Klejenie przylepne: wstęp, wspólne projektowanie i metody

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Wstępie do klejenia 2. Charakterie spoin klejowych 3. Kleje i ich klasyfikacja 4. Projekt połączenia 5. Siła połączenia 6. Metody 7. Testowanie i kontrola jakości 8. Zastosowania 9. Środki ostrożności.

Wprowadzenie do klejenia kleju:

Klejenie jest procesem łączenia materiałów, w których klej jest umieszczany między powierzchniami sprawdzającymi się składników zwanych przyklejanymi.

Klejenie jest podobne do lutowania i lutowania metali w taki sposób, że wiązanie metalurgiczne nie zachodzi, chociaż łączone powierzchnie mogą być ogrzewane, ale nie topią się.

Klej może być cementem, klejem, klejem (kleiste płyny z roślin) lub pastą. Chociaż dostępne są naturalne kleje zarówno pochodzenia organicznego, jak i nieorganicznego, do polimerów adhezyjnych zwykle stosuje się syntetyczne polimery organiczne.

Klej, w postaci ciekłego lub kleistego ciała stałego, umieszcza się pomiędzy powierzchniami, które mają być łączone, które są następnie łączone i ciepło lub nacisk albo oba są stosowane dla uzyskania połączenia.

Zalety klejenia to klejenie różnych materiałów w niskich temperaturach przetwarzania od 65 do 175 ° C. Materiały cienkowarstwowe można skutecznie łączyć. Połączenia klejowe mogą zapewnić izolacje termiczne i elektryczne o gładkim wyglądzie powierzchni, co zapewnia równomierny rozkład naprężeń.

Dobre wibrację i tłumienie dźwięku można osiągnąć poprzez klejenie. Wiązania klejowe powodują znaczne zmniejszenie masy i uproszczenie projektu.

Niektóre kleje mogą pracować w temperaturze nieco wyższej niż ich temperatura utwardzania, co nie jest możliwe w przypadku połączeń lutowanych.

Jednak wiązania adhezyjne nie zapewniają wysokich obciążeń odrywania powyżej 120 ° C. Konieczność wykonania skomplikowanych przyrządów i osprzętu do montażu i utwardzania skutkuje wysokimi kosztami sprzętu i narzędzi. Również kleje ulegają szybkiemu pogarszaniu się w warunkach wysokiej wilgotności i temperatury.

Charakter połączeń klejowych:

Na wiązanie adhezyjne wpływa siła przyciągająca, zasadniczo fizyczna, pomiędzy klejem a materiałem podstawowym. Połączenie klejowe jest powodowane albo przez siły polarne pomiędzy klejem, a względnie kruchą warstwą tlenkową (wiązanie przez diepole), albo przez siły Van der Waalsa pomiędzy klejem a niewypalonym lub czystym metalem.

Wiązanie dipolowe jest parą równych i przeciwnych sił, które utrzymują dwa atomy razem i wynikają ze spadku energii, ponieważ dwa atomy są zbliżone do siebie. Wiązanie Van der Waala jest zdefiniowane jako wtórne wiązanie spowodowane zmiennym charakterem atomu węgla w atomie z wypełnionymi wszystkimi zajętymi powłokami elektronowymi.

Kiedy klej jest umieszczony między dwiema metalowymi powierzchniami, cząsteczki adhezyjne przyciągają sąsiadujące cząsteczki, a także atomy metalu lub ciała obce na metalowych powierzchniach. Jeśli energia powierzchniowa kleju jest większa niż powierzchnia kleju, klej go nie zwilża.

Aby uzyskać zwilżenie powierzchni metalu za pomocą kleju, energia powierzchniowa metalu musi być większa niż energia kleju, a do osiągnięcia tego celu niezbędne jest dokładne oczyszczenie metalowych powierzchni. Olej i smar na powierzchni poważnie obniżają energię powierzchni metalowych powierzchni, a tym samym osłabiają siłę wiązania.

Współczesna teoria mówi, że adhezja jest przede wszystkim spowodowana powinowactwem chemicznym kleju do przylegania i że działanie mechaniczne, jeśli takie występuje, ma tylko dodatkowy charakter. Schematyczne przedstawienie wiązania adhezyjnego pokazano na ryc. 17.12.

