К атегория: Работы по металлу

Клеевые соединения

К недостаткам клеевых соединений относятся: незначительная тепловая стойкость (при температуре выше +90° С прочность их резко снижается), склонность к ползучести при длительном воздействии больших статических нагрузок, длительные сроки сушки, необходимость нагрева для получения стойких и герметичных соединений, низкая прочность на сдвиг и др.

Надежное соединение деталей малой толщины, как правило, возможно только склеиванием.

Клеевые соединения осуществляют различными способами. Чаще всего применяется соединение внах-рстку и встык с помощью планки, втулки и т. п.

Наиболее распространенные клеевые соединения показаны на рис. 1.

Существуют различные виды клеев. Наиболее известен клей БФ, выпускаемый под марками БФ-2, БФ-4, БФ-6.

Универсальный клей БФ-2 применяют для склеивания металлов, стекла, фарфора, бакелита, текстолита и других материалов. Механическая прочность сохраняется при нагреве до температуры не более 80 “ С. Этот клей применяют для заделки трещин в неответвленных местах чугунных корпусов, для упрочнения неподвижных сопряжений, для крепления накладок на дисках муфт сцепления и др.

Клей БФ-2 бензо- и маслостоек, является хорошим диэлектриком, защищает склеенные поверхности от коррозии. Хранят в закупоренной посуде, берегут от попадания воды, огнеопасен.

Клей БФ-2 в жидком виде наносят на подготовленные поверхности соединяемых деталей возможно более тонким слоем. Затем получившаяся пленка клея сушится «до отлипа» при температуре 20- 60 С в течение 50-60 мин. Наносится второй слой, вновь сушится, затем наносится третий слой и склеиваемые детали соединяют и сушат при температуре *40-150 °С в течение 30-60 мин при давлении 1- 2МПа(10-20кгс/см2).

Он обладает высокой прочностью и стойкостью. На склеенное этим клеем место не действует керосин, смазочные масла, вода. Часто этим клеем закрепляют накладки к тормозным колодкам автомобилей.

Клей ВС-ЮТ выпускается в готовом для употребления виде. Хранят его в герметичной посуде в темном помещении в течение шести месяцев (сохраняет клеящие свойства).

Клей ВС-10Т наносится в жидком виде в один-два слоя. После нанесения первого слоя сушка при нормальной температуре в течение часа, а затем наносится второй слой; детали соединяют и сушат при температуре 140-180 ° С в течение 1-2 ч при давлении 50-200 кПа (0,5-2,0 кгс/см2).

Карбинольный клей может быть в жидком или пастообразном состоянии (с наполнителем). Основа этого клея - сироп карбинольный, к которому добавляют перекись бензола. Клей пригоден для соединения стали, чугуна, алюминия, фарфора, эбонита и пластмасс; обеспечивает прочность склеивания только при использовании его в течение 3-5 ч после приготовления. Механическая прочность швов, выполненных карбинольный клеем, сохраняется при температуре до +60 °С.

Детали, склеенные карбинолом, сушат на воздухе в течение одних суток. Карбинольный клей бензо- и маслостоек, не поддается воздействию кислот и щелочей, воды, спирта и ацетона. Применяют для склеивания деталей карбюраторов, аккумуляторных банок и других работ.

Пастообразный карбинольный клей применяют преимущественно для склеивания мрамора, фарф0’ ра, пористых материалов, для заделки трещин, отверстий и т. д.

Бакелитовый лак - раствор смол в этиловом спирте. Детали, склеенные бакелитовым лаком, сушат при температуре 140-160 °С. Хранят бакелитовый лак в закрытой посуде при температуре не свыше 30 ° С в темном месте. Применяют для наклейки накладок на диски муфт сцепления.

Пластмассовые и стеклянные детали склеивают карбинольным клеем и бакелитовым лаком.

Эпоксидные клеи устраняют необходимость тепловой обработки склеиваемых деталей; применяют эпоксидные клеевые составы, затвердевающие при температуре 18-20 °С.

Для приготовления этих составов в эпоксидные смолы (ЭД-5, ЭД-6, ЭД-40) добавляют отвердитель - полиэтилен-полиамин (примерно 10 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы), дибутилфталат (10-15 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы) и наполнитель, в качестве кото: рого используют алюминиевую или бронзовую пудру, стальной или чугунный порошок, портландцемент, сажу, стекловолокно и т. д. Наполнители увеличивают вязкость эпоксидного состава и повышают прочность клеевого шва.

Термостойкие клеи применяют для склеивания Деталей из различных металлов, работающих в условиях высоких температур и вибраций. Клей ВК-200 применяют для склеивания из металлов и металлических материалов деталей, работающих непрерывно до 300 ч при 200’ С и до 20 ч при 300 °С.

Клеи наносят в два слоя. После нанесения первого материалы, соединяемые клеем ВК-32-200, мо-гут работать в интервале температур от +60 до 120 °С. Клей стоек против бензина, минерального масла и воды. В течение четырех месяцев материалы, соединенные этим клеем, могут работать в условиях, близких к тропическим (при влажности 90% и температуре 50 °С), без заметных снижений прочности соединения.

Клеем ИПЭ-9 соединяют металлы, керамику, резину и другие материалы. Соединения очень прочны при температуре 300 °С.

Клей БФК-9 обладает высокой термостойкостью, применяют для соединения металлов с неметаллами. Клей наносят на обе поверхности тонким слоем и просушивают в течение одного часа при температуре 20 ° С и 15 мин при температуре 60 °С. Затем наносят второй слой и просушивают в течение того же времени.

