Склеивание
Склеивание является современным методом получения неразъемных соединений заготовок с помощью введения между сопрягаемыми поверхностями слоя специального вещества (клея), которое способно непосредственно скреплять эти заготовки. Важным преимуществом склеивания является возможность получения соединения из неоднородных металлов, а также неметаллических материалов.
При склеивании можно избежать появления внутренних напряжений и деформаций соединяемых заготовок. Недостатком клеевых соединений является их низкая термостойкость (менее 100°С), склонность к ползучести (смещению одной части склеенной заготовки относительно другой) при длительном воздействии сдвигающих усилий, а также длительная выдержка для полимеризации клея в соединении. Склеивание применяется для соединения металлических и неметаллических заготовок (в том числе и труб), заделки трещин и раковин в деталях, восстановления неподвижных посадок и для целого ряда других работ, связанных с созданием неподвижных неразборных соединений.
Технологический процесс склеивания для всех видов соединяемых материалов и всех видов клеев состоит, как правило, из следующих этапов:
• подготовка поверхности к склеиванию;
• подготовка клея;
• нанесение клея на склеиваемые поверхности;
• выдержка нанесенного слоя клея;
• сборка (соединяемых) склеиваемых заготовок;
• выдержка соединения при определенной температуре и давлении;
• очистка шва от подтеков клея;
• контроль качества клеевых соединений.
Наиболее широко применяемые марки клеев приведены в табл. 5.3.
Подготовка поверхности к склеиванию сводится к механической подгонке, приданию необходимой шероховатости склеиваемым поверхностям, очистке от грязи и масла и тщательному обезжириванию. Выбор инструмента для механической подгонки и придания необходимой шероховатости зависит от типа клеевого соединения. Для механической подгонки, придания заданной шероховатости и механической очистки используются напильники, надфили, наждачная бумага и методы станочной обработки (точение, шлифование, фрезерование и т. п.).
Наносимый на поверхности слой клея должен быть равномерным, без пузырьков воздуха. Клеи в зависимости от назначения могут быть жидкими, пастообразными или в виде клеющей пленки. Наиболее удобны клеющие пленки, которые не требуют специального регулирования клеющего слоя. Вручную клей наносится кистью или шпателем, жидкие клеи можно наносить пульверизатором. Во время выдержки после нанесения клея происходит испарение из него влаги и летучих веществ, в результате чего клей приобретает нужную вязкость и уменьшается усадка клеевого шва.
| Марки клеев
Марка |
Давление, МПа | Температура, °С | Время выдержки, ч |
| Д-9 | 0,01… 0,3 | 13…35 | 24 |
| ЭДАФ | 0,1…0,3 | 10…25 | 24 |
| ЭЛ19 | 0,02… 0,2 | 10…25 | 50…70 |
| ВК-9 | 0,01…0,1 | 18… 30 | 24 |
| БОВ-1 | 0,05…0,1 | 15…30 | 24 |
| КЛН-1 | 0,05… 0,1 | 25 | 24 |
| ВУ-16 | 0,05…0,1 | 18…23 | 72 |
| Э6-1С | 0,05… 0,5 | 15…30 | 24 |
| УП-5-171 | 0,05 | 18…25 | 24…48 |
| УП-5-177 | 0,05 | 18. ..22 | 24… 72 |
Совмещение склеиваемых заготовок, исключающее их самопроизвольное смещение, осуществляется при помощи струбцин и других зажимных приспособлений. Процесс склеивания и полимеризации должен происходить при определенных условиях: давление — 0,3… 1 МПа, температура — 5… 30 °С, время выдержки — от 20 мин до 72 ч. Для создания необходимых условий используются механические, пневматические и гидравлические прессы и специальные установки с электрическим или газовым подогревом. Возможно использование для нагрева соединяемых заготовок открытого пламени газовых или бензиновых горелок.
Контроль клеевого соединения осуществляется визуально, а также путем испытаний его на герметичность и прочность. Соединение считается выполненным удовлетворительно, если при контроле на прочность разрушение происходит не по клеевому шву, а по основному материалу.