Wytrzymałość mechaniczna połączenia klejowego zależy od konfiguracji złącza, jego wymiarów, rodzaju kleju i jego grubości między przylegającymi powierzchniami. Zasadniczo wytrzymałość połączenia zakładkowego wzrasta wraz z nakładaniem się (chociaż wytrzymałość na jednostkę powierzchni maleje) i maleje wraz ze wzrostem grubości kleju. Czynniki, które mogą wpływać na wytrzymałość połączenia, obejmują kąt zwilżania między klejem i metalem, naprężenie resztkowe i stężenie naprężeń w kleju.

Kleje i ich klasyfikacja:

Istnieją trzy główne gradienty większości klejów, mianowicie system żywic syntetycznych, elastomer lub elastomer i materiały nieorganiczne.

Kleje można podzielić na dwie szerokie grupy - kleje strukturalne i kleje niekonstrukcyjne. Kleje pierwszej grupy mają wysoką charakterystykę przenoszenia obciążeń, podczas gdy niestrukturalne kleje, znane również jako kleje lub cementy, są stosowane do zastosowań o małym obciążeniu, na przykład, wodoodporny klej lateksowy stosowany do podłóg z płytek.

Ponieważ klejenie metali odbywa się głównie za pomocą klejów strukturalnych, tylko zostaną one omówione w następujących sekcjach:

1. Kleje strukturalne:

Kleje konstrukcyjne, takie jak tworzywa sztuczne, dzieli się na dwie grupy: termoplastyczną i termoutwardzalną; członkowie dawnej grupy mogą być wielokrotnie zmiękczani przez ciepło, chociaż w zbyt wysokiej temperaturze, o której decydują ich struktury chemiczne, tracą także siłę wiązania z powodu rozkładu.

2. Kleje termoplastyczne:

Najczęściej stosowanymi klejami termoplastycznymi są poliamidy, winyle i nieutwardzająca guma neoprenowa. W przypadku zastosowań strukturalnych, winyle okazały się bardzo uniwersalne, na przykład polioctan winylu może być stosowany do tworzenia silnych połączeń z metalami, szkłem i materiałami porowatymi.

3. Kleje termoutwardzalne:

Żywice termoutwardzalne są najważniejszymi materiałami, z których powstają kleje metalowe. Kleje te twardnieją lub utwardzają się w wyniku reakcji chemicznych, takich jak polimeryzacja, kondensacja lub wulkanizacja. Po stwardnieniu klejów tych nie można przetapiać, a uszkodzone połączenie nie może być odbijane przez ogrzewanie. Kleje termoutwardzalne są na ogół preferowane do serwisowania w podwyższonej temperaturze.

Dostępne są żywice termoutwardzalne zapewniające mocne, wodoodporne i odporne na temperaturę połączenia. Istnieją dwa ogólne typy termoutwardzalnych klejów strukturalnych, mianowicie: baza fenolowo-żywiczna i kleje bazowe na bazie żywicy epoksydowej. Żywice fenolowo-formaldehydowe sprawdziły się jako jedne z najlepszych materiałów wiążących do wodoodpornej sklejki.

Żywice rezorcynowo-formaldehydowe są podobne do żywic fenolowych, ale mają tę zaletę, że ulegają utwardzeniu w temperaturze pokojowej.

Żywice epoksydowe należą do najnowszych żywic termoutwardzalnych i są powszechnie uznawane, ponieważ łączą właściwości doskonałego działania, niski skurcz, wysoką wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość i obojętność chemiczną. Można je utwardzać w temperaturze pokojowej bez żadnych lotnych produktów ubocznych i mogą wykazywać wytrzymałość od 15 do 30 MPa. Wśród najnowszych osiągnięć na scenie znajduje się żywica epoksydowa "olejowo-metalowa", która wiąże się bezpośrednio z metalami olejowymi otrzymanymi z normalnej warstwy oleju ochronnego.

