Склеиваемых поверхностей

Прочность сцепления (связывающая способность клея). Клеевые соединения хорошо выдерживают скалывание (сдвиг), хуже — отрыв и отдирание. Испытание сводится к определению предела прочности при статическом сдвиге (табл. 25.1). Кроме того, устанавливается прочность при отрыве (равномерном и неравномерном), а также прочность при длительно действующих постоянных и переменных вибрационных нагрузках. При соединении резиновых материалов определяют сопротивление отслаиванию и расслаиванию. Прочность клеевых соединений может превышать прочность склеиваемых материалов.

Соединения склеиванием не лишены и недостатков: низкая прочность на односторонний отрыв или отдир (ств ?» Э-г-65 даН/см2); относительно невысокая долговечность; необходимость нагрева, прижатия и выдержки (до 24 ч и более) деталей при склеивании; зависимость прочности от сочетания склеиваемых материалов, температуры склеивания и условий эксплуатации соединений; необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности; некоторая неравномерность распределения напряжений, так как наибольшие напряжения сдвига возникают в углах и по краям поверхностей склейки, где в первую очередь и появляются трещины.

обезжиривают органическими растворителями (бензином, ацетоном и др.) или водяным щелочным раствором. В зависимости от склеиваемых материалов и условий работы (характер нагрузок, температура и др.) для склеивания применяют различный клей, например БФ, БС, ВК, ФЛ-4, клеевые композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и др.

КЛЕЙ, адгезивы,- композиции на осн. органич. или неорганич. в-в, способные соединять (склеивать) разл. материалы за счёт образования прочной адгез. связи клеевой прослойки с поверхностями соединяемых материалов. Прочность клеевого шва зависит от адгезии К. к склеиваемым поверхностям, когезии клеевого слоя и свойств склеиваемых материалов. Основой органич. К. служат гл. обр. синтетич. олигомеры и полимеры, образующие клеевую плёнку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные К.), отверждения (термореактивные К.) или вулканизации (резиновые К.). К неорганич. К. относят алюмофосфатные, керамич., силикатные, металлич. (основа - жидкий металл, напр, галлий). К. могут быть жидкими (р-ры, эмульсии, суспензии), затвердевание которых происходит вследствие испарения растворителя, охлаждения, хим. превращений компонентов, или твёрдыми (плёнки, прутки, гранулы, порошки), используемые в виде расплава или наносимые на нагретые поверхности.

2) подготовки поверхности склеиваемых материалов (увеличение шероховатости, различные виды химической или физико-химической обработки);

В зависимости от склеиваемых материалов и условий работы (характер нагрузки, температура и др.) применяют различные марки клея, например: клей универсальный БФ-2 и БФ-4 (для склеивания стали, алюминиевых и медных сплавов, стекла, пластмасс, кожи как между собой, так и в любом их сочетании); клей 88 (для склеивания металлов и неметаллов, дюралюминия с кожей и резиной, дерева с резиной и других материалов); клеевые композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 (для склеивания и герметизации неразъемных соединений из стали, алюминия, керамики, стекла и других материалов, обеспечивая термостойкое соединение) и др. Толщина клеевой прослойки рекомендуется в пределах 0,05...0,15 мм. Большая толщина прослойки в большинстве случаев снижает прочность соединения.