Технологический процесс клеевого соединения деталей независимо от его конструкции, разнообразия склеиваемых материалов и марок клеев состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей к склеиванию - взаимная подгонка, очистка от пыли и жира и придание необходимой шероховатости; нанесение клея кистью, шпателем, пульверизатором; выдержка после нанесения клея (время выдержки в зависимости от сортов клея и материала склеиваемы деталей колеблется от 5 мин до 30 ч и выше); затвердевание клея (используют печи с обогревом газами, пелки, установки с электронагревателями, уставки т. в. ч. и др.); температурный режим колеблет-я от +25 до 250 °С и выше; контроль качества к левых соединений проводят ультразвуковыми установками, лупой, подготовленными образцами.

Основной дефект, который часто имеет место при склеивании, - так называемый «непроклей» (участки, на которых не осуществилось соединение склеиванием).

Причины непрочности клеевых соединений:
– плохая очистка склеиваемых поверхностей;
– неравномерное нанесение слоя на склеиваемые поверхности, отдельные участки поверхности клеем не смазаны или смазаны густо;
– затвердевание нанесенного на поверхности клея до их соединения;
– недостаточное давление на соединяемые части склеиваемых деталей;
– неправильный температурный режим и недостаточное время сушки соединенных частей.

Расчетное усилие определяют по формулам строительной механики от нормативных нагрузок с учетом их изменчивости (в результате воздействия климатических, производственных, бытовых и других условий). Эта изменчивость учитывается коэффициентом перегрузки. Таким образом, расчетное усилие равно нормативной нагрузке, умноженной на коэффициент перегрузки. Коэффициент перегрузки при расчете на действие собственной массы равен 1,1, на снеговую нагрузку 1,4, на ветровую нагрузку 1,2.

Рис. 2. Виды клеевых соединений а - внахлестку; б - на ус; в - зубчато-шиповое; г - встык с односторонней накладкой; д - встык с двумя накладками

Помимо изменчивости нагрузки и рассеяния показателей прочности клеевого соединения, в расчете учитывают условия, при которых эксплуатируется соединение: температуру, влажность, агрессивные воздействия. Например, влияние агрессивных сред (1%-го раствора едкого натра, серной, азотной кислот) на полиэфирные фенолформальдегидные клеи учитывается коэффициентами 0,6-0,8, влияние воды - коэффициентами 0,7- 0,8, атмосферных условий - 0,5-0,9. Таким образом, коэффициент условий работы может быть представлен как произведение нескольких коэффициентов, каждый из которых учитывает определенные воздействия.

Коэффициент концентрации напряжений N, учитывающий неравномерность распределения сдвигающих усилий по площади соединения, представляет собой отношение максимального сдвигающего напряжения к среднему. Этот коэффициент, зависящий от геометрических параметров соединения и физических свойств клея и склеиваемых материалов, определяется по формулам и графикам, приведенным в «Руководстве по проектированию клееных деревянных конструкций». Там же даны расчетные сопротивления клеевых соединений.

Важный показатель клеевых соединений - длительное сопротивление действующим нагрузкам. Он оценивается коэффициентом длительной прочности К, представляющим собой отношение прочности после длительного нагружения к прочности при кратковременном машинном нагружении. Для цельной и клееной древесины К составляет 0,4-0,7. Значения К для соединений древесины сосны на клеях ФР-12, ФР-100, ^ФХ, ФРФ-50 по результатам испытаний, экстраполированных на период нагружения до 25 лет, составляют 0,42-0,47. Эти данные получены при постоянной влажности древесины (15 и 28%) и при разных уровнях нагружения (0,5-0,8). Если учесть, что в реальных условиях эксплуатации на несущие конструкции действует сезонно изменяющаяся нагрузка, т.е. конструкции работают в режиме «нагружение-разгрузка», то согласно исследованиям ЦНИИСК коэффициент длительной прочности соединений на клеях ФР-12, ФР-100, КБ-3, СФХ, ФРФ-50 повышается до 0,58-0,62.

Уравнения можно использовать для расчета при условии, если клеевая прослойка тонка по сравнению с толщиной склеиваемых элементов (оптимальное отношение 0,01). Если толщина клеевой прослойки составляет 0,1 толщины элементов, концентрация напряжения в клеевом соединении достигает 1,5.

Сдвигающие напряжения в клеевых швах зубчато-шипового соединения при растяжении определяют по формуле (2) как и для усового соединения. Благодаря симметричности скосов концентрация напряжений и неравномерность толщины прослойки клея в зубчато-шиповом соединении мало влияют на его прочность. Преимущество зубчато-шипового соединения состоит в том, что длина его меньше соответствующего по прочности усового соединения, благодаря чему экономится материал.

Несущая способность клеевых соединений в значительной степени зависит от их конструктивного исполнения. Большей несущей способностью при прочих равных условиях обладают клеевые соединения, в которых упругие свойства клея, толщина соединяемых элементов и относительное их расположение подобраны так, чтобы концентрация напряжений была возможно меньшей.

Из опыта работы с клеями известно, что прочность клеевых соединений наибольшая при равномерном отрыве либо при чистом сдвиге. Однако в реальных конструкциях клеевые соединения находятся в сложном напряженном состоянии, т.е. работают на сдвиг с отрывом или на неравномерный отрыв. Неравномерность распределения напряжений по площади клеевого соединения зависит от жесткости соединяемых материалов, упругопластических свойств клея, толщины клеевой прослойки и соединяемых элементов, от эксцентриситета приложения растягивающих или сдвигающих усилий и многих других факторов, иногда трудно учитываемых в расчете.

