Сборка клеевых соединений кратко
Обновлено: 28.06.2024
Склеивание является современным методом получения неразъемных соединений заготовок с помощью введения между сопрягаемыми поверхностями слоя специального вещества (клея), которое
способно непосредственно скреплять эти заготовки. Важным преимуществом склеивания является возможность получения соединения из неоднородных металлов, а также неметаллических материалов.
При склеивании можно избежать появления внутренних напряжений и деформаций соединяемых заготовок. Недостатком клеевых соединений является их низкая термостойкость (менее 100°С), склонность к ползучести (смещению одной части склеенной заготовки относительно другой) при длительном воздействии сдвигающих усилий, а также длительная выдержка для полимеризации клея в соединении. Склеивание применяется для соединения металлических и неметаллических заготовок (в том числе и труб), заделки трещин и раковин в деталях, восстановления неподвижных посадок и для целого ряда других работ, связанных с созданием неподвижных неразборных соединений.
Технологический процесс склеивания для всех видов соединяемых материалов и всех видов клеев состоит, как правило, из следующих этапов:
• подготовка поверхности к склеиванию;
• нанесение клея на склеиваемые поверхности;
• выдержка нанесенного слоя клея;
• сборка (соединяемых) склеиваемых заготовок;
• выдержка соединения при определенной температуре и давлении;
• очистка шва от подтеков клея;
• контроль качества клеевых соединений.
Наиболее широко применяемые марки клеев приведены в табл. 5.3.
Подготовка поверхности к склеиванию сводится к механической подгонке, приданию необходимой шероховатости склеиваемым поверхностям, очистке от грязи и масла и тщательному обезжириванию. Выбор инструмента для механической подгонки и придания необходимой шероховатости зависит от типа клеевого соединения. Для механической подгонки, придания заданной шероховатости и механической очистки используются напильники, надфили, наждачная бумага и методы станочной обработки (точение, шлифование, фрезерование и т. п.).
Наносимый на поверхности слой клея должен быть равномерным, без пузырьков воздуха. Клеи в зависимости от назначения могут быть жидкими, пастообразными или в виде клеющей пленки. Наиболее удобны клеющие пленки, которые не требуют специального регулирования клеющего слоя. Вручную клей наносится кистью или шпателем, жидкие клеи можно наносить пульверизатором. Во время выдержки после нанесения клея происходит испарение из него влаги и летучих веществ, в результате чего клей приобретает нужную вязкость и уменьшается усадка клеевого шва.
Совмещение склеиваемых заготовок, исключающее их самопроизвольное смещение, осуществляется при помощи струбцин и других зажимных приспособлений. Процесс склеивания и полимеризации должен происходить при определенных условиях: давление — 0,3… 1 МПа, температура — 5… 30 °С, время выдержки — от 20 мин до 72 ч. Для создания необходимых условий используются механические, пневматические и гидравлические прессы и специальные установки с электрическим или газовым подогревом. Возможно использование для нагрева соединяемых заготовок открытого пламени газовых или бензиновых горелок.
Контроль клеевого соединения осуществляется визуально, а также путем испытаний его на герметичность и прочность. Соединение считается выполненным удовлетворительно, если при контроле на прочность разрушение происходит не по клеевому шву, а по основному материалу.
Склеивание труб
Соединение труб различного назначения при помощи клеев позволяет по сравнению с резьбовыми и сварными работами в два-три раза сократить трудовые и энергетические затраты. Для склеивания стальных трубопроводов разработаны специальные эпоксидные клеи, составы которых приведены в табл. 5.4. Различают четыре типа составов эпоксидных клеев. Составы типов I и II предназначены для клеевых соединений бандажного типа (рис. 5.13, а, б); состав типа III — для клеемеханических соединений (рис. 5.13, в); состав типа IV — для муфтовых и раструбных соединений (рис. 5.13, г).
