что такое склеивание деталей
domir.ru
ДоМир — Домашний Мир
Склеивание деталей – это последний вид сборки неподвижных неразъемных соединений, при котором между поверхностями деталей сборочного узла вводится слой специального вещества, способного неподвижно скреплять их, – клея.
У данного вида соединений имеется ряд преимуществ: во-первых, возможность получения сборочных узлов из разнородных металлов и неметаллических материалов; во-вторых, процесс склейки не требует повышенных температур (как, например, сварка или пайка), следовательно, исключается деформация деталей; в-третьих, устраняется внутреннее напряжение материалов.
В слесарно-сборочных работах обычно используются клеи: ЭДП, БФ-2, 88Н (табл. 3).
Таблица 3. Марка клея и область его применения
Подобно всем другим видам соединений, качество клееных во многом зависит от правильности подготовки поверхностей к процессу склеивания: на них не должно быть пятен грязи, ржавчины, следов жира или масла. Очистку поверхностей осуществляют металлическими щетками, шлифовальными шкурками, материал для удаления жировых и масляных пятен зависит от марки используемого клея: при склеивании деталей клеем 88Н применяется бензин, под клеи ЭДП и БФ-2 – ацетон.
Процесс склеивания деталей состоит из следующих операций:
– подготовить поверхности деталей и выбрать марку клея (см. выше);
– нанести на поверхности в местах соединения первый слой клея (эту операцию можно выполнять кисточкой либо поливом), просушить, нанести второй слой клея, соединить детали и прижать их друг к другу струбцинами (здесь важно следить за точным совпадением деталей и их плотным прилеганием);
– выдержать клееный узел и очистить швы от подтеков клея.
Режим сушки первого слоя клея: ЭДП наносится в один слой и сушки не требует; БФ-2 требует сушки 1 час при температуре 20 °C («до отлипа»); 88Н – 10–15 минут на воздухе. После нанесения второго слоя выдержать 3–4 минуты и только потом соединить детали.
Режим выдержки клееных соединений: при использовании клея ЭДП – 2–3 суток при температуре 20 °C или 1 сутки при температуре 40 °C; клей БФ-2 – 3–4 суток при температуре 16–20 °C или 1 час при температуре 140–160 °C; клей 88Н – 24–48 часов при температуре 16–20 °C под грузом.
При сборках машин и механизмов иногда используют комбинированные клееные соединения – клеесварные: на сопрягаемую поверхность одной из деталей наносят слой клея ВК-9, а вторую деталь приваривают методом точечной сварки по этому слою.
СКЛЕИВАНИЕ
метод получения неразъемного соединения (клеевого соединения) деталей, основанный на адгезии клеевой прослойки и склеиваемого материала. Клеевая прослойка формируется из клея (см. Клеи неорганические, Клеи природные, Клеи синтетические, Резиновые клеи )путем заполнения им зазора между соединяемыми деталями и образует самостоят. фазу. Если имеет место (напр., вследствие диффузии клея) непрерывный структурный переход между Соединяемыми материалами, то правильнее говорить не о склеивании, а о сварке. Помимо адгезии прочность клеевого соединения определяется когезией клеевой прослойки и соединяемого материала, а также конструкцией соединит. шва.
С. позволяет соединять разнородные материалы, сохраняя их структуру и св-ва, объединять большие пов-сти (в т. ч. сложной формы и в труднодоступных местах), придает конструкции повыш. трещиностойкость по сравнению с монолитной, экономит энергию (по сравнению со сваркой). Недостатки С.: значит. продолжительность рабочего цикла, особенно в случае использования реактивного клея, необходимость применения многооперац. технологии, рост технол. затрат при повыш. требованиях к качеству соединения, высокая трудоемкость подготовит. операций.
С. включает след. осн. операции: приготовление клея, подготовку соединяемых пов-стей, нанесение клея (иногда с открытой выдержкой), приведение пов-стей в контакт, отверждение (или затвердевание) клея, контроль качества клеевого соединения.
