СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

СОСТАВ И СВОЙСТВА ВАЖНЕЙШИХ ТИПИЧНЫХ КЛЕЕВ

Выше были кратко рассмотрены основные материалы, главным образом связующие, используемые в клеях для металлов. Настоя­щая глава посвящена применению этих материалов в рецептурах как конструкционных, так и нскопструкциопных клеев. В ней дают ся типичные составы и свойства важнейших промышленных клеев.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ КЛЕИ

§ 10. Требования, предъявляемые к конструкционным клеям для склеивания металлов

Было выдвинуто множество условий и требований на разработку клеев для соединения металлов. Большая часть этих требований распространяется на все клеи, предназначаемые для конструкцион­ного употребления, но некоторые из них являются специфичными для клеев, используемых при склеивании металлов. Например, клей должен быть нейтральным по отношению Qv металлам, т. е. не вы­зывать коррозии и 'lie способствовать ее развитию; отверждение клея должно происходить без выделения летучих. Последнее осо­бенно важно, поскольку металл в отличие хотя бы от древесины не­проницаем для летучих веществ, и и. х выделение неизбежно вызо­вет образование в клеевом шве пустот и появление внутренних на­пряжений, ослабляющих клеевое соединение. Образование таких пустот может быть предотвращено или уменьшено за счет большого давления запрессовки при оклеивании, но это удорожает и услож ляет процесс склеивания, а в ряде случаев просто невозможно.

Требования, предъявляемые к клеям, можно разделить на две основные группы: требования к свойствам клеевого соединения в изделии (прочностные или эксплуатационные) и требования техно логические. И те и другие могут быть сформулированы либо в об щей форме, качественно, либо более конкретно, с указанием коли чественных характеристик тех или иных параметров.

Идеальным в смысле прочности был бы клей, способный давать соединения такие же или более прочные, чем склеиваемые мате­риалы, при испытании которых разрушение происходило бы цели: ком по материалу. В случае оклеивания неметаллических м а терна лов это требование вполне законно, и на практике очень часто клее­вое соединение действительно оказывается более прочным, чем склеи­ваемые материалы. Конечно, и при испытании цельнометаллических клееных образцов и изделий могут быть случаи, когда в первую. очередь разрушается металл. Однако, принимая во внимание, что когезионная прочность клея — органического вещества — в отверж­денном состоянии уступает прочности металла (то же самое сле­дует сказать и об адгезионной прочности), было бы нереально в на­стоящее время предъявлять такого рода требования к клеям для склеивания металлов.

Поэтому некоторые авторы 63] утверждают, что механические свойства и стабильность клеевого шва должны быть такими, чтобы клеевое соединение могло выдержать сравнение с заклепочными, сварными и паяными соединениями. Следует заметить, что здесь идет речь о начальной, исходной прочности клеевого соединения и и ее сохраняемости или степени изменения. Последнее весьма важ­но, ибо', с одной стороны, оно указывает на большую подвержен­ность клеевого соединения влиянию различных физико химических факторов, чем других соединений, а с другой, — отражает склон­ность .клеевых соединений к необратимому изменению свойств с те­чением времени. Желательно, чтобы достигнутая прочность клеево­го соединения как можно дольше не уменьшалась вследствие «ста­рения» «лея. Необходимо, чтобы клей обладал, как правило, преж­де всего водо - и влагостойкостью, а также стойкостью к действию ряда других жидкостей, с которыми он может соприкасаться, — бензина, керосина, минерального масла и т. и. Необходимо, что бы клен обладал грибостойкостью. Это условие раньше, при при­менении клеев. растительного и животного происхождения, было весьма существенным, но теперь при использовании синтетическиX смоляных клеев оно, как правило, почти полностью удовле­творяется.

Часто указывают, что клеевые соединения металлов должны вы­держивать разнообразные как постоянные, так и переменные напря­жения в течение длительных периодов времени, сохранять работо­способность при различных температурах (пределы определяются конкретными условиями), при воздействии атмосферных факторов и т. п.

