Клеевое соединение
Клеевое соединение
Клеевое соединение, неразъёмное соединение деталей машин, строительных конструкций, мебели, изделий лёгкой промышленности и др., осуществляемое с помощью клея. К. с. позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений. К. с. используют при изготовлении изделий из стали, алюминия, латуни, текстолита, гетинакса, стекла, фанеры, древесины, ткани, пластмассы, резины и др. материалов, которые можно соединять в различных сочетаниях. При монтаже оборудования и строительстве сооружений К. с. могут заменять сварку, клёпку и др. (см. Клеёные конструкции). Для К. с. применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и др. клеи. Толщина клеевой прослойки обычно 0,01—0,1 мм. Чаще всего с помощью клея выполняют соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв. Такие соединения для стальных изделий обеспечивают предел прочности на сдвиг 20—35 Мн/м2(200—350 кг/см2), а в ряде случаев значительно выше. Прочность клеёного шва пластмасс обычно превышает прочность самого материала. Недостатками К. с. являются их меньшая долговечность, например, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями (особенно при резких колебаниях температуры), и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв (т. н. отдир). В этих случаях хорошие результаты даёт применение комбинированных соединений — клеезаклёпочных и клеесварных.
Клеевые соединения
К недостаткам клеевых соединений относятся: незначительная тепловая стойкость (при температуре выше +90° С прочность их резко снижается), склонность к ползучести при длительном воздействии больших статических нагрузок, длительные сроки сушки, необходимость нагрева для получения стойких и герметичных соединений, низкая прочность на сдвиг и др.
Надежное соединение деталей малой толщины, как правило, возможно только склеиванием.
Рис. 1. Рекомендуемые конструктивные формы клеевых соединений: а — плоскостные; б — тавровые; в — цилиндрические: I — нахлесточнЫе соединения; II — врезные (шпунтовые); III — стыковые
Клеевые соединения осуществляют различными способами. Чаще всего применяется соединение внах-рстку и встык с помощью планки, втулки и т. п.
Наиболее распространенные клеевые соединения показаны на рис. 1.
Существуют различные виды клеев. Наиболее известен клей БФ, выпускаемый под марками БФ-2, БФ-4, БФ-6.
Универсальный клей
БФ-2 применяют для склеивания металлов,
стекла, фарфора, бакелита, текстолита
и других материалов. Механическая
прочность сохраняется при
Клей БФ-2 бензо- и маслостоек, является хорошим диэлектриком, защищает склеенные поверхности от коррозии. Хранят в закупоренной посуде, берегут от попадания воды, огнеопасен.
Клей БФ-2 в жидком виде наносят на подготовленные поверхности соединяемых деталей возможно более тонким слоем. Затем получившаяся пленка клея сушится «до отлипа» при температуре 20— 60 С в течение 50—60 мин. Наносится второй слой, вновь сушится, затем наносится третий слой и склеиваемые детали соединяют и сушат при температуре *40—150 °С в течение 30—60 мин при давлении 1— 2МПа(10—20кгс/см2).
Он обладает высокой прочностью и стойкостью. На склеенное этим клеем место не действует керосин, смазочные масла, вода. Часто этим клеем закрепляют накладки к тормозным колодкам автомобилей.
Клей ВС-ЮТ выпускается в готовом для употребления виде. Хранят его в герметичной посуде в темном помещении в течение шести месяцев (сохраняет клеящие свойства).
Клей ВС-10Т наносится в жидком виде в один-два слоя. После нанесения первого слоя сушка при нормальной температуре в течение часа, а затем наносится второй слой; детали соединяют и сушат при температуре 140—180 ° С в течение 1—2 ч при давлении 50—200 кПа (0,5—2,0 кгс/см2).
Карбинольный клей может быть в жидком или пастообразном состоянии (с наполнителем). Основа этого клея — сироп карбинольный, к которому добавляют перекись бензола. Клей пригоден для соединения стали, чугуна, алюминия, фарфора, эбонита и пластмасс; обеспечивает прочность склеивания только при использовании его в течение 3—5 ч после приготовления. Механическая прочность швов, выполненных карбинольный клеем, сохраняется при температуре до +60 °С.
Детали, склеенные карбинолом, сушат на воздухе в течение одних суток. Карбинольный клей бензо- и маслостоек, не поддается воздействию кислот и щелочей, воды, спирта и ацетона. Применяют для склеивания деталей карбюраторов, аккумуляторных банок и других работ.
