Обзор типов конструкционного клея

За последние десятилетия конструкционные связующие вещества развились в эффективную и надежную альтернативу традиционным способам соединения, как привинчивание, сварка и клепка. Конструкционные связующие можно использовать для склеивания почти всех применяемых в промышленном производстве материалов. При этом важно правильно выбрать клей. Но какие существуют связующие вещества, и что нужно учитывать при выборе, чтобы достичь оптимального результата?
Конструкционные клеи применяют для эффективного соединения различных материалов и оптимального распределения механической нагрузки и колебательных сил. Область применения распространяется от приклеивания одноразовых перевязочных средств до тяжелых инструментов. Для обеспечения конструкционной прочности клеевого соединения важно правильно оценить свойства соединяемых материалов и технологию склеивания. Потому что различные конструкционные свойства требуют различных технологий склеивания.
Прочность и долговечность конструкционного клеевого соединения во многом зависит от применяемого связующего вещества, материала соединяемых деталей и нагрузки, которой подвергается конструкция. Нагрузка, то есть внешние силы, которые действуют на конструкцию, можно разделить на пять видов: растягивающее усилие, усилие сжатия, сила сдвига, сила отрыва и сила расщепления. Для каждого вида нагрузки существует технология склеивания, обеспечивающая оптимальную устойчивость детали к воздействию данной силы. При растягивающем усилии распределение напряжения в клеевом шве сравнительно равномерное. То есть на каждую зону поверхности склеивания действуют одинаковые нагрузки. То же относится к давящим нагрузкам. При усилии сжатия внешняя сила действует на место соединения, когда склеиваемые материалы прижимают друг к другу. На самом деле нагрузки растяжением и сжатием в чистом виде достаточно редки, чаще встречается нагрузка отрывом.

Zugfestigkeit

 

Druckfestigkeit Abb. 1-2: Растягивающее усилие и усилие сжатия

 

В промышленных конструкциях чаще всего втречаются силы сдвига, отрыва и расщепления. Сила сдвига, это сила, воздействующая на соединение, когда две склеенные части детали растягиваются в разные стороны параллельно друг другу. Силы отрыва и расщепления очень похожи и очень нежелательны в конструкционном клеевом соединении. Эти два вида сил возникают при нагрузке на один из краев клеевого шва. Если хотя бы одна из деталей слегка деформируется, возникает эффект отрыва.

Хотя нагрузка силами сдвига считается менее опасной, чем нагрузка силами отрыва и расщепления, напряжения при воздействии этих трех сил  неравномерно распределяются в клеевом шве. Клеевые соединения, на которые действуют силы сдвига, имеют пики напряжения на обоих концах клеевого шва, тогда как клей в средней его части испытывает меньшую нагрузку. Это, вероятно, наиболее часто встречающийся вид нагрузки, особенно при соединении деталей внахлест, обычном типе соединения при склеивании. При нагрузке отрывом пик напряжения формируется на одном конце клеевого шва. Если клей отошел от края клеевого шва, по всему соединению разбегаются мелкие разрывы. Так что эффективное клеевое соединение отличается во-первых, равномерным распределением напряжения, во-вторых, оптимально подобранным для данной конструкции клеем.

 

 Scherfestigkeit Schlfestigkeit Spaltfestigkeit
Abb. 3-5: Силы сдвига, отрываи расщепления

 

 Spannungsverteilung_Kleben_Nieten_(1) Spannungsverteilung_Kleben_Nieten_(2) Spannungsverteilung_Kleben_Nieten_(3)
 Abb. 6-9: Распределение напряжения при склеивании, клепке и свинчивании

 

 

В промышленном производстве множества продуктов связующие вещества играют все более важную роль. Они отличаются рядом преимуществ, которые не свойственны традиционным методам соединения. Клеевые соединения превосходят традиционные в особенности при динамических нагрузках. Клепка или привинчивание допускают передачу сил лишь точечно. Тогда как при склеивании напряжение и передача сил распределяется по всей поверхности клеевого соединения. К тому же соединяемые детали не нужно рассверливать, что ослабляет конструкцию.

Еще один важный критерий, когда речь идет о соединяемых деталях, имеющих окончательно обработанную поверхность, например, хромированная сталь  - тепловыделение. Связующие вещества не обладают проводимостью, поэтому затвердевший клей служит изолятором и препятствует возникновению контактной коррозии. Материал и требования к конструкции являются решающими критериями для выбора клея. В зависимости от области применения имеются различные технологии для конструкционного склеивания со специфическими свойствами продуктов.

Например, связующие вещества на основе эпоксидных смол, на базе акрилатов, силиконовые клеи, полимерные клеи, модифицированные кремневодородом, а также полиуретановые клеи.

Последние бывают однокомпонентными и двухкомпонентными и отличаются множеством степеней текучести, параметрами отверждения и устойчивостью. Степень сшивания, а значит и прочность, определяется исходным сырьем. Их важнейшее преимущество в том, что их можно легко приспособить практически к любым механическим требованиям: от очень жестких соединений до гибких, эластичных соединений. Кроме того, они демонстрируют хорошую устойчивость к многим растворителям. Ввиду таких свойств полиуретановые клеи находят широкое применение в промышленном производстве, например, при приклеивании ветрозащитных стекол автомобилей или роторных лопастей ветросиловых установок.

banner_fixed
banner_default