Клеевые соединения деревянных конструкций реферат

Обновлено: 06.07.2024

Клеевым называется неразъёмное соединение составных частей изделия с применением клея. Действие клеев основано на образовании межмолекулярных связей между клеевой плёнкой и поверхностями склеенных материалов. Применяют для соединения металлических, неметаллических и разнородных материалов. Клеевые соединения применяют в таких ответственных конструкциях, как летательные аппараты и мосты.
Склеивание - это способ создания неразъемного соединения элементов конструкции с помощью клея. Процесс склеивания основывается на явлении адгезии - сцепления в результате физических и химических сил взаимодействия клея с различными материалами при определенных условиях.

Введение……………………………………………………………. 3
1. Достоинства клеевых соединений…………………………………………….4
2. Недостатки клеевых соединений……………………………………………. 4
3. Классификация клеев…………………………………………………………..4
4. Конструирование клеевых соединений……………………………………….5
5. Расчет клеевых соединений……………………………………………………8
6. Обозначение клеевых соединений…………………………………………….9
7. Расчет на прочность клеевых соединений…………………………………..10
8. Контроль качества клеевых соединений…………………………………….10
9. Контроль качества клея……………………………………………………….14
Список использованной литературы…………………………………………. 16

Файлы: 1 файл

Копия Клеевые соединения.docx

1. Достоинства клеевых соединений…………………………………………….4

2. Недостатки клеевых соединений……………………………………………. 4

4. Конструирование клеевых соединений……………………………………….5

5. Расчет клеевых соединений…………………………………………………… 8

6. Обозначение клеевых соединений…………………………………………….9

7. Расчет на прочность клеевых соединений…………………………………..10

8. Контроль качества клеевых соединений…………………………………….10

Список использованной литературы…………………………………………. 16

Склеивание - это способ создания неразъемного соединения элементов конструкции с помощью клея. Процесс склеивания основывается на явлении адгезии - сцепления в результате физических и химических сил взаимодействия клея с различными материалами при определенных условиях.

1. Достоинства клеевых соединений

1) возможности соединения практически всех конструкционных материалов в любых сочетаниях, любой толщины и конфигурации;

3) коррозийная стойкость соединений;

4) не создают концентрации напряжений,

5) не вызывают коробления деталей;

6) надёжно работают при вибрационных нагрузках;

7) клеевые соединения дешевле;

8) клеевые конструкции при прочих равных условиях обладают меньшей массой.

2. Недостатки клеевых соединений

1) сравнительно невысокая прочность, в особенности при неравномерном отрыве;

3) низкая теплостойкость;

4) необходимость соблюдения мер по технике безопасности (установка приточно-вытяжной вентиляции);

5) для большинства соединений требуется нагрев, сжатие и длительная выдержка соединяемых деталей.

3. Классификация клеев

По природе основного компонента различают клеи:

В зависимости от склеиваемых материалов и условий работы:

- БФ-2, БФ-4 (склеивания стали, алюминиевых и медных сплавов, стекла, пластмасс, кожи);

- клей 88 (склеивание металлов и неметаллов, дюралюминия с кожей и резиной, дерева с резиной и других материалов);

- эпоксидный клей ЭД-20 (склеивание и герметизации неразъёмных соединений из стали, алюминия, керамики, стекла и других материалов, обеспечивая термостойкое соединение).

По геометрии клеевого шва:

- по косому срезу рис.1.а,

- с накладными 1.б,

Рисунок 1. Виды клеевых соединений листов

4. Конструирование клеевых соединений

Элементы конструкции, сборка которых осуществляется склеиванием, должны иметь для этого специально спроектированное соединение. При проектировании клеевого соединения необходимо:

• определить величину и тип нагрузки на всю конструкцию и особенно на клеевое соединение;

• определить изменение свойств клеевого соединения под воздействием среды, в которой оно будет работать;

• выбрать материал конструкции;

• рассчитать размеры и остальные конструкционные параметры соединения с учетом запаса прочности;

• выбрать технологию склеивания (обработку поверхности, способ нанесения клея, режим отверждения);

• экономически обосновать выбранную конструкцию и технологию.

При конструировании клеевых соединений необходимо учитывать следующие рекомендации:

• площадь склеивания должна быть как можно большей;

• нагрузку должна нести максимальная часть площади склеивания;

• необходимо добиваться, чтобы напряжение в клеевом шве действовало в направлении его максимальной прочности;

• оптимальные зазоры между склеиваемыми поверхностями в зависимости от марки клея и конструкции должны быть в пределах:

0,05. 0,15мм при склеивании металлов между собой;

0,05. 0,2мм при склеивании металлов с неметаллическими материалами;

0,1. 0,2мм при склеивании металлов с резиной.

