Трехмерный поливинилхлорид,
поперечные связи в котором образованы
с участием триаллилцианурата, может свариваться
в результате только теплового воздействия
высокой интенсивности или с помощью диаминов.
Химическая сварка особенно целесообразна
при соединении ориентированных пленок
термопластов, сварные швы которых должны
сохранять физико-механические свойства
материала. Наиболее пригодные присадочные
агенты для сварки полиамидных пленок
— многоосновные органические компоненты
и их хлорангидриды, полиэтилентерефталатных
пленок — диизоцианаты или органические
перекиси. Пленки и ткани из лестничных
полимеров, например полипиромеллитимида можно
сваривать с помощью диаминов или диазоцианатов.
Выбор присадочных агентов и условий химической
сварки термопластов (особенно ориентированных
и кристаллических) определяется следующими
требованиями:
темп-ра при сварке должна быть ниже темп-ры плавления кристаллич. фазы полимера;
в соединяемых слоях материала
должно быть обеспечено пластическое
течение аморфной фазы;
длительность нагревания зоны
шва выше темп-ры стеклования полимера должна быть меньше, чем период до начала его разориентации при данной темп-ре.
2. СКЛЕИВАНИЕ ПЛАСТМАСС
Склеивание, как и сварка, служит
для получения неразъемных соединений
пластмасс. Этот процесс имеет ряд преимуществ
перед другими методами соединения, так
как является единственным методом получения
неразъемных герметичных соединений разнородных
материалов, например, пластмасс с металлами.
Клей позволяет надежно соединить разнотолщинные
детали сложной конфигурации. С одинаковым
успехом склеивать можно как термопластичные,
так и термореактивные пластмассы.
Обсудить
на Поляне у Шалаша
Клеевые соединения имеют высокую
атмосферовиброкоррозионную стойкость,
однако им присущи и специфические недостатки,
которые следует учитывать при выборе
метода соединения: отсутствие равнопрочности
при различных направлениях приложения
нагрузки по отношению к плоскости склеивания;
снижение прочности некоторых видов клеев
в результате старения; токсичность многих
полимерных клеев.
В ряде случаев соединение может
быть выполнено так же, как и склеиванием.
Выбор метода соединения определяется
условиями эксплуатации данного соединения
и экономическими факторами. Наибольшее
применение склеивание находит в самолетостроении
при сборке фюзеляжей, элементов крыла,
топливных баков и т. д.; в машиностроении
при соединении различных пластмассовых
и металлических деталей; в строительстве
при изготовлении различных конструкций
на основе древесных материалов, пластмасс,
металлов, асбоцемента, стеновых панелей
и плит.
Склеивание является сложным
процессом, обусловленным способностью
некоторых веществ или смеси веществ органического
происхождения при затвердевании в контакте
с поверхностями твердых тел прочно соединять
эти тела. Вещества, обладающие такой способностью,
называются клеями.
Прочность клеевого соединения
зависит от сил сцепления клеящего вещества
с поверхностями склеиваемых материалов
и от прочности самой клеевой прослойки
после ее отверждения. Сцепление, возникающее
между клеящими веществами и склеиваемыми
поверхностями, принято называть адгезией,
клеящее вещество - адгезивом, а склеиваемые
материалы - субстратом. Сцепление частиц
внутри клеевой прослойки называется
когезией. Таким образом, прочность клеевых
соединений определяется отношением сил
адгезии и когезии.
2.1. Выбор клеев
Для склеивания пластмасс существует
очень большое число клеев на основе почти
всех промышленных полимеров. При выборе
клея учитывают, прежде всего, химическую
природу соединяемых материалов, полярность,
растворимость, реакционную способность,
структуру поверхности. Не меньшую роль
играют условия работы соединения, термический
коэффициент линейного расширения соединяемых
материалов, конструктивные особенности
изделия и требования к технологическим
свойствам клея. Существуют и универсальные
клеи, которыми можно склеивать материалы
любой химической природы. Это – клеи
на основе эпоксидных полимеров, полиуретановых
форполимеров, полиарилатов, каучуков
и др. Как правило, рекомендуется использовать
клеи, одинаковые или близкие по химической
природе к полимерной основе материала.
В этом случае физические и химические
свойства клеевой прослойки (вода- и термостойкость,
диэлектрические показатели, коррозионная
стойкость и т.д.) будут близки к соответствующим
свойствам соединяемого материала, а условия
образования шва будут мало отличаться
от условий формования деталей и не будут
сказываться на свойствах пластмассы.
2.2. Конструирование клеевых соединений
Элементы конструкции, сборка
которых осуществляется склеиванием,
должны иметь для этого специально спроектированное
соединение. При проектировании клеевого
соединения необходимо:
• определить величину и тип
нагрузки на всю конструкцию и особенно
на клеевое соединение;
• определить изменение свойств
клеевого соединения под воздействием
среды, в которой оно будет работать;
• выбрать материал конструкции;
• выбрать клей;
• рассчитать размеры и остальные
конструкционные параметры соединения
с учетом запаса прочности;
• выбрать технологию склеивания
(обработку поверхности, способ нанесения
клея, режим отверждения);
• экономически обосновать
выбранную конструкцию и технологию.