Chociaż kleje na bazie epoksydów wykazują wysoką wytrzymałość na ścinanie i rozciąganie, wytrzymałość na pełzanie i odrywanie jest niska. Jednak wytrzymałość na odrywanie klejów epoksydowych można poprawić, modyfikując je za pomocą nylonu, karboksylowej funkcjonalnej i gumy kopolimerowej nitrylu. Takie zmodyfikowane kleje epoksydowe mogą wytworzyć wytrzymałość na ścinanie większą niż 50 Mpa o wysokiej wytrzymałości na odrywanie.

Inne kleje termoutwardzalne to melaminowo-formaldehydowe, poliuretanowe, polisteryczne, fenolowe, fenolowe i buna oraz kauczuki neoprenowe.

Kleje strukturalne są również wytwarzane z kombinacji gum i żywic syntetycznych, na przykład kombinacja nitryl-guma-fenol może wytworzyć wytrzymałość na ścinanie od 15 do 25 MPa w temperaturze pokojowej. Kleje te łączą wytrzymałość żywic fenolowych z elastycznością i sprężystością gum. Niektóre z tych żywic mogą wykazywać wytrzymałość na rozciąganie od 20 do 45 MPa w temperaturze pokojowej dla połączeń zakładkowych z aluminium.

Kleje strukturalne, opracowane do wytwarzania wysokiej wytrzymałości, składają się zazwyczaj z syntetycznych żywic lub kombinacji żywic syntetycznych i elastomerów. Powszechnie stosowane żywice syntetyczne to żywica epoksydowa, mocznik, fenol i rezorcynol.

Kleje termoutwardzalne są ogólnie twarde i sztywne po całkowitym utwardzeniu. Kleje z żywic elastomerowych mają wysoką wytrzymałość, ale zachowują elastyczność w dużym stopniu nawet po utwardzeniu. Elastyczność prawie wszystkich klejów można kontrolować za pomocą formulacji, na przykład żywice epoksydowe można uelastycznić poprzez modyfikację gumą polisiarczkową.

Jeszcze inną klasę klejów strukturalnych odpornych na wysoką temperaturę formułuje się z polibenzimidazolu (PBI) i poliimidu (PI), który może być z powodzeniem stosowany w zakresie temperatur od -220 ° C do 540 ° C. Stwierdzono, że te kleje dają doskonałe wyniki przy łączeniu aluminium, stali nierdzewnych, tytanu, berylu i wzmocnionego tworzywa sztucznego.

Chociaż kleje strukturalne były z powodzeniem stosowane do klejenia w zastosowaniach lotniczych przez wiele dziesięcioleci, problemy z korozją naprężeniową zostały wykryte w warunkach eksploatacji obejmujących ciągły lub cykliczny stres i gorącą wilgotną atmosferę. Kleje utwardzane w temperaturze pokojowej ulegają szybszej degradacji we wrogim środowisku usługowym niż kleje termoutwardzalne.

Wspólny projekt klejenia:

Najważniejszą kwestią przy projektowaniu połączeń klejowych jest wiedza o rodzaju obciążenia lub naprężeniu, jakim będzie poddawana część podczas eksploatacji. Cztery główne typy obciążeń napotykanych w takich połączeniach pokazano na rys. 17.13. Konstrukcja musi zapewniać wystarczająco dużo miejsca, aby klej utworzył cienkie linie wiązania w zakresie od 0, 075 do 0, 125 mm, aby uzyskać wysoką wytrzymałość połączenia.

Do projektowania połączenia klejowego obowiązują trzy ważne zasady:

(i) Złącze powinno być raczej poddawane obciążeniu ścinającemu lub rozciągającemu, zamiast rozszczepiania lub odrywania,

(ii) Obciążenie statyczne złącza nie powinno przekraczać wytrzymałości plastycznego kleju,

(iii) Połączenia klejowe poddane małym cyklicznym obciążeniom powinny być zapewnione z wystarczającą nakładką, aby zminimalizować pełzanie w kleju.

Główne rodzaje połączeń stosowanych do klejenia to połączenie zakładkowe i konfiguracja pióro-wpust, które mogą być stosowane do połączeń doczołowych, narożnych lub filetowych. Imadło i czop są używane do połączeń przychodzących.

