18 Неразъемные соединения. Технологические особеннaости склеивания. Технологический процесс склеивания. Виды разрушения клеевых соединений

Склеивание-это технологический процесс соединения деталей с помощью специальных связующих материалов, которые вследствие взаимодействия с поверхностью деталей изменения своего физического со­стояния способны формировать проч­ные соединения. Соединение склеива­нием является результатом проявле­ния сил адгезии, аутогезии и когезии.

Адгезией называется явление сцеп­ления двух разнородных материалов при их контакте, которое возникает в

результате проявления сил молекуляр­ного взаимодействия клея и соединяе­мой поверхности. Аутогезией называ­ется явление сцепления поверхностей однородных материалов (самослипа­ние). Когезия — явление сцепления молекул склеивающего материала в объеме тела. В пленке клея наблюда-

е тся образование прочных молекуляр­ных цепей от границы раздела фаз в глубь полимера, что повышает проч­ность клеевого шва.

Общая схема развития сцепления при склеивании включает следующие процессы: адсорбция — адгезия — смачивание — поверхностные химиче­ские реакции. Адсорбция есть явление концентрации молекул полимера из раствора вблизи поверхности субстра­та (подложки) под действием молеку­лярных сил. Различают два вида ад­сорбции: физическую и химическую. Физическая адсорбция вызывается сила­ми Ван-дер-Ваал ьса и почти не требует энергии активации. Поскольку энер-i ия связи при физической адсорбции мала (порядка 4—5 кДж/моль), то этот процесс обратим и энергетическое со­стояние адсорбированных молекул ма­ло отличается от свободных. Взаимо­действие молекул адгезива и субстрата происходит в результате полярных, индукционных и дисперсионных сил.

Мерой полярности молекул служит дипольный момент:

Индукционные силы возникают в результате взаимодействия постоянно­го диполя с неполярными молекула­ми. Дисперсионное взаимодействие свойственно всем молекулам и обу­словлено смещением центров положи

тельных и отрицательных зарядов от­носительно среднего положения в от­дельные мгновения.

Химическая адсорбция протекает со значительным тепловым эффектом (40—400 кДж/моль) и требует заметной энергии активации. При этом проис­ходит изменение электронной струк­туры взаимодействующих молекул.

Процесс склеивания состоит из не­скольких стадий. На первой стадии образования соединения в результате броуновского движения молекул в ад-гезиве и адсорбции молекул адгезива происходит накапливание молекул клеяшего вещества у поверхности суб­страта. Перемещение молекул адгези­ва интенсифицируется давлением и нагревом. На второй стадии, когда расстояние между молекулами клея и субстрата станет менее 5 нм, начина­ют действовать межмолекулярные си­лы адгезии, приводящие к образова­нию различных связей типа диполь-диполь, диполь—наведенный диполь. Связи между молекулами адгезива и субстрата оказываются более прочны­ми, чем взаимодействие молекул по­лимера с молекулами растворителя клея. Это значительно усиливает ми­грацию молекулярных цепей полиме­ра к субстрату и приводит к образова­нию большого числа точек контакта.

Неразъемные соединения

Обычно поверхность твердого тела загрязнена жировыми пленками, ко­торые в значительной мере изменяют поверхностные свойства тел. Для уве­личения работы адгезии при склеива­нии эти пленки необходимо удалять.

Прочность клеевого соединения увеличивается, если склеиваемые ма­териалы имеют разветвленные поры, что способствует диффузии молекул полимера в пограничный слой мате­риала. Тонкие пленки клея (0,1 — 0,2 мм) дают более надежное соедине­ние за счет прочных межмолекуляр­ных сил, чем толстые слои.

Технологический процесс склеива­ния состоит из следующих операций:

•очистка поверхностей деталей от за­грязнений;

нанесение клея на склеиваемые по­верхности;

подсушивание нанесенного слоя клея;

соединение склеиваемых деталей и полимеризация клея;

•контроль качества клеевых соедине­ний

Подготовку поверхностей деталей под склеивание проводят механиче­ской обработкой (гидропескоструйной очисткой, шлифованием, зачисткой наждачной бумагой). Обезжиривание осуществляют органическими раство­рителями (трихлорэтилен, этиловый спирт и др.).

Клей наносят на склеиваемые по­верхности кистью, пульверизатором или путем окунания. Толщина клеево­го шва должна находиться в пределах от 0,1 до 0,25 мм. Подсушивание на­несенного слоя клея перед соединени­ем деталей необходимо для удаления растворителей. Если растворитель ос­тается в клеевом слое во время сбор­ки, это может привести к образова­нию непрочных соединений. Подсуш­ка производится обычно на воздухе в течение 5—20 мин. После склеивания деталей осуществляется полимериза­ция клея при повышенных температу­ре и давлении. Так, для клеев типа БФ температура нагрева соединения составляет 60—120 °С, давление — (1,5-8)* 10⁵ Па.

Контроль качества клеевых соеди­нений осуществляют визуальным осмотром, с помощью дефектоскопов (ультразвуковой резонансный метод), выборочным испытанием изделия на разрушение. Для многослойной систе­мы материалов наблюдаются четыре типа разрушения:

адгезионный — полное отслаивание адгезива от субстрата

аутогезионный — разрушение по месту слипания склеиваемых по­верхностей

когезионный — разрушение одного из склеиваемых материалов или са­мой клеевой пленки

смешанный — характеризуется час­тичным расслаиванием поместу кон­такта либо частичным разрушением адгезива или субстрата.