марок ПАП-1 и ПАП-2
Характеристика и назначение материалов, используемых для выполнения соединений трубопроводов
Для выполнения соединений труб применяются различные материалы, выбор которых зависит от назначения соединения. Краткие характеристики и назначение этих материалов приведены в табл. 5.5.
Клеевые соединения бандажного типа (см. рис. 5.13, а, б) выполняются путем многослойной намотки на концы стыка стальных труб ленты из стеклоткани с нанесенным на ее поверхность слоем эпоксидного клея. Фиксация взаимного положения стыкуемых труб обеспечивается за счет применения струбцин с призмами, бандажа из металлической ленты, опор и подвесок. Зачистка концов труб перед склеиванием осуществляется на участках длиной не менее 0,7 диаметра. Зачищенные поверхности перед склеиванием обезжириваются ацетоном или бензином для улучшения соединения клея с металлом. Клеевой состав готовят, смешивая компаунд (основные компоненты клея) с отвердителем. Намотка подготовленной ленты с нанесенным на нее клеевым составом на концы соединяемых труб выполняется вручную в радиальном направлении туго и без перекосов. Середина ленты при этом должна располагаться в месте стыка труб. Для получения необходимой прочности и герметичности соединение должно быть выдержано при температуре окружающего воздуха 5… 17°С в течение четырех суток, при температуре 17…25°С — в течение двух суток. Для сокращения времени выдержки и увеличения прочности клеевого соединения применяются искусственные условия выдержки при температуре 80 °С в течение трех часов или при температуре 120°С в течение полутора часов. Склеенные таким образом трубы перемещаются только с помощью переноски; категорически запрещается перемещать их волоком или сбрасывать с высоты.
Для получения клеемеханических соединений (см. рис. 5.13, в) клей наносится на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность раструба или муфты. После нанесения клея прямой конец трубы заводится в раструб или муфту и обжимается по периметру. После обжатия происходит отвердение клея. Длина нахлестки (длина участка трубы, входящая в раструб или муфту) должна составлять не менее 1,2 диаметра трубы.
Раструбные и муфтовые соединения труб (см. рис. 5.13, г) от клеемеханических отличаются тем, что обжатие муфты или раструба не выполняется.
Основным дефектом клеевого соединения является его недостаточная прочность, которая может быть вызвана следующими причинами:
• плохой очисткой склеиваемых поверхностей;
• неравномерным нанесением клея на склеиваемые поверхности (недостаток или избыток клея на отдельных участках);
• отвердением клея до соединения поверхностей;
• недостаточным давлением на детали при склеивании;
• недостаточным температурным режимом и недостаточным временем просушивания соединения.
Для устранения этих недостатков необходимо очистить поверхность от клея, вновь очистить и обезжирить ее, а также соблюдать температурный и временной режим при выполнении клеевых соединений.
Факторы, определяющие целесообразность склеивания
Основная функция клея – скрепление деталей или элементов конструкции между собой и сохранение соединенных частей в эксплуатационных условиях в соответствии с конструктивными требованиями. Выполняя эту роль, адгезивные материалы позволяют решать многие проблемы, связанные с формированием соединения, упрощают и ускоряют процессы сборки, создают возможности для самого разнообразного конструирования. Несомненно, процесс склеивания во многих случаях является более рациональным и экономичным, чем традиционные методы неразъемного соединения деталей.
Склеивание материалов имеет ряд преимуществ перед другими видами соединения. Склеивание заменяет пайку, сварку и клепку, обеспечивая достаточную прочность шва. Клеями
называются вязкие вещества, способные при определенных условиях скреплять между собой поверхности различных деталей. Клей обладает связывающими свойствами, которые основаны на его способности смачивать склеиваемый материал и прочно соединяться с ним. Жидкий раствор клея, нанесенный на склеиваемые поверхности, при высушивании или в результате химических реакций густеет и превращается в твердую пленку –
клеевой шов
.
Применение клеев непрерывно расширяется. Склеивают теперь не только отдельные мелкие детали, но и целые конструкции. Соединением деталей при помощи клея обеспечивается:
– высокая прочность и герметичность швов;
– возможность соединения между собой самых разнородных материалов (металл – резина, металл – пластмассы и т. п.);
– ликвидация технологических операций, ослабляющих скрепляемые детали и элементы конструкций (пробивка и сверление отверстий под заклепки, винты и т. п.);
– большая равномерность распределения напряжений в клеевых конструкциях по сравнению с клепаными, болтовыми, сварными конструкциями;
– получение соединений, гладких по наружной и внутренней поверхностям;
– возможность изготовления конструкций из элементов любой толщины и формы, включая тонкие пленки, пластины, листы, трубы и др.
Выбор клея зависит от конструкции и назначения изделия, а также от условий, в которых оно работает. При рассмотрении клеев с точки зрения их применения необходимо обращать внимание на следующие аспекты [1].
1. Склеивание может оказаться единственным возможным способом образования соединения. Применение механических методов соединения (например, клепка, пайка, сварка, крепление винтами или гвоздями) часто приводит к короблению, изменению цвета, коррозии или ухудшению качества материалов, вследствие проявления других отрицательных факторов или дефектов.
2. Склеивание может быть предпочтительным перед другими способами с точки зрения сокращения затрат и улучшения качества изделия за счет снижения объема механической обработки.
3. В некоторых случаях при изготовлении клееных конструкций может потребоваться дополнительное крепление с помощью других методов сборки.
Области применения, в которых клеи рациональны, следующие:
– соединение разнородных материалов (сочетание металлов, резин, пластиков, вспененных материалов, древесины, стекла и т. д.);
– соединение разнородных металлов, образующих коррозионно-опасные пары (железо с медью, например);
– склеивание многослойных конструкций, в частности трехслойных с заполнителем (сотовым или пенным), изготовление листовых слоистых материалов (пластиков, сочетания древесины с металлом);
– приклеивание усиливающих элементов конструкции – элементов жесткости;
– конструкционное склеивание – создание элементов, испытывающих напряжения на сдвиг и сжатие, полностью исключая механические способы крепления;
– герметизация соединений – стыков, швов, технических отверстий, образующихся при клепании, винтовых и болтовых соединений;
– крепление малопрочных хрупких элементов (тонких пленок, фольги и т. д.)
– склеивание элементов конструкций специальной формы, если площадь склеивания велика или соединение осуществляется во многих точках одновременно, либо требуется точная подгонка между сопрягаемыми элементами конструкции;
– временное крепление элементов конструкции, целью которого является использование клеевого соединения по истечении некоторого времени. Оно осуществляется с помощью клеящих лент, а также клеями для закрепления и фиксации различных деталей (вместо механических устройств перед использованием других средств сборки.
Клеевое соединение – неразъемное соединение элементов конструкций с помощью клея, образующего между ними тонкую прослойку (клеевой шов).
Клеевые соединения получили в последние годы широкое распространение во многих отраслях машиностроения благодаря появлению клеящих материалов (конструкционных клеев) на основе синтетических полимеров, которые обладают высокой податливостью и благодаря этому обеспечивают склеивание практически всех материалов промышленного значения (сталей, сплавов, меди, серебра, древесины, пластиков, фарфора, тканей, кожи и многих других). Еще одно их достоинство состоит в возможности склеивания металлов и неметаллов. Благодаря этому клеевые соединения используют для производства новых материалов в форме слоистых листов (металлических листов с пластмассовым покрытием или пластмасс с покрытием из металла и т. д.).
Иногда склеивание представляет собой единственный способ соединения разнородных материалов в ответственных конструкциях. Клеевые соединения позволяют реализовать новые конструкции (слоистые, сотовые и др.), которые не могут быть выполнены с помощью соединений других типов.