Приготовление клея заключается в дозировании компонентов клея и их смешивании в последовательности, определяемой рецептурой. Для обеспечения длительной жизнеспособности клея отвердитель (см. Отверждение) или ускоритель отверждения вводят непосредственно перед применением клея.
Соединяемые пов-сти подгоняют друг к другу, очищают и(или) модифицируют их. При С. мн. металлов и пластич. масс на основе полярных полимеров пов-сти обрабатывают струей мелкодисперсного абразивного материала (струйная обрабртка) с послед. обезжириванием, при С. А1 и его сплавов используют травление или анодное оксидирование (см. Электрохимическая обработка металлов).Обезжиривают пов-сти орг. р-рителями, не вызывающими растворения или набухания полимеров, и водными моющими ср-вами. При применении акрилатных и нек-рых эпоксидных клеев, содержащих р-рители, тщательное обезжиривание пов-сти требуется не всегда. Инертные полимерные материалы перед С. обрабатывают к-тами, солями и др. хим. реагентами, коронным разрядом, плазмой. Обработка пов-сти полимерных композиц. материалов не требуется, если на ней находится защитный слой из лавсановой или полиамидной ткани, удаляемый перед нанесением клея. Для сохранения активности подготовленных пов-стей, придания соединениям большей долговечности на них наносят т. наз. адгезионные грунты, в качестве к-рых используют р-ры разл. полимеров (часто основы клея) с добавками ZnCrO 4 или SrCrO 4 или кремнийорг. соед. (напр., g-аминопропил-триэтоксисилан).
Наносят клеи обычно на обе соединяемые пов-сти способами, аналогичными используемым при нанесении лакокрасочных покрытий. Пленочные клеи вырезают по размеру склеиваемых участков и укладывают на нанесенный точками жидкий клей или подогретую пов-сть. Акрилатные клеи на соединяемые пов-сти можно наносить т. наз. методом «А + Б», при к-ром на одну из соединяемых пов-стей наносят компонент клея, содержащий отвердитель (инициатор), а на другую-компонент, содержащий ускоритель отверждения, или непосредственно после смешения компонентов. Термопластичные клеи (клеи-расплавы) подают в зазор между склеиваемыми деталями с помощью устройств типа литьевых машин. Открытая выдержка нанесенного клея способствует вытеснению воздуха из пор и неровностей пов-сти, выравниванию толщины клеевого слоя, удалению р-рителя.
Соединяемые пов-сти приводят в контакт друг с другом с помощью давления, что обеспечивает фиксирование деталей, достижение достаточного контакта между клеем и пов-стями, создание клеевой прослойки оптим. толщины. Величина давления зависит от вязкости клея, точности подгонки пов-стей, жесткости склеиваемых участков; оптим. значение подбирают преим. эмпирически для каждого клея отдельно. Для создания давления при С. применяют пневма-тич. или гидравлич. прессы, разл. зажимные устройства, грузы и др.
Отверждение реактивных клеев-одна из наиб. важных операций в технологии С., режим к-рого (т-ра, давление, продолжительность) зависит не только от природы клея, но и от типа соединяемых материалов, конструкции изделия, требований к местам соединения деталей. Реактивные клеи отверждают обычно при т-рах от 10-20 до 175°С. Повышение т-ры отверждения клея приводит к получению более теплостойкого и водостойкого соединения с лучшими электроизоляц. св-вами. Продолжительность выдержки при С. зависит от скорости нагрева зоны шва до заданной т-ры и скорости отверждения клея. Склеиваемые участки нагревают в термошкафу, контактными нагревателями, с помощью токов высокой частоты, ультразвука, ИК или УФ излучения. Затвердевание термопластичных клеев происходит в результате испарения р-рителя или охлаждения зоны шва. Для контроля качества клеевых соединений применяют разрушающие и неразрушающие (напр., визуальный, ультразвуковой, ренттенографич.) методы.
Лит.: Кардашов Д. А., Петрова А. П., Полимерные клеи. Создание и применение, М., 1983, с. 151-99; Словарь-справочник по сварке и склеиванию пластмасс, под ред. Б. Е. Патона, К., 1988; Habenicht G., Kleben. Grundlagen, Technologic, Anwendungen, B.-N. Y.-Tokyo, 1986; Strukturelles Kleben und Dichten, Munch., 1988; Schields Т., Adhesives Handbook, 3 ed., L., 1989; Lees W. A., Adhesives in engineering design, L., 1984. Г. В. Комаров.
Pereosnastka.ru
Обработка дерева и металла
Склеивание деталей — это последний вид сборки неподвижных неразъемных соединений, при котором между поверхностями деталей сборочного узла вводится слой специального вещества, способного неподвижно скреплять их — клея.
У данного вида соединений имеется ряд преимуществ: во-первых, возможность получения сборочных узлов из разнородных металлов и неметаллических материалов, во-вторых, процесс склейки не требует повышенных температур (как например, сварка или пайка), следовательно, исключается деформация деталей, в-третьих, устраняется внутреннее напряжение материалов.
Подобно всем другим видам соединений, качество клееных соединений во многом зависит от правильности подготовки поверхностей к процессу склеивания: на них не должно быть пятен грязи, ржавчины, следов жира или масла. Очистку поверхностей осуществляют металлическими щетками, шлифовальными шкурками, материал для удаления жировых и масляных пятен зависит от марки используемого клея: при склеивании деталей клеем 88Н применяется бензин, под клеи ЭДП и БФ-2 — ацетон.
Процесс склеивания деталей состоит из следующих операций:
— подготовить поверхности деталей и выбрать марку клея (см. выше);
— нанести на поверхности в местах соединения первый слой клея (эту операцию можно выполнять кисточкой либо поливом), просушить, нанести второй слой клея, соединить детали и прижать их друг к другу струбцинами (здесь важно следить за точным совпадением деталей и их плотным прилеганием);
— выдержать клееный узел и очистить швы от подтеков клея.
Режим сушки первого слоя клея: ЭДП — наносится в один слой и сушки не требует; БФ-2 — 1 час при температуре 20 градусов С («до отлипа»); 88Н — 10-15 минут на воздухе,“после нанесения второго слоя выдержать 3-4 минуты и только потом соединить детали.
Режим выдержки клееных соединений: при использовании клея ЭДП —2-3 суток при температуре 20 градусов С или 1 сутки при температуре 40 градусов С; клей БФ-2 — 3-4 суток при температуре 16-20 градусов С или 1 час при температуре 140-160 градусов С; клей 88Н — 24-48 часов при температуре 16-20 градусов С под грузом.
При сборках машин и механизмов иногда используют комбинированные клееные соединения — клеесварные: на сопрягаемую поверхность одной из деталей наносят слой клея ВК-9, а вторую деталь приваривают методом точечной сварки по этому слою.
В конструкциях различных машин и механизмов, которые приходится собирать и ремонтировать слесарю, основным назначением подвижных узлов является преобразование вращательных движений в поступательные и преобразование скорости и направления движения. Поэтому и называются такие узлы передачами. Действие механических передач основано либо на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные), либо на использовании силы трения (ременные, фрикционные). Однако и те и другие передачи имеют в своих конструкциях нечто общее — наличие в узлах передач подшипников (скольжения или качения). Именно с их установки (монтажа) мы начнем ознакомление с процессом сборки узлов механических передач.
Склеиванием называют метод соединения заготовок с помощью клея. Склеиванием можно получать соединения из разнородных материалов. Оно не вызывает структурных изменений в материале заготовок, не утяжеляет изделие. Клеевые соединения обладают хорошими теплоизолирующими, звукопоглощающими, демпфирующими и герметизирующими свойствами. К недостаткам клеевых соединений относятся невысокая термостойкость и низкая прочность. Многие клеи токсичны. Склеиванием получают соединения втулок с корпусами или валами, а также соединяют между собой заготовки из листового материала.