Пастообразный карбинольный клей применяют преимущественно для склеивания мрамора, фарф0’ ра, пористых материалов, для заделки трещин, отверстий и т. д.
Бакелитовый лак — раствор смол в этиловом спирте. Детали, склеенные бакелитовым лаком, сушат при температуре 140—160 °С. Хранят бакелитовый лак в закрытой посуде при температуре не свыше 30 ° С в темном месте. Применяют для наклейки накладок на диски муфт сцепления.
Пластмассовые и стеклянные детали склеивают карбинольным клеем и бакелитовым лаком.
Эпоксидные клеи
устраняют необходимость
Для приготовления этих составов в эпоксидные смолы (ЭД-5, ЭД-6, ЭД-40) добавляют отвердитель — полиэтилен-полиамин (примерно 10 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы), дибутилфталат (10—15 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы) и наполнитель, в качестве кото: рого используют алюминиевую или бронзовую пудру, стальной или чугунный порошок, портландцемент, сажу, стекловолокно и т. д. Наполнители увеличивают вязкость эпоксидного состава и повышают прочность клеевого шва.
Термостойкие клеи применяют для склеивания Деталей из различных металлов, работающих в условиях высоких температур и вибраций. Клей ВК-200 применяют для склеивания из металлов и металлических материалов деталей, работающих непрерывно до 300 ч при 200’ С и до 20 ч при 300 °С.
Клеи наносят в два слоя. После нанесения первого материалы, соединяемые клеем ВК-32-200, мо-гут работать в интервале температур от +60 до 120 °С. Клей стоек против бензина, минерального масла и воды. В течение четырех месяцев материалы, соединенные этим клеем, могут работать в условиях, близких к тропическим (при влажности 90% и температуре 50 ° С), без заметных снижений прочности соединения.
Клеем ИПЭ-9 соединяют металлы, керамику, резину и другие материалы. Соединения очень прочны при температуре 300 °С.
Клей БФК-9 обладает высокой термостойкостью, применяют для соединения металлов с неметаллами. Клей наносят на обе поверхности тонким слоем и просушивают в течение одного часа при температуре 20 ° С и 15 мин при температуре 60 ° С. Затем наносят второй слой и просушивают в течение того же времени.
Технологический процесс клеевого соединения деталей независимо от его конструкции, разнообразия склеиваемых материалов и марок клеев состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей к склеиванию — взаимная подгонка, очистка от пыли и жира и придание необходимой шероховатости; нанесение клея кистью, шпателем, пульверизатором; выдержка после нанесения клея (время выдержки в зависимости от сортов клея и материала склеиваемы деталей колеблется от 5 мин до 30 ч и выше); затвердевание клея (используют печи с обогревом газами, пелки, установки с электронагревателями, уставки т. в. ч. и др.); температурный режим колеблет-я от +25 до 250 ° С и выше; контроль качества к левых соединений проводят ультразвуковыми установками, лупой, подготовленными образцами.
Основной дефект, который часто имеет место при склеивании, — так называемый «непроклей» (участки, на которых не осуществилось соединение склеиванием).
Причины непрочности клеевых соединений: – плохая очистка склеиваемых поверхностей; – неравномерное нанесение слоя на склеиваемые поверхности, отдельные участки поверхности клеем не смазаны или смазаны густо; – затвердевание нанесенного на поверхности клея до их соединения; – недостаточное давление на соединяемые части склеиваемых деталей; – неправильный температурный режим и недостаточное время сушки соединенных частей.
Неразъемными называют соединения, разъединение которых невозможно без разрушения соединяемых деталей или соединяющего материала. К ним относят заклепочные, сварные клеевые, паяные соединения, а также соединения с натягом.
Клеевые соединения
В настоящее время все
шире применяют неразъемные
Рис.17. Клеевое соединение внахлестку
Применение универсальных
На прочность клееных
соединений влияют характер нагрузки,
конструкция соединения, тип и
толщина слоя клея (при увеличении
толщины прочность падает), технология
склеивания, и время (с течением времени
прочность некоторых клеев
Достоинства и недостатки клеевых соединений.
Достоинства:
- простота получения
- возможность получения
неразъемного соединения
- отсутствие коробления получаемых деталей;
- герметичность и коррозионная стойкость соединения;
- возможность соединении очень тонких листовых деталей;
- значительно меньшая, чем при сварке, концентрация напряжений;
- высокое сопротивление усталости;
- малая масса.
Недостатки:
- сравнительно невысокая прочность;
- неудовлетворительная работа на неравномерный отрыв;
- уменьшение прочности
соединения с течением времени
- низкая теплостойкость большинства марок клеев.
