3.5. З'єднання елементів пластмасових конструкцій
У конструкціях із пластмас використовують клейові, клеєметалічні, заклепчаті, гвинтові, зварні і шиті з'єднання.
Клейові з'єднання є найбільш ефективними, універсальними і розповсюдженими з'єднаннями пластмас. Вони дають можливість склеювати пластмаси і супутні конструкційні матеріали, міцність, деформативність і форма яких коливаються в широких межах. Наприклад, можна склеювати пінопласти з металами, міцність і деформативність яких відрізняються в тисячі разів. Можна склеювати листові матеріали і повітронепроникні тканини, товщина яких не перевищує 2 мм. При цьому виходять міцні, суцільні, повітронепроникні з'єднання, тверді чи еластичні. Основними недоліками клейових з'єднань є мала міцність на поперечний розтяг — відрив й обмежена теплостійкість.
Для склеювання пластмасових конструкцій застосовуються епоксидні клеї на основі полімерних смол ЕД–5, резорцинові клеї (ФР–12), каучукові клеї, наприклад, марки 88Н.
Рис. 3.10. Клейові з'єднання пластмас і супутніх матеріалів:
а — типи з'єднань; 1— в напуск; 2 — з однією накладкою; 3 — двома накладками; б — робота з'єднань; 4 — на відрив; 5 — на нерівномірний відрив; с — клейові шви.
При ввиготовленні клейових з'єднань листових матеріалів, зокрема при стикуванні обшивок і ребер панелей, застосовують різні типи з'єднань у напуск (рис. 3.10), з одно- чи двосторонніми накладками. Довжина клейового шва з кожної сторони стику (довжина напуску l) визначається розрахунком його на зріз. Однак у будь-якому випадку довжина напуску повинна бути не менше 8 товщин листа для азбестоцементу, 50 товщин листа для металів і 20 товщин листа для склопластиків.Міцність клейових з'єднань і їхні розрахункові характеристики залежать від марки клея чи, виду напруженого стану (зсуву, розтягання), природи матеріалів, що з'єднуються. У багатьох випадках міцність клейового прошарку я вища, ніж міцність одного (чи обох) матеріалу, що з'єднується. У таких випадках розрахунковий опір з'єднання визначають не по клейовому з'єднанню, а по одному з матеріалів, що з'єднуються. Наприклад, для пінопласту ПС4 при склеюванні його з металом чи з азбестоцементом розрахункові опори зрізу рівні Rзр = 0,04 МПа і Rзр = 0,075 МПа.
Клеєметалічні з'єднання є комбінованими, що складаються з точкових металевих з'єднань і клейового прошарку, що розташовується вздовж усього шва. У залежності від виду металевого зв'язку розрізняють з'єднання: клеєзварні (точкове зварювання однорідних металів + клейовий прошарок); клеєгвинтові (металеві гвинти + клейовий прошарок); клеєзаклепочні (металеві заклепки + клейовий прошарок). Клеєметалічні з'єднання застосовуються для з'єднання елементів з однорідних і різнорідних високоміцних матеріалів (метали, склопластики, деревні матеріали) у тришарових панелях і інших подібних конструкціях.
Зварні з'єднання пластмас використовуються для з'єднання елементів з того самого термопластичного матеріалу. При зварюванні з'єднання елементів здійснюється за рахунок одночасної дії високої температури і тиску. До переваг зварних з'єднань відносяться висока щільність шва, швидкість їхнього здійснення, простота технологічних операцій. Разом з тим у зварних з'єднань більш низька міцність і погіршуються деякі інші властивості матеріалу шва в порівнянні з основним матеріалом; обмежена область застосування (тільки для термопластів); температура нагрівання при зварюванні лежить між температурами текучості і його руйнування. Розрізняють два способи одержання зварених з'єднань термопластів: зварювання в струмені гарячого повітря і контактний спосіб (рис. 3.12).
Клеєзварні з'єднання складаються зі зварних точок, отриманих контактним точковим зварюванням і суцільним клейовим швом між точками. Застосовуються вони тільки для з'єднання двох елементів з одного металу.
Клеєзаклепочі з'єднання зі звичайними заклепками застосовують для з'єднання металевих (алюмінієвих, сталевих) обшивок з металевим обрамленням і для стикування металевих обшивок у тришарових панелях.
Клеєгвинтові з'єднання застосовуються в тришарових панелях для стикування обшивок з металів, азбестоцементу, дерев’яних листових матеріалів. Для клеєгвинтових з'єднань металевих елементів застосовують самонарізаючі гвинти. При товщині елементів, що з'єднуються, 0,5.-.1,0 мм діаметр гвинтів повинен бути З...3,5 мм, при товщині 1...3 мм – 4...5 мм. Для з'єднання азбестоцементних листів діаметр гвинтів приймають 5...6 мм, а максимальний крок гвинтів 250 мм.
Шиті і клеєшиті з'єднання — це з'єднані між собою полотна повітронепроникних тканин із прикріпленими до них різними деталями. Для зшивання застосовують високоміцні капронові нитки і каучукові клеї. Шиті з'єднання виконують на промислових швейних машинах. Ці з'єднання не цілком герметичні, але досить міцні і менш трудомісткі у виготовленні. Клеєшиті з'єднання мають у своїй конструкції крім ниток ще клейові шви. Вони більш герметичні, але і більш трудомісткі у виготовленні. У шитих з'єднаннях нитки працюють на розтягання, а клейові шви — на зріз.
З'єднання металевих елементів профільних перерізів виконуються також за допомогою болтів, гвинтів, заклепок і зварювання.
Питання для самоперевірки
1. Що таке лобовий упор, як він працює і розраховується?
2. Що таке косий прируб, врубка в половину дерева, з'єднання в чверть, в шпунт і де вони застосовуються?
3. В чому полягає процес склеювання, які при цьому використовуються клеї і деревина, в чому переваги клейових з'єднань?
4. Які клейові стики застосовуються, як вони працюють і які з них розраховуються?
5. Як працюють і розраховуються елементи з'єднання на розтягнутих болтах?
6. Як працюють болт і деревина в з'єднаннях на згинальних болтах?
7. Як визначити тримкість болта і кількість болтів в з'єднаннях на згинальних болтах, як їх розставити?
8. Як працює цвях в з'єднаннях на згинальних цвяхах і як визначається його тримкість. а також число цвяхів?
9. Як розраховується цвях, що працює на висмикування?
10. Як працюють і розраховуються згинальні стрижні і гвинти?
11. Які з'єднання застосовуються в конструкціях при використанні пластмас?
Тести
1
.Який
вид з’єднань дерев’яних елементів
показаний на даному рисунку?
1. лобовий упор;
2. лобова врубка;
3. нагельне;
4. на шпонках;
5. клейове.
2
.
На що працює деревина в даному з’єднанні?
1. розтяг;
2. зминання;
3. згин;
4. кручення;
5. згин з розтягом.
3
.
На що працює болт в даному з’єднанні?
1. розтяг;
2. зминання;
3. згин;
4. кручення;
5. згин з розтягом.
4. На що працює цвях в даному з’єднанні?
1
.
розтяг;
2. зминання;
3. згин;
4. кручення;
5. згин з розтягом.