деталей, однако для формирования клеевого соединения требуется более длительное время. Жизнеспособность ряда клеев приведена в табл. 47.

Приготовление клеев проводят в посуде, стойкой к воздействию компонентов клея и органических растворителей (фарфоровой, фаянсовой, полиэтиленовой и др.). Посуда должна плотно "закрываться крышкой, на ее внутренних поверхностях не должно быть следов влаги, остатков старого клея и других загрязнений. Компоненты клея должны иметь температуру близкую к температуре помещения, в котором проводятся работы. Если компоненты хранились при пониженной температуре, то во избежание конденсации влаги из воздуха их необходимо выдержать в отапливаемом помещении.

Подготовка однокомпонентных клеев к склеиванию заключается в тщательном перемешивании композиции. Жизнеспособность этих клеев определяется временем, в течение которого соединение должно быть собрано после их нанесения (например, открытая выдержка для клеев, содержащих растворитель).

Приготовление многокомпонентных клеев состоит в смешивании отдельных компонентов в определенной последовательности и при точном соблюдении рецептуры. В процессе приготовления клеев холодного отверждения в последнюю очередь следует вводить компоненты, вызывающие отверждение клея (отвердители, катализаторы, ускорители).

Для перемешивания клеев используются различные механические смесители и клеемешалки. При получении вязких клеев с большим количеством наполнителя лопасти мешалки должны делать не более 50 об/мин, а клеев без наполнителя - не более 80 об/мин. Повышение числа оборотов лопастей мешалки не рекомендуется во избежание сильного вспенивания клея.

Для контроля качества перемешивания клея и его однородности в смесь компонентов добавляется небольшое количество инертного красителя, по которому определяется равномерность распределения компонентов в клеевой композиции.

Способ нанесения клея выбирается в зависимости от физико-химических свойств клеевой композиции, формы и размеров склеиваемых поверхностей, массовости производства и возможности использования существующего производственного оборудования. Клен, приготовленные из различных компонентов, должны наноситься с учетом их жизнеспособности (в определенных пределах вязкости).

Нормы расхода жидкого клея илн выбор толщины клеевой пленки задаются в зависимости от концентрации клея (содержания в клее сухого остатка) и его плотности, качества подгонки склеиваемых поверхностей, степени пористости илн неровности поверхности и т. п. Недостаточная толщина клеевой прослойки приводит к образованию местных непроклеев, а избыток клея, помимо непроизводительного расхода, загрязнения оборудования и рабочих мест - к образованию чрезмерно толстых клеевых прослоек. Расход жидких и пастообразных клеевых композиций задается в граммах на квадратный метр склеиваемой поверхности. Расход пленочных клеев рассчитывается по площади и толщине клеевой пленки.

Для нанесения клеев, поставляемых в жидком виде, используются следующие способы.

Нанесение кистью производится на отдельные участки поверхности и на детали сложной формы. Способ малопроизводителен, затруднено получение равномерного по толщине клеевого слоя. Более качественное покрытие получают при использовании кистн с мягкой щеткой.

Нанесение поливом производится иа плоские поверхности крупногабаритных деталей: клей подается под давлением через сопловые устройства, регулирующие расход и равномерность распределения его по поверхности. Способ используется при высокопроизводительных сборочных работах.

Нанесение распылением осуществляется пульверизацией жидких клеев с вязкостью 7-15 с по вискозиметру ВЗ-1 или до вязкости 20-30 с с пульверизацией теплым воздухом (до 50-60 °С). Равномерность нанесения клея зависит от строгого регулирования консистенции композиции, температуры в помещении и постоянства давления. Обычно используется оборудование, аналогичное тому, которое применяют для окраски распылением [8]. Необходимо применять специальные меры по технике безопасности, чтобы исключить возможность воздействия на организм тумана, образующегося при распылении клеев.

Нанесение валиками основано на переносе клея нз ванны при помощи частично погруженного в нее захватывающего ролика к контактирующему с передающим валком листовому или пленочному материалу. Заданная толщина клеевого слоя регулируется зазором между передающим и прижимным валками.

Вязкие пастообразные клеевые композиции наносятся шпателем или прн помощи шприца-пистолета.

Пленочные клеи, обладающие липкостью, прикатываются к поверхности склеиваемого материала холодным или разогретым валиком. В случае нелипкой клеевой пленки для ее фиксирования используются липкие грунты [37].

ФОРМИРОВАНИЕ КЛЕЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Технологические операции формирования клеевого соединення заключаются в сборке и фиксации соединения и отверждении клеевой прослойки. Способы отверждения зависят от химической природы клеящих материалов. Отверждение клеевых композиций по механизму полимеризации нли поликонденсацни требует введения отвердителей или воздействия тепла, излучений высокой энергии или катализатора. Для отверждения клеев в виде растворов достаточно обеспечить удаление растворителя за счет испарения илн абсорбции. Отверждение клеев-расплавов осуществляется в процессе охлаждения клеевого соединения.

Параметрами отверждения клеев являются температура и продолжительность, а также давление склеивания. Рекомендуемые режимы отверждения для некоторых клеев представлены в табл. 47.

Для получения качественных соединений на клеевых композициях в виде растворов илн включающих в себя растворители необходима промежуточная технологическая операция - открытая выдержка. В процессе открытой выдержки происходит заполнение клеем неровностей поверхности, вытеснение воздуха из пор и удаление растворителей, повышение вязкости клея в клеевом слое. Продолжительность выдержки зависит от скорости указанных процессов. Подогрев интенсифицирует процессы смачивания клеем поверхности и удаление растворителя из слоя клея. Однако при быстром начальном нспаренин на поверхности клеевой пленки может образоваться корочка, которая в дальнейшем препятствует удалению растворителя из клеевого слоя. Особое внимание длительности этой операции необходимо уделять при наличии в клеевой композиции реакционных растворителей илн летучих отвердителей, так как нх частичное испарение послужит причи-

иой получения клеевого соединения с низкой прочностью. Оптимальные режимы открытой выдержки обычно указывают в технических условиях на клей и проверяются для каждого конкретного производ-сгва. При склеивании пористых пластмасс время открытой выдержки сокращается до минимума, так как полное удаление растворителя из клеевой прослойки осуществляется за счет абсорбции.

Важным технологическим параметром является давление склеивания, которое определяется типом используемого клея, конструкцией и размером клеевых соединений, качеством их подгонки. Давление создаетси дли фиксации склеиваемых деталей во время отверждения клеи, обеспечения полноты контакта между склеиваемыми поверхностями и клеем, улучшения растекания и смачивания поверхностей клеями-расплавами в процессе нагрева и отверждении.

Существуют разнообразные способы и приспособления для обеспечения требуемого давления при отверждении клеевой прослойки и взаимной фиксации склеиваемых деталей. Это неподвижные грузы, пружинные зажимы, внутренние распорки, гидравлические зажимы, струбцины, электромагнитные зажимы, гидравлические н пневматические прессы, автоматы, стягивающие ленты, сборочные стапеля и т. п. Преимущество неподвижных грузов и пружинных зажимов заключает-си в обеспечении стабильности давления склеивания. Недостаток струбцин заключается в том, что при выдавливании клея из нахлеста или при иагреве клеевого соединения зажимное усилие изменяетси и может потребоваться дополнительное затягивание винтов либо их ослабление в процессе отверждении. Кроме того, прв использовании струбцин трудно измерить усилие аажима. Для массового производства наиболее приемлемы гидравлические и пневматические зажимы и прессы, а также электромагнитные зажимы. Эти приспособлении дают возможность быстро собирать соединения, поддерживать неизменным и легко измерять давление в течение всего процесса отверждении.

Величина давления склеивания ие должна превышать параметров, установленных техническими условиями на клей (табл. 47), поскольку это может повлечь за собой вытекание клея и образование «голодного» клеевого соединения с низкой прочностью.

При использовании термореактивяых клеев оптимальная прочность достигается при толщине клеевого слоя 0,06-0,12 мм. Увеличение толщины слоя эластичного клея повышает прочность соединения при действии отдирающих нагрузок (27, 37).

