Технологический процесс сборки клеевых соединений

Для применения клеевых композиций компании Mastix в условиях производства необходимо разработать технологический процесс сборки изделия. Для того чтобы процесс адаптации Вашего производства к применению клеевых сборочных технологий проходил с наименьшей трудоемкостью и себестоимостью, специалисты компании Mastix предлагают ознакомиться с основными этапами технологического процесса сборки клеевых соединений:

1. подготовка поверхностей под склеивание;
2. выбор и приготовление клея;
3. нанесение клея;
4. монтаж соединения;
5. отверждение клея;
6. контроль качества склеивания.

На этапе подготовки поверхности под склеивание необходимо достичь максимальной смачиваемости поверхности клеем. Различают физическую и химическую обработку поверхности. Наиболее распространенной физической подготовкой в условиях реального производства является механическая обработка поверхности: лезвийная, абразивная, металлической щеткой, песко- и дробеструйная.

Химическая обработка как правило включает в себя обезжиривание (тампоном, поливом, распылением, опусканием в ванну, в аппарате Сокслета, в парах растворителя и др.). При склеивании разнородных материалов, в ряде случаев, прибегают к использованию адгезионных грунтов.

Обезжиривание применяют после механической обработки, а в случаях склеивания сильно замасленных деталей их обезжиривают до и после механической обработки. Подготовленная под склеивание поверхность не должна иметь явно выраженных механических дефектов, окалины, масленых загрязнений, ржавчины и других дефектов, которые уменьшают контакт клея с поверхностью или могут служить концентраторами напряжений в соединении. Шероховатость поверхности под склеивание рекомендуется в пределах Ra = 1,6 – 3,2.

Рекомендуется проводить механическую подготовку поверхности проводить не менее чем за 24 часа до склеивания, что положительно сказывается на прочностных характеристиках клеевого соединения, со временем на воздухе у металлов образуется окисная пленка, которая снижает активность обработанной поверхности.

Для обезжиривания применяют органические растворители (ацетон, бензин, керосин, уайт-спирит и др.) или водные моющие растворы, содержащие ПАВ. Последние являются более эффективными и дешевыми, но требуют специального оборудования и большего времени обработки.

На этапе выбора и приготовления клея необходимо учесть химическую сочетаемость элементов соединения. Для производственных условий удобнее выбирать однокомпонентные клеи, которые приготовлены производителем клея. Многокомпонентные клеи рекомендуется готовить непосредственно перед сборкой. Обычно два или большее число компонентов клея тщательно смешивают в пропорции указанной производителем клея. Главное преимущество многокомпонентных клеев - длительный срок хранения в несмешанном состоянии. После соединения компонентов жизнеспособность клея ограничена. Многокомпонентные клеи компании Mastix изготавливаются на основе эпоксидных смол, после смешения их рекомендуется использовать в течение 30 – 40 минут.

При выборе клея руководствуются его модулем упругости и коэффициентом термического расширения в отвержденном состоянии. Эти показатели сравнивают с показателями других деталей соединения в реальных условиях работы.

Клей и материал деталей соединения должны быть совместимы, не вызывать коррозию и деструкцию, образовывать гальваническую пару и т.д.

Рекомендуется использовать жесткие клеи для соединений со статической нагрузкой, а эластичные - для соединений с динамической нагрузкой.

На этапе нанесение клея определяют метод его несения, это зависит от вязкости клеевой композиции и осуществляется различными методами в зависимости от серийности производства. При выборе метода нанесения клея необходимо учитывать габаритные размеры склеиваемых поверхностей, тип и общую оснащенность производства, производительность оборудования, состояние и свойства клея, вид получаемого соединения.

При ручном нанесении клея используют различные валики, шпатели, кисти, тампоны, форсунки и т.д. Холодные сварки нарезают ножом, ножницами, гильотинами и т.п. При механизации и автоматизации работ используют различные дозаторы, снабженные соплом, или распылительные системы. При нанесении клея выдерживают сплошность и толщину клеевого слоя, равномерность нанесения по всей траектории, так как от этого зависит прочность соединения. Учитывается количество смазываемых клеем поверхностей. Основным критерием при нанесении клея считают толщину клеевого слоя. Для анаэробных и акриловых клеев компании Mastix рекомендуется создавать клеевые швы толщиной 0,1...0,3 мм, для эпоксидных клеев 0,05 - 0,5 мм. Для холодных сварок толщина клеевого слоя не ограничена.

