Способ склеивания деталей

 

СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ по авт. св. № 897824, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности соединения, в предварительно нанесенный клеевой слой, перпендикулярно его поверхности, вводят металлические или углеродные волокна длиной 1,5-3 мм на глубину , 0,3-0,4 их длины в количестве 45-50% объема зазора между соединяемыми деталями .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

„„SU„„1067021 A

3(59 С 09 J 5 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (81) 897824 (21) 3449583/23-05 (22) 09.06.82 (46) 15.01.84. Бюл. М 2 (72) Г.В. Алексеев, В.Н. Шалыгин, В.С. Лагунов и Э.Ф. Шевченко (7i) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени механический институт (53) 668.395.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 897824, кл. С 09 J 5/00, 1979 .(прототип). (54)(57) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ по авт. св. Р 897824, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения прочности соединения, в предварительно нанесенный клеевой слой, перпендикулярно его поверхности, вводят металлические или углеродные волокна длиной 1,5-3 мм на глубину, 0,3-0,4 их длины в количестве 45-50% объема зазора между соединяемыми деталями.

106 7021

Изобретение относится к технологии получения неразъемных соединений и может быть использовано для склеивания деталей с соединяемыми зквидистантными замкнутыми поверх ностями, например для склеивания цилиндрических деталей типа труб, а также в случаях, где затруднено приложение контактного давления.

Ло основному.авт. св. Р 897824 известен способ склеивания деталей, заключающийся в нанесении на поверхности эпоксидного или фенолкаучукового клея, содержащего 7-10 об.Ъ гранул вспенивающегося полимера, ° опрессовывании детали с нанесенным клеем при давлении равном 0,5-0,7 величины давления склеивания, охлаждении до 0-5 С, контактировании о склеиваемых поверхностей и нагревании под давлениемГЛ, Недостатком известного способа является невысокая прочность соединения склеиваемых деталей, которая определяется когезионной прочностью клея, которым производится склеивание.

Цель изобретения — увеличение прочности .соединения .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу склеивания деталей, в предварительно нанесенный клеевой слой герпендикулярно-его поверхности вводят металлические или углеродные волокна длиной 1,5-3 мм на глубину 0,3-0,4 их длины в коли. честве 45-50% объема зазора между соединяемыми деталями.

Применение операции введения коротких волокон на глубину 0,3-0,4 их длины позволяет повысить прочность соединения деталей. Достигает-ся это благодаря получению переходного клеевого слоя, который армирован короткими волокнами, обладающего повышенной когезионной прочностью

П р и м е.р 1. Стеклопластиковую оболочку, изготовленную из стеклоткани ТС-8/3-250, пропитанной эпоксидным связующим ЭДТ-10Ф следующего состава, вес.ч.:

Смола КДА (ТУ-06-05-1380-70) 100

Отвердитель триэтаноламинтитанат ТЭАТ (T2-01-3180-70) 11

Ацетон (ГОСТ 5847-71) 28

Спирт этиловый (ГОСТ 8314-57) 71 вклеивают в оболочку .(трубу) из нержавеющей стали Х18Н9Т. Внутреннюю поверхность трубы предварительно подвергают пескоструйной обработке.

Стеклопластиковую оболочку (трубу) покрывают клеевым составом К-153 (Туб-05-1584- 17), содержащим, вес.ч.

ЭД-20 100

Тиокол 20

ПЭПА (пояиэтиленполиамин) 10

Предварительно в клеевой состав вводят оптимальное количество (7-10 Ъ по объему) гранул пенополистирола

ПСВ-Л-2, днсперсность которых равна

0,1-0,2 мм. Далее стеклопластиковую

5 оболочку с предварительно нанесенным клеевым составом опрессовывают в вакуумном .мешке при давлениях

0,1-0,14 МПа и 1,8-2,2 МПа до полного утопления гранул в клеевом со)0 ставе. После этого оболочку помещают в термостат, охлаждают до 0-5 С и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч до получения на поверхности равнотолщинного клеевого 5 покрытия, которое находится в гелеобразном состоянии,. Затем на наружную поверхность оболочки вкатыванием наносят короткие металлические волокна диаметром 0,1 мм и длиной

0 1,5 мм в количестве 40, 45 и 50% от объема зазора на глубину 0,3-0,6 длины волокна.

Ориентирование металлических волокон перпендикулярно поверхности и дальнейшее внедрение осуществляют роликом, конструкция которого представляет собой рубашку из немагнитного материала, например бронзы или латуни, внутри которой расположен цилиндрический магнит, намагниченный

30 в радиальном направлении, Под действием силовых линий магнитного поля металлические короткие волокна ориентируются и удерживаются перпендикулярно боковой поверхности. Пе35 ремещением ролика в направлении продольном осевому направлению оболочки, производят внедрение металлических .частиц в наружную поверхность оболочки. После сборки, которая за4() ключается в перемещении стеклопластиковой оболочки. в металлическую трубу, производят термообработку по режиму 0-80 С, которая необходима для отверкдения клеевого состава.

45 В процессе отверждения пенополистирол вспениввется и заполняет неплотности прилегания деталей, неровности пескоструенной поверхности, связывает между собой металлические

50 кОрОткие вОлОкна, чтО привОдит к увеличению когезионной прочности промежуточного клеевого слоя. Охлаждение соединяемых деталей производят вместе с термокамерой.

Пример 2. Стеклопластиковую оболочку соединяют с металлическим корпусом в виде трубы из стали Х1889Т в той же последовательности, что и в примере 1. Затем в наружную поверхность стек-опластиковой оболочки вводят углеродные волокна тех же размеров, что и в примере 1, на глубину 0,4 длины волокна в количестве 503 от объема зазора между оболочкой и металлическим кор65 пусом. Ориентирование углеродистых

1067021

Прочность Давление при сдви- герметиге, МПа зации, . МПа

Клеевая Вид вопрослой- локон ка

Соединение

Глубина внедрения от Х

Количаст во волокон, об.Ъ

22,54

28, 15

0,85

Нет

Нет

BK-32.Нет

Нет

Нет

Металлические 0,45/О, 32 40 (ст ° 3) ф = 0,1мм 0,45/0,33 45

Х= 1,5мм

0,45/О,ЗХ 50

0,85

29,25

0,845

29,3

К-153

0,84

0 45/О,ЗХ 55

0,45/О,ЗХ 60

0,6/0,42 50

29,5

0,83

0,8

29,8

29 2

0,84

Предлагаемое

Углеродные 0,6/0,4Х 50

0,84.

28 5 ф= 0,1мм

0,45/0,32 45

3= 1,5

0,845

28,6

Металлические 0,45/0,.32 50

36 5 ф= О,1мм

2 = 1,5 мм 0,6/0,43 50

37,0

ВК-32 0,45/0,32 45

0,6/0,4I 45

36,7

36,8 волокон перпендикулярно поверхности осуществляют роликом, на наружной поверхности которого сущест-. ует накатка с глубиной 0,6-0,7 длины волокон и шириной впадин, равной диаметру углеродного волокна. Волокна на 5 ролик подают мерным количеством сжатым воздухом из бункера, который расположен над роликом. Увлекаемые воздухом углеродные волокна ориентируются перпечдикулярно поверхности ролика и удерживаются во впадинах накатки. Вкатывание волокон углерода и последующие операции по сборке и отверждению осуществляю: по тем же режимам, что и в примере 1. 15

Пример 3. Стеклопластиковую оболочку соединяют с металлическим корпусом в виде трубы из нержа- . веющей стали в той же последовательности, что и в примерах 1-2. Отличие состоит в том, что в качестве клеевой прослойки приеменяют клей

ВК-32Ä содержащий, вес.ч.: ЛАК ИФ

Прототип К-153 Нет (П)(ТУ16-503.035-69) 18/С,,; продукт

Р 3 (ТУ 38105.761-74) 0,7-17/С где С вЂ” концентрация лака- ИФ (II);

C> — концентрация продукта 9 3.

В качестве вспенивающего наполнителя используют пенополиуретан ППУ-3 (Ту 6-05-280-73) в количестве 710 об.Ъ. Опрессовку клеевой прослойки производят стальной лентой усилием 0,5-0,7 МПа с последующим охлаждением в течение 45 мин при 54С.

Внедрение металлических волокон в количестве .50% от объема зазора производят на глубину 0,5 длины волокон роликом, который описан в примере 1. Дальнейшие операции сборки и отверждения клеевой прослойки производят, как в примерах 1-2.

Эффективность дредлагаемого решения подтверждается испытаниями прочности соединения на сдвиг и на разгерметизацию внутренним давлениям. Результаты испытаний приведены в таблице.

1067021

Продол ение таблиид

3 4

35, б

36,0

О, 45/О, ЗХ

О, 6/0,4Х

36,5

37,0

28,2

0,75

27,5

О 65

28,5

0,7

28,7

0,60

27,8

0,65

25,3

0,55 .

24,5

26,5

0,9/О,ЗХ

0,6/О,ЗХ

0,50

0,80

Углеродные

27,0.О, 75

28 4

0,80

Х = 2 мм 0,8/0,4Х 50

0,70

0,9/О,ЗХ 45

Углеродные

27,5

0,70

0,68

1,2/0,4Х

26,0

25,8

0,á5

0,62

О,б/О,ЗХ

Иеталлические

34,2

37 0

34,5

55,1

50

32,2

35,9

0,6/О,ЗХ

0,8/0,4Х

Углеродные

35,6

34 i 5

g = 0,1мм 0,6/О,ЗХ 50

36,2

33,0

Углеродные О, 45/О, ЗХ

9 = 0,1мм О,б/0,4j, 1= 1,5мм

Металли- 0,6/О,ЗХ ческие

0 8/0,4Х

0,6/Î,ЗХ

p = О р 1 мм Ор8/0,4Х

Х= 2 мм 0,9/О,ЗХ ф = 0,2 мм 1,2/0,4Х

0,8/0,4Х

pl = 0,1мм0,б/0,ЗХ

Ф = О/2мм Îк9/О ЗХ

Х = 3 мм 1,2/0,4Х

0,8/0,4Х д = 0,1мм 0,6/О,ЗХ

Х = 2 мм 0,8/0,4Х

И = 0,2 мм Oi9/Ot 32

3 мм 1,2/0,4Х

0 9/0,ЗХ

1,2/0,4Х

Х = 2 мм 0,8/0,4Х

27 3

36i1

35,4

1 06702 1

Продолжение таблицы

6 7 35, 8

P = 0,2 мм 0,9/О, 3J. 45

Х = 3 мм 1,2/0,42 . 45

0„9/0,34 50

12,2/0,42 50

32 5

35,3

35,0

Составитель Г. Сошина

Редактор Т. Колб ТехредИ,Метелеьа Корректор С. Шекмар

Заказ 11151/28 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал.ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из данных таблицы. оптимальное количество- коротких волокон равно 45-50% от объема зазора между оболочкой и металли веским ðпусом. Увеличение количества коротких волокон и глубины их внедрения снижает показатели герметизации соединения. Меньшее количество не обеспечивает увеличения прочности клеевого соединения.

При оптимальном внедрении волокон длиной 1,5-3 мм достигается увеличение прочности на сдвиг на 30,8-31,8В по сравнению с прототипом без снижения показателей герметизации соединения.