Клееные и паяные соединения

Клееные соединения.Клееным соединением называется неразъемное соединение составных частей изделия с применением клея. Действие клеев основано на образовании межмолекулярных связей между клеевой пленкой и поверхностями склеенных материалов.

Клееные соединения применяют для соединения металлических, неметаллических и разнородныхматериалов, причем в настоящее время имеется тенденция к расширению применения этих соединений. Так, например, клееные соединения применяют в таких ответственных конструкциях, как летательные аппараты и мосты.

Достоинства клееных конструкций заключаются в возможности соединения практически всех конструкционных материалов в любых сочетаниях, любой толщины и конфигурации, причем обеспечивается герметичность и коррозионная стойкость соединений. В отличие от сварных, клееные соединения почти не создают концентрации напряжений, не вызывают коробления деталей и надежно работают при вибрационных нагрузках.

По сравнению с другими клееные соединения дешевле, а клееные конструкции, как правило, легче других при прочих равных условиях.

Недостатки клееных соединений: сравнительно невысокая прочность, особенно при неравномерном отрыве, относительно невысокая долговечность некоторых клеев («старение»), низкая теплостойкость, необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности (установка приточно-вытяжной вентиляции); для большинства соединений требуется нагрев, сжатие и длительная выдержка соединяемых деталей.

Клеи делят на конструкционные (для прочностных соединений) и неконструкционные (для ненагруженных соединений).

По природе основного компонента различают неорганические, органические и элементо­органические клеи. К неорганическим клеям относят жидкие стекла, применяемые для склеивания целлюлозных материалов.

Существует большое разнообразие конструкционныхклеев, отличающихся физико-механиче­скими свойствами и технологией их применения. Наибольшее применение в машиностроении и приборостроении имеют органические клеи на основе синтетических полимеров, например, универсальные клеиБФ, технические условия на которые стандартизованы, и эпоксидные клеиснаполнителем и без наполнителя. При необходимости повышенной теплостойкости (до1000°С) применяют элементоорганические клеи, обладающие сравнительно меньшей эластичностью. Клеи не являются проводниками, поэтому при необходимости обеспечить электропроводность в них добавляют порошкообразное серебро.

Для склеивания деталей требуется механическая и химическая подготовка их поверхностей. Механическую подготовку и пригонку металлических деталей производят на металлорежущих станках или вручную напильником; сложные поверхности подвергают пескоструйной обработке; пластмассовые детали обрабатывают резанием или зачищают наждачной шкуркой. Химическая подготовка заключается в очищении и обезжиривании склеиваемых поверхностей ацетоном, спиртом, бензином или бензолом.

Клей наносят на поверхность кистью или пульверизатором. Прочность клееного соединения в значительной степени зависит от толщины клеевого слоя, которая в основном определяется вязкостью клея и давлением при склеивании. Рекомендуются толщины клеевого слоя для различных клеев в пределах 0,05-0,25мм; при толщине клеевого шва 0,5мм и более прочность соединения значительно снижается. Наибольшее влияние на прочность клееного соединения оказывает температура эксплуатационного режима, которая для большинства конструкционных клеев рекомендуется в пределах от минус 60 до плюс 80°С.

В прочностных клееных конструкциях наиболее распространены стыковыеи нахлестанныесоединения, примеры которых приведены на рис.1.6: а – стыковое с накладкой; б – косостыковое; в – стыковое; г – стыковое соединение труб одинакового диаметра; д – нахлесточное; е – нахлесточное шпунтовое; ж – косостыковое соединение труб одного диаметра; з – нахлесточное (телескопическое) соединение труб разного диаметра.

Рис. 1.6. Виды клееных соединений

Паяные соединения.Пайкой называется процесс образования неразъемного соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления и применения легкоплавкого присадочного материала – припоя. В температуре нагрева состоит принципиальное отличие пайки от сварки. Соединение, образованное пайкой, называется паяным.

В отличие от сварки пайка позволяет соединять детали из разнородных материалов, например, черных и цветных металлов и сплавов, стекла, керамики, графита. Кроме того, паять можно и детали с тонкостенными элементами, где применение сварки недопустимо из-за опасности прожога тонких стенок при сварке. Применение пайки в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов, в том числе высокопрочных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, лопатки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др.

Пайка является одним из основных видов соединения в приборостроении, в том числе в радиоэлектронике.

Процессы пайки сравнительно легко поддаются механизации и автоматизации. Во многих случаях применение пайки приводит к значительному повышению производительности труда, снижению массы и стоимости конструкций. По прочности паяные соединения уступают сварным.

По признаку взаимного расположения и формы паяемых элементов типы паяных соединений подобны сварным и клееным и носят те же названия, а именно: нахлесточное, стыковое, косостыковое, тавровое, телескопическое, комбинированное. Если паяемые элементы соединены по линии или в точке, то соединение называется соприкасающимся.

Многообразные способы пайки можно подразделить на два основных вида:

низкотемпературная пайка, происходящая при температуре, не превышающей 723 К (450°С);

высокотемпературная пайка, происходящая при температуре, превышающей 723К.

В первом случае применяют оловянно-свинцовые (мягкие) припои, во втором – медно-цинковые и серебряно-медные (твердые) припои. В качестве припоев применяют как чистые металлы, так и сплавы.

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей при пайке применяют флюсы (на основе буры, хлористого цинка, канифоли); паяют в среде нейтральных газов (аргона) или в вакууме.

Нагрев припоя и деталей при пайке осуществляют паяльником, газовой горелкой, токами высокой частоты (ТВЧ), в термических печах, погружением в ванну с расплавленным припоем и пр. При пайке ТВЧ или в термической печи припой укладывают в процессе сборки деталей в месте шва в виде проволочных контуров, фольговых прокладок, лент, мелкой дроби или паст в смеси с флюсом.

Перед пайкой паяемые поверхности деталей обезжиривают и очищают от окислов. После подготовки соединяемых деталей к пайке и последующей сборки их обычно подогревают до температуры плавления припоя, и в зазоры между ними вводят расплавленный припой. Паяные швы из мягких припоев малопрочны, поэтому их применяют для соединений ненагруженных, малонагруженных, не подверженных действию ударных нагрузок и вибраций. Из-за низкой температуры плавления не рекомендуется применять их для соединений, работающих при температуре выше 100°С. Мягкие припои широко применяют в приборостроении. Твердые припои применяют для соединений, несущих нагрузки. При статических нагрузках применяют припои на медной основе, а для соединений, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки, – припои на серебряной основе.

Будет полезно почитать по теме: