварку:
1 — затраты на склеивание; 2 — затраты на клепку; 3 — затраты на зарплату ш»н клепке; 4 — затраты на поверхностную обработку при склеивании; а—начальные затраты на оборудование при склеивании (для изделий средних размеров и для средних серий); b — начальные затраты на оборудование при сварке (для изделий средних размеров н для средних серий); с —затраты на зарплату при склеивании; d — затраты на клем; А, В — точки, в которых один процесс становится дешевле другого; z — заштрихованная площадь — затраты на сварку.
162
Затем необходимо экономически обосновать технологию производства продукта, иногда сопоставить с другими процессами с точки зрения технико-экономических показателей (рис. 4.2). Технические и технологические преимущества определяются экономией материалов, сокращением числа операций, отношениями поставщик — заказчик и т. п. Экономическую оценку, как правило, проводят с помощью системы стоимостного анализа. При экономической оценке не следует забывать ни о затратах энергии, ни о рабочей силе (по квалификационному тарифу), ни о расходе и обеспечении материалами и т. д.
Поскольку склеивание является обычной технологической операцией, для выбора материалов и клеев существуют таблицы и картотеки, содержащие все необходимые данные. Выбор материалов, расчет основных параметров соединения, оценка его свойств и т. д. являются вопросом обычного опыта. Все эти параметры можно заложить в счетно-вычислительную машину, которая способна выбрать материалы, расчитать клеевое соединение и т. д.
5. СКЛЕИВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
Пластмассы очень редко соединяют клепкой (галантерейные изделия из искусственной кожи), другие механические соединения применяются часто и они, в сущности, такие же, как механические соединения металлов и древесины. Неразъемные соединения пластмасс получаются в основном сваркой, химической сваркой и склеиванием.
Выбор способа в конкретном случае зависит от химической природы полимерного материала, формы и размеров изделия (иногда полуфабриката), его конструкционных особенностей, от взаимосвязи между предшествующей соединению и последующей технологическими операциями, требований, предъявляемых к свойствам соединения и т. д.
При сварке однородных материалов в основе процесса лежит явление аутогезии. Понятие «аутогезия» впервые было использовано в 1935 г. [76] и применено для обозначения случая, когда адгезив (клеящий материал) и субстрат имеют тождественную химическую и молекулярную структуру. В результате прочность клеевого шва может достигать когезионной прочности субстрата. Если такая прочность не достигается, то причинами могут быть недостаточное смачивание и недостаточная адсорбция, а также несовершенная взаимная диффузия. В практике известны случаи сварки разнородных пластмасс (например, некоторых видов органического стекла с помощью модифицированного ПВХ).
II*
163
Современная технология сварки включает различные способы соединения большого числа пластмасс (горячими газами, трением, ультразвуком, токами высокой частоты и другими способами).
Сварка и аутогезия имеют некоторые общие черты и с химической сваркой. Речь идет не столько о взаимной диффузии соединяемых полимерных материалов, сколько о взаимодействии молекул на границе фаз. При химической сварке проявляется действие свободных функциональных групп в поверхностном слое полимера и в объеме. При возрастании температуры и одновременном действии давления эти группы могут взаимодействовать друг с другом. Так происходит, в частности, химическая сварка не полностью отвержденных реактопластов. Химической сварке способствует набухание полимеров в .соответствующем растворителе, поскольку при этом повышается подвижность функциональных групп. Требуется лишь умеренное повышение температуры и невысокое давление. Так сваривают, например, трубы из ПВХ с помощью тетрагидрофурана (или 10%-ного раствора ПВХ в тетрагидрофуране).
Другим примером является химическая сварка отвержденных фенолоформальдегидных смол новолачного типа. На слой новолака наносят тонкий слой порошка гексаметилентетрамина, при этом на поверхности образуются диметилениминовые и метиленовые группы.
Прочность шва, который образуется при химической сварке, зависит от продолжительности выдержки клеевого соединения при заданном режиме. При этом улучшается контакт на границе фаз и повышается степень отверждения.
При химической сварке реактопластов решающим является степень предварительного отверждения, что связано с наличием в поверхностных слоях довольно большого числа реакционноспособных групп. При химической сварке термопластов большую роль играет диффузия молекул через границу между свариваемыми поверхностями, которая зависит от температуры и давления в системе. До химической реакции дело, как правило, не доходит.
