Лабораторная работа № 5

 

Клеи и процессы склеивания.

Применение клеев для создания неразъемных

Соединений элементов конструкций АКТ

 

Цель работы

1. Ознакомиться с преимуществами и недостатками клеевых соединений, классификаций клеев и теориями адгезии.

2. Изучить общие правила выбора клеев, их состава, конструкции клеевых соединений и этапы технологии склеивания.

3. Изучить влияние пластификаторов, наполнителей, растворителей и других факторов на свойства клеев и клеевых соединений.

4. Изучить основные виды промышленных клеев и особенности технологии склеивания деталей такими клеями.

5. Изучить состав и технологию склеивания различных материалов универсальными клеями БФ-2, эпоксидным и специальными клеями-растворителями.

6. Склеить в различных сочетаниях образцы из текстолита, дуралюмина, оргстекла и др.

7. Провести испытания склеенных образцов на сдвиг, определить предел прочности на сдвиг, сделать необходимые выводы.

 

Содержание работы

Человек применяет клеи свыше 3000 лет. В древности клеи изготавливали из костей животных, сока растений, рыбьей чешуи, яичного белка, из битума и дёгтя, воска, творога и крахмала и других веществ. Некоторые из этих клеев применяют и сейчас, например, творожный (казеин), столярный  и др.

Но природные клеи, как правило, недостаточно влаго- и атмосферостойки, некоторые из них подвержены гниению и другим разрушающим факторам.

Развитие промышленности (производство фанеры, мебели, деревообрабатывающая промышленность, общее машиностроение, производство летательных аппаратов и др.) потребовало интенсивного изыскания новых синтетических клеев, отвечающих самым разнообразным требованиям.

Особенно большое значение имеет применение клеевых соединений в производстве авиационной и ракетно-космической техники. Например, крыло самолета площадью около 140 м² клееной конструкции на 200 кг (почти на 5%) легче аналогичного крыла клепаной конструкции.

     В вертолётостроении с применением клеевых соединений изготавливают металлические и стеклопластиковые лопасти несущих винтов с

большим ресурсом работы, склеивают силовой набор с обшивкой.

     Путем склеивания можно изготавливать выгодные по весовой прочности трехслойные конструкции с сотовыми или пенопластовыми заполнителями.

     Соединения теплозащитных материалов с поверхностью обшивки на

космических аппаратах многоразового использования могут быть выполнены только путем склеивания.

Практически все соединения материалов с сильно отличающимися свойствами (прочность, эластичность и др.) выполняются с помощью процессов склеивания: это соединения металлов с резиной, металлов с тканями, металлов с пенопластами, металлов с пластмассами, металлов с керамикой и др.

Ряд деталей и узлов современного самолето- и ракетостроения выполняются только с помощью склейки:

1) теплозащитные, изоляционные и абляционные покрытия спускаемых космических аппаратов;

2) мягкие топливные баки;

3) протекторы колёс;

4) конструкции с сотовыми заполнителями.

Клеи представляют собой вещества или смеси веществ органического или неорганического происхождения, которые благодаря сочетанию таких свойств, как хорошее прилипание (адгезия), механическая прочность в требуемом интервале температур, отсутствие хрупкости, минимальная усадка при отверждении и т.д., пригодны для прочного соединения различных материалов.

Преимущества клеевых соединений

1. Упрощение и ускорение процесса сборки (не надо сверлить отверстия для заклёпок или болтов, не надо отдельно делать болты, заклёпки и другие детали и т.д.).

2. Высокая прочность соединений (отсутствует ослабление материала за счет сверлений и других концентраторов напряжений). Конструкция соединения работает более равномерно.

3. Снижение в ряде случаев веса изделий.

4. Возможность получения гладких поверхностей с высокими аэродинамическими характеристиками.

5. Высокая герметичность соединений.

6. Возможность создания конструктивных элементов и материалов, которые трудно или невозможно получить другими способами: многослойные листовые материалы, содержащие неметаллические элементы, соединения металлов с пенопластом, сотовыми заполнителями и т.д.

7. Возможность соединения разнородных материалов (металлов с резиной, войлоком, тканями, пластмассами и т.д.).

Недостатки клеевых соединений

Клеевые соединения имеют и ряд существенных недостатков, требующих в каждом конкретном случае проведения дополнительных исследований и очень осторожного подхода к определению возможности их применения в конструкциях:

1. Относительно невысокая теплостойкость.

2. Склонность к старению.

3. Потеря свойств во влажной атмосфере.

4. Плохая работа ряда клеев при вибрационных нагрузках.

5. Большой разброс свойств при склеивании одним и тем же клеем по одной и той же технологии.

6. Трудность проведения неразрушающего контроля склеенных деталей и др.

По происхождению клеи подразделяют на природные и синтетические.