МИНИ — СЛОВАРЬ
| ПОКАЗАТЕЛЬ | ОПИСАНИЕ |
| Содержание сухого вещества, % | Характеристика степени усадки клеев или герметиков, содержащих растворитель. После испарения растворителя масса материала уменьшается до соответствующей величины. Например, сухой остаток 60% — такой клей содержит 40% испаряющихся веществ. |
| Жизнеспособность, мин |
Для 2-компонентных клеев и герметиков – время с момента смешивания компонентов, в течение которого густота материала позволяет нанести его на склеиваемые поверхности. |
| Открытое время, мин |
Время, по истечении которого клей или герметик, нанесенный на изделия, начинает терять способность к склеиванию. Склеиваемые поверхности должны быть совмещены до истечения открытого времени клея. |
| Вязкость, мПа*с |
Характеристика текучести материала. Для сравнения:
|
| Адгезия, МПа, кгс/см2, Н/м2 |
Усилие, которое необходимо приложить, чтобы оторвать клей или герметик от поверхности, на которую он нанесен. |
| Относительное удлинение при разрыве, % | Показывает на сколько процентов удлиняется материал, прежде чем разорвется. Например: 400% — выдерживает 5-кратное удлинение до разрыва. |
| Твердость по Шору А |
Выражается в условных единицах от 0 до 100. Для сравнения:
|
| Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, кгс/см2 , Н/м2 |
Усилие, которое необходимо приложить, чтобы порвать материал. |
| Прочность на отрыв, МПа, кгс/см2, Н/м2 |
Усилие, которое необходимо приложить, чтобы оторвать склеенные изделия перпендикулярно плоскости склеивания. 10 кгс/см2 =1 МПа = 106 Па =106 Н/м2. Например, прочность на отрыв 1 МПа означает, что для отрыва приклееного пятачка площадью 1 см2 (1см*1см) требуется усилие 10 кг. |
| Прочность на сдвиг, МПа, кгс/см2, Н/м2 |
Усилие, которое необходимо приложить, чтобы порвать склеенные изделия, сдвигая их друг относительно друга. |
| Характер разрушения клеевого шва |
|
| Интервал рабочих температур, оС |
Интервал температур, при которых изделие может эксплуатироваться без изменения прочностных и других технологических свойств. |
| Плотность, г/мл, г/см3, кг/л, кг/м3 |
Выражение связи между объемом и массой материала : объем = масса / плотность. 1 г/мл = 1 г/см3 = 1кг/л = 1000 кг/м3 |
| Время образования поверхностной пленки, мин |
Время, в течение которого поверхность герметика полимеризуется настолько, что теряет способность прилипать к пальцу. |
| Скорость отверждения герметика, мм/сутки |
Однокомпонентные герметики отверждаются под воздействием влаги, которая проникает в толщу герметика из воздуха. Отверждение начинается сверху и распространяется вглубь с определенной скоростью, которая указана в данной технической характеристике. |
Тиксотропный – продукт с особой консистенцией. Легко намазывается, однако не стекает с вертикальной поверхности, даже если нанесен слоем в несколько сантиметров.
Появление клеящегося соединения вместо классического варианта
Первое использование клеящего состава произошло во времена Второй мировой войны. Авиакомпания Англии впервые выпустила самолеты с клееными деревянными конструкциями с усилением, где место клея занял состав на основе фенолоформальдегидной смолы. Но даже после войны точной уверенности в том, как лучше соединить металл: клеить, клепать, или сваривать, не было, ни у кого. Зато в наши дни без склеивания стальной поверхности не обойтись в создании ракет, луноходов, спутников.
Нередко сталкиваться в быту приходится с необходимостью склеивания стальной поверхности с различным материалом.
Соединение стальных поверхностей с помощью клеящего состава обладает следующими преимуществами:
- Сглаживание вибрации в конструкции.