При ремонте соединений и заделке трещин для увеличения прочности клеевого шва клей армируют стеклотканью. В этом случае стеклоткань накладывают на слой клея, а затем промазывают клеем верхнюю поверхность накладки из стеклоткани. Для этих целей обычно используют эпоксидные композиции и холодные сварки.

На этапе монтажа соединения выбирают оборудование для фиксации склеиваемых деталей в нужном положении. При этом необходимо достичь наибольшего контакта между склеиваемыми поверхностями и вытеснить пузырьки воздуха из зоны контакта. Если требование взаимного расположения деталей, наложенное на собираемый узел, не будет обеспечено, то конструкцию придется разбирать. Демонтаж клеевого соединения трудоемок и требует повторной подготовки поверхности, что затрудняет обеспечение выдерживаемого размера. Применяемые при монтаже приспособления должны обеспечивать нужное направление давления и обеспечить выдержку до "ручного отверждения", т.е. до состояния, когда собранный узел можно транспортировать. Для получения качественного клеевого состава необходимо выдерживать температурный режим до полного отверждения клея. В отдельных случаях клеевые стыки после нанесения клея "притирают" до равномерного выдавливания клея.

При монтаже соединений, для создания больших давлений используют различные струбцины, прессы. Для создания малых давлений - пружины, подвижные ролики, хомутики, стягивание мягкой проволокой. В некоторых случаях собираемый узел фиксируют по втулкам под давлением собственного веса.

На этапе отверждения клея необходимо обеспечить требуемые режимы, что определяется его химической основой. На процесс отверждения влияет множество факторов. Негативное влияние оказывают: перепады температуры, повышенная влажность, атмосферная коррозия, завышенная скорость нагружения. Во время отверждения клей очень чувствителен к действию химических реагентов. В результате отрицательного воздействия перечисленных факторов в клеевом шве образуются неравнопрочные зоны, напряжения распределяются неравномерно, что приводит к преждевременному выходу из строя склеенного узла. Основные параметры, которые учитываются при отверждении, - это температура и время. Наибольшую прочность клеевые композиции компании Mastix достигают отверждаясь при комнатной температуре 20 – 25 ^оС, в течение 24 часов. Однако эксплуатация собранных соединений может начинаться после 8 часов, когда клеевые композиции обеспечивают 80 – 85 % заявленной прочности. Холодные сварки обеспечивают подобную прочность уже через 2 - 3 часа после смешения. Использование нагревателей в зоне сборки заметно ускоряет процесс отверждения. При необходимости сокращения времени процесса отверждения считается перспективным использование токов высокой частоты или обдув собираемых узлов струей горячего воздуха.

Контроль качества склеивания неответственных соединений осуществляют визуально. Ответственные соединения подвергают испытаниям, которые разделяют на неразрушающие и разрушающие. Неразрушающие испытания основаны на применении радиоактивного и рентгеновского излучения, акустического и ультразвукового резонанса, электронной микроскопии, электронной эмиссии, инфракрасного и лазерного излучения, голографии, измерении электросопротивления и диэлектрической проницаемости, измерении теплопроводности. Неразрушающие испытания позволяют оценить состояние клеевого соединения по косвенным факторам: наличиям пустот в клеевом шве, напряженному состоянию клеевого шва, наличию посторонних включений, молекулярной направленности в шве и т.п. Разрушающие испытания проводят на образце-представителе, который изготовляют по общей технологии со всей партией склеенных узлов. В зависимости от условий эксплуатации изделия разрабатывают схему нагрузки для разрушающего испытания.

Различают три вида разрушений клеевого соединения:

1. адгезионное, при котором разрушение клеевого шва происходит по границе раздела "клей - субстрат". Этот вид разрушения говорит о неправильном выборе клея или о недостаточной подготовке поверхности под склеивание;
2. когезионное разрушение. При этом разрушении трещина проходит либо по субстрату, либо по массе клея. Это свидетельствует о хорошей подготовке поверхности под склеивание, правильном выборе клея и тщательном соблюдении всего технологического процесса сборки клеевого соединения;
3. смешанное разрушение. В данном случае трещина проходит произвольно через границу "субстрат - клей", что свидетельствует о качественном соединении материалов.

Специалисты компании Mastix всегда готовы оказать необходимую консультацию в применении своей продукции для достижения высококачественного результата.