Склеивание представляет собой адгезионный процесс, т. е. процесс молекулярного сцепления поверхностей с клеем.
Материалами клеев являются высокополимеры на основе эпоксидных, полиуретановых, фенолформальдегид-ных и других смол. Клеи на основе эпоксидных смол (ВК-32-ЭМ, эпоксид П, ПР) получили широкое распространение. Соединения этими клеями отличаются высокой прочностью на сдвиг и теплостойкостью (до 90 °С). Клеи на основе фенольных смол БФ-2 и БФ-4 обеспечивают меньшую прочность и теплостойкость до 70 °С. В узлах, работающих в условиях повышенных температур и вибраций, применяют клеи высокой вибропрочности (ВК-13, ВК-13М). Специальные клеи обеспечивают теплостойкость до 500 °С и повышенную прочность на сдвиг.
Последовательность работ при склеивании. Для надежной адгезии необходимо тщательно подготовить поверхности под склеивание. Зазор не должен превышать 0,05-0,25 мм. Наиболее прочные соединения получают при шероховатости склеиваемых поверхностей Ra = — 1,6 f 3,2 мкм.
От грязи, окалины и жира заготовки очищают в растворах фосфорной (низкоуглеродистые стали), серной (алюминиевые сплавы), азотной (медные сплавы) кислот и в растворе щелочи (коррозионно-стойкие стали). Затем их промывают в горячей воде, сушат и обезжиривают растворителями. Иногда перед склеиванием поверхности подвергают лужению (латунь), анодированию (алюминиевые сплавы) и др.
Клей приготовляют в специальных помещениях. Наносят его отдельными точками, рядами точек, полосами или на всю поверхность (в один или два слоя). Заготовки соединяют струбцинами, прихватами или специальными приспособлениями. В зависимости от марки клея и формы склеиваемых поверхностей давление принимают 0,05—2 МПа. При необходимости горячего отверждения одновременно с этим заготовки нагревают в термостатах или печах. Температуру нагрева, время выдержки принимают в соответствии с рекомендуемыми для каждой марки клея. После склеивания остатки клея удаляют металлическими щетками, шаберами или наждачной бумагой.
Чем и как склеить металлы
Традиционным методом соединения металлических деталей является сварка либо винтовое соединение с помощью болтов и винтов. Сварной шов обеспечивает герметичное и неподвижное соединение деталей, однако не всегда имеется возможность применять сварку в домашних условиях. Дополнительную сложность представляет сварка тонкостенного металла. А также для сварки цветных металлов требуется специальное оборудование, что тоже вносит некоторые сложности в такой тип соединения металла с металлом.
Наиболее просто реализовать винтовое соединение двух деталей как в промышленных, так и в домашних условиях. Существенным минусом этого типа соединения является то, что, во-первых, оно не является полностью герметичным. Во-вторых, при различного рода деформации, прилагаемой к соединяемым деталям, прочность соединения зависит только от прочности болтов.
Большинства вышеописанных недостатков лишено клеевое соединение.
В настоящее время выпускается множество составов, способных соединить различные металлы, вне зависимости от их толщины или марки.
К тому же при клеевом соединении, в случае его деформации, нагрузка равномерно распределяется по клеевому шву. Это значительно увеличивает прочность такого соединения.
Виды клея для металлических изделий
Из множества видов клея, предназначенного для того, чтобы склеить металл с металлом можно выделить несколько групп:
Как видно, для того, чтобы склеить металл, существует большой ассортимент клеевых смесей, представленный разными производителями. Поэтому, отвечая на вопрос чем можно склеить металл с металлом, следует подробнее рассмотреть все возможные способы и варианты реализации соединения с помощью клея, и после этого можно будет сделать однозначный вывод о том, какой клей лучше всего подойдёт в определённом случае.