Применение клеев в металлических конструкциях позволяет надежно и прочно соединять разнородные металлы разной толщины, исключать более дорогие заклепочные, сварные и болтовые соединения.
Клеевые швы не ослабляют металл, как при сварке или сверлении отверстий под болты, они не подвержены коррозии и часто герметичны без дополнительного уплотнения.
Области и объемы применения силовых клеевых соединений непрерывно растут. Современные самолеты имеют до 500 м 2 , а аэробусы до 1500 м 2 силовых клеевых соединений (металлических и слоистых неметаллических конструкций).
Клеевые соединения превосходят заклепочные и сварные соединения при работе на срез благодаря сравнительно полному использованию площади сопряжения соединяемых деталей.
Основными недостатками клеевых соединений является:
· старение со временем, вызывающее существенное снижение прочности;
· невысокая теплостойкость (рабочая температура обычно не выше 300 °С), обусловленная органической природой клеев;
· потребность сложной оснастки для изготовления конструкций сложного профиля;
· необходимость тщательной подготовки поверхности под склеивание.
Процесс склеивания содержит следующие операции:
· превращение клеящего вещества в состояние, пригодное для нанесения на поверхность склеиваемого материала (расплавление, приготовление клеящей пленки и т. д.);
· подготовка поверхности склеиваемых материалов (придание шероховатости, различные виды химической или физико-химической обработки);
· нанесение клеящего вещества;
превращение клеящего вещества в клеевой слой, соединяющий материалы при
· соответствующих температуре, давлении и времени выдержки;
· испытание соединения на надежность.
Применение в промышленности получают клеи, обладающие коррозионной неактивностью, нетоксичностью, грибо-, водо- и атмосферостойкие с высоким сопротивлением старению и способностью к длительному хранению (табл. 4.3).
Клеевые соединения конструктивно подобны сварным и в особенности паяным соединениям. Прочность соединений пропорциональна площади склеивания. В нахлесточном соединении большее повышение прочности можно получить за счет увеличения ширины нахлестки, нежели ее длины (из-за неравномерного распределения нагрузки по длине соединения). Благоприятное влияние на прочность соединений оказывают скосы кромок листов и накладки.
Механизм процесса склеивания изучен недостаточно. Установлено, что клеящие свойства полимеров зависят от строения макромолекул, условий образования пленки и ее физико-химических свойств, подготовки поверхности, природы склеиваемого материала и многого другого. Так, при склеивании одним и тем же клеем различных металлов прочность соединений оказывается различной. Например, предел прочности при сдвиге соединений на эпоксидном клее для сталей составляет 34 МПа, а для дуралюмина 21 МПа. Поэтому задачи конструирования и сборки (технологии) связаны между собой и рассматриваются комплексно.
Таблица 4.3 Механические характеристики клеевых соединений и области применения клеев
Пайку твердыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов. При пайке соблюдают следующие основные правила:
- как и при пайке мягкими припоями, поверхности подгоняют друг к другу припиливанием, механическим или химическим способом очищают от грязи, окислов и жиров;
- детали в месте спая покрывают флюсом (рис. 12.6, б), накладывают кусочки припоя (медные пластинки) и закрепляют мягкой вязальной проволокой (рис. 12.6, г);
- подготовленные детали нагревают паяльной лампой (рис. 12.6, д) в кузнечном горне или электропечи;
- когда припой расплавится, детали снимают с огня и держат в таком положении, чтобы припой не стекал со шва;
- затем детали медленно охлаждают.
Рис. 12.6. Пайка твердыми припоями:
а – подгонка поверхностей деталей; б – смазывание поверхностей деталей флюсом; в – вставка медной пластины; г – фиксирование соединяемых деталей направляющей прокладкой; д – нагрев деталей
Охлаждать детали с напаянной пластинкой в воде нельзя, так как это ослабит прочность соединения. Применяют другой способ пайки: подготовленные детали нагревают и обсыпают бурой, затем опять нагревают и к месту соединения подводят конец медной или латунной проволоки, которая, расплавляясь, заливает место спая. По мере охлаждения спаянные детали промывают в воде, протирают сухими тряпками и просушивают; шов зачищают наждачной бумагой или опиливают напильником.
Флюс, оставшийся после пайки, также можно удалить непродолжительным кипячением в растворе, содержащем 10 % каустической соды, 5 % машинного масла и 85 % воды.
Лужение – это покрытие поверхности металлических изделий полудой – тонким слоем сплава (олова со свинцом и др.). Лужение, как правило, применяют при подготовке деталей к пайке, для предохранения изделий от коррозии, окисления, а также как подготовительную операцию при заливке подшипников баббитом.
Сплавами из олова со свинцом и цинком лудят металлические изделия в целях предохранения от ржавчины. Красивую белую и блестящую полуду для лужения художественных изделий получают из сплавов олова (90 %) с висмутом (10 %).
Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготовления полуды и ее нанесения на поверхность.
Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявляемых к изделиям, и способа нанесения полуды.
Щетками обычно обрабатывают поверхности, покрытые окалиной и сильно загрязненные. Изделия перед лужением промывают чистой водой.
Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кругами и шкурками.
Химическое обезжиривание поверхностей изделий осуществляют в водном растворе каустической соды (на 1 л воды – 10 г соды).
Минеральные масла удаляют бензином, керосином и другими растворителями. Медные, латунные и стальные изделия травят в течение 20–23 мин в 20–30 %-ном растворе серной кислоты с подогревом.
Лужение осуществляют двумя способами: погружением в полуду и растиранием.
Лужение погружением (небольших изделий) выполняют в чистой металлической посуде, в которой предварительно расплавляют полуду, насыпая на ее поверхность маленькие кусочки древесного угля для предохранения от окисления. В расплавленную полуду медленно погружают изделия и держат до прогрева, затем вынимают и быстро встряхивают. Излишки полуды снимают, протирая паклей, обсыпанной порошкообразным нашатырем. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках.
Лужение растиранием (больших изделий) выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щеткой или паклей хлористый цинк, а затем равномерно нагревают поверхность изделия до температуры плавления полуды. После лужения охладившееся изделие протирают влажным песком, промывают водой и сушат.
Сборка клеевых соединений
Клеевое соединение – это неразъемное соединение деталей машин, строительных конструкций и других изделий с помощью клеев.
Клеевые соединения обладают достаточной герметичностью, водомаслостойкостью, высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Склеивание во многих случаях может заменить пайку, клепку, сварку, посадку с натягом.
К недостаткам таких соединений относятся незначительная теплостойкость (при температуре выше +90 °C их прочность 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 обычно возможно только склеиванием.
Чаще всего применяют соединения внахлестку и встык с помощью планки, втулки и т. п. (рис. 12.7, а – в).
Рис. 12.7. Рекомендуемые конструктивные формы клеевых соединений: а – плоскостные; б – тавровые; в – цилиндрические;
I – нахлесточные соединения, II – врезные (шпунтовые), III – стыковые
Универсальный клей БФ-2 и его разновидности применяют для склеивания металлов, стекла, фарфора, бакелита, текстолита и других материалов, для заделки трещин в неответственных местах чугунных корпусов, упрочнения неподвижных сопряжений, крепления накладок на дисках муфт сцепления и др. Механическая прочность клея сохраняется при нагреве до температуры не более 80 °C.
Клей БФ-2 бензо- и маслостоек, хороший диэлектрик, защищает склеенные поверхности от коррозии, но огнеопасен; его хранят в закупоренной посуде, не допуская попадания воды.