- При высоком давлении герметичность.
- Отсутствие температурных нагрузок, например, как при сварке.
- Отличный ровный внешний вид, монолитная поверхность.
- Возможность соединения разных стальных материалов, что невозможно, например, при сварке.
Но самое главное – это возможность соединять металлическую поверхность с неметаллическими материалами.
ПОКРЫТИЯ
FoamglasPITTCOTE 300 (Бельгия)
Описание: Покрытие PITTCOTE 300 – безасбестный однокомпонентный состав на основе жидкого битума с высоким содержанием волокон и прочих минеральных наполнителей, придающих покрытию эластичность, прочность, гибкость и стойкость к воздействию воды и очень низкую проницаемость для водяных паров. PITTCOTE 300 может использоваться как покрытие, временный адгезив и герметик, температурный режим – от -40°С до +80°С (в некоторых случаях до +100°С). Может наносится как на внешнюю, так и на внутреннюю поверхность вертикальных, горизонтальных и наклонных плоскостей.
Упаковка: Ведро 24 кг (20 л)Аналог: БК 300
Nafufill B25 (Россия)
Описание: Состав Nafufill B25 — негорючий усиленный фиброй, полимермодифицированный цементный раствор с компенсирующими добавками щелочной реакции.Применяется для защиты поверхности пеностекла, как предварительное тонкослойное штукатурное покрытие (разделительный слой). Применяется только совместно с щелочестойкой стеклосеткой (ячейка 5х5 мм). Толщина слоя не более трех мм.
Температура применения: от -55°С до +250°С;
Упаковка: бумажный мешок 25 кг.
FoamglasPITTCOTE 404WPITTCOTE 404B (Бельгия)
Описание: Покрытие PITTCOTE 404- это высокоэластичное акрило -латексное покрытие. PITTCOTE 404 используется в качестве защиты от непогоды. Наносится на утеплитель FOAMGLAS с армирующей тканью из полиэстера.
Упаковка: Ведро 21,5 кг (20 л), Ведро 20,5 кг (20 л)
FoamglasTEROSTAT-FR (Бельгия)
Описание: TEROSTAT PC – распыляемое, в том числе и с помощью пистолета, однокомпонентное покрытие-герметик и адгезив на основе силан-модифицированного полимера (MS -Polymer), который в реакции с влагой превращается в мягкий эластичный продукт.TEROSTAT PC не содержит растворителей, изоцианатов, силиконов и ПВХ и лишен запаха. Он совместим с большинством лакокрасочных систем и покрытий.Покрытие хорошо противостоит погодным условиям, ультрафиолету и механическим воздействиям, а также обладает прекрасной химической стойкостью.TEROSTAT PC не чувствителен к температурным колебаниям и обладает отличными свойствами против растрескивания. Это огнезащитный продукт.TEROSTAT PC используется компанией Pittsburgh Corning в системе изоляции FOAMGLAS-Terostat, обеспечивающей погодную защиту, герметизацию и паронепроницаемость.
Упаковка: Ведро 30 кг, Картридж 310 мл/12 в коробке
Описание: Foamglas (PFS) Pool Fire Suppressant (Бельгия). Подробности — По запросу
Упаковка: Мешок, 18 мешков в коробке
БК 310 (БК 25) (Россия)
Описание: Мастика битумно-каучуковая
Применение: Используется как покрытие для заполнения поверхностных ячеек пеностекла, в том числе с использованием стеклотканевой армировочной сетки для упрочнения конструкции, как герметик для стыков между фасонными изделиями из пеностекла, временное клеевое соединение для скорлуп, сегментов и колен.
