Исследование влияния технологических факторов на прочность склеивания клеевых соединений



жүктеу 70.45 Kb.
Дата01.03.2019
өлшемі70.45 Kb.
түріИсследование

УДК 665.939


ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЧНОСТЬ

СКЛЕИВАНИЯ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Избасова А.К., Джанахметов У.К., Рахметбай А.К.

ТарГУ им. М.Х.Дулати г. Тараз.
Склеивание не принадлежит к числу новых технологических процессов. Оно было известно и широко применялось еще на заре цивилизации. Но только в последние пол века клеевые методы крепления встали в один ряд с традиционными – резьбовыми, заклепочными, болтовыми, позднее – сварными. Такое положение естественно: возникновение новых материалов, прежде всего металлических сплавов и полимеров, потребовало создание надежных способов их соединения, стимулировало разработку значительного (измеряемого тысячами) числа клеевых композиции, а также необходимость более глубокого изучения закономерностей их взаимодействия с субстратами и поведения их в изделиях [1].

Для успешного применения клеевых материалов необходимо знать их преимущества и недостатки. Среди различных способов получения неразъемных соединений склеивание составляет только 10%. Однако в целом ряде случаев других способов соединений двух деталей нет.

Например, преимущества и недостатки склеивания часто противопоставляют друг другу. О недостатках чаще говорят потребители, тогда как производители клеев, наоборот, пишут исключительно о преимуществах склеивания. Однако, надо полагать, что и потребителям, и производителям одинаково важно знать и о преимуществах клеевой технологии, и о ее недостатках.

Нет необходимости говорить о важности разделения клеевых материалов на отдельные группы, а также выделение типовых деталей и элементов конструкций, чтобы разработать общие рекомендации по склеиванию.

Склеивание следует рассматривать не само по себе, как единственно возможный способ соединения, а в связи с другими доступными технологиями: механическим (болтовые соединения, завинчивание, клепание, раструбное соединении, скобы, скрепки, гвозди, шитье и др.) или химическим (сварка, пайка и скрепление известковым раствором, гипсом и пр.) способами сборки. В различных случаях возможно преимущество одной или другой технологии. Примером может быть применение цемента для кирпичной кладки или клеев в производстве обуви. Области применения настолько широки, что выходят за рамки классического противопоставления: склеивание-сварка. Под влиянием технологических, экономических в некоторых случаях культурных факторов часто побеждает склеивание, так как оно отвечает требованиям времени.

К преимуществам технологии склеивания относятся: универсальность, приспособляемость и специфичность характеристик. С точки зрения универсальности, склеивать можно любые материалы, независимо от их химической природы и геометрии клеевого соединения (бумагу, ткань, кожу, большинство пластмасс, дерево, стекло, фарфор, керамику. композиты, металл и др.) [2].

Склеивание применяется для деталей любой формы при условии соответственной подготовки поверхности и для различных по размеру элементов. Поверхности могут быть очень маленькими в микроэлектронике, поэтому вряд ли другая технология сможет конкурировать со склеиванием в этой области. Приспособляемость проявляется различными способами. А в зависимости от составов клеевые материалы могут быть проводниками или изоляторами. Также они могут обладать теплопроводными свойствами.

Различная степень липкости стойкости к отслаиванию регулируется в зависимости от назначения клея. В некоторых случаях необходимо, чтобы клей сохранял свою липкость после разборки клеевого соединения.

Большинство клеев можно наносить непрерывным способом с использованием автоматизированных и роботизированных систем. Длительность процесса отверждения некоторых видов клеев действительно является сдерживающим фактором, однако эта проблема свойственна не только клеям, а является общей и для лакокрасочных материалов.

Клеевые материалы можно использовать в сочетании различных способов сборки деталей и изделий. Например, склеивание используется вместе с заклепкой или завинчиванием, в частности, для стопорения резьбовых соединений, что позволяет компенсировать недостатки различных технологии. В обувной промышленности для скрепления деталей низа с верхом применяются такие сочетания методов креплений: рантоклеевой, строчечно-клеевой, доппельно-клеевой, клее-прошивной, строчечно-клеепрошивной, ниточно-клеепрошивной и др [3].

Одним из самых главных преимуществ является – обеспечение высокой адгезионной прочности. При необходимости склеенные конструкции можно ремонтировать и использовать повторно. На прочность склеивания и на герметичность клеевых соединении такая технология ремонта не оказывает отрицательного воздействия. Это дает возможность придавать многочисленным склеенным элементам защитные, декоративные и даже биологически активные свойства. Клеевые вещества позволяют перераспределять напряжения по всей длине клеевого шва, что в результате приводит к увеличению длительной прочности. Способность клеевого шва амортизировать удары открывает новые возможности для обеспечения звукоизоляции приборов. Способность одновременно гарантировать механическую прочность и герметичность – одно из важнейших преимуществ клеевых материалов. Именно благодаря этим преимуществам возможно получение герметичного соединения болтов в тормозной системе автомобиля [4].