КЛЕЙ — природные или синтетич. вещества, применяемые для соединения различных материалов за счёт образования адгезионной связи (см. Адгезия) клеевой плёнки с поверхностями склеиваемых материалов. По физ. состоянию К. представляют собой жидкости различной вязкости (жидкие мономеры, р-ры, суспензии, эмульсии), плёнки, порошки или прутки, расплавляемые перед употреблением и наносимые на горячие поверхности. По природе осн. компонента различают К. неорганич., органич. или элементоорганические. К неорганич. К. относятся жидкие стёкла (водные р-ры силиката натрия и калия) и клеи-фритты (водные суспензии композиций, содержащих окислы щелочных и щёлочноземельных металлов). Жидкие стёкла применяют для склеивания целлюлозных материалов, клеи-фритты — для склеивания металлов и керамики. К органич. К. относят композиции на основе природных и синтетич. полимеров. В произ-ве К. на основе природных полимеров используют вещества животного происхождения — продукты переработки мездры, костей и чешуи (коллаген), крови (альбумин) и молока (казеин), растит, происхождения — камеди, смолы, крахмал, декстрин, натур, каучук, гуттаперчу, зеин и соевый казеин. К. на основе природных полимеров применяют для склеивания древесины, бумаги, кожи, текст, материалов и т. д. Группа синтетич. К. включает композиции на основе полиакрилатов, полиимидов, полиэфиров, полиуретанов, синтетич. каучуков, феноло-формалъдегидных смол, карб-амидных смол, эпоксидных смол и др. Синтетич. К. обеспечивают высокую прочность склеивания различных материалов, обладают устойчивостью к факторам внеш. воздействия и находят применение при склеивании металлов, стекла, керамики, пластмасс, древесины, текст., целлюлозных и др. материалов. Элементоорганич. К. содержат в своём составе кремнийорганич., борорганич., металлоор-ганич. и др. полимеры, обладают очень высокими термостойкостью и термостабильностью (обеспечивают высокую прочность соединения различных материалов при кратковрем. нагревании до темп-р порядка 1000 °С и выше и выдерживают длит. нагревание при 400—600 °С). Элементоорганич. К. используют для склеивания металлов, керамики, графита, термостойких пластмасс и др.

Прочность клеевого соединения зависит от сорта клея и от сочетания склеиваемых материалов. Например, прочность клеев БФ колеблется от 45 до 600 кГ/см2. При склеивании резиновым клеем прочность соединения 4—10 кПсм*.

минимально необходимое. Это позволяет более точно определить доверительные интервалы и проследить за влиянием типов материала и геометрии соединения на его несущую способность. За наиболее существенные варьируемые параметры при испытаниях принимают длину нахлеста, его конфигурацию и склеиваемые с композитом материалы. При предварительном рассмотрении предполагается, что .обобщенная вариация при использовании различных склеиваемых материалов и клеев не зависит от средних значений рассматриваемых характеристик.

Напряженное состояние в клеевых соединениях исследуется двумя способами. Первый — связан с необходимостью решения систем дифференциальных уравнений, второй — использует метод конечных элементов. Различные аналитические подходы различаются, прежде всего, лежащими в их основе предположениями о свойствах склеиваемых материалов и деформационных характеристиках соединения. Предположения, лежащие в основе наиболее широко известных методов расчета клеевых соединений, перечислены в табл. 7. Все подходы, связанные с необходимостью решения дифференциальных уравнений, обычно рассматривают склеиваемые детали как пластины, а клеевой слой считают находящимся в двухосном напряженном состоянии. При использовании метода конечных элементов напряженное (или деформированное) состояние считается плоским.

точно широкими в направлении у (перпендикулярно плоскости чертежа), так что можно считать, что материал находитсяв состоянии плоской деформации, т. е. поперечные линейные деформации и сдвиговые деформации уху и yyz полагаются равными нулю. В общем случае склеиваемые материалы могут быть либо орто-тропными (слоистые композиты) либо изотропными и могут иметь различную, но постоянную по длине толщину. Склеивающий слой предполагается изотропным и постоянной толщины, намного меньшей, чем толщина склеиваемых материалов. Склеиваемые материалы рассматриваются как плоские тонкие пластины, работающие на изгиб, т. е. нормальными напряжениями аг и сдвиговыми напряжениями тжг, tyz при рассмотрении напряженного состояния пренебрегают. Структура слоистых композитов считается симметричной относительно их срединной плоскости. Уравнения равновесия. Дифференциальные уравнения равновесия элемента клеевого соединения в единичную нахлестку могут быть записаны с использованием схем силового взаимодействия соединения, представленных на рис. 44 (предполагается, что соединение имеет единичную ширину в направлении у). Результирующие силы в направлении жиги моменты в плоскости xz для склеиваемых материалов / и 2 определяются следующими зависимостями:

- нанесение нлея и его подсушив ("до отлипа"); .- плотное соединение склеиваемых поверхностей

Основным недостатком клеевых соединений является их ограниченная теплостойкость (от 60 до 400° С), обусловленная органической природой клеев. Кроме того, клеевые соединения обладают низкой прочностью при неравномерном отрыве. Прочность этих соединений существенно зависит от качества подготовки склеиваемых поверхностей и режима склеивания.