Иногда, основываясь на тех или иных представлениях о меха низме клеящего действия, пытаются расшифровать эти требования с качественной стороны, детализировать их, переводя их на язык материаловеда, разрабатывающего клеевые композиции (см. гла­вы II и III) Само собой разумеется, что клеи для металлов долж­ны прилипать и приставать к поверхности металлов, что, в частно­сти, налагает определенные требования к их полярности, а затем образовывать прочный, не слишком пластичный и не слишком хруп­кий, клеевой слой. Полагают [11], что по химической природе клей, вероятно, должен представлять собой полимер, состоящий из низко- молекулярных и высокомолекулярных фракций. Первые обеспечи­вают адгезионные свойства клея, а вторые когезионные.

Клтіо/і (уіоП г/4 дшіжеп бигь Лом с жп і ким, чі-м склеиваемые металлы, іи> ніПгжінт» нрсждепримешіПт ра їрупичиїя из-за концен трацпи ппіірижі-чппі (Ы) При тперждеіши клея в клеевом соединении не должны потикать большие внутренние напряжения. Следова­тельно, клей должен иметь малую усадку, коэффициенты термиче­ского расширения, близкие к коэффициентам термического расшире­ния склеиваемых металлов, и не должен, как уже упоминалось, выделять в большом количестве летучих.

Если перечисленные требования представляют интерес для хи­мика или технолога, то 'конструктора и расчетчика они удовлетво­рить не могут. Для них несущественно, за счет каких физико-хими­ческих явлений достигнута в «лее и клеевом соединении определен ная прочность. Важен уровень этой прочности, притом выраженный количественным образом. Попятно, что и с точки зрения оценки различных «клеев и приемо-сдаточных испытаний количественные требования к прочности клеевых соединений представляют немалый интерес. Показательны в этом отношении требования к клеям для металлов, выдвинутые Военно-воздушными силами США.

В табл. 7 приведены требования к клеям согласно Техническим условиям ВВС США Мил-А-8331 [3]. Эти Технические условия отли­чаются от прежних (спецификация AF 14164. см. приложение 1) тем, что в них исключены требования в отношении результатов испы­таний на удар — нерасчетный показатель и на - вибрацию при низкой температуре (как обычно гарантируемые по результатам испыта­ний при комнатной температуре).

Согласно сообщению С. Ганторпа и Р. Ногля-в 1950 г. Военно - воздушными силами США были одобрены для применения в авиа­ции три клея: сайклвелд, метлбонд и ридакс [33]. В настоящее вре мя большее количество клеев соответствует требованиям указанных спецификаций, что можно видеть, например, из сопоставления табл. 7 с табл. 8.

Наряду с прочностными качествами клея немаловажное значе­ние имеют его технологические свойства.

Для склеивания металлов идеальным являлся бы клей, позво­ляющий осуществлять склеивание при комнатной температуре и нив ком давлении, например, достаточном только для создании кон­такта между склеиваемыми поверхностями, который уже за корот­кий промежуток времени давал бы соединение нужной прочности. К сожалению, пока подавляющее большинство клеев для металлов, обеспечивающих наиболее прочное соединение, применяется практи­чески с подогревом.

Желательно, чтобы метод нанесения клея на склеиваемые поверх­ности был простым и производительным. Клей должен позволять ра ботать с ним в цехах с различными температурно влажностными условиями. Желательно, чтобы клей допускал модификации процес­са склеивания в зависимости от конкретных условий его применения и назначения.

Определяем ый показа гель

Размер­

ность

Условия испытания

Требования

И сны! а н и я

в исходном („сухом") состоянии

Предел нрочноспі пр|і

К2-СМ3

23±1°

не менее 176

сдвиге

82+1°

88

—55+1-

. 176

Предел выносливости

23±1" 10: циклов

. 46

при сдвиге

Длительная прочность

23 1 1" 200 час.

. П2

при сдвиге

82+1° 200 ,

56

и ползучесть при сдвиге

мм

23+1° 200 .

не более 0,50

824 1° 200 ,

. 0,65

Прочность при изгибе

к?