В процессе эксплуатации клеевые соединения воспринимают различные нагрузки, которые могут быть приведены к четырем основным типам (рис. 2). В табл. 1 представлены типы конструкций клеевых соединений, способных воспринимать различные нагрузки.

Рис. 2. Основные типы нагруження клеевого соединения:

а - сдвиг; б - равномерный отрыв; в - отдир; г - внецентровой отрыв

Таблица 1. Рекомендуемые типы конструкции клеевых соединений в зависимости от направления нагрузки

Стыковые с одной и двумя накладками

Угловые с загибом кромки

Соединения полых профилей

С формированным гладким раструбом

Тавровые с уголком

С двухраструбной муфтой

С гладкой надвижной муфтой

Стыковые с нахлестом

5. Расчет клеевых соединений

Для расчета наиболее распространенных соединений пользуются приближенными формулами.

Действующие напряжения при сдвиге нахлесточного соединения:

где F - сдвигающая сила; b, a - ширина и длина нахлестки.

Для неответственных соединений длина нахлестки

где s - толщина склеиваемых листов.

При динамических нагрузках прочность при сдвиге принимают равной 1/3 ее значения при статическом нагружении.

Расчетные формулы для определения действующих напряжений в соединениях на "ус" листов и труб представлены в табл. 2.

Таблица 2. Расчетные формулы для определения напряжений в клеевых соединениях на "ус"

Касательные напряжения τ

Обозначения: F — растягивающая сила; М — изгибающий момент; θ — угол скоса; r0, r1 - внешний и внутренний радиусы трубы; s - толщина листов; b - ширина листа.

Для клеевых соединений деталей из полимерных, композитных и других материалов с малым модулем упругости уточненные расчеты следует вести с учетом деформации деталей.

Эпюра удельных нагрузок имеет обычную вогнутую форму с максимальными значениями по концам.

В случае приклейки полки линейно-упругого уголка к жесткому основанию и действия отрывающей нагрузки вдоль другой полки распределение давления в клеевом слое подчиняется зависимостям для балки на упругом основании.

В реальных конструкциях наблюдается значительный разброс показателей прочности. Это следует учитывать при проектировании конструкций, вводя коэффициент запаса прочности, который назначают в результате экспериментальной отработки клеевого соединения.

В зависимости от степени ответственности конструкции и условий ее работы выбирают значение коэффициента запаса прочности от 1,5 до 3.

6. Обозначение клеевых соединений

1. В клеевых соединениях (ГОСТ 2.313-82) место соединения элементов изображается сплошной линией толщиной 2мм (рис. 3, а). Для обозначения клеевого соединения применяют условный знак, который наносят на линии-выноски сплошной основной линией.

2. Швы, выполняемые по замкнутой линии, следует обозначать окружностью диаметром от 3 до 5мм тонкой линией (рис. 3 б, в).

При необходимости в том же пункте технических требований следует приводить требования к качеству шва.

4. При выполнении швов клеями различных марок всем швам, выполняемым одним и тем же материалом, следует присваивать один порядковый номер, который следует наносить на линии- выноске. При этом в технических требованиях материал следует указывать записью по типу:

Клей БФ-4 ГОСТ. (№3)

Рис. 3. Обозначение клеевых соединений на чертежах

7. Расчет на прочность клеевых соединений

- расчёт шва на прочность клеевого шва нахлёсточного соединения производят по формуле:

τ ́ = F / ( b ∙ l ) ≤ [ τ_c ́ ]

где - расчётное напряжение на срез в клеевом шве.

Допустимое напряжение на срез шва для клея БФ-2 = 15…20 Н/мм2, для клея БФ-4 = 25…30 Н/мм2.

8. Контроль качества клеевых соединений

Для определения качества склеивания используют три группы показателей: технологические (т.е. соответствие используемой технологии техническому заданию), технические (механические и прочие свойства клеевых соединений) и показатели надежности (долговечность и пр.). Показатели долговечности относятся к важнейшим характеристикам, определяющим возможность использования клеев для решения конкретных задач.

Каждая склеенная конструкция имеет свои особенности и эксплуатируется в определенных условиях. Поэтому проводят специальные испытания склеенных изделий (стендовые), которые максимально приближены к реальным условиям эксплуатации.

Все существующие методы контроля можно условно разделить на три группы: методы разрушающего контроля, неразрушающего и методы оценки долговечности склеенных изделий в процессе их эксплуатации.