Склеивание заготовок из целлулоида и нитроцеллюлозного этрола производят размягчением склеиваемых поверхностей ацетоном.

Для склеивания деталей требуется механическая и химическая подготовка их поверхностей. Механическую подготовку и пригонку металлических деталей производят на металлорежущих станках или вручную напильником, сложные поверхности подвергают пескоструйной обработке; пластмассовые детали обрабатывают резанием или зачищают наждачной шкуркой. Химическая подготовка заключается в очищении и обезжиривании склеиваемых поверхностей ацетоном, спиртом, бензином или бензолом.

Лепо и другие [123] широко исследовали влияния изменений формы образца и условий нагружения на результаты испытаний образца типа представленного на рис. 2, а. В своих экспериментах он изменял способ обработки поверхности образца в зоне накладок, материал накладок, форму склеиваемых поверхностей, скорость деформирования, Длину, ширину и толщину образца.

Из рис. 32 видно, что малая прочность поверхности раздела склеиваемого материала и адгезионного слоя существенно понижает несущую способность соединения. Причиной этого может быть высокая вязкость клея * (при температуре отверждения) или плохая зачистка склеиваемых поверхностей.

СКЛЕИВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ И БУМАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Различные породы дерева и древесные пластики склеивают синтетич. клеями (гл. обр. на основе фенольных и карбамидных смол), к-рые по стойкости клеевых соединений к действию воды, микроорганизмов и по прочности склейки значительно более эффективны, чем желатиновые и казеиновые клеи. Древесные материалы, склеиваемые синтетич. клеями, должны иметь влажность не более 14—16%. При большей влажности древесина деформируется, а клеящая способность синтетич. смол, нанесенных на нее, ослабляется. Перед склеиванием древесину высушивают. Поверхности склеиваемых деталей должны плотно прилегать одна к другой (допускается отклонение от параллельности склеиваемых поверхностей не более 0,5 мм). Склеиваемые детали из древесных слоистых пластиков должны иметь равномерно шероховатую поверхность. Глянцевую, блестящую поверхность фанеры, а также участки фанеры, в к-рых клей пробился на поверхность, зачищают циклей или шлифуют наждачной бумагой и удаляют пыль.Подготовленные под склейку заготовки хранят при соответствующей темп-ре и влажности воздуха в помещении, изолированном от пыли. В зависимости от условий склеивания клеи наносят на одну или обе склеиваемые поверхности. Фенолформальдегидными клеями, сильно впитывающимися в древесину, обычно покрывают обе поверхности; исключение составляют твердые древесные породы. При одностороннем покрытии требуется клея 180—250 г/л2, при двухстороннем — 250— 340 г/ж2.

Для склеивания деталей требуется их механическая и химическая подготовка. М е х а янческую подготовку металлических деталей производят на металлорежущих станках или напильником, сложные поверхности подвергают пескоструйной обработке. При склеивании металлов следует избегать очень шероховатых поверхностей, чтобы "исключить попадание воздушных пузырьков в углубления поверхностей, что может привести к возникновению внутренних напряжений. Резиновые детали зачищают наждачной иш5'ркой. Пластмассовые детали обрабатывают резанием или зачищают шкуркой. Детали из стекла, фарфора перед склеиванием не подвергают механической обработке. Химическая подготовка заключается в обезжиривании склеиваемых поверхностей ацетоном, спиртом, бензином или бензолом.

В зависимости от свойств клея и качества пригонки склеиваемых поверхностей наносят два или более слоев, причем каждый последующий слой должен ложиться под прямым углом к предыдущему.

В качестве вспомогательных материалов, применяемых при склеивании, служат: а) бензол, авиационный бензин, толуол — для обезжиривания склеиваемых поверхностей (главным образом металлов); б) ацетон или спирт (96°) — для снятия твёрдой плёнки клея или обезжиривания.

После склеивания детали осторожно протирают, затем проверяют контрольным измерительным инструментом и устанавливают в зафиксированном состоянии на сушку при температуре 25—40° С в течение 16—24 час. В процессе сушки протекает полимеризация карбинола, выражающаяся в механическом скреплении склеиваемых поверхностей.