СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

ЗНАЧЕНИЕ КЛЕЕВ В ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ

§ I. Различные методы соединений металлов

Большинство инженеров хорошо знакомы со свойствами метал лов, многим известны свойства пластиков, но только за последние годы выявились огромные потенциальные возможности клеев как материалов, используемых для соединения металлов. Важное зна чение методов соединения было особенно отмечено на последней конференции по клеям, организованной правительством [1]. На этой конференции руководитель авиационной компании Превитт заявил, что в период второй мировой войны компания расходовала на изго­товление составных элементов конструкции самолетов лишь четвер­тую часть производственного времени, а три четверти этого време­ни уходило на сборку элементов в агрегаты. Оказалось, например что изготовление фюзеляжа требует затраты большого количества человеко-часов на установку деталей в приспособления, сверление контрольных и основных отверстий, разборку, разметку, окончатель­ную сборку и1 постановку множества заклепок. Использование клеев устранило бы ряд подобных операций и существенно сократило тру­доемкость и стоимость производства таких изделий.

Клей можно определить как вещество, обладающее способностью - скреплять два или несколько элементов. Полученное клеевое соеди­нение должно обладать достаточной прочностью, чтобы противо­стоять силам, стремящимся разъединить элементы, связанные клее­вым швом.

В настоящей книге описываются клеи из синтетических смол и каучукоподобных продуктов, которые обычно применяются при. склеивании металлов друг с другом или с другими материалами. Клеи этого типа подробно рассматриваются в следующих главах. Они представляют собой органические вещества, которые можно синте зировать в лабораторных условиях. Хрупкие неорганические клеи, подобные адгезиву «Сауерайзсн», применяемые для керамики, а

ткжс животные к растительные клен, распространенные в бумаж­ном н лесной промышленности, в книге не рассматриваются, хотя опт и не‘Пользуются для наклеек на металлических банках.

Весьма важно знать свойства и сравнительные достоинства раз­личных клеев и методов соединения, чтобы эффективно приме­нять их.

Инженер прежде всего должен твердо решить, что в данном кон­кретном случае следует применить именно склеивание, а не какой - либо другой метод соединения — клеп. ку или сварку. Для этого он должен знать преимущества и недостатки каждого метода крепле­ния. Часто склеивание оказывается единственно возможным сред­ством соединения деталей в изделии.

Кроме того, инженер должен хорошо знать различные клеевые материалы и методы их применения, чтобы выбрать для данного конкретного назначения подходящий клей.

В (настоящее время техника располагает разнообразными мето дами соединения всех видов материалов — металлов, древесины, пластмасс, резины и др. Чтобы надлежащим образом использовать широкий ассортимент материалов, необходимо знать методы соеди­нения между собой как однородных, так и разнородных материалов.

Различают разъемные и 'неразъемные соединения. К разъемным неподвижным соединениям относятся крепления, осуществляемые с помощью болтов, винтов, шпилек. Эти резьбовые соединения осно­ваны главным образом на силах трения, создаваемых «натягом. Не­достатки такого, рода креплений общеизвестны: необходимость про­сверливания отверстий в сопрягаемых элементах, определенные тре бования к минимальной толщине соединяемых материалов, а глав­ное — тенденция к ослаблению соединения во время работы изде­лия. Болтовые соединения утяжеляют конструкцию.

К разъемным соединениям можно отнести и временное склеива­ние детален термопластичными клеями (наирнмер, при их совмест­ной механической обработке). В этом случае для разъединения де­талей достаточно подогреть их до определенной сравнительно низ­кой температуры. Такие соединения не имеют большого значения в промышленности.

Промежуточное место между разъемными и неразъемными со­единениями— ближе 'К последним — занимают соединения с натя­гом гладких деталей, например, соединения с прессовой посадкой. При некоторых условиях скрепленные таким образом детали, напри­мер, обойма подшипнпка и вал, могут быть вновь разделены без повреждения. Этим соединениям в основном присущи те же недо­статки, что и болтовым соединениям.

В іруипу неразъемных методов креплений металлов с металла­ми и с другими материалами входят: клепка, пайка, сварка и склеи­вание. Сюда же можно включить заделку металлической арматуры в материал пластмассы или керамики при литье, формовании или прессовании изделия.

Из названных методов сварка и пайка непригодны для соедине­ния металлов с неметаллическими материалами. Наиболее универ­сальным в этом отношении способом крепления является склеива­ние. В качестве примера в табл. 1 и 2 указано, какие сочетания раз личных материалов могут быть соединены между собой с помощью клеев (каких именно и каким образом). Рекомендации даны исхо­дя из опыта английокой промышленности [26] и не являются исчер пывающими.

Процесс соединения материалов путем клепки заключается в пропускании металлического стержня — заклепки— через - отверстия в двух соединяемых элементах. Заклепка обычно делается с заклад ной головкой на одном конце; другой конец осаживается или рас­клепывается в процессе сборки с помощью пневматического молот­ка или пресса п замыкающую головку.

При пайке два металла соединяются с помощью третьего ме­талла. Припой, имеющий точку плавления значительно ниже, чем соединяемые металлы, для тесного контакта с ними расплавляется. Затем соединение, до того как будет подвергнуто какому-либо на­пряжению, охлаждается. Соединение обусловливается небольшой диффузией припоя в основные металлы.

Припои применяют как твердые, например, сплавы цинка и меди с серебром или без него, так и мягкие — сплавы олова, свинца с добавлением небольшого количества висмута.

Пайка мягкими припоями широко используется в электротехни­ческой и радиотехнической промышленности для соединения про годов.

При соединении металлических элементов сваркой металл на гревастся до расплавления (или пластического состояния) с приме­нением или без применения механического давления. В производстве самолетов широко распространена электроконтактная сварка, осо бенно сварка сопротивлением. Нагрев происходит за счет прохож­дения электротока через соединяемые детали, которые в зоне свар ки плотно прижимаются одна к другой. Этим способом можно вы­полнять точечные, роликовые и стыковые швы.

Перечисленные методы соединения металлов имеют определен ные недостатки, которые рассматриваются ниже в связи с преиму­ществами, получаемыми от использования склеивания.

Таблица Т

У ниппель клеен, 11|>н1ощых для соединения алюминиевых сплавов с другими материалами (марку клея и прочие данные см. в табл. 2)

„ + “ рекомендуется, “ не рекомендуется

J Металл предварительно грунтуется клеем 4, отверждается при высокой температуре и зат^м склеивается на холоду с древесиной.

2 На металл наносится и отверждается клей 4, затем его склеивают клеем 8.

Таблица 2

Клен, рекомендуемые в соответствии с табл. 1 для склеивания алюминиевых сплавов с другими материалами, способ нх применения н некоторые характеристики