Для соединений внахлестку тонких нежестких листов нужно применять возможно более упругие клеи, позволяющие получать сравнительно толстый клеевой слой. При соединении внахлестку толстых жестких листов используют более жесткий и прочный клей, так как распределение напряжений в большей степени определяется жесткостью элементов. Для погашения концентрации напряжений в соединениях, работающих на сдвиг или неравномерный отрыв, полезно несколько утолщить клеевой слой у кромки или оставить валик. В нахлесточных соединениях это повышает прочность на 15%, а в соединениях на неравномерный отрыв - на 25%.

Соединения на ус, обладающие высокой прочностью, часто используются при сращивании листов фанеры, стеклопластика, древесных плит, досок. Наклон скоса уса регулируют с целью приближения прочности соединения к прочности самого склеиваемого материала. При склеивании на ус необходимо жестко фиксировать соединение, чтобы оно не расползалось по скосам при запрессовке. Широко применяют на практике клеевое соединение встык с одной или двумя накладками.

Эти соединения обладают такими же особенностями, как и соединения внахлестку.

Клеевые соединения

Область применения клея разнообразна, он используется в промышленном производстве, строительстве, ремонте и моделировании. Клеевые соединения применяются в сборочных процессах, на этапе монтажа конструкций и материалов. Наиболее часто клей используется в бумажной промышленности и при обработке древесины.

За свою историю клеящие вещества и смеси модифицировались. Благодаря современным технологиям появились клеи на основе синтетических смол, способные склеивать любые материалы и поверхности. Синтетические клеи обладают повышенной эластичностью, гидроизолируют и герметизируют соединения, а также обеспечивают их продолжительный срок эксплуатации. Примером эффективного использования синтетических клеев можно считать монтаж труб ПВХ под клеевое соединение или использование синтетических клеевых смесей для ремонта и наладки станков (при помощи клея корректируют посадочные поверхности станин и корпусов).

Главным преимуществом клея является высокая надежность соединения различных поверхностей и деталей, достигаемая без излишнего воздействия на конструкционные элементы (сверление, стяжка, сваривание).

Что такое клей и клеевые соединения?

Клей представляет собой смесь или многокомпонентную композицию, используемую для соединения различных конструкционных элементов и материалов. Клеевое прочная связь образуется сцеплением поверхностей с клеевой прослойкой. Клеи различны по своему составу. Композиции состоят из органических и неорганических полимеров. Основу клеевой композиции классифицируют:

• полимеры горячего отверждения;
• полимеры холодного отверждения;
• термостойкие полимеры;
• термореактивные и термопластичные полимеры;
• полимеры, применяемые в обычном температурном диапазоне.

Развитие производственных технологий и химии полимеров дали возможность создавать композиции, обеспечивающие прочные клеевые соединения материалов, поверхности которых ранее не поддавались прочной сцепке: металл, керамика или стекло. Кроме полимерной основы, в состав клея входят различные добавки для придания клеевой прослойке целевых свойств и характеристик (теплостойкость, влагостойкость, прочность, пластичность и т. д.). Добавками целевого назначения могут быть: отвердители, растворители, красители, пластификаторы, а также иные наполнители.

Качественные характеристики и свойства клеевых соединений зависят от выбора клея и четкого следования технологии склеивания.

Клей: условия определяющие выбор

В выборе клея главную роль играют свойства и характеристики материалов, предназначенных для склеивания, условия проведения работ (влажность, температурный режим), расчетный срок службы клеевого соединения и нагрузка на него. При выборе клея следует обращать внимание на стоимость, санитарно-гигиенические параметры, горючесть. Особенностью всех клеевых соединений является ухудшение характеристик сцепления с течением времени, следовательно, на протяжении всего периода эксплуатации разрушаются адгезионные связи.

Снижение показателя прочности и эластичности клеевой прослойки происходит по причине воздействия температурных колебаний, влажности и иных условий. Так, перед склеиванием строительной конструкции, технологического изделия или трубы ПВХ, клеевое соединение интенсивно испытывают на прочность под воздействием прогнозируемых эксплуатационных условий.

Общая технология склеивания поверхностей

Технология склеивания предполагает подготовку поверхностей, смешивание компонентов клеевого состава (если это требуется), нанесение клея тонким слоем на поверхность и ожидание до момента получения Одним из важнейших этапов является подготовка поверхностей перед склеиванием, этим обеспечивается оптимальная сцепка. При нанесении клея на поверхность следует обращать внимание на достаточность толщины пленки. Сборка клеевых соединений завершается отверждением клеевого состава, которое должно проходить в оптимальном технологическом режиме.

На подготовительном этапе обработки поверхности удаляются любые загрязнения, при помощи специальных растворов поверхности обезжириваются, им придается шероховатость. Лучший вариант подготовки поверхностей тот, при котором заметно когезионное разрушение (разрушение по вяжущему слою) клеевых соединений. Для обработки склеиваемых поверхностей используют как химические, так и механические способы повышения прочности соединения.

От способа нанесения клеевого слоя на поверхность зависит качество клеевого шва. Клей должен равномерно распределяться по поверхности, толщина пленки должна быть равномерная и заключаться в пределах от 0,1 до 0,2 мм. Способ нанесения клея зависит от вязкости композиции.

Для примера, рассмотрим особенности выбора клея и технологию монтажа клеевым способом системы водоснабжения состоящей из труб ПВХ.

Выбор клея для труб ПВХ

Труба под клеевое соединение из поливинилхлорида применяется в инженерных коммуникациях для прокладки систем водоснабжения, используется в отопительных системах и канализациях. Существует несколько технологий соединения ПВХ труб и фитингов. Чаще всего применяется однако, большой популярностью пользуется и технология склеивания труб с фитингами, чем также достигается высокая прочность клеевого соединения.