Область применения. Клеевые соединения широко применяют в самолетостроении, при изготовлении режущего инструмента, электро- и радиооборудования, в оптической и деревообрабатывающей промышленности, строительстве, мостостроении. В настоящее время созданы некоторые марки клеев на основе полимеров, удовлетворительно работающих при температуре до 1000°. Клеевыми соединениями создают новые конструкции (сотовые, слоистые), отдельные зубчатые колеса соединяют в общий блок, повышают прочность сопряжения зубчатых венцов со ступицами, ступиц с валами, закрепляют в корпусе неподвижное центральное зубчатое колесо планетарной передачи, наружное кольцо подшипника качения, стопорят резьбовые соединения, крепят пластинки режущего инструмента и др.
Расчет клеевых соединений на прочность. Соединения внахлестку. При действии растягивающей или сжимающей силы F (рис. 17) расчет производят на сдвиг (срез) по формуле
,
где и — расчетное и допускаемое напряжения на сдвиг; = 10 ÷ 25 МПа для карбонильного клея, = 4,5 ÷ 7,0 МПа для клея группы БФ; F — нагрузка, действующая на соединение; — площадь сдвига (среза).
Клеевые соединения дерева |
» |
Из
досок ограниченных размеров можно
склеивать конструкции любых
размеров и форм. Для склеивания
используется маломерная древесина
и древесина пониженного
рис. 18. Типы клеевых стыков древесины
Для склеивания используются доски толщиной не более 50 мм и шириной по пласти не более 180 мм. Доски с большими размерами при усушке и разбухании коробятся. При этом возникают растягивающие поперек волокон напряжения, которые разрушают клеевые швы. Доски должны иметь влажность не более 10±2%. Перед склеиванием доски острагивают. Причем глубина острожки должна быть не менее 3 мм так, чтобы клеевой шов получился максимально тонким (не более 0,1 мм).
При склеивании соединений во избежание коробления конструкции, учитывают направление волокон и годичных слоев древесины склеиваемых деталей. Склеивая заготовки, кромка к кромке, годичные слои соседних брусков и дощечек располагают так, чтобы сердцевина и заболонь одной дощечки примыкали к сердцевине и заболони другой. При склеивании пластями направление годичных слоев в кромках соседних дощечек должно быть противоположным. Чтобы склеенный шов был менее заметен, в клей добавляют минеральные пигменты соответствующего древесине цвета — от 8 до 10% (по объему).
Для склеивания досок применяются клеи на основе термореактивных смол. Для склеивания древесины с металлом применяется эпоксидный клей ЭПЦ-1.
Технология склеивания состоит из нескольких процессов. Сначала доски из массива древесины распиливается на бруски, эти бруски фугуются так, чтобы боковые кромки примыкали друг к другу без зазора. Затем поперечными распилами из брусков выпиливают сучки и пороки древесины. Далее бруски собирают в пакет с ориентированием годовых слоев. Пакет разбирается, на торцах брусков делают зубчатый стык (гребенку), склеиваемые поверхности промазываются клеем, пакет вновь собирается и запрессовывается струбцинами.
Клей наносят равномерно на обе склеиваемые поверхности. Нанесение клея только на одну сторону клеевого шва не обеспечивает равномерного смачивания другой стороны, что приводит к непроклеенным пятнам и снижению прочности всего изделия. Так же не рекомендуется и через чур, обильное нанесение клея. Это приводит к его выдавливанию при запрессовке и затрате времени на его удаление. После нанесения клея, склеиваемые изделия выдерживают некоторое время, определенное изготовителем клея. За это время из клея испаряется излишняя влага, а концентрация клеящего вещества нарастает. Особенно выдержка необходима для жидких клеев или при высокой температуре клея и воздуха помещения. Поспешная склейка приведет к чрезмерному выдавливанию клея и образованию «голодной» склейки. И наоборот, в холодном помещении или густом клее время выдержки должно быть уменьшено, вплоть до немедленной склейки. В холодном помещении рекомендуется прогреть склеиваемые детали, но не более чем до 45°С, т.к на перегретой древесине клей может быстро высохнуть, образуя сухие пятна. По той же причине в помещении не допускаются сквозняки и запыленность.