Методы разрушающего контроля. Основным преимуществом этих методом является их простота и информативность. Именно на основании результатов экспериментальных исследований определяют перечень клеев, рекомендуемых к применению. Результаты экспериментальных исследований используются:

непосредственно при проектировании изделий и их расчетах, например на прочность, используются упругие характеристики клеев;

для сравнительного анализа свойств различных материалов используют величины разрушающих напряжений.

Методы и технологии. Для обеспечения качества склеивания хороши все средства при условии, если они:

являются достоверными и отражают реальные условия нагружения;

имеют невысокую стоимость, поскольку все затраты, расходуемые на проведение контрольных операций приводят к увеличению стоимости выпускаемой продукции;

На основании данных требований разработана методика проведения контроля качества склеивания. Существуют и другие средства и методы контроля, однако они являются собственностью разработчиков, которые хотят сохранить их конфиденциальность. Приведем некоторые примеры использования специфических методов контроля:

прочность при кручении — изгиб — удар. Такие методы используются для определения качества крепления полов транспортных средств;

циклические нагрузки — кручение. Данные методы применяются для оценки качества склеивания вала рулевого управления и карданной передачи в конструкции автомобилей и в судостроении;

сжатие при воздействии волы. Данные методы используются при оценке клеев при изготовлении корпусов кораблей или отсеков подводных лодок.

В процессе эксплуатации клеевые соединения подвергаются не только воздействию расчетных нагрузок, но и возможно возникновение внештатных ситуаций, и в этих случаях возникают экстремальные нагрузки. Они не являются продолжительными, однако и в этих условиях клеевое соединение должно быть прочным и надежным.

Древесина – традиционный строительный материал, экологически чистый, с многовековым опытом использования.

Достоинства древесины: достаточная прочность, невысокая плотность, упругость, малая теплопроводность, относительно низкая стоимость.

В последние годы все более весомый процент строительных и столярных изделий производится из клееной древесины. Это вызвано тем, что клееная древесина обладает несомненными преимуществами по сравнению с массивной. Выделим основные из них:

1) Высокое качество поверхности. Перед склейкой древесины из нее вырезаются сучки и дефекты, заготовки подбираются по цвету, текстуре. Поэтому изделия из клееной древесины имеют безупречный внешний вид. Это актуально для таких изделий, как мебельный щит, половая доска, вагонка и т.п.

2) Стабильность геометрических размеров. В отличие от массивной клееная древесина сохраняет свою форму и размеры с течением времени. Она не дает усадки, не скручивается и не изгибается. Это обусловлено отсутствием в клееной древесине внутренних напряжений. Актуально для строительного, оконного бруса и т.д.

3) Прочность. Конструкции из клееной древесины имеют на 50-70% большую прочность по сравнению с массивной.

При благоприятных условиях эксплуатации деревянные конструкции могут прослужить несколько столетий.

Глава 1. Склейка древесины

Клеевые соединения древесины подразделяют на торцовые и боковые. Торцовые клеевые соединения могут быть нескольких видов: впритык плоскими торцовыми поверхностями; шиповые профилированными поверхностями; на ус; с одинаковым уклоном к продольной оси; на ступенчатый ус; зубчатое клеевое соединение; ступенчатое клеевое соединение. Боковые клеевые соединения древесины: кромочное; соединение на гладкую фугу, на вставных шипах; в паз и гребень, на рейку; пластевое клеевое соединение.

Для склеивания конструкции групп А₁ Б₁ могут использоваться карбамидные и поливинилацететные клеи; для групп А₂ и Б₂ – карбамидомеламиновые, для всех остальных групп конструкции рекомендуется применять резорциновые и фенольно-резорциновые клеи. При склеивании древесины с металлом следует использовать эпоксидные клеи. Условное сокращенное обозначение клеев по их происхождению приведено ниже. Для краткости в условных обозначениях указано только химическое происхождение клеев без указания конкретных марок.

Сокращенное условное обозначение клеев

Карбамидоформальдегидные Мн Полиакрилатные Па

Меламиноформальдегидные Мл Эфироцеллюлозные Эц

Фенольно-формальдегидные Фн Клеи-расплавы Кр

Эпоксидные Эп На основе синтетического Ск

Поливинилацетатные Пва Глютиновые Г'л

Полиуретановые Пу На основе натурального Нк

Перхлорвиниловые Пхв Казеиновые Кз

Основные свойства клеев, используемых в производстве изделий из древесины, приведены в табл.1, а рекомендации по их применению - втабл.2.

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/м 2 (200—350 кг/см 2 ), 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.

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 нагреве до температуры не более 80 “ С. Этот клей применяют для заделки трещин в неответвленных местах чугунных корпусов, для упрочнения неподвижных сопряжений, для крепления накладок на дисках муфт сцепления и др.