Обеспечение требуемой толщины клеевого слоя осуществляется несколькими путями: применением клея в виде пленки, помещаемой между склеиваемыми поверхностями; применением прокладок н ограничителей (упоров) с толщиной, равной требуемой толщине клеевого слоя (этот способ применяется для жидких клеевых композиций); применением клеевых композиций, обладающих определенной тиксо-тропией (выдавливание клеи из соедивения при постоянном давлении прекращается, когда слой клея достигвет установленной толщины); регулированием усилия сжатия соединения (при достижении опреде-леийой толщины сжатие прекращают и не возобновляют до конца от-верждения){

Продолжительность выдержки склеиваемых деталей под давлением определяетси, главным образом, скоростью отверждения клеевой прослойки. Основным фактором, влияющим на процесс отверждения клеев с отвердителем и без него, является температура. Склеивание термореактивными клеями без отвердителя возможно только при на-гревавии. Клейми холодного отверждения можно склеивать и при повышенных температурах, что сокращает продолжительность отверждения и повышает прочность клеевого соединении.

Для передачи тепла и давления к склеиваемым деталям используются различные способы и оборудование. Отверждение за счет прямого иагрева осуществляется при помощи печей, жидких ванн или прессов для горячего прессования. Скорость нарастания температуры клеевого шва устанавливается экспериментально, при правильном выборе режима и продолжительности нагрева обеспечиваетси полное отверждение клеевого слои. Использование печей является одним из наиболее распространенных способов иагрева клеевых соединений, так как они могут быть вспользованы в сочетании с устройствами, обеспечивающими приложение давлевия к склеиваемым деталям. Для печей (за исключением печей с замкнутой циркуляцией воздуха) характерно неравномерное распределение температуры по объему. Передача тепла осуществляется в результате конвекции.

Для более быстрого иагрева склеиваемых деталей, осуществляемого за счет конвекции, используют различные жидкости. Обычно для этих целей применяют воду; для более высоких температур отверждения используются минеральные или кремннйорганические масла. Эффективность отверждения клея при использовании данного способа зависит от теплостойкоств и теплопроводности склеиваемой пластмассы.

Для отверждения при горячем прессование используются электронагреватели или пар для нагрева пластин, между которыми запрессовано склеиваемое соединение. Данный способ эффективен для отверждения клеевых соединений под давлением.

При радиационном отверждении используются инфракрасные радиационные нагреватели, позволяющие увеличить скорость передачи тепла на локальные участки поверхности субстрата. Этот способ является эффективным также для удаления растворителей из контактных клеев перед формированием клеевого соединения.

В последнее время широкое распространение приобретает способ внутреннего разогрева клеевого слоя, осуществляемый за счет прохождения электрического тока через токопроводящие клеи или проводники, находящиеся внутри или в непосредственной близости от клеевого щва. В качестве внутреннего электронагревателя сопротивления используются полоски металла или углеродные волокна. Указанный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с традиционными способами внешнего иагрева: быстрым достижением Температуры отверждения благодаря непосредственному нагреву клея; равномерным нагревом токопроводящей сетки, что исключает местный перегрев; ограничением области нагрева клеевого щва, позволяющим избежать нежелательного нагрева субстратов и приводящим к меньшему расходу энергии; возможным сокращением продолжительности процесса склеивания.

Активация ультразвуком основана на передаче механических колебаний от ультразвукового преобразователя к клею, находящемуся иа поверхности раздела между соединяемыми деталями. При выделении тепла в результате поглощения ультразвуковой энергии расплавляются термопластичные клеевые ко.мпозиции или отверждаются термореактивные. Способ позволяет механизировать процесс соединения трудносклеиваемых пластмасс, а также снижать требования к подготовке склеиваемых поверхностей [27].

Глава 13 ПРИФОРМОВКА

ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

производстве приформовка наиболее широко применяется при изготовлении крупногабаритных изделий сложной формы (в судостроении и резервуаростроенни) преимущественно из стеклопластиков.

Процесс приформовки по механизму н по природе вспомогательных материалов близок к склеиванию, а соединення приформовкой под действием нагрузки ведут себя аналогично клеевым соединениям внахлестку н встык с накладками.

К преимуществам приформовки относятся герметичность и высокая коррозионная стойкость соединення; эксплуатационная надежность и длительный срок службы в различных климатических условиях; плавность сопряжения поверхностей соединяемых деталей; отсутствие соединительных элементов; исключение необходимости использования индивидуальной оснастки (если не применяется напыление), точной подгонки соединяемых деталей и приложения давления при отверждении материала накладок.