Как подобрать хороший клей
Ни для кого не секрет, что лучше всего работает та вещь, которая выполняет только своё предназначение. Такая же ситуация обстоит с клеем для металла. В зависимости от того, каким характеристикам должен отвечать шов, требуется выбрать подходящий для этой цели клей. Например, средство «Клён-812» позволит склеить между собой множество различных материалов. Шов при этом получается очень крепкий, но жёсткий и хрупкий. В силу этого его можно применять для изделий, не подвергающихся последующей деформации или вибрации. БК-20, на полиуретановой основе, образует эластичное и прочное клеевое соединение, поэтому ему не страшна деформация и вибрация. Ниже будет рассмотрено, в каких случаях лучше применять тот или иной клеевой состав.
Как правильно соединить металлические поверхности
Для получения прочного и долговечного соединения мало нанести клей на материал и сжать детали. Склеивание металлов состоит из ряда процедур, которые по мере выполнения можно разделить условно на три стадии:
Как правильно соединить металлические поверхности
Этот технологический процесс является универсальным для всех составов и позволяет склеить не только металл, но и стекло, керамику, пластик.
Ни один шаг процесса нельзя пропускать, это приведёт к плачевному и непредсказуемому результату. Необходимо точнее рассмотреть действия, выполняемые на каждом этапе.
Подготовка поверхностей к склеиванию
Важным этапом, влияющим на надёжность и долговечность соединения – является подготовка соединяемых поверхностей перед тем, как их склеить. Клеевой состав не может нормально закрепиться на грязной или покрытой ржавчиной поверхности, поэтому предварительно следует пройтись по месту соединения наждачной бумагой зернистостью 120–240. В случае наличия какого-либо твёрдого покрытия типа краски, лака или другого, его также необходимо удалить. Наждачная бумага оставит небольшие риски, их не стоит бояться. Они нужны для хорошего сцепления клея и металла. После механической обработки детали тщательно обезжиривают растворителем или ацетоном.
Можно использовать любой растворитель, так как металлические детали он не в состоянии повредить. Однако не стоит использовать бензин или какие-либо разбавители для красок.
Они оставляют на поверхности металла тонкий слой присадок, которые помешают прочно склеить металл. После обезжиривания, дождавшись высыхания поверхности, можно приступать к операции склеивания. В зависимости от вида шва различают статическое и деформационное склеивание.
Обезжиривание металлической поверхности
Статичное жёсткое склеивание металлов
Применимо в конструкциях, которые не подвержены динамической деформации. Применяемые для такой склейки смеси образуют очень твёрдый и прочный шов, способный выдерживать большие нагрузки. Фактически две детали после такой склейки образуют монолитную конструкцию, очень устойчивую на сдвиговый разрыв. При этом применяется клей типа PURAFLEX 9155 или Клён-812.
Недостатком жёсткого соединения деталей является хрупкость шва, поэтому те конструкции, которые подвержены деформации, нуждаются в деформационном склеивании и выборе другого клея.
Наибольшее применение жёсткое склеивание получило в строительстве и станочном производстве.
Подготовка поверхностей к склеиванию
Деформационное склеивание металлов
Деформационные швы применяются в том случае, если конструкция, подлежащая склейке, испытывает различного рода деформации или вибрации. Склейка при этом довольно пластична и может немного растягиваться. Составы, применяемые при такой склейке, чаще всего на основе полиуретанов или эпоксидные смолы с пластификаторами. Можно порекомендовать такие средства для склейки, как PURAFLEX 9140 или ВК-20. Они незаменимы при сборке конструкций подверженных вибрациям. Чаще всего их используют при сборке дверей, кабин, лифтов.
Эпоксидная смола
Основой большинства составов, способных склеить различные детали, является эпоксидная смола. Она обладает высокой адгезией практически к любым материалам, таким как металл, пластик, стекло, керамика. Под действием отвердителей, эпоксидная смола полимеризуется и становится твёрдой. Будучи доведённой до твёрдого состояния по правильной технологии, эпоксидная смола без наполнителей абсолютно безвредна для организмов. Однако её применение в промышленных условиях имеет ограничение из-за того, что при отвержении некоторая часть остаётся в первоначальной форме.