При конструировании клеевых
соединений необходимо учитывать следующие
рекомендации:
• площадь склеивания должна
быть как можно большей;
• нагрузку должна нести максимальная
часть площади склеивания;
• необходимо добиваться, чтобы
напряжение в клеевом шве действовало
в направлении его максимальной прочности;
• оптимальные зазоры между
склеиваемыми поверхностями в зависимости
от марки клея и конструкции должны быть
в пределах:
0,05...0,15мм при склеивании
металлов между собой;
0,05...0,2мм при склеивании
металлов с неметаллическими
материалами;
0,1...0,2мм при склеивании
металлов с резиной.
В процессе эксплуатации клеевые
соединения воспринимают различные нагрузки,
которые могут быть приведены к четырем
основным типам (рис. 11). В табл.1(см. чертеж
160.100.65.0000.002-14) представлены типы конструкций
клеевых соединений, способных воспринимать
различные нагрузки.
Рис. 11. Основные типы нагружения
клеевого соединения:
а - сдвиг; б - равномерный отрыв;
в - отдир; г - внецентровой отрыв
2.3. Клеи используемые
в авиастроении
Склеивание широко применяется
в различных областях промышленности
и в частности в самолетостроении.
Склеивание позволяет создавать
рациональные конструкции, наиболее полно
использовать древесину и изготовлять
из ее пониженных сортов детали высокой
и равномерной прочности.
К клеям предъявляются требования
водостойкости, грибостойкости и крепости.
Склеиваемые детали должны иметь по склейке
прочность на скалывание не меньшую прочности
и целого мате- риала.
Из большого количества клеев
в самолетостроении применяют лишь немногие.
Эти клеи разделяются на две группы: белковые
и смоляные клеи.
Белковые клеи в своей основе
имеют органические вещества, а смоляные
— синтетические смолы.
Из белковых клеев применяются
казеиновый, альбуминовый и желатиновый
или столярный клей, из смоляных «леев—
феноло-формальдегидные клеи марок ВИАМ
Б-3 и К.Б-3 и карбамидные или мочевинно-формальдегидные
клеи КМ-1, МК-2 и КМ-12.
За границей имеют применение
смоляные термореактивные клеи: феноло-
формальдегидные, мочевинно-формальдегидные,
меламиновые и термопластические клеи
винил-ацетатные и бути- ратные.
Важнейшим направлением
при создании клеевых технологий в последнее
время являются ремонтные технологии.
Ведущие отечественные и зарубежные авиационные
фирмы активно ведут исследования в области
создания новых технологических процессов
ремонта авиационных конструкций, позволяющих
восстанавливать первоначальную прочность
конструкции, т.е. отремонтированный участок
должен отработать тот же ресурс, что определен
для всей конструкции.
В настоящее время
из-за отсутствия специализированного
оборудования, позволяющего создать в
зоне ремонтируемого участка требуемые
температуру и давление, используют, в
основном, жидкие и пастообразные клеи
холодного отверждения, такие как ВК-9,
ВК-27, К-153. В отдельных случаях применяют
подслой из эластичного клея ВК-25. Однако
ресурс работы участков, отремонтированных
таким образом, ограничен. Использование
высокопрочных пленочных клеев и клеевых
препрегов для ремонта сотовых конструкций
позволяет существенно повысить эффективность
ремонтных технологий. Клеи холодного
отверждения (жидкие и пастообразные)
используют для заполнения пустот в агрегатах
при небольших механических повреждениях,
а также для заполнения небольших объемов
в сотовом заполнителе при ремонте отслоений
обшивка - соты. Вспенивающиеся клеи эффективно
используют для вклеивания вставок сотового
заполнителя при ремонте сотовых конструкций.
Пленочные клеи рекомендуют для приклеивания
компенсирующих заплат к конструкциям
из алюминиевых сплавов и композиционных
материалов.
2.4. Технология склеивания
пластмасс
Технология склеивания пластмасс
включает следующие операции: приготовление
клея, подготовку соединяемых поверхностей,
нанесение клея, открытую выдержку, приведение
соединяемых поверхностей в контакт, отверждения
или затвердевание клея, контроль качества
клеевого шва. Расчет каких-либо технологических
параметров процесса склеивание в настоящее
время невозможно.
Приготовление клея заключается
в смешение его отдельных компонентов
в соотношение и последовательности, определяемых
рецептурой. Основное правило при смешении
- введение отвердителя или ускорителя
непосредственно перед применения клея.
В ряде случаев потребитель получает уже
готовый клей, так что необходимость в
этой операции отпадает.