Клей БФ-2 бензо- и маслостоек, является хорошим диэлектриком, защищает склеенные поверхности от коррозии. Хранят в закупоренной посуде, берегут от попадания воды, огнеопасен.

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 тепловой обработки склеиваемых деталей; применяют эпоксидные клеевые составы, затвердевающие при температуре 18—20 °С.

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.

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.

В настоящее время все шире применяют неразъемные соединения металлов и неметаллических материалов, получаемые склеиванием. Это соединения деталей неметаллическим веществом посредством поверхностного схватывания и межмолекулярной связи в клеящем слое. Наибольшее применение получили клеевые соединения внахлестку (рис.17), реже — встык. Клеевые соединения позволили расширить диапазон применения в конструкциях машин сочетаний различных неоднородных материалов — стали, чугуна, алюминия, меди, латуни, стекла, пластмасс, резины, кожи и т. д.

Рис.17. Клеевое соединение внахлестку

Применение универсальных клеев типа БФ, ВК, МПФ и других (в настоящее время употребляют более ста различных марок клеев) позволяет довести прочность клеевых соединений до 80% по отношению к прочности склеиваемых материалов. Наибольшее применение в машиностроении клееные соединения, работающие на сдвиг. Оптимальная толщина слоя клея 0,05…0,15 мм.

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 уменьшается).

Достоинства и недостатки клеевых соединений.

- простота получения неразъемного соединения и низкая стоимость работ по склеиванию;

- возможность получения неразъемного соединения разнородных материалов любых толщин;

- 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;

- сравнительно невысокая прочность;

- неудовлетворительная работа на неравномерный отрыв;

- 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 качества с удалением сучков и пороков. Клеевые конструкции могут быть прямыми, изогнутыми, постоянного, переменного, профильного сечений, длиной до десятков метров и высотой поперечного сечения, измеряемой метрами. Клеевые соединения прочны и монолитны, их податливость так мала, что ее не учитывают, поэтому клееные элементы рассчитывают как элементы цельного сечения (рис. 18). Эти соединения водостойки, стойки против загнивания и в химически агрессивных средах, что обеспечивает их надежность и долговечность.

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.

Склеивание элементов деревянных конструкций позволяет устранить такой недостаток древесины, как ограниченность сортамента, полнее использовать преимущество древесины как конструкционного строительного материала. Клеевые соединения при качественном изготовлении являются почти идеальным средством соединения, подобно сварке в металлических конструкциях.

Основные типы клеевых соединений заготовок для изготовления КДК (по пласти, по кромке, по длине) показаны на рис. 4.11. Соединение по пласти применяется для создания клееных деревянных элементов требуемой высоты сечения. Стыки досок по кромкам используются при изготовлении массивных большепролетных клееных деревянных конструкций с проектной шириной сечения элемента большей, чем ширина отдельных досок.

Рис. 4.11. Клеевые соединения заготовок для изготовления клееных деревянных элементов: а - по пласта; б - по кромке; в - по длине в стык; г - по длине "на ус"; д ~ по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на пласти заготовок; е - по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на кромки заготовок

Для соединения досок (заготовок) по длине в настоящее время применяются зубчатые шипы по ГОСТ 19414-90. В зависимости от расположения шипов по отношению к пласти соединяемых заготовок различают три вида: В - вертикальное с выходом зубьев на пласти; Г - горизонтальное с выходом зубьев на кромки заготовок и Д - диагональное. Наибольшее распространение получили первые два вида (см. рис. 4.11,д,е).

Зубчатый шип одинаково хорошо работает на растяжение, изгиб, кручение или сжатие.

Зубчатый шип характеризуется тремя параметрами: L - длина шипа; t - шаг шипов; b₁ - затупление шипа. Для сращивание заготовок по длины чаще всего используется шипы со следующими параметрами: L=20 мм, t=6 мм,b₁=1 мм; L=32 мм, t=8 мм,. b₁=1 мм Для соединения клееных элементов под углом применяется шип со следующими параметрами: L=50, t=12, b₁=1,5 . Таким шипом соединяются: ригель и стойка в карнизном узле клееных деревянных рам из прямолинейных элементов типа РДП, элементы двухшарнирных арок в коньковом узле (рис. 4.12).

Удельное торцовое давление запрессовки должно обеспечивать целостность соединений при технологическом перемещении склеиваемых заготовок. Это давление устанавливается в зависимости от геометрических параметров зубчатых шипов, размеров поперечного сечения заготовок и породы склеиваемой древесины и не должно превышать следующих значений, в МПа: при L=20 мм - 10; при L=32 мм - 8; при L=50 - 4.В зубчатых шипах после запрессовки должен оставаться зазор S не более 5% L.