Тонкий слой клея БФ-2 наносят на подготовленные поверхности соединяемых деталей, подсушивают до отлипания при температуре 20–60 °C в течение 50–60 мин. Далее наносят второй слой клея, вновь подсушивают, затем – третий слой, после этого соединяют склеиваемые детали и сушат при температуре 140–150 °C в течение 30–60 мин при давлении 1–2 МПа.
Клеи БФ-4 и БФ-6 применяют для получения эластичного шва на деталях из тканей, резины, фетра. Они имеют небольшую механическую прочность по сравнению с другими клеями.
Клеем ВС-10Т склеивают детали, длительное время работающие при температуре до 300 °C. Он обладает высокой механической прочностью и стойкостью. Такое клеевое соединение не подвержено действию керосина, смазочных масел и воды.
Использование эпоксидных клеев, затвердевающих при температуре 18–20 °C, устраняет необходимость тепловой обработки склеиваемых деталей. Для приготовления клеевых составов в эпоксидные смолы (ЭД-5; ЭД-6; ЭД-40) добавляют отвердитель – полиэтиленполиамин (примерно 10 масс.ч. на 100 масс.ч. эпоксидной смолы), дибутилфталат (10–15 масс.ч. на 100 масс.ч. эпоксидной смолы) и наполнитель, в качестве которого используют алюминиевую или бронзовую пудру, стальной или чугунный порошок, портландцемент, сажу, стекловолокно и т. д. Наполнители увеличивают вязкость эпоксидного состава и повышают прочность клеевого соединения.
Термостойкие клеи применяют для склеивания деталей из различных металлов, которые работают в условиях высоких температур и вибраций. Клей ВК-32-200 используют для склеивания деталей из металлов и неметаллических материалов, работающих непрерывно до 300 ч при 200 °C и до 20 ч при 300 °C. Его наносят в два слоя: первый слой выдерживают 15–20 мин при 20 °C, второй слой – 15–20 мин при 20 °C и 90 мин при 65 °C, после чего соединяют склеиваемые детали.
Технологический процесс клеевого соединения деталей состоит из таких этапов, как:
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Клеевое соединение деталей.
Сущность клеевого соединения
Разработана клеевая технология соединения деталей одежды (клеевой метод), внедрение которой повышает производительность труда, позволяет осуществлять широкую механизацию и автоматизацию производства, улучшать качество швейных изделий. В настоящее время клеевые материалы применяются при изготовлении одежды различных ассортиментных групп и позволяют уменьшить затраты на производство и улучшить качество выпускаемых изделий.
Клеевой способ соединения основан на применении клеевых веществ, образующих прочную связь со склеиваемыми материалами.
Клеевым называют неразъемное соединение, образующееся в результате взаимодействия клеящего вещества (порошок, нить, паутинка) со склеиваемыми материалами химическим или термическим способами.
Сущность процесса склеивания заключается в том, что при нагревании склеиваемых материалов, находящихся под давлением, термопластичный клей при температуре размягчения и плавления переходит в вязкотекучее состояние, благодаря чему проникает в склеиваемые материалы на некоторую часть их толщины, где затем при охлаждении затвердевает и образует клеевое соединение .
При выполнении клеевых соединений принята терминология:
Проклеивание шва: нанесение клея на детали в области шва с последующим приклеиванием полоски материала или тесьмы (герметизация швов в водоотталкивающей одежде)
Клеевое закрепление среза детали швейного изделия - проклеивание среза детали для предохранения его от осыпания (подгибание низа брюк, пальто)
Склеивание деталей швейного изделия – клеевое соединение двух и более деталей или слоев материалов (сборка бортовой прокладки изделия, лацкана, воротника)
Приклеивание деталей швейного изделия - клеевое соединение мелкой детали с основной (прокладывание клеевой кромки в области проймы, шлицы, прокладки в низ рукавов)
Дублирование деталей швейного изделия - соединение по поверхности двух и более деталей посредством склеивания или сварки (изготовление воротников и манжет мужских сорочек)
Читайте также: