5.6.4. Приемы повышения прочности клеевых соединений

В практике сборки деталей с использованием клеевых соединений находят применения методы, позволяющие повысить прочностные показатели клеевого шва. Остановимся на некоторых из них.

Клеевое соединение с армированной прослойкой между соединяемыми деталями. В данном соединении (рис. 5.47,а) между деталями 1 и 2 в клеевом слое 3 располагают армирующую прокладку 4 из стеклоткани или другого материала. Эта прокладка обеспечивает равномерную и заданную толщину клеевого слоя по всей поверхности контакта, что увеличивает прочность соединения.

Клеевое соединение с применением перфорации по сопрягаемым поверхностям. Для данного соединения (рис. 5.47,б) характерно наличие отверстий во фланцах соединяемых деталей 1 и 2. При сжатии фланцев излишки клея 3 выдавливаются в отверстия и образуют клеевые соединительные элементы в виде заклепок 5. Соединение предназначено преимущественно при сборке конструкций по элементам их внутреннего набора, в котором доступ во время сборки отсутствует. Примерами таких конструкций могут служить аэродинамические стабилизаторы и рули на судах с динамическими принципами поддержания.

Клеевые соединения с применением прошивающих жгутов. В соединяемых деталях 1, 2 (рис. 5.47,в) имеются отверстия, в которые вставлены упругие жгуты 6. При сжатии жгуты соединяемых деталей переплетаются, увеличивая тем самым сцепление в клеевом слое 3. Как и в предыдущем случае, соединение предназначено для сборки конструкций по элементам их внутреннего набора, к которым доступ в процессе сборки затруднен.

Рис. 5.47. Схемы усиления клеевых швов:

а – армирующей прослойкой; б – перфорацией фланцев; в – прошивкой жгутами;

1, 2 – соединяемые детали; 3 – клеевой слой; 4 – армирующая прослойка;

5 – клеевые заклепки; 6 – жгуты

5.7. Процессы соединения деталей приформовкой

Приформовка – способ получения неразъемного соединения деталей из ПКМ посредством приформованных накладок или приформовочной массы.

Сущность приформовки состоит в нанесении на внешние участки деталей по месту их соединения приформовочной массы и последующем их отверждении с образованием прочной связи между деталями и материалом накладки. То есть отличительным признаком соединения является наличие приформованного материала.

В зависимости от вида соединительного узла различают соединения, полученные с помощью приформованной накладки, приформованного элемента или приформовочной массы.

Соединение приформовочной накладкой показано на рис. 7.48. Накладка изготавливается из армирующей ткани (стекло, органо-, базальтоткани), пропитанной жидким связующим. Связующее готовится, как правило, на основе полиэфирных или эпоксидных смол, способных отверждаться при невысоких давлении и температуре.

Ткань имеет сатиновое или полотняное плетение. Ее массовая доля в накладке составляет 50%. Оптимальной формой продольного сечения накладки (рис. 5.48) является сегментообразная. Максимальная толщина наносится по месту стыка деталей.

При стыковом соединении приформовкой полиэфирного стеклотекстолита длину приформованной накладки принимают равной (150+10 ) мм, где - толщина соединяемых деталей в области шва, а толщина накладки равна ½ (рис. 5.48).

Длину b стороны угольника в угловом и тавровом соединении приформовкой определяют из соотношения , где - толщина наиболее тонкой из соединяемых деталей.

На рис. 5.49 показаны типы соединения приформовкой. В зависимости от формы соединяемых деталей и места расположения шва соединение приформовкой может быть стыковое, нахлесточное, угловое, тавровое и торцовое.

Технологический процесс приформовки включает следующие операции:

- приготовление приформовочного полуфабриката (армирующей ткани, пропитанной связующим);

- подготовку соединяемых поверхностей;

- нанесение приформовочных полуфабрикатов;

- отверждение приформовочных накладок;

- контроль соединения.

Приготовление приформовочных полуфабрикатов содержит все рабочие действия, присущие пропитке арматуры жидким связующим.