Равнопрочность, монолитность и долговечность клеевых соединений в деревянных конструкциях могут быть достигнуты только применением, водостойких конструкционных клеев. Долговечность и надежность клеевого соединения зависят от устойчивости адгезионных связей, вида клея, его качества, технологии склеивания,эксплуатационных условий и поверхностной обработки досок

Клеевой шов должен обеспечивать прочность соединения, не уступающую прочности древесины на скалывание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон. Прочность клеевого шва, соответствующую прочности древесины на растяжение вдоль волокон, пока еще не удается получить, поэтому в растянутых стыках площадь склеиваемых поверхностей приходится увеличивать примерно в 10 раз косой срезкой торца на ус или на зубчатый шип.

Плотность (беспустотность) контакта клеящего вещества со склеиваемыми поверхностями должна создаваться еще в вязкожидкой фазе конструкционного клея, заполняющего все углубления и шероховатости, благодаря способности смачивать склеиваемую поверхность. Чем ровнее и чище остроганы склеиваемые поверхности и чем плотнее они прилегают одни к другим, тем полнее монолитность склеивания, тем равномернее и тоньше клеевой шов. Деревянная конструкция, монолитно склеенная из сухих тонких досок, обладает значительными преимуществами перёд брусом, вырезанным из цельного бревна, но для реализации этих преимуществ необходимо строгое соблюдение всех условий технологии индустриального производства клееных деревянных конструкций.

После отверждения конструкционного клея от сформировавшегося клеевого шва требуется не только рав-нопрочность и монолитность, но и водостойкость, теплостойкость и биостойкость. При испытаниях разрушение опытных образцов клеевых соединений должно происходить в основном по склеиваемой древесине, а не по клеевому шву (с разрушением внутренних, когезионных связей) и не в пограничном слое между клеевым швом и склеиваемым материалом (с разрушением пограничных, адгезионных связей)

Рис. 4.12. Клеевые соединения элементов деревянных конструкций под углом: а - в карнизном узле рам; б - в коньковом узле треугольных 2-шарнирных арок

Клеевые содинения применялись давно, главным образом в столярных изделиях. В начале XX в. в Швейцарии, Швеции и Германии стали применять несущие деревянные конструкции, соединенные на казеиновом клее. Некоторые из этих деревянных конструкций, надежно защищенные от увлажнения, сохранились до наших дней. Однако в полной мере удовлетворить требованиям, предъявляемым к соединениям элементов несущих конструкций современных капитальных сооружений, белковые клеи животного и тем более растительного происхождения не могли.

Решающее значение для современного индустриального производства клееных деревянных конструкций на новой технологической базе имеет развитие химии полимерных материалов и производства синтетических клеев. Синтетические полимерные материалы с запланированными свойствами позволяют обеспечить требуемые прочность и долговечность клеевых соединений. Поиск оптимального ассортимента конструкционных клеев и соответствующих режимов поточного производства клееных конструкций продолжается, но уже сейчас имеется набор синтетических клеев, которые позволяют соединять деревянные строительные детали не только с деревом, но и с синтетическими полимерными материалами и даже с металлическими деталями.

В отличие от казеиновых и других белковых клеев синтетические конструкционные клеи образуют прочный водостойкий клеевой шов в результате реакции полимеризации или поликонденсации. В настоящее время в основном применяют резорциновые, фенольно-резорциновые, алкилрезорциновые, фенольные клеи. Согласно СНиП П-25-80, выбор типа клея зависит от температурно-влажностных условий, при которых будут эксплуатироваться клееные конструкции.

Эластичность и вязкость клеевого шва особенно важна при соединении деревянных элементов с металлическими, фанерными, пластмассовыми и другими конструкционными элементами, имеющими температурные, усадочные и упругие характеристики. Однако использование эластичных каучуковых клеев в напряженных соединениях как правило недопустимо из-за недостаточной прочности таких соединений и чрезмерной ползучести их при длительном нагружении.

Чем суше н тоньше склеиваемые доски, тем меньше опасность образования в них трещин..Если усушечное коробление недосушенных досок произойдет еще до отверждения клеевого шва, но после прекращения давления пресса, то склеивание будет необратимо нарушено, хотя возможно, что этот брак обнаружится лишь позднее, когда трещина раскроется по клеевому шву.

Читайте также:

Клеевые соединения деревянных конструкций реферат

Оглавление

Файлы: 1 файл

Копия Клеевые соединения.docx

Клеевые соединения дерева

рис. 18. Типы клеевых стыков древесины