Неотверждённая эпоксидная смола является сильным ядом и может нанести непоправимый вред организму.
В зависимости от количества наполнителя и пластификатора, эпоксидной смолой можно склеить металл так, чтобы получился как статичный жёсткий шов, так и эластичный деформационный.
Улучшение качества склеивания
Как говорилось ранее, большое влияние на то, как состав склеит металл, оказывает предварительная подготовка поверхностей. С помощью наждачной бумаги поверхность должна быть тщательно очищена от ржавчины и других твёрдых загрязнений. В процессе очистки также необходимо удалить краску, старый клей и прочие слои, покрывающие голую металлическую поверхность. Зернистость наждачной бумаги лучше всего брать 120–240, она нанесёт необходимые риски, за которые клей сильнее зацепится. После механической очистки плоскости, её тщательно обезжиривают с помощью растворителя или ацетона. Бензин, керосин или иные разбавители для красок использовать не рекомендуется, они оставляют на поверхности склеиваемых заготовок тонкий слой инородного материала, который не даст хорошо их склеить.
Дополнительными мерами, которые позволят качественнее склеить металлические детали, является использование специальных праймеров. Они наносятся на склеиваемые поверхность перед тем, как их непосредственно склеят и служат для улучшения адгезии между клеевым составом и материалом.
Например, каким бы хорошим сцеплением ни обладала эпоксидная смола и металлическая поверхность, большей адгезией к металлу, из доступных клеёв, обладает клей БФ-2. Поэтому данный праймер широко используется среди яхтсменов, где необходимо, чтобы эпоксидка прочно склеила две детали, и шов не боялся влаги. Для этого на тщательно подготовленные склеиваемые участки тонким слоем наносится БФ-2. Его слой сушится в течение часа-полутора при температуре от 130 до 180 градусов. Главное, чтобы слой клея высох, а не сгорел или перегрелся. Далее можно склеить эпоксидной смолой по инструкции, клееный шов при таком соединении будет гораздо прочнее, чем без применения БФ-2.
Склеивание материалов с различными коэффициентами линейного расширения
Различные коэффициенты линейного расширения материалов приводят к тому, что при нагреве и охлаждении, клеевое соединение испытывает значительную нагрузочную деформацию. Логично будет рассудить, что сам шов при этом должен быть довольно эластичным. Такие материалы лучше всего склеит смесь на основе полиуретана. В принципе не видно разницы при склеивании материалов с разным коэффициентом расширения и деформационным склеиванием. Основное различие состоит лишь в том, что в первом случае клеевой шов должен выдерживать большую температуру.
Склеивание металлов при воздействии влажности
Голая поверхность металла довольно сильно подвержена воздействию влаги. При этом происходит окисление металла и его коррозия. В основном клееный шов весьма устойчив к воздействию влаги и практически не меняет своих характеристик в течение продолжительного времени. Однако, в случае постоянного присутствия влаги возле клеевого соединения, клей может впитать её. Металл при этом будет находиться непосредственно под воздействием влаги, что, несомненно, вызовет процесс коррозии.
Для того чтобы предотвратить эти губительные процессы, клеевые швы дополнительно герметизируют каким-либо водостойким покрытием. Например, слоем краски.
В случае когда необходимо склеить металл с пористым материалом, поры которого могут спокойно проводить влагу, этот пористый материал также следует предварительно гидроизолировать, нанеся на него краску, лак или подобную гидрозащиту.
«Жидкие гвозди», подходящие к условиям влажности
В заключение хочется заметить, что склеить металлические детали под силу каждому. Грамотный подбор клея и материалов для склеивания, а также тщательная подготовка поверхности, согласно изложенному в статье материалу, делают клееное соединение металлов реальной альтернативой электрической сварке. При этом можно склеить между собой материалы, которые нельзя сварить. Такие материалы, как металл и пластик, керамика, камень, дерево. Склеить можно практически всё.