Подготовка соединяемых поверхностей осуществляется по методике, используемой в технологии клеевых соединений, чаще всего это или зачистка наждачной бумагой, или использование жертвенного слоя.

Н анесение приформовочных полуфабрикатов аналогично процессу выкладки. Операция осуществляется преимущественно вручную. Слои ткани поочередно укладываются в зону шва и пропитываются кистью или валиком. При сборке изделий, имеющих форму тел вращения, приформовочную массу наносят намоткой.

Рис. 5.48. Приформованная накладка

в стыковом (а) и угловом (б) соединениях:

1 – соединяемые детали; 2 – приформованная

накладка

Рис. 5.49. Типы соединений

приформовкой: а – стыковое;

б – Х-образное; в – ступенчатое

Х-образное; г – V-образное;

д – нахлесточное; е – угловое;

ж – Т-образное; з – торцовое

Процесс отверждения осуществляется при обеспечении локального давления на приформовочный полуфабрикат. Для этих целей используются средства, распространенные в техпроцессах склеивания: давление вакуумированием, пневмо- или гидравлическим мешком, механическими средствами.

Соединение приформованными элементами. В некоторых случаях в при-формованных соединениях используются накладки более сложной формы, например в виде трубчатых или кольцевых элементов.

На рис. 5.50 изображена схема соединения панелей из ПКМ с помощью трубчатого соединительного элемента. Последовательность выполнения соединительного узла следующая. Панели 1, 2, имеющие продольные пазы, устанавливаются встык. В паз помещают оправку 5 с герметичным рукавом 4. По поверхности оправки намотан приформовочный препрег 3. В оправку под давлением подается воздух, который через каналы разжимает рукав. В результате приформовочный препрег прижимается к стенкам пазов, соединяя детали.

Другим вариантом сборки деталей с помощью трубчатого элемента является шомпольное соединение, показанное на рис. 5.51. Отличием от предыдущего примера является то, что в соединяемых панелях 1, 2 имеются шипы с кольцевыми каналами. При установке панелей встык шипы плотно входят друг в друга. Для соединения панелей также используется оправка с трубчатым элементом из приформовочного препрега, которая вводится в кольцевой канал, образуемый шипами.

На рис. 5.52 показано соединение двух панелей с помощью приформовки кольцевых элементов. Особенностью процесса является то, что в окна панелей, расположенные попарно друг против друга, вводится приформовочный материал в виде ленты, который наматывается вокруг отбортовки в несколько слоев, который после полимеризации образует кольцевой соединительный элемент.

Данные соединения предназначены преимущественно для применения в качестве монтажных при сборке крупногабаритных корпусных конструкций из предварительно изготовленных панелей.

Соединение с помощью приформовочной массы. Для выполнения угловых и тавровых соединений приформовкой используют рубленое стекловолокно, перемешанное со связующим.

Рис. 5.50. Схема соединения приформовкой трубчатого элемента: а – соединение встык;

б – тавровое соединение; в – панель с пазом; г – оправка с трубчатым элементом;

1, 2 – соединяемые панели; 3 – приформованный трубчатый элемент; 4 – герметичный

рукав; 5 – оправка с каналами для подачи воздуха

Рис. 5.51. Соединение приформовкой шомпольного типа: 1, 2 – соединяемые панели;

3 – трубчатый элемент

Рис. 5.52. Соединение приформовкой кольцевых элементов:

1, 2 – соединяемые детали; 3 – кольцевой элемент; 4 – клеевая прослойка

Рис. 5.53. Нанесение приформовочной массы методом распыления: 1 – жгут из стекловолокна; 2 – режущее устройство; 3 – форсунка для подачи связующего вещества;

4 – приформовочная масса; 5 – соединяемые детали; 6 – бобина

На рис. 5.53 изображен процесс нанесения приформовочной массы методом распыления. С бобины 6 сматывается жгут стекловолокна 1, который с помощью режущего устройства 2 превращается в рубленые волокна. Рубленые волокна подаются в зону углового соединительного шва, где перемешиваются со связующим, поступающим из форсунок 3. Полученная таким образом приформовочная масса образует приформовочный материал, соединяющий детали.