Температура применения: -40 — +100 °C
Упаковка: ведро 20 кг
Обозначение на чертеже
По стандартам для всех видов сварки на чертежах тавровое соединение обозначается буквой Т, далее идет классификационный номер шва, предполагающий тип его создания. Для наглядности все условные обозначения сведены в таблице.
| Обозначение углового шва | Вид углового шва | Скосы кромок |
| Толщина свариваемых деталей от 2 до 40 мм | ||
| Т1 | Односторонний простой. | — |
| Толщина свариваемых деталей от 15 до 100 мм | ||
| Т2 | Односторонний прерывистый. | — |
| Т3 | Двухсторонний. | — |
| Т4 | Двухсторонний с шахматным расположением. | — |
| Толщина свариваемых деталей от 30 до 120 мм | ||
| Т5 | Двухсторонний прерывистый. | — |
| Толщина свариваемых деталей от 3 до 60 мм | ||
| Т6 | Односторонний; | скошена со стороны шва. |
| Т7 | Двухсторонний; | скошена с одной стороны. |
| Толщина свариваемых деталей от 8 до 100 мм | ||
| Т8 | Двухсторонний; | криволинейно скошена с одной стороны на 2/3 толщины детали. |
| Т9 | Двухсторонний; | симметричные с 2 сторон. |
| Толщина свариваемых деталей от 12 до 100 мм | ||
| Т10 | Двухсторонний; | симметричные с 2 сторон. |
| Т11 | Двухсторонний; | симметричные с 2 сторон криволинейно скошенные. |
Криволинейные скосы с неровной поверхностью обеспечивают формирование сложного шовного валика таврового стыка. При шахматной укладке величина второго зазора больше, чем первого. При двухсторонней разделке кромок образуется прочное тавровое соединение, работающее на излом.
Виды тавровых швов, указанные в таблице, применяются при монтаже различных сварных конструкций. Существует система дополнительных знаков, обозначающих дополнительную обработку швов, размер катета, длину провариваемого участка. Эта информация указывается на выносных стрелках.
Характеристики клея
Клей для соединения металлов имеет свои технические характеристики, отличающиеся у разных производителей
При выборе конкретного клеевого состава необходимо обратить внимание на следующие его свойства:
- время и условия высыхания – как правило, это зависит от места, где производится склеивание, и специфики самой работы;
- максимальная температура, при которой сохранятся полезные свойства клея — следует выбирать состав, способный выдержать условия использования сборки, или ее будущую обработку;
- способ нанесения – одни клеи рекомендованы для точечной обработки, другие — для полного покрытия мест соединения деталей;
- технология склеивания;
- консистенция – это могут быть тубы с составом и отвердителем, а также пластичные палочки. Вторые удобны тем, что не нужно делать замес: находясь в любом месте, вы отрезаете кусочек, разминаете его и используете;
- материалы, с которыми возможно склеивание – универсальность здесь понятие размытое и ненадежное, лучше выбирать узконаправленный клей для решения конкретной задачи. Например, для соединения пластика и металла.
Сфера применения
Клей для металла в широком смысле применим во многих сферах жизни. В промышленности и в быту часто происходят поломки.
У ребенка сломалась игрушка – ищем возможность ее починить. Нужно отремонтировать автомобиль, вытяжную трубу, заделать какое-либо повреждение – тоже возникает необходимость надежно соединить между собой металлические поверхности. В авиационной, общестроительной и химической промышленностях склеивание металлических деталей также широко распространено.
Свойства термостойкой основы
Если в процессе работы металлические компоненты подвергаются повышенным температурам, их целостность со временем разрушается, а срок эксплуатации – сокращается.
Термостойкий состав типа «300» на основе эпоксидной смолы станет достойной альтернативой сварочным работам.
Даже высокотемпературный режим работы устройства не повредит соединения компонентов. Нижняя граница устойчивости жаростойкого состава – 300 градусов по Цельсию. К тому же, он водостойкий, теплопроводный и экологичный.
Требования к клеящим составам
Качественный клей для металла после его применения должен выполнять несколько условий:
- максимально прочное соединение, что позволяет использовать детали без риска;
- сохранение свойств на протяжении долгого времени;
- устойчивость к перепадам температуры;
- химическую нейтральность, предохранение места склеивания от коррозии;
- водостойкость;
- минимальную усадку после отверждения;
- отсутствие резких запахов;
- экологичность.