Используемые для склеивания ПВХ труб клеевые составы содержат основной компонент поливинилхлорид, который для получения требуемой консистенции разводится растворителем. Клеевая композиция может содержать дополнительно различные присадки и наполнители, повышающие гидроизолирующие и герметические способности клея. Физический процесс склеивания заключается в нанесении клеевого состава на поверхности изделий, далее выполняется их сведение, с течением времени растворитель испаряется, образуется прочное клеевое соединение. Использование в клее поливинилхлорида обеспечивает надежную сцепку поверхностей на молекулярном уровне.

Чтобы выбрать оптимальную клеевую композицию для ПВХ труб необходимо учесть следующее:

• четко знать для каких целей приобретается клей;
• важно ознакомиться с технологией подготовки клеевого состава, клеи на основе поливинилхлорида могут состоять из двух компонентов, непосредственно влияют на прочность клеевого соединения;
• скорость схватывания, которая у большинства композиций не превышает 1-2 минуты (в зависимости от влажности и температуры воздуха);
• клеевые составы для ПВХ труб имеют различный цвет;
• степень вязкости готовой к применению композиции.

Технология монтажа ПВХ труб клеевым способом

Клеевой раствор тщательно перемешивается. Если основные компоненты требуется соединить самостоятельно, важно соблюдать правильные пропорции. Труба под клеевое соединение подготавливается на участке склеивания, производится очистка и обезжиривание поверхности. Монтаж начинается с нанесения клеевого состава на склеиваемые поверхности. Клей наносится при помощи кисти с равномерным распределением по поверхности, не допускается прерывистость пленки и пропуски отдельных участков. По завершении процедуры смачивания поверхностей клеевым раствором, трубный отрезок совмещается с фитингом.

После совмещения фитинга и трубы, клеевое соединение необходимо жестко зафиксировать на 15-20 секунд, после чего образуется начальная клеевая сцепка и клей загустеет. Важно убедиться, что конструкция зафиксирована в правильном положении еще до склеивания, поскольку проворачивание или иное воздействие не допускается. Клеевое соединение должно пребывать в состоянии покоя на протяжении 15 минут до полного испарения растворителя.

Производится последовательное склеивание всех участков водопроводной системы, состоящей из фитингов и труб ПВХ. Клеевое соединение по истечении 24 часов с момента завершения монтажа проверяется на герметичность и прочность под нагрузкой напора воды.

Надежность клеевых соединений

Требования в отношении надежности клеевых соединений предъявляются в зависимости от характеристик склеиваемых материалов и условий эксплуатации соединения. Однако существует ряд универсальных параметров, которым должно соответствовать любое соединение.

Базовые характеристики надежности для всех типов клеевых соединений:

• равнопрочность склеиваемого материала с клеевым соединением;
• монолитность клеевого шва со склеиваемыми элементами;
• устойчивость адгезионных связей и качество обработки поверхностей определяют показатели долговечности и надежности.

Главным признаком надежности клеевого шва является обеспечение прочности соединения равного или превосходящего прочность монолитной части склеиваемого материала. Критериями надежности клеевого соединения, исходя из особенностей эксплуатации, могут быть:

• водостойкость: способность клеевой прослойки сопротивляться разрушающему воздействию воды;
• теплостойкость: способность клеевого соединения сохранять прочность, монолитность и эластичность под воздействием высоких температур;
• биостойкость: способность клеевой прослойки и всего соединения сохранять первоначальные свойства под разрушающим воздействием биологических процессов.

Преимущества клеевых соединений

Использование клеевых смесей на основе полимеров и синтетических расплавов существенно расширило область использования пластмасс. Синтетический клей, являющийся раствором (расплавом) полимерной композиции, представляет собой продукт переработки пластмассы. Главное преимущество синтетического клеевого соединения - сохранение физических и эстетических параметров склеиваемых материалов. Надежное соединение плоскостей на больших площадях обеспечивают Клеевые соединения из полимерных композиций успешно используются как для сцепки больших площадей, так и для точечного склеивания малых конструкционных элементов.

9 причин, по которым выбирают склеивание

1. Клеи способны образовывать прочные соединения между материалами, обладающими различными физическими свойствами и размерами. Технология склеивания превосходит ряд иных технологий, в том числе сварку, поскольку способна соединить тонколистовые элементы и хрупкие материалы.
2. Склеивание позволяет равномерно распределить напряжение по всей плоскости, что сложно достичь, используя сварные или Использование сварных и заклепочных соединений характеризуется высокой концентрацией точечных напряжений только в местах сцепки.
3. Клеевые соединения обеспечивают высокую скорость сборки конструкций, при этом характеризуются экономичностью. Технология склеивания универсальна и способна заменить собой несколько способов соединения элементов.
4. Развитая технология производства и разнообразие клеевых смесей дает возможность их использования на различных этапах производственного процесса.
5. Стоимость клеевого соединения и его прочность часто превосходит соответствующие показатели альтернативных вариантов соединения конструкций и элементов. Соединения, выполненные с использованием клея, обладают меньшим весом в сравнении со сварными или заклепочными соединениями.
6. Адгезивные материалы обладают уникальной способностью поглощения, распределения и передачи напряжений по всей плоскости между элементами конструкции. Эластичность и деформационная способность клеевого слоя повышает надежность сцепки.
7. Клей может успешно соединить материалы и элементы, чувствительные к нагреву, которые способны разрушаться или деформироваться под действием высокой температуры.
8. Клей может выступать в качестве герметизирующего материала, обеспечивая не только надежное соединение конструкции, но и эффективное сопротивление разрушающему действию влаги и химических реагентов. Клеевые швы хорошо изолируют тепло и звук, является превосходными диэлектриками.
9. Существует большое количество клеевых композиций, разработанных для сложных климатических условий, с их помощью получаются особо надежные клеевые соединения. Применение специальных составов дает возможность склеивать конструкции и элементы без нагревательного оборудования в условиях низких температур и высокой влажности.