После нанесения клея детали соединяют, плотно прижимают друг к другу и стягивают струбцинами, тисками или кладут под пресс. Самая примитивная струбцина получается из двух досок с просверленными отверстиями и вставленными в них болтами. Для костных клеев рекомендуется поддерживать давление от 0,1 до 0,4 МПа, при склеивании мездровым клеем давление может быть от 0,1 до 1,2 МПа. Величина давления во многом зависит от густоты клея. Давление более 1,2 МПа не рекомендуется, так как ведет к усадке древесины и требует сложного оборудования.
После склеивания досок на боковых поверхностях элементов образуются провесы, которые удаляют фрезерованием. Предел прочности клеевых швов на растяжение невелик, он примерно соответствует прочности древесины растяжению поперек волокон. Необходимо тщательно соблюдать технологию склеивания. В этом случае адгезия (сцепление клея с древесиной) будет достаточна и возможные разрушения будут проходить не по клею, а по древесине.
Характеристика и области |
» |
Способ соединения |
Характеристики соединений |
Области применения |
Клеи
водостойкие и |
Соединение, не дающее ослаблений в
соединяемых элементах и Требуются сухие (до 15% влажности) и тонкие (до 50 мм) строганные доски или бруски. Требуется
особо тщательное изготовление клееных
конструкций и изделий в |
Индустриальные сборные и Для конструкций, не защищенных от увлажнения, применяют водостойкие клеи, а для защищенных — может быть применен средневодостойкий клей. Клеи не водостойкие для изготовления несущих деревянных конструкций не допускаются. |
Клеестальные шайбы. |
Дорогостоящее и металлоемкое соединение, требующее специального заводского оборудования и особо тщательного контроля в процессе изготовления. Обладает большой грузоподъемностью. Дает малые деформации. |
В узлах и стыках сборных и сборно-разборных конструкций заводского изготовления. |
"Факторы, влияющие
на прочность клеевых соединений"
В технологии
вопрос о прочности клеевых
Прочность
клеевого крепления зависит от конструктивных,
технологических и
Конструктивные факторы: конструкция клеевых швов (геометрические размеры и характер соединения), структура и свойства материалов адгезива и субстрата.
Технологические факторы:
характер поверхностей склеиваемых материалов;
концентрация, вязкость, время и вид сушки клея;
количество остаточного растворителя;
температура и время активации клеевых пленок;
время и давление прессования;
время выстоя после прессования и др.
Эксплуатационные факторы:
характер статических и динамических деформаций клеевых соединений при эксплуатации изделий из кожи;
температурные и атмосферные воздействия;
действие воды и агрессивных сред, длительность эксплуатации и др.
3.1 Конструктивные факторы
Конструкция однотипных клеевых соединений влияет на их прочность, поскольку при прочих равных условиях от нее зависит концентрация напряжений (рисунок 4.1)
Существенное влияние на прочность клеевых соединений оказывает толщина слоя адгезива (рисунок 4.2). Достаточно общей закономерностью является снижение прочности по гиперболическому закону с увеличением толщины слоя адгезива. Исключение составляет лишь испытание на расслаивание, при котором с увеличением толщины в диапазоне малых толщин (иногда до 50—70 мкм) прочность сначала возрастает, а затем, пройдя максимум, начинает снижаться по общей закономерности.
Повышение прочности с увеличением толщины слоя адгезива в области малых толщин можно объяснить спецификой испытания, при котором с увеличением толщины существенно повышается деформационная и релаксационная способность адгезива, что и оказывает упрочняющий эффект. С некоторых значений толщины, когда адгезив в направлении перпендикулярном плоскости склеивания уже обладает достаточной деформационной способностью, этот фактор перестает доминировать.
Снижение
прочности с увеличением
Рисунок 4.1- Влияние конструкции клеевых соединений на коэффициент концентрации напряжений (номера вариантов соединений на схеме (а) соответствуют номерам кривых на графике (б)
Рисунок 4.2- Влияние толщины слоя адгезива В в клеевом соединении на его прочность Р:
1 — для всех испытаний, кроме расслаивания; 2 — для испытания на расслаивание
При склеивании пористых материалов, каковыми в основном являются обувные материалы, поры заполняются сначала клеящим веществом, а затем на поверхности материала образуется клеевая пленка. Поэтому, если толщина пленки меньше оптимальной (поверхностные пленки не сплошные), происходит так называемая "голодная" склейка, прочность которой мала. Когда же образуются сплошные поверхностные пленки, тогда и наступает оптимальное состояние. Оптимальная толщина клеевых пленок для обувных материалов колеблется в пределах 0,15-0,3 мм. Дальнейшее увеличение толщины клеевых пленок снижает прочность склеивания.
