Технология склеивания изделий из композиционных материалов

Н. А. Алексеева, 2014

Дана краткая характеристика клеев различной природы, приведены наиболее часто встречающиеся типы клеевых и комбинированных соединений и технология склеивания материалов. Рассмотрены методы оценки работоспособности клеевых соединений.

1. 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.