Istotne cechy tych połączeń opisano w następujących sekcjach:

1. Połączenia kolanowe :

Połączenie klejowe działa najlepiej przy obciążeniu ścinającym, jak ma to miejsce w przypadku połączeń zakładkowych - trzy dobrze znane typy pokazano na rys. 17.14. W przypadku cienkich spoin metalowych konstrukcje połączeń mogą zapewniać duże obszary łączenia; w ten sposób możliwe jest wytwarzanie złączy, które są tak wytrzymałe jak metalowy.

Zależność między długością zakładki i wytrzymałością połączenia, dla podwójnego ścinania zakładowego, pokazano na Rys. 17.15, natomiast Rys. 17.16 pokazuje rozkład naprężenia ścinającego na złączu zakładkowym spowodowany obciążeniem P przy krótkich, średnich i długich zakładkach. Przy krótkim zakładzie, rys. 17.16 (a), występuje równomierne naprężenie ścinające wzdłuż złącza, które może prowadzić do pełzania pod obciążeniem, co prowadzi do przedwczesnego uszkodzenia.

Rozkład naprężenia ścinającego zmienia się, gdy długość nakładania jest zwiększona, tak że klej na końcach przenosi większą część ładunku niż środek klejący w środku, a zatem potencjał pełzania jest zminimalizowany. Łączne nakładanie wymagane dla minimalnego pełzania zależy od właściwości mechanicznych metalu nieszlachetnego, właściwości adhezyjnych i ich grubości, rodzaju obciążenia i środowiska roboczego.

Można napotkać znaczne trudności przy projektowaniu połączenia zakładkowego w celu rozłożenia lub oderwania, ponieważ powoduje to brak inicjacji na krawędzi kleju i tylko ułamek obciążenia rozciągającego jest potrzebny do rozerwania wiązania w tym samym obszarze.

Pojedyncze połączenie zakładkowe jest najczęściej stosowanym typem i jest odpowiednie dla wielu zastosowań, ale połączenie zakładkowe, pokazane na ryc. 17.17, zapewnia mniejszą koncentrację na krawędziach wiązania, a ponieważ cienkie krawędzie przylegają odkształcają się, gdy połączenie obraca się obciążenie, które minimalizuje działanie skórki.

Gdy wytrzymałość połączenia jest krytyczna, a elementy są wystarczająco cienkie, aby zginać się pod obciążeniem, lepsze jest połączenie z przegubem, ponieważ obciążenie jest wyrównane w poprzek złącza i równolegle do płaszczyzny taśmy, co minimalizuje możliwość obciążenia cięciami.

2. ButtJoints:

Kwadratowe złącze doczołowe słabo sprawdza się w aplikacjach klejowych, ze względu na małą powierzchnię efektywną i wysokie stężenie naprężeń. Istnieje jednak kilka sposobów, dzięki którym można zwiększyć obszar kontaktu między klejem a materiałem przylepnym. Obejmują one przygotowanie krawędzi szalika, podwójne kolanie na kolanie, pojedynczy pasek, podwójny pasek, podwójny pasek fazowany i podwójny pasek wgłębiony, jak pokazano na Rys. 17.18.

Złącza na pióro i wpust przedstawione na rys. 17.19 nie tylko wyrównują połączenia nośne z płaszczyzną naprężenia ścinającego, ale również zapewniają dobrą odporność na zginanie. Połączenie języka i wpustu z wyładowanymi szarfami jest nie tylko łatwe w produkcji, ale zapewnia również konfigurację, która wyrównuje się automatycznie po dopasowaniu części; kontroluje również długość złącza i ustala grubość kleju. Jest to dobry projekt, który sprawdza się dobrze przy wysokich obciążeniach ściskających i zapewnia czysty wygląd.

3. Filet lub trójnik łączący :

Podobnie jak kwadratowe złącze doczołowe, wspólne połączenie typu T może nie zapewniać odpowiedniego obszaru zginania, dlatego zastosowano różne metody poprawy przedstawione na rys. 17.19.

4. Połączenia narożne:

Złącza narożne są poddawane naprężeniom odklejającym i rozszczepiającym, a połączenie jest stosunkowo słabe, gdy obciążenie na połączeniu narożnym jest ustawione pod kątem prostym do kleju. Metody wzmacniania połączeń czopowych pokazano na rys. 17.20.

5. Złącza rurowe:

Klejenie jest również stosowane w przypadku połączeń rurowych, niektóre z nich pokazano na rys. 17.21. Duże obszary łączone dają mocne połączenia o czystym wyglądzie, ale przetwarzanie może być skomplikowane, podczas gdy przygotowanie krawędzi może być kosztowne dla niektórych innych.

Łączna wytrzymałość na klejenie:

Wytrzymałość opracowana w spoinie klejowej zależy od rodzaju złącza, rodzaju obciążenia, temperatury roboczej, przylegającego materiału itp. Względna wytrzymałość na ścinanie dla połączeń z różnymi klejami jest taka, jak podano w tabeli 17.3.

Metody klejenia:

Przy wykonywaniu połączeń klejowych są zasadniczo trzy kroki, a mianowicie: przygotowanie powierzchni, nałożenie kleju i utwardzenie połączenia.

Kroki te opisano w skrócie w następujących sekcjach:

Przygotowanie powierzchni:

Powierzchnie, które mają być łączone, powinny być czyszczone metodą, która zapewnia, że ​​wiązanie między klejem a powierzchnią metalową jest tak samo mocne, jak sam klej. Awaria, jeśli nastąpi, powinna znajdować się w kleju, a nie na linii pomiędzy klejem a przylegającym materiałem.

Powierzchnie metalowe można czyścić za pomocą trawienia chemicznego lub mechanicznego ścierania. Stale są najpierw śrutowane w celu usunięcia rdzy i zgorzeliny, a następnie odtłuszczone. Do przygotowania materiałów wysokochromowych może być konieczne trawienie chemiczne.

Aby uzyskać maksymalną wytrzymałość na aluminium, powierzchnie są przygotowywane przez odtłuszczanie parowe, a następnie zanurzane w kąpieli chromowo-kwasowej lub anodowane w kwasie chromowym, a następnie ostrożnie spłukiwane w czystej wodzie, a następnie suszone na powietrzu. Alternatywnie, metal można zszorstkować materiałem ściernym w celu zwiększenia efektywnego obszaru wiązania. Szlifowanie, piłowanie, szlifowanie drutem, piaskowanie i obróbka strumieniowo-ścierna to tylko niektóre z metod mechanicznych zastosowanych do tego celu.

Niektóre rodzaje tworzyw sztucznych, takie jak izomer fluorowo-węglowy i polietylen, są trudne do sklejenia i mogą wymagać obróbki chemicznej. Szkło można łatwo wyczyścić za pomocą 30% roztworu nadtlenku wodoru.

Przygotowane powierzchnie są zwykle testowane pod kątem ich powinowactwa i zwilżania wodą. Nazywa się to testem zerwania wody. Gładkie rozprzestrzenianie się wody wskazuje, że powierzchnia jest chemicznie czysta, a zbieranie kropelek wskazuje na możliwość występowania filmu olejowego na powierzchni.

Aby uniknąć możliwości zanieczyszczenia przygotowanej powierzchni podczas przechowywania, pożądane jest użycie go w ciągu kilku godzin. Jeśli przechowywanie jest nieuniknione, metal powinien być szczelnie owinięty lub w szczelne pojemniki, aby zminimalizować zanieczyszczenie.

Wytrawionej powierzchni nigdy nie wolno dotykać gołymi rękami. Operator powinien nosić czyste bawełniane rękawiczki, aby poradzić sobie z przygotowanymi powierzchniami, ponieważ nawet odcisk kciuka na czystym podłożu pogorszy przyczepność.

Aplikacja Adhesive to the Surface :

Kleje można nakładać na przygotowane powierzchnie za pomocą szczotkowania ręcznego, natryskiwania, powlekania wałkiem, powlekania nożem i zanurzania. Nanoszone są również w postaci arkusza lub proszku, na ogół na wstępnie powleczonej powierzchni. Kleje typu arkuszowego lub taśmowego zyskują na popularności, ponieważ nie ma potrzeby mieszania, a aplikacja będzie miała znaną jednolitą grubość.

Grubość naniesionego kleju określana jest jako "nakładanie", natomiast końcowa grubość po nałożeniu nacisku i utwardzania nazywana jest grubością "kleju", na przykład, aby uzyskać grubość kleju od 25 do 75 mikronów. należy nałożyć grubość warstwy od 0-125 do 0-375 mm w 20 procentach stałego mokrego kleju.

Klej można nakładać w jednej grubej warstwie na jednej z części lub cienką warstwą na każdej z powierzchni przed montażem. Ta druga metoda jest korzystniejsza, ponieważ prowadzi do silniejszego wiązania z dłuższym życiem przylepnym.

Połączenia klejowe o optymalnej wytrzymałości połączenia osiąga się, gdy od 0-25 do 0-75 mikrometrów kleju bezrozpuszczalnikowego pozostaje po dwóch gładkich, płaskich, równoległych powierzchniach połączonych ze sobą.

Grubość warstwy zależy od porowatości i gładkości łączonych powierzchni, dopasowania złącza i wymaganej wytrzymałości. Jeśli powierzchnia jest porowata, należy ją odmierzyć w rozpuszczalniku, który ma zostać zaabsorbowany przez powierzchnię, aby uzyskać pożądaną grubość linii kleju. Podobnie należy zachować przy powlekaniu chropowatych powierzchni, aby wypełnić wszystkie małe zagłębienia i osiągnąć pożądaną grubość linii kleju; odbywa się to zwykle w jednej warstwie.

Oprócz wyżej opisanej ogólnej procedury łączenia istnieją pewne dobrze ustalone procedury dla uzyskania optymalnej wytrzymałości połączenia dla konkretnych zastosowań. Jedną z takich technik jest nazywanie Redux, w którym najpierw otrzymuje się warstwę fenolowo-formaldehydową w odpowiednim rozpuszczalniku, a następnie proszek poliwinylo-formaldehydowy rozprasza się na wstępnie powleczonych powierzchniach przed ich połączeniem i utwardzeniem. Choć głównym żywicem jest żywica poliwinylowa, ale wstępne pokrycie fenolem jest niezbędne do związania go z metalem. Redux Bonding jest szeroko stosowany od dawna do wykonywania połączeń klejowych do produkcji samolotów.

Montaż:

Ponieważ ilość przepływu dla dobrego kleju jest bardzo mała, dlatego elementy pokryte rozproszonym rozpuszczalnikiem ciekłym klejem powinny być montowane, gdy są lepkie i wystarczająco mokre, aby się ze sobą przyczepić. Celem powinno być zebranie części, gdy nałożony klej ma optymalną konsystencję. Szybkość parowania rozpuszczalnika można zwiększyć przez umiarkowane ogrzewanie za pomocą promienników podczerwieni lub pieca z gorącym powietrzem.

Należy zapewnić możliwość pozycjonowania elementów do krycia podczas utwardzania, a urządzenia do montażu są zwykle używane do tego celu.

Należy uważać, aby dokładnie wyrównać części przed ich pokryciem, ponieważ natychmiast powstaje silne wiązanie, gdy powleczone powierzchnie zostaną połączone.

Oprawy montażowe stosowane do pozycjonowania powinny być lekkie, aby ułatwić obsługę. Ciężki uchwyt jest nie tylko trudny w obsłudze, ale może również działać jako radiator, który może opóźnić szybkość nagrzewania i chłodzenia podczas utwardzania. Szybkość rozprężania materiału mocującego powinna być jak najbardziej zbliżona do szybkości rozszerzania się w celu zminimalizowania odkształceń elementów i następującego po tym naprężenia kleju.

Czasami łączenie klejem jest połączone z zgrzewaniem rezystancyjnym lub mechanicznym mocowaniem w celu poprawy nośności złącza.

Po złożeniu części ciśnienie i / lub ciepło są nakładane, aby je utwardzić lub ustawić.

Leczenie stawu:

W przypadku niektórych klejów konieczne jest nakładanie i utrzymywanie odpowiedniego ciśnienia podczas utwardzania. Nacisk powinien być zawsze równomiernie rozłożony na całe złącze. Zasadniczo pożądane jest stosowanie tak wysokiego ciśnienia zaciskowego, jakie może wytrzymać materiał przyklejany bez zgniatania.

Niektóre kleje, takie jak żywica epoksydowa, mogą być łączone pod niskim ciśnieniem, podczas gdy niektóre kleje z kauczuku fenolowego wymagają wysokich ciśnień, aby zapewnić odpowiedni przepływ. Normalnie umiarkowane ciśnienie 0-1 do 10 MPa zastosowane w odpowiedniej prasie dobrze służy celowi. Złożone części umieszcza się w plastikowym worku, który następnie opróżnia się, umożliwiając ciśnienie atmosferyczne przyłożeniu siły zaciskającej.

Po nadaniu nacisku, nadmiar kleju jest ogrzewany przez cykl chłodzenia, korzystnie w piecu, chociaż elektryczne podkładki grzejne można dozować dla dużych elementów. Hydrauliczne prasy talerzowe są często stosowane do doprowadzania ciepła i ciśnienia do płaskich zestawów.

Typowy czas utwardzania wynosi 30 minut w temperaturze 145 ° C, chociaż mogą obowiązywać krótsze czasy w wyższych temperaturach. (Ciepło przekazywane do kleju zależy od przewodności cieplnej materiału klejącego, temperatura utwardzania jest mierzona na linii kleju.) Wapienne utwardzanie można zmniejszyć kosztem siły wiązania, jeśli do kleju dodaje się przyspieszacz.

Większość klejów strukturalnych na bazie fenolu wymaga wysokich temperatur utwardzania w zakresie 150 lo 205 ° C dla okresów utwardzania od 30 minut do 2 godzin. Niektóre epoksydy można jednak utwardzać w tak niskiej temperaturze jak 120 ° C.

Niezwykle duże elementy, takie jak zespoły samolotów, są utwardzane poprzez umieszczenie ich w dużych autoklawach. Typowy zakres działania takich autoklawów to ciśnienie do 1-4 MPa w maksymalnej temperaturze 175 ° C. Ciśnienie jest dostarczane przez sprężone powietrze, podczas gdy ogrzewanie odbywa się za pomocą ogrzewanych parą rur lub elementów elektrycznych.

Testowanie i kontrola jakości w klejeniu:

Do oceny jakości złącza w klejeniu najczęściej stosowanym testem niszczącym jest test na ścinanie zakładkowe, w którym łącznik zakładkowy o szerokości 25 mm z zakładką o długości 12, 5 mm jest obciążany naprężeniem wzdłuż linii równoległej do płaszczyzny złącza. Taki test jest ogólnie zadowalający pod względem kontroli mieszania, gruntowania i wiązania. Test skórki jest zalecany w celu upewnienia się o wystarczalności procedur czyszczenia; alternatywnie można zastosować ostatnio opracowane rozszerzenie pęknięcia lub test klinowy.

Test rozszerzania pęknięć jest przeznaczony do szybkiego określania trwałości połączenia klejowego w środowisku o kontrolowanej wilgotności i temperaturze. Próbkę do badań i metodę przyjętą do zaklinowania pokazano na rys. 17.22. Wymaganą liczbę próbek wycina się z panelu klejonego.

Klin jest wciskany między klejem a linią kleju. Powoduje to oddzielenie kleju i prowadzi do obciążenia cięciem przy otworze końcówki. Umiejscowienie wierzchołka separacji arkuszy jest rejestrowane. Zaklinowane próbki są następnie eksponowane w temperaturze 49 ° C do środowiska o wilgotności względnej od 95 do 100% przez 60 do 75 minut. Odległość, którą porusza się wierzchołek podczas ekspozycji, jest mierzona w ciągu dwóch godzin po ekspozycji.

Test klinowy służy do przygotowania powierzchni, sterowania procesem i procedur przez porównanie wyników testu z maksymalnym dopuszczalnym wzrostem długości pęknięć klejowych. Jest również używany do określania właściwości trwałości kleju. Chociaż test został pierwotnie zaprojektowany dla aluminium związanego klejem, może być stosowany do innych metali z modyfikacjami konstrukcyjnymi, aby uwzględnić różnice w sztywności i granicy plastyczności.

Zastosowania klejenia:

Klejenie połączeń metal-metal stanowi mniej niż 2% łącznych zastosowań łączenia metali. Jednak klejenie metalu do niemetali, zwłaszcza tworzyw sztucznych, zyskuje na znaczeniu i jest głównym zastosowaniem klejenia.

Branże przemysłu lotniczego i samochodowego są głównymi użytkownikami klejenia metali. Klejenie Redux zostało opracowane na początku lat 40. XX wieku jako alternatywa dla nitowania konstrukcji lotniczych i nadal znajduje szerokie zastosowanie w tej branży. Typowe zastosowania obejmują mocowanie usztywniaczy do skóry samolotu i montaż struktur o strukturze plastra miodu, w których rdzeń o strukturze plastra miodu jest łączony pomiędzy dwiema cienkimi warstwami blachy. Wiele połączeń wykonanych przy produkcji zespołów skrzydeł i ogonów samolotów odbywa się za pomocą klejenia; Zwiększone zastosowanie jest również widoczne w wytwarzaniu wewnętrznych struktur statku powietrznego, jak również w celu zapewnienia wymaganych gładkich powierzchni dla naddźwiękowych płaszczyzn, umożliwiając tworzenie złożonych projektów.

Samoprzylepne zespoły mogą stanowić ponad 50 procent całkowitej powierzchni nowoczesnego samolotu. Obejmują one około 400 głównych zespołów, w tym sekcje o wymiarach 75 mm na 330 mm, zwężane kołpaki dźwigarów powyżej 10 m długości i panele o wymiarach do 1-3 m na 4-8 m. Połączone usztywnienia są stosowane na pojedynczych panelach skrzywienia tworzących powłokę kadłuba. Koszt wytworzenia w wielu z tych przypadków jest zmniejszony o 33 do 75 procent.

Głównym zastosowaniem klejenia w przemyśle motoryzacyjnym jest mocowanie okładzin hamulcowych do butów, automatycznych pasków transmisyjnych, a także do usztywnień i gotowych kształtowników skrzynkowych. Panele z podwójną powłoką są spajane klejem winylowym z plastizolu o wysokiej wytrzymałości. Klejenie zmniejsza liczbę szczegółów podzespołu o około 50 procent, zapewnia gładką powierzchnię zewnętrzną, zmniejsza poziom hałasu i poprawia odporność na korozję.

Inne główne zastosowania klejenia to produkcja wagonów kolejowych, łodzi, lodówek, zbiorników magazynowych i reflektorów mikrofalowych do komunikacji radarowej i kosmicznej.

Środki ostrożności w klejeniu:

Klejenie wiąże się zazwyczaj z użyciem materiałów korozyjnych, łatwopalnych cieczy i substancji toksycznych, dlatego należy przestrzegać odpowiednich środków ostrożności, aby zapewnić stosowanie odpowiednich procedur bezpieczeństwa, urządzeń ochronnych i odzieży ochronnej.

Ciężkie reakcje alergiczne skóry i oczu mogą wynikać z bezpośredniego kontaktu, wdychania lub spożycia związków fenolowych i epoksydów oraz większości katalizatorów i przyspieszaczy. Dlatego niezbędne jest stosowanie rękawic z tworzywa sztucznego lub gumy do obsługi potencjalnie toksycznych klejów. Oczy i twarz powinny być chronione przed oparami i rozpryskami. Odzież ochronna powinna być zawsze noszona przez osoby pracujące z klejami.

Odpowiednia i skuteczna wentylacja jest niezbędna, aby uniknąć uduszenia w wyniku nadmiernego gromadzenia toksycznych oparów.

Ścisły nadzór jest konieczny, aby zapobiec niezamierzonemu zanieczyszczeniu niedziałających obszarów, na przykład zanieczyszczeniu klamek drzwi, zaworów, poręczy itp.