Современные клеи для скрепления металлических поверхностей по расширенности их применения делятся на две основные категории.
Однокомпонентные клеи имеют узкую направленность применения. Такой состав рекомендуется использовать при температуре не ниже +5 градусов по Цельсию. Для применения в промышленности он выпускается в алюминиевых тубах, которые позволяют ему дольше сохранять свои полезные свойства.
Также выделяют клеи быстрого застывания и, соответственно, медленного.
Эффективными считаются такие клеи для металлов:
- эпоксидный клей («Момент», БФ-2) – в его состав входят смола и наполнители, которые ускоряют отверждение;
- холодная сварка (Poxipol) – содержит один или два компонента, деформирует сварочную массу, внедряя ее в склеиваемые поверхности – так она максимально крепко сцепляет их;
- двухсторонний скотч – клейкая лента на полипропиленовой или вспененной основе.
Смеси на основе акрила
Акриловые герметики готовятся на основе полимерных композиций. Они обладают хорошим сцеплением с поверхностью, но при сильной вибрации или ударных нагрузках могут отслоиться из-за средней эластичности. Лучше всего применять такие средства для пористых материалов и стабильных узлов, швов. Любые герметики с акрилом можно окрашивать, лакировать.
Анаэробные
Анаэробные герметики – это особый класс соединений, состоящий из сложных эфиров диметакрилата со способностью к полимеризации без доступа кислорода.
Эти материалы затвердевают при контакте с металлическими поверхностями в узких зазорах, куда не поступает атмосферный кислород. При невыполнении хотя бы одного из указанных условий герметик будет оставаться в жидком состоянии. Это свойство зачастую относят к преимуществам, поскольку при работе время не ограничено, можно производить монтаж, не опасаясь застывания материала.
Для того чтобы анаэробный состав полимеризовался, необходимо плотно соединить поверхности деталей для устранения лишнего кислорода. Как только такой герметик попадает в узкую металлическую щель, он застынет через 25-30 минут, превратившись в твердый полимер.
В качестве недостатка материала можно назвать заполнение относительно небольших зазоров от 0,05 до 0,5 мм. Для полимеризации состава на неметаллических поверхностях или при низких температурах будет необходим активатор.
Полиуретановые составы
Данные герметики являются самыми популярными на рынке, выпускаются в огромном ассортименте. Они бывают напыляемыми, пастообразными под кистевое нанесение. Отличительными чертами полиуретановых герметиков являются:
- легкость применения,
- отсутствие растекания с вертикальных оснований,
- высокая гибкость, эластичность, термостойкость, влагостойкость,
- выдерживание больших механических нагрузок.
Силиконовые
Для личного непрофессионального использования в большей степени подходит силиконовый герметик. Состав материала придает ему высокую эластичность и прочность. Силиконовые герметики различаются по уровню эластичности получаемого герметизирующего слоя, температурному режиму, а для применения к стеклам – и по цветовому диапазону.
Полимеризация герметика происходит благодаря присутствующей в воздухе влаге, время отверждения в среднем составляет около 10 минут, в течение которых необходимо произвести монтаж детали.
При работе с силиконовым высокотемпературным герметиком для автомобиля необходимо тщательно очищать соединяемые детали, что является небольшим минусом.
Битумные смеси
Представлены в виде составов на основе битума с добавлением модификаторов, наполнителей, ускорителей адгезии. На вид выглядят как паста темного цвета. Не требуют тщательной подготовки поверхности, подходят для большинства материалов, в том числе, для любых металлов. Могут использоваться во влажной среде и хорошо переносят прямой контакт с водой.
Синтетические
Синтетические герметики для авто изготавливаются на основе синтетических смол. Состав материала делает его универсальным средством, которое можно применять для герметизации большинства элементов.
Синтетические герметики являются относительно новым материалом, пока не завоевавшим большой популярности среди автомехаников и автолюбителей.