Недостатки клеевых соединений

Главными недостатками клеевых соединений, в частности, полученных с использованием синтетических клеев, является невозможность их использования в жестких и особо жестких условиях эксплуатации.

Соединения конструкций с помощью клея требует высокой точности и поэтапного контроля их исполнения. Специалистам необходимо следить за параметрами и режимами склеивания, соблюдением технологии отверждения клея, а также покоем конструкции в период формирования сцепки. Проверяя полученные соединения, специалист не всегда способен определить возможные дефекты склеивания.

Для многих промышленных клеев технологический процесс отверждения предполагает использование нагревательных элементов. Склеивание горячим способом часто невозможно выполнить при соединении габаритных сложных конструкций.

Что важно знать, рассматривая клеевые соединения?

1. Все технологии склеивания предполагают проведение тщательной многооперационной обработки поверхностей, что существенно усложняет процесс. Процесс отверждения клеевого соединения должен проходить в условиях определенной влажности, поддержании постоянного давления и температурных режимов. Кроме этого, период полного отверждения может занять много времени. Для некоторых типов промышленных клеев на этапе склеивание выполняется нагрев клеевого соединения.
2. Клеевые соединения тщательно проектируются, специалистами выполняется анализ растягивающих и отслаивающих нагрузок, просчитываются напряжения, возникающие вследствие разницы коэффициентов теплового расширения склеиваемой плоскости и клеевого шва.
3. Клеевые швы, несмотря на свои положительные свойства, обладают существенным недостатком - низкая теплостойкость. Использование клея для сборки конструкций ограничивается в случае эксплуатации конструкции при повышенных температурах. Кроме этого, многие виды клеевых соединений могут разрушаться под воздействием механических ударов.
4. Особенности склеивания элементов не дают возможности в полной мере проконтролировать качество соединения.
5. Соединения, полученные путем склеивания, являются неразборными, по этой причине использование клея значительно усложняет процесс разборки или демонтажа конструкций. В условиях интенсивной эксплуатации в агрессивной среде или жесткой эксплуатации не представляется возможным рассчитать долговечность клеевого соединения.

Клеевые, соединения являются наиболее прогрессивными видами соединений элементов деревянных конструкций заводского изготовления. Их основой являются конструкционные синтетические клеи. Эти соединения характеризуются рядом важных достоинств. Склеивание дает возможность из досок ограниченных сечений и длин изготовлять клееные элементы несущих конструкций любых размеров и форм. Они могут быть прямыми и изогнутыми, постоянного, переменного и профильного сечения, длиной, измеряемой десятками метров, и высотой, измеряемой метрами.

Клеевые соединения являются прочными, монолитными и имеют такую малую податливость, что ее можно не учитывать при расчетах и считать клееные элементы как цельные. Клеевые соединения являются водостойкими, стойкими против загнивания и воздействия ряда химически агрессивных сред, что обеспечивает долговечность клееных элементов. Эти соединения технологичны, и их осуществление без затруднений механизируется и автоматизируется, требуя ограниченных трудозатрат. Однако склеивание допускается только в специально оборудованных отапливаемых цехах с приточно-вытяжной вентиляцией для удаления вредностей и под строгим лабораторным контролем. При склеивании имеется возможность использовать древесину маломерную и пониженного качества путем удаления значительных пороков с последующим стыкованием. Клеевые соединения являются безметалльными. Это оправдывает экономическую целесообразность применения склеива­ния и является причиной быстрого роста объемов производства клееных деревянных конструкций.

Клеевые соединения применяют для склеивания досок из хвойной древесины толщиной не более 50 мм и влажностью не выше 12%. При нарушении этих ограничений клеевые соединения могут разрушиться от усилий, возникающих в результате коробления досок при высыхании. По качеству древесины доски должны относиться к категориям, соответствующим условиям их работы в клееных элементах и значениям действующих в них напряжений. Доски до склеивания должны быть остроганы по плоскостям склеивания, на толщину до 3 мм для обеспечения их плотного контакта и получения прочного клеевого шва минимальной толщины с наименьшими непроклейками.

Клееные элементы после склеивания должны быть остроганы по кромкам для получения гладкой поверх­ности.

Клеевые соединения при­меняют также для продольного склеивания цельных клееных элементов и для склеивания досок с фанерой и со стальными деталями.

Для клеевых соединений применяют конструктивные синтетические клеи на основе термореактивных смол (см. гл. 7). В настоящее время в отечественной практике для склеивания древесины и фан­еры наибольшее применение находят фенолоформальдегид­ный клей КБ-3 и резорциновый клей РФ-12, а для склеивания древесины с металлом - эпоксидный клей ЭПЦ-1. Клеевые швы должны иметь минимальную толщину, измеряемую долями миллиметров, и высокую прочность, превосходящую прочность древе­сины на сжатие и скалывание вдоль волокон. Прочность швов на растя­жение ввиду их хрупкости невелика и соответствует примерно прочности древесины на растяжение поперек волокон. Адгезионная и когезионная связи клеевых швов должны быть выше прочности дре­весины, и клеевые соединения должны разрушаться при нагружении выше предела прочности не по швам и граничным слоям, а по цельной древесине.

Клеевые стыки по их расположению и особенностям работы могут быть разделены на поперечные, продольные и угловые (рис. 9).

Поперечные стыки досок служат для создания клееных элементов с поперечными сечениями требуемых размеров и форм и придания им изогнутой формы по длине. В их число входят стык по пластям, стык по кромкам и стык по пласти и кромке.

Стык по пластям представляет собой клеевое соединение досок пластями. Этот стык применяется для создания клееных, элементов требуемой высоты сечения и для обеспечения их изогнутой формы по длине, поскольку он препятствует распрямлению, изогнутых досок в клееном элементе. В изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах стыки по пластям работают и рассчитываются на скалывание при изгибе по формуле

(14)

В этой формуле коэффициент условий работы т ск = 0,6 учитыва­ет возможное возникновение непроклеек, уменьшающих расчетную ширину шва b.

Стык по кромкам представляет собой клеевое соединение досок кромками. Его применяют для создания клееных элементов с шириной сечения, большей ширины отдельных досок. По высоте сечения эти стыки в соседних досках располагаются вразбежку в плоскости изгиба. В этих стыках обычно не возникают скалывающие напряжения, и они не требуют расчетных проверок.

Стык по пласти и кромке представляет собой клеевое соединение пласти одной доски с кромкой другой. Его применяют для создания клееных элементов тавровой, двутавровой и рельсо видной формы со стенками из досок на ребро. Работает и рассчитывается стык на скалывание при изгибе по формуле (14).

Продольные стыки служат для создания клееных элементов тре­буемой длины. В число продольных стыков входят зубчатое и усовое соединения.

Зубчатое соединение применяют для стыкования досок концами по длине вдоль волокон, оно является основным видом продольного стыка и представляет собой соединение концов досок" клеевыми швами по зубчатой поверхности ряда острых клиньев, которые могут выходить на пласти или на кромки досок. Такая форма придается концам досок механически специальной зубчатой фрезой на станке. Зубчатое соединение характеризуется тремя параметрами- длиной зубьев l , шириной их у основания t и шириной у вершины b (затуплением). Длина зубьев обычно не превышает толщины досок, а параметры обеспечивают необходимый уклон плоскостей зубьев к оси доски - не больше 1:8 и затупление не больше 1 мм. Только такие параметры обеспечивают необходимую прочность стыка в элементах несущих конструкций, например 1-32 мм, t=8 mm, b=1 мм. Зубчатое соединение экономично, поскольку имеет малую длину и дает возможность стыковать короткие доски, и технологично, так как изготовляется механически и не расходится при изготовлении до затвердевания клея.

От действия продольных усилий в клеевых швах зубчатого со­единения возникают основные скалывающие и незначительные рас­тягивающие напряжения. Ввиду значительной площади зубчатой поверхности они не превосходят несущей способности швов до раз­рушения доски от растяжения. Затупление зубьев меньше ослабляет сечение, чем пороки, допускаемые в элементах I категории качества. Поэтому зубчатое соединение считается равнопрочным с цельной древесиной в элементах всех категорий качества при всех видах напряженного состояния и расчета не требует. В некоторых случаях это соединение применяют и для продольного стыкования цельных клееных элементов.

Усовое соединение представляет собой клеевое соединение концов досок по поверхности, образованной их срезкой с уклоном к поверхности 1:10, и применяют его для продольного стыкования досок. Клеевой шов работает здесь аналогично швам зубчатого соединения, и усовое соединение считается тоже равнопрочным с древесиной элементов независимо от их категории качества. Этот стык менее экономичен, поскольку имеет значительную длину и нерационален для стыкования коротких досок. Он менее технологичен, чем зубчатый, так как имеет тенденцию к сдвигам по клеевому раствору при склеивании, и допускается только при отсутствии оборудования для зубчатого стыкования.

Угловые стыки представляют собой клеевые соединения досок и клееных элементов, расположенных друг к другу под углом.

Зубчатое соединение под углом применяют главным образом для соединения концов клееных элементов рам в жестких узлах, расположенных под углами более 120°. Зубья этого соединения должны выходить только на верхние и нижние кромки элементов в зоне упора их срезанных под углом концов. Это соединение работает на усилия сжатия с изгибом и рассчитывается как цельное наклонное сечение по прочности на нормальные напряжения с учетом того, что они действуют под углом к волокнам, и расчетные сопротивления древесины имеют, соответствующие пониженные значения.

Соединение досок по пласт ям под углом представляет собой клеевое соединение досок пластями по площади их пересечения. Так могут соединяться доски шириной до 100 мм при угле 90° и шириной 150 мм при углах 30-45° между ними. От продольных усилий в клеевом шве возникают здесь скалывающие и дополнительно поперечные растягивающие напряжения ввиду эксцентричного действия усилий. Они рассчитываются на скалывание под углом к волокнам, а растягивающие усилия рекомендуется воспринимать болтами или шурупами.

Стыки фанеры и фанеры с древесиной. Усовое соединение фанеры имеет ту же конструкцию и уклон склеиваемых кромок 1:12, и применяют его для соединения фанерных листов кромками подлине и по ширине. Оно имеет пониженную прочность ввиду неполного совпадения соответствующих слоев листов фанеры при склеивании и, рассчитывается на растяжение по площади сечения, уменьшенной коэффициентом условий работы m=0,6. В некоторых случаях применяют также соединение фанерных листов с фанерными накладками шириной не менее 30 толщин соединяемых листов.

Стык фанеры с досками по пласти и кромкам применяют в клеефанерных конструкциях. При расположении волокон досок под углом 90° к наружным волокнам фанеры ширина досок должна быть не более 100 мм. При большей ширине досок возникает опасность перенапряжения клеевых швов в результате коробления древесины. Этот стык работает на скалывание при изгибе и рассчитывается по прочности ближайших к стыку клеевых швов между наружным и соседним слоями фанеры по формуле (17) без учета непроклеек. Расчетное сопротивление этого шва скалыванию принимается при направлении скалывающих усилий вдоль наружных волокон фанеры R ск.ф = 0,6 МПа и поперек их R ск.ф = 0,8 МПа. Клее­металлические соединения пред­ставляют собой соединения деревянных клееных элементов при помощи вклеенных или наклеенных стальных деталей (рис. 10).

Соединения на вклеенных стержнях состоят из коротких стержней из арматуры классов А-П или А-Ш диаметром 12-32 мм, вклеенных в прямоугольные пазы или круглые отверстия клеем, обеспечивающим надежное соединение древесины с металлом, например эпоксидно-цементным.

Глубина вклеивания l должна быть не менее 10 и не более 30 диаметров стержня, ширина паза или отверстия на 5 мм больше диаметра стержня, расстояние между стержнями не менее 3d, а до края сечения - 2d. Вклеенные стержни применяют для продольного и углового соедине­ния клееных элементов,

работающих на продольные силы или изгибающие моменты. Они воспринимают продольные силы N при растяжении (выдергивание) или сжатии (вдавливание). Скрытые в толще древесины стержни защищены от химически агрессивной среды и быстрого нагрева при пожаре, что повышает стойкость против коррозии и огнестойкость конструкции. Клеевые соединения стержней работают на скалывание по площади, равной произведению глубины вклеивания l на периметр отверстия π(d +0,5) см.

Напряжения скалывания распределяются по длине вклеивания неравномерно, уменьшаясь к концам стержней.

Расчет соединения на скалывание, производят с учетом коэф­фициента неравномерности (концентрации) распределения скалывающих напряжений , определяемого в зависимости от диаметра стержня и глубины вклеивания.

Расчетная несущая способность стержня определяется по ска­лыванию клеевых соединений по формуле

,

Где ; - расчетное сопротивление скалыванию.

Соединения с клеестальными шайбами применяют для соединения стержней сборно-разборных ферм в узлах. Они состоят из стальных пластинок - стальных накладок, болтов, а также шайб, приклеенных к пластям элементов феноло-формальдегидным по слою БФ или эпоксидным клеем. Болты пропускаются при сборке соединения через отверстия соответствующего диаметра в накладках и шайбах и через отверстие большего диаметра в древесине элементов. Соединение воспринимает растягивающие и сжимающие усилия. Клеевые швы шайб работают и рассчитываются на скалывание по формуле (18). Болты рассчитываются на смятие и срез между шайбами и накладками, как в стальных соединениях, без учета древесины и имеют повышенную несущую способность. Стальные накладки рассчитываются на растяжение или сжатие. Для беспрепятственной сборки соединение должно быть изготовлено с высокой точностью.

Клеевые соединения арматуры клееных армированных балок с древесиной выполняются путем вклеивания ее в пазы в крайних зонах сечений эпоксидно-цементным клеем. Они работают на скалывание с избыточными запасами прочности.

Соединения с пластмассовыми связями имеют значительные перспективы применения в деревянных конструкциях, особенно предназначенных для эксплуатации в средах, химически агрессивных по отношению к металлу. В настоящее время проводятся экспериментальные и теоретические исследования соединений в деревянных элементах с цилиндрическими нагелями из высокопрочного стеклопластика типа АГ-4с.

Клеевые соединения находят все большее применение в связи с созданием высококачественных синтетических клеев. Наиболее широко применяют клеевые соединения внахлестку, работающие на сдвиг. Соединения встык для обеспечения прочности изготавливают по косому срезу («на ус») или с накладками. При необходимости получить особо прочные соединения, применяю комбинированные соединения: клеевинтовые, клеезаклепочные, клеесварные.

Склеивание - один из наиболее применяемых способов получения неразъемных соединений.

Клеевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с заклепочными, сварными, болтовыми и т.п. Это, в первую очередь, возможность соединять самые разнообразные материалы. В ряде случаев это единственный практически приемлемый метод соединения неметаллических материалов между собой и с металлами. В клеевых соединениях более равномерно распределены напряжения, исключены отверстия под болты и заклепки, ослабляющие скрепляемые элементы.

Важным достоинством соединений на основе синтетических клеев является их атмосферостойкость, способность противостоять коррозии и гниению. В ряде случаев клеевые соединения обеспечивают герметичность конструкций.

Основной недостаток большинства клеев заключается в их низкой теплостойкости. Разработан ряд клеев на основе органических, элементорганических и неорганических полимеров, которые могут работать при температурах выше 1000°С, но большинство из них не дает достаточно эластичной клеевой пленки, что пока ограничивает возможность их применения.

Недостатком клеевых соединений является также их относительно невысокая прочность при неравномерном отрыве и необходимость во многих случаях производить нагревание при склеивании.

Общие принципы выбора и применения клеящего материала

Современные клеи в большинстве случаев представляют собой композиции на основе полимерных материалов.

Выбор клея для соединения материалов в изделии определяется многими условиями. Универсального клея, способного склеить любые поверхности, нет. Однако имеется множество самых разнообразных по свойствам клеев, из которых нужно выбрать наиболее пригодный.

Прежде всего необходимо иметь четкое представление о свойствах и химической природе клеев и склеиваемых материалов, чтобы наметить для использования клей или группу клеев.

Одним из первых и, по-видимому, наиболее важным фактором, определяющим выбор клея, является характер и величина напряжения в шве, которое должно выдерживать соединение при эксплуатации.

Другим не менее важным фактором является интервал температур, при которых эксплуатируется клеевое соединение. В частности, при повышенных температурах не могут применены клеи на основе термопластов, тогда как термореактивные смолы можно использовать в условиях высоких температур.

Клеевые соединения неметаллических материалов должны иметь прочность, близкую к прочности склеиваемых материалов. Прочная характеристика клеевых соединений должны соответствовать условиям эксплуатации соединения. Основным показателям эксплуатационных свойств клеев является их клеящая способность и долговечность.

Перед применением готового клея в производственных условиях следует проверить его на соответствие требованиям действующей технической документации.

Наиболее крупными потребителями клеевых материалов являются деревообрабатывающая промышленность, строительство, легкая промышленность, машиностроение, авиационная промышленность, судостроение и др.

На долю деревообрабатывающей промышленности приходится почти 75% потребления синтетических клеев, преимущественно карбамидных и фенольных; в малых, но возрастающих количествах используются поливинилацетатные клеи.

В связи с расширением производства и применением синтетических строительных материалов значительно возросло значение клев в строительстве.

Сейчас в этой отрасли выделилась два основных направления в использовании синтетических клеев. Для первого (конструкционное применение) характерно использование высокопрочных клеев, а для второго (крепление отделочных, футеровочных, антикоррозионных, тепло- и звукоизоляционных материалов к строительным конструкциям и технологическому оборудованию) - использование эластичных и высоконаполненных клеев, которые могут соединять неровные толщины, способные воспринимать ударные и вибрационные нагрузки.

В машиностроении широко используются клеевые соединения материалов в разнообразных сочетаниях, успешно работающие при нормальной и повышенных температурах; клеи позволяют повысить прочность конструкций, уменьшить массу изделий и т.д.

В машиностроении применяются клеи, которые эксплуатируются в силовых соединениях при температурах до 250-350°С, а некоторые клеевые композиции могут использоваться в конструкциях, кратковременно подвергающихся воздействию температур до 1000°С и выше.

В станкостроении синтетические клеи находят применение при склеивании пластмассовых накладных направляющих с чугунными основаниями станин, резины с металлом, при склеивании режущих инструментов из твердых сплавов и керамических материалов с металлической оправками и других соединениях, к которым предъявляются требования высокой прочности.

В производстве автомобилей синтетические клеи используются для приклеивания облицовочных, уплотнительных, шумоизоляционных материалов, тормозных накладок, для крепления трафаретов и шаблонов, для изготовления болванок и т.д. Клеи применяются для изготовления кузовов легковых автомобилей из стеклопластиков.

Применяются клеи в устройствах связи, сигнализации и энергоснабжения.

Силовые клеевые соединения металлов применяются в производстве летательных аппаратов, главным образом для соединения обшивки с ребрами жесткости, стрингерами и другими элементами каркаса крыла и в производстве других силовых и в особенности сотовых конструкций.

Комбинированные соединения: клеесварные, клеерезьбовые, клееклепанные - значительно улучшают технические характеристики деталей и механизмов, обеспечивают высокую прочность и, в ряде случаев, герметичность конструкций.

Клеи классифицируются по областям их преимущественного применения: для склеивания металлов друг с другом и с неметаллическими материалами; для склеивания неметаллических материалов; для склеивания резин между собой и приклеивания их к металла; для склеивания силикатных оптических стекол и органических стекол между собой и приклеивания их к металлам.



Клеевое соединение

неразъёмное соединение деталей машин, строительных конструкций, мебели, изделий лёгкой промышленности и др., осуществляемое с помощью клея. К. с. позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений. К. с. используют при изготовлении изделий из стали, алюминия, латуни, текстолита, гетинакса, стекла, фанеры, древесины, ткани, пластмассы, резины и др. материалов, которые можно соединять в различных сочетаниях. При монтаже оборудования и строительстве сооружений К. с. могут заменять сварку, клёпку и др. (см. Клеёные конструкции). Для К. с. применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и др. клеи. Толщина клеевой прослойки обычно 0,01-0,1 мм. Чаще всего с помощью клея выполняют соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв. Такие соединения для стальных изделий обеспечивают предел прочности на сдвиг 20-35 Мн/м 2 (200-350 кг/см 2), а в ряде случаев значительно выше. Прочность клеёного шва пластмасс обычно превышает прочность самого материала. Недостатками К. с. являются их меньшая долговечность, например, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями (особенно при резких колебаниях температуры), и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв (т. н. отдир). В этих случаях хорошие результаты даёт применение комбинированных соединений - клеезаклёпочных и клеесварных.

А. А. Пархоменко.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Клеевое соединение" в других словарях:

клеевое соединение - Ндп. клеенное соединение Соединение частей изделия склеиванием. [ГОСТ 28780 90] Недопустимые, нерекомендуемые клеенное соединение Тематики клеи EN adhesive jointassemblybonding joint … Справочник технического переводчика

Клеевое соединение - – соединение частей изделия склеиванием. [ГОСТ 28780 90] Рубрика термина: Клеи Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

клеевое соединение - 3.1 клеевое соединение: Соединение заготовок из массивной древесины с помощью клея. Источник: ГОСТ 27812 2005: Конструкции деревянные клееные. Методы определения стойкости клеевых соединений к расслаиванию … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

клеевое соединение - klijinis sujungimas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. cement bonding; glue bonding vok. Klebeverbindung, f rus. клеевое соединение, n pranc. cohésion avec une colle, f … Radioelektronikos terminų žodynas

Неразъёмное соединение деталей машин, строит. конструкций, мебели, изделий лёгкой пром сти и др. (в т. ч. из разнородных материалов) с помощью клеёв … Большой энциклопедический политехнический словарь

Соединение клеевое полимерное - полимерное клеевое соединение Неразъемное соединение, изготовленное при помощи полимерного клея. см. ГОСТ 28780 2004. КЛЕИ ПОЛИМЕРНЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