23±і°

не менее G8

Таблица 7

Механические свойства клеевых соединений согласно требованиям Технических условий Военно-воздушных сил США (спецификация Мил-А-8331) на конструкционные клеи для склеивания

металлов

И СПЫТЭН И Й в

КІІСМ-

„мокром* состоянии

Опрыскивание соленой водой, 30 суток.

не менее 140 . НО

Погружение в водопро­водную воду, 30 суток

Погружение в этилен - „ „ 140

гликоль, 7 суюк

Погружение в антифриз, „ „ 140

7 су гок

Погружение в жидкую „ „ 140

смесь Д. ІЯ гидросистем,

7 суток

Погружение в углеводе - „ „ НО

родное горючее, 7 су­ток

Примечание. Испытания ведут на образцах в одинарную нахлестку, склеенных из алюминиевого плакированного сплава 24S-13 толщиной 1,С мм. Размеры образцов: длина нахлестки 12,7 мм (и 9,5 мм для образцов, иду­щих на усталостные испытания); ширина образца 25,4 мм і общая длина обназца 130 мм.

Обычно чем длительнее жизнеспособность жидкого клея, тем лучше.

Ценным качеством клея является способность его заполгтять за­зоры между склеиваемыми поверхностями, исключая ««епроклей», и давать толстые достаточно прочные и устойчивые клеевые швы. Отчасти это качество связано с требующимся давлением запрессов­ки, о чем упоминалось выше.

Таблица в

Механические свойства клеевых соединений металлов, выполненных с помощью различных конструкционных клеев

Показатель прочности

Темпера­тура в "С

РА-101

Эпон VI

Эпон VIII

Метлбонд

MN3C

N

і

fcu

Метлбонд

4021

Предел прочности при сдвиге

В KijCM1

—54

23

82

370

304

176

190

267

88

183

225

218

381

204

114

190

295

232

233

315

202

Предел усталости при сдвиге

в кг/см?

23

-

-

72

75

>46

>46

Предел длительной прочности при сдвиге на базе 200 часов в кг/см-

23

82

>57

218

155

153

85

246

>140

>56

Разрушающая нагрузка при из­гибе в кг

23

91

79

102

95

106

Работа разрушения при удар - | —54 ном сдвиге в кгем ^

207

193

156

268

276

344

585

ПреДСЛ П[ЮЧНОСТИ при сдвиге в кг/пм'* после выдержки в следующих средах:

вода—30 суток

соленая вода—30 суток

этиленгликоль—7 суток

антифри*—7 суток

гидравлическое масло 7 су­ток

жидкое топливо —7 суток

23

23

2.3

23

23

23

279

292

295

300

216

267

260

268,

281

267

295

218

211

218

281

260

202

200

191

202

196

190

362

>252

>252

>252

>252

326

290

346

360

363

346

Примечание. Таблица составлена по опубликованным в литературе данным.

Готовый клей или компоненты клея должны, не портясь, сохра­няться достаточно продолжительное время.

Наконец, клей должон быть. минимально вредным и не иметь неприятного запаха.

СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Прессованный решетчатый настил – характеристики и применение

Прессованный решетчатый настил – характеристики и применение Прессованный решетчатый настил (пресснастил) – строительный материал, который применяют в архитектуре, промышленности, дизайне. Его основу составляют несущие полосы, на которые приходится основная нагрузка, …

О перспективах развития клееных слоистых конструкций

Десять лег назад всего лишь небольшая группа работников за­нималась изготовлением для экспериментальных целей нескольких квадратных метров панелей типа сэндвич. Теперь выросла целая от­расль промышленности, в которой над производством слоистых ма …

Методы изготовления клееных металлических слоистых конструкций с легким ‘заполнителем

Большинство специальных методов, используемых при изготов­лении сэндвичевых конструкций, уже рассматривалось ранее в свя­зи с «леями. Часто при нанесении клея и его отверждении требуют­ся вспомогательные меры. Обычно клеи наносят пульверизатором или …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.