Подготовка соединяемых поверхностей
является одной из важнейшим операций
в технологии склеивания. Она заключается
в подготовке их друг к другу к специальной
обработке или очистки. Ровные, хорошо
подогнанные поверхности склеиваемых
материалов необходимы для получения
тонкой равномерной по толщине клеевой
прослойки. Особенно тщательная подгонка
поверхности должна быть при склеивании
клеями, в момент запрессовки обладают
как малые, так и слишком большой текучестью.
Способ обработки поверхности
зависит от типа пластмассы и природы
клея. Композиционные пластики и пластмассы
на основе отвержденных реактопластов
через склеиванием обрабатывают преимущественно
механическим способом. При этом не только
увеличивается истинная площадь склеивания
и на поверхности материала обнажаются
частицы, более легко склеивающиеся наполнители,
но и удаляются различные загрязнения,
смазки и т.д.
Перед нанесением слоя обработанные
поверхности промывают растворителем
(кетоны, бензин) или протирают тампоном,
смоченным в растворителе и сушат при
293-238 К, в течении нескольких минут.
Наряду с механической обработкой для
некоторых типов отвержденных реактопластов
применяют химическую обработку. Например,
фенопласты обрабатывают ацетоновым раствором
оксипроизводных бензола и других ароматических
соединений.
Эффективный способ повышения
прочности склеивания – нанесение подслоев
(грунтов) из разбавленных растворов полимеров.
Одним из современных способов подготовки
поверхности пластиков, упрочненных волокнистым
наполнителем, служит нанесение перед
формованием детали на участки, подлежащие
склеиванию, слоя ткани из термопластов
или стеклянной ткани, покрытой фторопластом
или кремнийорганическим полимером, и
удаление этого слоя непосредственно
перед нанесением клея. Эти защитные слои,
называемые иногда «жертвенными», защищают
пластик на стадиях переработки, предшествующих
склеиванию, и способствуют созданию шероховатого
рельефа поверхности.
Применение клеев, которые адсорбируют
жировые и масляные загрязнения, исключает
из технологического процесса операции
очистки.
Обработку поверхностей термопластов
также производят механическим, химическим,
физическим или комбинированными способами.
К физическим методам обработки поверхностей
через склеивание относятся: электрическая
обработка, в том числе наиболее эффективная
ее разновидность - обработка. Электронно-возбужденным
инертным газом ультрафиолетовое и радиоактивное
облучение.
Приложенные давление (запрессовка)
во время приведения соединяемых поверхностей
в контакт обеспечивает фиксирование
деталей, достижение более полного контакта
между клеем и склеиваемым материалом
и созданием клеевой прослойки оптимальной
толщины. Чем меньше толщина клеевой прослойки,
тем выше прочность соединения при равномерном
отрыве или сдвиге.
Давление при склеивании создают
различными способами, зависящими от конструкции
изделия, формы и размеров шва, типа клея,
серийности производства: с помощью груза,
а пневматических или гидравлических
прессах, с помощью вакуумного мешка, в
прессах с винтовыми или экстрентиловыми
зажимами, стягивающими лентами, в сборочных
стапелях, дополнительно оборудованных
различными зажимами, устройствами.
Отверждение клеев на основе реактопластов
является наряду с подготовки поверхности
важнейшей операцией в технологии склеивании.
Выбор режимов (температуры, продолжительности,
давлении) отверждения клея зависти не
только от его природы, но и от типа соединяемого
материала и условий эксплуатаций изделий.
Нагрев склеиваемых участков
производят в термошкафу, контактными
нагревателями высокочастотным способом
или с помощью ультразвука.
Давление во время отверждения необходимо
увеличить по сравнению с давлением в
момент запрессовки, если повышается противодавление
летучих продуктов в клеевом шве.
Затвердевание термопластичных
клеев происходит в результате испарения
растворителя или охлаждения зоны шва
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. А. Н. Шестопал, Ю. С.
Васильев, Э. А. Минеев и др. Справочник по сварке
и склеиванию пластмасс Под общ. ред. А. Н. Шестопала.—
К.: Технiка, 1986.— 192 с, ил. Библиогр.: с. 187—188.[Электронный
ресурс] URL: http://www.toroid.ru/shestopalAN.html
(дата обращения: 01.06.2014)
2.Сваривание
и склеивание изделий из пластмасс. [Электронный ресурс]
URL:http://nashaucheba.ru/v54802/сваривание_и_склеивание_изделий_из_пластмасс (дата обращения: 01.06.2014)
3.Сварка пластмасс. [Электронный ресурс]
URL:http://ruswelding.com/svarka_plastmass.html (дата обращения: 01.06.2014)
4. Технология склеивания
пластмасс. [Электронный ресурс]
URL: http://plast-tech.ru/content/svarka-i-sklieivaniie/tiekhnologhiia-sklieivaniia-plastmass/tiekhnologhiia-sklieivaniia-plas (дата обращения:
01.06.2014)