Влияние внешних факторов на прочность клеевого соединения
Склеивание выгодно тем, что позволяет склеивать разнородные и предельно разнотолщинные материалы. Увеличивая длину нахлестки в пределе можно довести разрушающую нагрузку P до разрушающей нагрузки одного из элементов обшивки (рис. 4).
Теплостойкость и стойкость к тепловому старению - важные характеристики клея зависят от Тд (температуры деструкции) основного полимера. Тепловое старение можно продемонстрировать на примере отверждения клея БФ. Отверждение клея протекает при Т ~ 150 °C. Два исходных вещества – фенолформальдегидный олигомер Тд ~ 250 °C и бутвар Тд ~ 100 °C поликонденсируются в одну сетку. При этом в шве идут два конкурирующих процесса:
1) сшивка (структурирование);
2) деструкция по бутварным участкам молекулярной сетки.
Поэтому суммарным графиком зависимости прочности клеевого соединения алюминиевого сплава клеем БФ будет суперпозиция кинетических зависимостей (двух нелинейных графиков): одного – повышающегося с выходом на горизонтальную асимптоту для Ф.Ф смолы и другого – падающего и стремящегося к нулю для бутвара. При сложении таких кривых образуется, как известно, график с экстремумом, Положение этого экстремума на временной оси (абсциссе) опытного графика позволяет определить оптимальное время отверждения клея БФ при заданной температуре.
На оси ординат tсдв опытного графика необходимо заранее отметить паспортное значение прочности данного клея по таблице 1, что позволит сделать заключение о качестве испытанного клея и соблюдении технологического режима склейки (рис. 5).
Рис. 4 Зависимость разрушающей нагрузки клеевого соединения от длины нахлестки.
Рис. 5 Зависимость прочности клеевого соединения дуралюмина клеем БФ-2 от времени отверждения при 150 °C:
1 - изменение прочности фенольно-формальдегидных участков сетчатой молекулы; 2 - изменение прочности эластичных участков сетки из поливинилбутираля (бутвара); 3 - суммарный график.
ЗАДАНИЕ.
1. Склеить образцы металла дуралюминия клеем БФ-2 или БФ-4. При отверждении дать различную выдержку (5, 10, 15, 20, 25 и 35 мин.) при одинаковых температурах и давлении. Причем шесть образцов должны быть склеены при соблюдении стандартной технологии и шесть – при отсутствии некоторых операций технологического процесса (зачистка, обезжиривание и т.п.).
2. Испытать образцы на сдвиг и построить графики зависимости предела прочности клеевого шва при сдвиге от времени термообработки при Тотв.
3. Проанализировать полученные данные (сравнить с таблицей 1) и объяснить влияние времени отверждения и технологии склеивания на прочность клеевого соединения.
4. Составить отчет о проделанной работе по форме лабораторного журнала.
5. Письменно ответить на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что называется адгезией и каковы ее основные механизмы ?
2. Что такое когезия ?
3. Какие клеи применяются в авиапромышленности ? Как классифицируются клеи ?
4. Как должна быть подготовлена поверхность металла перед нанесением пленкообразующего ?
5. Какие физические и химические процессы происходят при склеивании ?
6. Чему равен предел прочности при сдвиге для важнейших конструкционных клеев ?
7. Каковы технологические и эксплуатационные факторы, влияющие на прочность склейки ?
8. Как проводится испытание прочности склеивания ?
9. Каковы состав и свойства клеев БФ ?
10.Каковы технология и режим склеивания дуралюминия клеем БФ-2 или БФ-4 ?
11.Почему время отверждения клеев БФ-2 или БФ-4 влияет на прочность клеевого соединенияи ?
ЛИТЕРАТУРА.
1. Д.А.Кардашев – Синтетические клеи. М. Химия 1976
2. Д.А.Кардашев, А.П.Петрова – Полимерные клеи. М. Химия 1983