3.2 Технологические факторы
3.2.1 Характер поверхности склеиваемого материала
Главная цель подготовки поверхности к склеиванию—ее тщательная очистка от загрязняющих веществ субстрата и обеспечение максимального смачивания клеем поверхности материалов.
Различают
физико-механическую обработку, химическую
модификацию поверхности, ионизирующее
облучение поверхности
Механическая обработка поверхн
При механической обработке кожи для верха обуви (взъерошивание затяжной кромки) должно быть удалено отделочное полимерное покрытие, чтобы обеспечить взаимодействие клея с дермой кожи. Взъерошивание затяжной кромки верха обуви целесообразно проводить на расстоянии 0,5—1 мм от грани следа обуви. Это обеспечивает необходимую водостойкость клеевого соединения и исключает повреждение материалов в местах соприкосновения подошвы с верхом обуви.
Склеивание
без предварительной
Кожи для низа обуви (кожаные подошвы) следует взъерошивать до получения коротких волокон. При рыхлой структуре кож низкого качества, обладающих характерной ворсистой поверхностью, клей вступает в контакт лишь с поверхностными волокнами, склеиваются заготовка верха и ворс, неплотные длинные волокна кожи не выдерживают постоянного сильного натяжения во время ходьбы, что приводит к разрыву по волокнам кожи при низких показателях прочности крепления подошв. Рыхлые слои кожи, в частности мездра, должны быть полностью удалены, клей надо наносить на дерму.
Механическая
обработка поверхности
В результате механического взъерошивания поверхности резиновых подошв происходит разрыв молекулярных цепей с образованием свободных радикалов. Такие радикалы обладают повышенной химической активностью и способствуют более сильному взаимодействию с адгезивом.
В настоящее
время широко применяют синтетические
кожи для верха обуви, подготовка
поверхности которых к
Химическая модификация поверхн
Широкое применение получили подошвы на основе дивинилстирольных термоэластопластов (ТЭП). Вследствие термопластичной природы формованные подошвы на основе ТЭП нельзя подвергать механической обработке, так как возможно образование «наплывов» и изменение формы подошв.
Поверхность формованных подошв из ТЭП необходимо обработать галогенирующим составом (операция галогенирование): 3 %-м раствором дихлорамина в ацетоне или этилацетате с последующей сушкой в течение 10 минут. Эффективность галогенирования поверхности ТЭП подтверждается следующими данными: прочность склеивания до и после галогенирования соответственно составляет 7 и 131 Н/см. Можно также галогенировать подошвы из кожволона и стиронипа. После галогенирования подошвы приклеивают к верху обуви по обычной технологии полиуретановыми клеями.
Существенным
недостатком галогенирования
Современная технология позволяет осуществить подготовку поверхности формованных из ТЭП подошв воздействиемионизирующего облучения. Этот процесс можно легко автоматизировать, новая технология обеспечивает социальный и экономический эффект.
Все рассмотренные
способы подготовки поверхности
к склеиванию требуют нанесения
клея на подготовленную поверхность
непосредственно после
3.2.2 Реологические свойства клея. Нанесение клея на склеиваемые поверхности
Важным
технологическим процессом, влияющим
на прочность склеивания, является
нанесение клея на поверхности деталей.
Основными параметрами процесса
нанесения клеев являются вязко
Вязкость влияет на смачиваемость клеем поверхности материалов и растекание его по поверхности. Характер микрореологических процессов на границе раздела адгезив — субстрат во многом определяется вязкостью клея. В процессе растекания клея по поверхности материала происходит ориентация макромолекул адгезива по поверхности субстрата, определяющая степень контакта клея с материалом и характер межфазных взаимодействий на границе раздела. Повышенная вязкость клея препятствует его прониканию в структуру материала, заполнению пор и углублений, снижает площадь контакта между клеем и материалом. Низкая вязкость клея может привести к образованию тонкого клеевого слоя, так как прониканию низковязкого клея препятствует воздух, находящийся в порах и углублениях материала, в результате клей будет стекать с поверхности деталей, не образуя сплошной клеевой пленки.

- Клеевое соединение
- Клеевые материалы
- Клеевые материалы
- Клеевые соединения
- Клееные деревянные конструкции
- Клееный оконный брус
- Клеесварные соединения
- Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль
- Клаузиус Рудольф Юлиус Эммануэль (02.01.1822-24.08.1888)
- Клебсиеллалар
- Клевер
- Клевета и оскорбление
- Клевета и оскорбление
- Клеевое бесшвейное скрепление