Недостатками приформовки являются зависимость качества соединення от параметров окружающей среды и соблюдения технологических приемов; трудоемкость процесса (если не применяется метод напыления); продолжительное время отверндання связующего прифор-мовочной массы илн необходимость применения для ускорения этого процесса специальных источников подогрева; токсичность связующего и большой расход приформовочной массы; недопустимость нагрузки соединения сразу же после его изготовления; большой объем подготовительных работ; неравномерное распределение нагрузки по толщине материала соединяемых деталей.

КОНСТРУИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ

Независимо от формы соединяемых деталей и места расположения шва приформовкой можно осуществлять все типы соединений (рис. 86). При выполнении нахлесточных соединений приформовку целесообразно применять в комбинации со склеиванием. Когда есть возможность, приформовку следует выполнять с обеих сторон соединяемых изделий, так как при односторонней прпформовке соединение помимо сдвига начинает работать на отрыв. Прн толщине соединяемых листов до 10 мм скос нх кромок обычно не выполняют, так как хотя он снижает концентрацию напряжений и повышает прочность соединения, выполнение этого мероприятия очень трудоемко. Прн толщине соединяемых листов более 12 мм выполнение скосов на их кромках обязательно [36].

Для стыковых соединений допускаются следующие отклонения деталей по толщине: при толщине деталей до 5 мм разнотолщииность не должна превышать 25 % толщины деталей; при толщине деталей 5 10 мм - 15 %и для деталей толщиной более 10 мм - 8 %. При большей разнотолщиниости требуется обработка стыкуемых кромок (например, снятие слоя материала на кромке детали большей тсл-щины) {15].

Практически во всех случаях соединення приформовкой имеют переменное сечение sa счет укладки слоев армирующего материала разной ширины (ширина слоя увеличивается, начиная с первого, внут-

реннего). Это снижает концентрацию напряжений, уменьшает вес и возможность задиров и отклонений, придает соединению лучший вид.

Для стыковых соединений принимают длину накладки 150 + +!10б, где б - толщина наиболее тонкой из соединяемых деталей. Толщину приформовочной накладки в месте стыка следует принимать равной половине толщины соединяемых деталей: б„= 0,56. Прн увеличении этой толщины сверх рекомендованной прочность соединения остается практически стабильной [36].

Длина одной стороны приформовочного угольника 1= (7...8)6.

Толщина приформовочной накладки в районе угла принимается )авной половине толщины наиболее тонкой из соединяемых деталей. Лрочность углового соединення резко снижается, если соединяемые детали различаются по толщине [15, 36].

Рис. 86. Типы соединений приформовкой:

а -стыковое одностороннее; б - стыковое двустороннее: в- стыковое двустороннее со скосом кромок; г - нахлесточное одностороннее; d - нахлесточное двустороннее; е- тавровое; ж - угловое

Для стыковых соединений приформовкой наиболее опасным видом нагружения является растяжение. Прочность соединення прн растяжении увеличивается с уменьшением толщины соединяемых листов и при малых толщинах возможно получение соединення равнопрочного материалу листов. Прочность стыкового соединения при сжатии и изгибе практически равна прочности материала соединяемых деталей. Для углового соединення наиболее опасный вид нагружения - отрыв. Прочность угловых соединений при изгибе и сдвиге определяется прочностью материала соединяемых деталей [15, 36].

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИФОРМОВКИ

Технологический процесс соединення деталей стеклопластика с помощью приформовки включает [15, 36] очистку мест соединення от грязи, пыли, остатков целлофана и т. д.; механическую обработку мест соединения, а при необходимости - выполнение скосов на кромках соединяемых деталей; обезжиривание соединяемых поверхностей; подготовку приформовочной массы (пропитка армирующей стеклоткани связующим); нанесение приформовочной массы (с приглаживанием слоев стеклоткани) до получения накладки необходимой толщины; выдержку соединяемых деталей в зафиксированном положении (без давления) для обеспечения отверждения связующего приформовочной массы; контроль качества соединения.

Механическую обработку мест соединения целесообразно вести с помощью устройств, снабженных шлифовальными кругами илн наждачными полотнами. Обработка производится до полного удаления с соединяемых поверхностей лаковой пленки связующего.