Таким образом, несмотря на вышеперечисленные преимущества применения клеевых соединении в различных отраслях промышленности встречаются и недостатки, реальные и мнимые. Одним из препятствии на пути внедрения клеевых технологий являются: необходимость полного пересмотра традиционных технологии; отсутствие культуры склеивания на предприятии; наличие проблем на уровне гигиены, безопасности, экологии; большое разнообразие клеевых материалов и проблемы их выбора; сложность перехода от склеивания единичного образца к серийному производству, связанная с необходимостью в механизации и автоматизации технологических операций по нанесению клея; длительность процессов отверждения; сложность в подготовке поверхностей перед нанесением клея; старение клеевых материалов при длительном воздействии эксплуатационных факторов.

Некоторые из вышеперечисленных проблем приводят к тому, что по экономическим соображениям склеивание уступает традиционным способам механической сборки. Однако последние достижения, направленные на сокращение времени отверждения, например за счет использования клеевых материалов, содержащих в своем составе фотоинициирующие добавки, приводят к постоянному расширению областей применения клеев.

Комплекс проблем делает достаточно сложным переход от предварительных испытаний к промышленному применению. Все это связано с тем, что образцы не могут дать исчерпывающую информацию и отсутствует эффективный способ контроля качества клеевого соединения. В результате возникают проблемы адекватности теоретических данных реальному положению дел, поскольку при расчетах конструкторы опираются на когезионные свойства клеев и не учитывают технологические особенности, а также не учитывают изменения свойств клеевого материала в процессе его старения. Все это приводит к тому, что при разработке клеевых конструкций вынужденно завышаются коэффициенты запаса, что в свою очередь приводит к удорожанию изделий. Сложности в точном прогнозировании свойств клеевой конструкции приводят к необходимости проведении длительных испытаний, что также приводит к увеличению стоимости и к удлинению сроков внедрения.

В обувной промышленности доля методов крепления верха обуви с низом с применением клеев в странах с технически развитой обувной промышленностью достигает 80-90% [5].

Клеевые методы крепления в производстве изделий из кожи, особенно обуви, имеют ряд преимуществ по сравнению с механическими методами. Одним из них является возможность снижения массы изделия. Это объясняется тем, что скрепление происходить по поверхности, а не через толщину соединяемых материалов, т.е. можно применять более тонкие детали. По той же причине возможно соединение мягких материалов. даже весьма малой плотности и малой сопротивляемости раздиру, которые практически не скрепляются стержневыми крепителями и порой ненадежно скрепляются нитками [6]. Кроме того, склеивание возможно произвести одновременно по всему соединяемому контуру, т.е. с организационной точки зрения можно применять так называемый параллельный принцип обработки. Это в свою очередь создает хорошие предпосылки для автоматизации процесса. Клеевые методы также позволяют практически неограниченно изменять внешний вид изделия, легко следуя тенденциям моды. Например, обувь клеевого метода крепления низа может быть с широким и весьма узким видимым краем подошвы, различными способами соединений с каблуком. Наконец, обувь клеевого метода крепления низа отличается меньшей материалоемкостью и меньшей трудоемкостью, чем обувь ряда других методов, например рантового, гвоздевого.

К недостаткам клеевых методов крепления следует отнести концентрацию напряжений, которая обычно возникает на краях соединений при действии на них нагрузки, и зависимость прочности клеевых соединений от температуры. Правильно выбирая клей и технологию склеивания в соответствии с конструкцией изделия и механическими свойствами склеиваемых материалов, можно влияние упомянутых недостатков свести к минимуму. Поэтому, выбирать адгезив и проектировать технологический процесс склеивания следует, руководствуясь вышеизложенными соображениями. Основным правилом при этом должно быть следующее: нужно стремиться не к возможно более высокой прочности клеевого соединения, а лишь к прочности, соответствующей назначению клеевого соединения и требованиям, к нему предъявляемым.

В общем, задачу склеивания обувных материалов, которые не склеиваются клеями из имеющегося ассортимента, следует считать наиболее простой. Склеивание в условиях максимальной интенсификации процесса представляет собой проблему. Однако в настоящее время самой сложной и самой актуальной проблемой является разработка клеев для изделий из кожи, оптимальных с точки зрения адгезионных свойств, быстросклеивающих (не только быстросхватывающих, но и сокращающих технологический процесс в целом) и не загрязняющих окружающую среду, не токсичных. Такими представляются клеи будущего.


Литература


  1. КардашовД.А., ПетроваА.П. Полимерные клеи.- М.: Химия, 1983.-256с.

  2. Ковачич Л. Склеивание металлов и пластмасс. Пер. со словацкого /Под ред.А.С.Фрейдина. М.: Химия, 1985 -195с.

  3. Стронгин Б.М., Морева В.Н, Справочник мастера-обувщика.-М.: Легпромбытиздат,1990-330 с.

  4. Вильнав Ж.-Ж. Клеевые соединения. Москва.: Техносфера, 2007.- 384с.

  5. Гвоздев Ю.М. Химическая технология изделий из кожи. М., Легкая промышленность, 2003.


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет