Характеристика клеев и области применения клеевых соединений

Клеевые соединения находят все более широкое применение в самолетостроении. В основу процесса склеивания положено явление адгезии, т. е. способность некоторых веществ органического и неорганического происхождения прилипать к поверхности других материалов (металлических и неметаллических).

Склеивание происходит при определенных для данной марки клея температуре, давлении и времени выдержки. В результате возникающих при взаимодействии клея со склеиваемыми поверхностями физико-химических процессов образуется клеевая пленка с механической прочностью (когезией), необходимой для передачи усилий при нагружении конструкции.

В результате склеивания обеспечивается равномерное распределение напряжений при нагружении, гладкость поверхностей, герметичность швов, уменьшение веса, снижение трудоемкости и стоимости работ, вы­сокая коррозионная стойкость и возможность соединения разнородных материалов.

К недостаткам клеевых соединений относятся: сравнительно невы­сокая их теплостойкость, относительно низкая прочность, особенно при неравномерном нагружении, снижение прочности соединения вследствие «старения» клеевой пленки, необходимость нагрева конструкции для тер­мической обработки клея, длительность цикла изготовления, токсичность большинства клеев и отсутствие надежных объективных методов и средств контроля.

Несмотря на указанные недостатки, применение клеевых соединений непрерывно расширяется, чему в значительной степени способствует раз­работка новых, более совершенных клеев и технологических процессов склеивания.

Области применения клеевых соединений. В настоящее время успеш­но могут склеиваться детали узлов и агрегатов с прямолинейными и кри­волинейными швами в самом различном сочетании марок материалов,

Условия работы некоторых узлов самолетов не допускают наличия отверстий под болты и заклепки, поскольку они, являясь местом кон­центрации напряжений, значительно снижают усталостную прочность и ресурс конструкций. В таких случаях наиболее эффективна замена за­клепочных соединений клеевыми.

В агрегатах оперения (элеронах, щитках, рулях и др.) часто приме­няется тонкая обшивка. Для получения гладкой обшивки заклепочные соединения ее с элементами каркаса могут выполняться впотай наклей­кой на обшивки лент в местах расположения швов.

Особое значение приобретает склеивание при создании многослой­ных конструкций с легкими заполнителями из газонаполненных пласт­масс или сот.

Клеевое соединение, усиленное сварными точками, обладает высокой прочностью, герметичностью и лучшими по сравнению со сварным антикоррозионными свойствами.

Требования к клеям. К клеям предъявляются требования, вытекаю­щие из условий работы их в конструкции, а также чисто технологические:

— клей не должен вызывать коррозии или способствовать ее раз­витию;

— летучие составляющие в клее должны отсутствовать либо их ко­личество должно быть минимальным для предотвращения образования пор в шве;

— коэффициенты термического расширения клея и склеиваемых ма­териалов должны быть равны или близки друг другу, чтобы исключить образование внутренних напряжений при изменении температуры;

— желательно применение клеев холодного отверждения или с не­высокой температурой термической обработки для уменьшения короб­ления и исключения снижения коррозионной стойкости материалов на алюминиевой основе;

— вязкость клея должна позволять механизировать и автоматизи­ровать процесс склеивания. Жизнеспособность клея должна быть по воз­можности длительной. Клей должен хорошо смачивать поверхность и за­полнять зазоры между склеиваемыми деталями, что исключает вероят­ность непроклея;

— необходимое при склеивании давление должно быть минималь­ным, что упрощает технологическую оснастку;

— в составе клея не должно быть компонентов, оказывающих вред­ное влияние на здоровье рабочих.

Многие из существующих клеев отвечают большинству из указанных
требований.

Характеристика клеев. В настоящее время насчитывается около 100 марок отечественных синтетических клеев, обладающих различными физико-механическими и технологическими свойствами.

Прочность клеевых соединений зависит от марок соединяемых ма­териалов, качества подготовки поверхностей и режима склеивания (дав­ление, температура, время выдержки).

В табл. 20 приведены характеристики некоторых клеев и клеевых соединений. Прочностные характеристики клеев получены после непо­средственного выполнения клеевого соединения.

По мере «старения» в результате окислительных процессов и де­струкции клеевой пленки прочность соединения несколько снижается (рис. 194).

По теплостойкости клеи можно разделить на четыре группы, охва­тывающие интервалы температур:

1) 60—80° С — при длительном (десятки часов) воздействии темпе­ратур (БФ-2, ВК-32-ЭМ, ПУ-2, ВК-5 и др.);

2) 100—150° С — при длительном воздействии температур (эпоксид П и Пр, ВК-1, ВК-9);

3) 200—350° С — при длительном воздействии температур (ВК-4, ВК-32-200, ВС-10Т и др.);

4) до 700—1200° С — при кратковременном воздействии температур (ВК-2, ВК-8, ВК-10).

В зависимости от температуры склеивания все клеи могут быть разбиты на две группы: склеивающие без подогрева (ПУ-2, ВК-5, ВИАМ-БЗ и др.) и с подогревом (БФ-2, ВК-32-200, ВС-ЮТ, ВК-32-ЭМ, эпоксид П, Пр и др.).

Таблица 20