Способ склеивания внахлестку тонколистовых металлических деталей

 

СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ВНАХЛЕСТКУ ТОНКОЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ , включающий нанесение на склеиваемые поверхности слоя клея, фик-, сацию склеиваемых поверхностей, отверждение клея при приложении нагрузки и снятие нагрузки, отличай щ и и с я тем, что, с целью повьшения прочности клеевого соединения, к фиксированным склеиваемым поверхнос- , тям прикладывают нагрузку по длине зоны склеивания в направлении, перпендикулярном склеиваемым поверхностям до величины смещения кромок склеиваемых деталей: Н величина смещения кромок склеиваемых деталей в наi правлении, перпендикулярном этим поверхностям/ dw - толщина клеевого слоя, dVi толщина одной склеиваемой |гаЕю деталиi С -.длина зоны склейки максимально допустимый угол сдвига клея.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) Б О1) 1

42 А зсю С 09 д 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

Уз ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

С BY тям до величины смещения кромок склеиваемых деталей: правлении, перпендикулярном этим поверхностям, толщина клеевого слоя, толщина одной склеиваемой детали, длина зоны склейки, максимально допустимый угол сдвига клея. л оцл— (5y (21) 3511558/23-05 (22) 04.70.82 (46) 07.09.84. Бюл. 9 33 (72) И.В. Казаков, Е.В. Саленко и И.З. Чернин (53) 668.395(088.8) (56) 1. Кардашов Д.А. Синтетические клеи. М., "Химия", 1976, с.323-324.

2. Гиммельфарб А.Л. Основы конструирования в самолетостроении.

"Машиностроение", 7971, с. 21.

3. Клеи и технология склеивания.

Сб ° статей под ред. Д.А. Кардашова.

N. Оборонгиз, 1960, с. 74 (прототип).

4. Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. М., "Химия", 1981, с. 111. (54)(57) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ВНАХЛЕСТКУ ТОНКОЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нанесение на склеиваемые поверхности слоя клея, фиксацию склеиваемых поверхностей, отверждение клея при приложении нагрузки и снятие нагрузки, о т л и ч а шийся тем, что, с целью повьппения прочности клеевого соединения, к фиксированным склеиваемым поверхностям прикладывают нагрузку по длине зоны склеивания в направлении, перпендикулярном склеиваемым поверхносгде Н вЂ” величина смещения кромок склеиваемых деталей в на1 11

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании неразъемных соединений тонких листов толщиной,цо 1 мм включительно.

Известен ряд способов склеивания тонких листовых деталей, в которых для повышения прочности клеевого соединения применяются различные конструктивные или технологические мероприятия и усовершенствования.

Известны способы соединения листо12Pi I2 2 ложении нагрузки и снятии нагрузки, к фиксированным склеиваемым поверхностям прикладывают нагрузку по длине зоны склеивания в направлении, перпендикулярном склеиваемым поверх5 ностям до величины смещения кромок склеиваемых деталей.

Н (7 1 3l, Ф(d + d

8, дк| м

IO где Н вЂ” величина смещения кромок склеиваемых деталей в вых материалов, где для повьш|ения прочности соединения в зоне склейки создают равномерное давЛение на соединяемые детали 111.

Сдлп|<о это пе позволяет сущестпенно повысить прочность соединения из-за еравномерного распределения напряжении н клеeâîì слое.

Известен также способ склейки

"1|G-óo „ где повышение прочности соедине||ля достигается за счет боЛСЕ РаЦ|тоиат|Ь11О G РаСПРЕДЕЛЕНИЯ напряже||ий z: клеевом шве (2).

Од||а|(о изменение толщины (сведет|1|с llа ; с, листотз тО1ш|иной дО 1 мм

Н ае «1 (»31Ы(О РРУДО Е| |к О r т1 ТО ТаКОй С Ло :об уттр<| чнения клеевых соединений тон| ;. :х лттстон от-адает.

Я )

1апболее близким по технической сущности и достигаемому результату

I; предлагаемому является способ склеивания гнахлестку тонколистовых ме, а;|лических деталеи ПО KOòорому лредвари-РcrJI IIo oTl ибают HH некоторыи угoJ! кромки склеиваемых поверхностей. наносят клей, соединяют и фиксиру|ат тк>д нагрузкой склеиваемые пот|ерхности. Под действием давления нагрузки ча..ть клея выдавливается и

40 образус т вдо-il кромок утолщение клеевого слоя. За счет этого происхоiTит у,| ньше|и|е концентрации напряже«нй у :.роыок склеинаемых поверхПостт«й Г 3 !,..

Пля известного способа характерно нецостBTo÷ío равномерное распределение напряжений и, как следствие,, повыше!III прочности соединения толь1-0 Ч., ) с17 50

Целыс изобретения является повышение прочности клеевого соединения.

Цель достигается тем, что при скле«ивании TI>*ахлестку тонколистовых металли еских деталей путем нанесения на склеиваемые поверхности слоя клея. фиксации склеиваемых поверхпостой, отверждении клея ., при принаправлении, перпендикулярном этим поверхностям, 6 — толщина клеевого слоя, толщина одной склеиваемой детали, длина зоны склейки, с» максимально цОпустимый

0V! угол сдвига клея, Максимально допустимый угол сдви а клея Определяют по формуле

|Р

i кл 3,,()-е. где к„ вЂ” максимально допустимый

;у ГОл сдвига к» 1ся q npu котором не происходит разрушения клеевого слоя, Мп,, — предельный крутящий момент, 8к, — толщина клеевого слоя, Ск|| — модуль сдвига клея, момент инерции сечения на кручение.

Методика определения " заключается в испытании на крученис склеенных соосно трубчатых образцов.

При этом достигается наиболее эдпородное наттряжент:ое состояние клеевого слоя (4).

В расчетную формулу предлагаемого способа склеивания входит деформационная характеристика клея Ф,,;, \ так как допустимые напряжения для подложки превышают допустимые напряжения для клея.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На склеиваемые поверхности, преднарительно подготовленные по известной технологии, наносят слой клея. Затем,цетали соединяют и фиксируют поц нагрузкой в приспособлении, спрофилированном таким образом, чтобы обеспечить смещение кромок склеиваемых поверхностей в направлении, перпендикулярном к данныи поверхностям, в соответствии с соотношением

1112042

Н вЂ” — - к"-Мкл-4сл)

Е d ê»

- 3 ф до полного отверждения клея. Эту операцию можно осуществить с помощью спрофилированной струбцины или другого приспособления, где рабочая поверхность образует ступеньку высотой Н, где Н 1= H+2(d „ + 8 л) .

Смещение кромок Н склеиваемых поверхностей в направлении, перпендикулярном к данным поверхностям, является функцией смещения этих же кромок Д ь в продольном направлении.

Максимально возможная величина смещения кромок в продольном направлении определяется исходя из следующих характеристик клея: максимально допустимого угла сдвига клея — л

20 (определяющего продольное смещение кромок при возврате склеиваемых поверхностей в исходное состояние—

-а2=0,5 E ) и толщины клеевого слоя—

К,„ .

Угол р определяется эксперимен0кл тально для каждой марки клея при испытаниях на кручение тонкостенных цилиндров.

Величины ьЕ, СР и 0»л свЯзаны следующим соотношением:

Д(=Ал Я/».n . д»„, („ деформация поверхности листов по длине склейки меняется линейно, поФ этому можно записать (расчетная схема-изгиб консольной балки силой, приложенной посередине):

0 Емок- В

Дб1- ) (2)

Ф . — р Ь

W Е-. ног где P — погонная сила, Š— модуль упругости, Ь = - —. погончый моь:ент инерции.

Рс 12

«Р L г, Учитывая что Миц..юоч 2 — »1 вилл

ASM

)("ô/„„и Д „= — „"-, где 9(q

ПОЕ С1 момент сопротивления изгибу, после несложных преобразовании:

Приравнивая формулы (1) и (2) получим е . » (3) а

Прогиб консольной балки под силой 2Киьс мсь 2.6a»-%n» E но »-А а е — ъе

Р ь с1,3з „,0г Д

24.E- п г g- РУ 30. а д,„ получим:

4 Ал 1м м

Из геометрических соотношений (фиг. 1 и 2) запишем выражения для величин Н и Н .

Н=м.(d . d )® н =м (d . 8 (6)

Подставив (4) в (5) получим окончательно: (7) н= -,," - t. „(„.д,, П р е р. Клей: ВК-9.

Максимально допустимый угол сдвига клея: „л = 0,06-0,1 рад (;.ри 20 С), Толщина клеевого слоя: <3 „,= 0,1 мм.

Материал: титановый сплав ВТ-6:E=

В кгс о

=1, 1 10 — —, (при 20 С) . см Толшина склеиваемых поверхнос» стей: д = 1, 0 мм.

Длина зоны склеивания (длина нахлеста): O = 20 ьж.

Режимы склеивания (время выдержки, температура) одинаковы для опытных и контрольных образцов при одной и той же партии клея и соответствуют общепринятым рекомендациям: отверждечие при комнатной температуре и выдержка под удельным давлением в течение 24 ч, последующая выдержка без давления в течение сут, затем испытания, отверждение при 80 С и выдержка о под удельным давлением в течение

3 ч, последующая выдержка без давления в течение 4 сут затем испы1 тания.

Склеивание опытных образцов по предлагаемой технологии проводилось в приспособлении, изображенном на ( фиг. 1 и 2), величина Н которого определялась по формуле (7) и равнялась 1,7 мм (при ф,„ =0,1 рад). кгс, Удельное давление равнялось 2,2 см

После завершения технологического склеивания в клеевом слое воэниВремя и температура

Разрушающее напряжение сдвига, кгс/см, клеевого соединения, склеенного по способу

Партия

Материал подложки отверждения клея

1 звестному Предлагаемому

24ч,, 15С

3 ч,. 80 C

212

120 ее ее

142

212 ее ее

1 1 8

210 ее ее

210

П р и м е ч а н и е. Приведены усредненные результаты для каждой партии из 5-ти образцов. кают остаточные напряжения, противоположные по знаку действующим при растяжении соединения. Суммарные напряжения в клеевом слое при растя-, жении листов распределяются более равномерно, что приводит к упрочнению клеевого соединения в среднем, более чем на 507., по сравнению с базовым объектом. Испытания проводились на стальных и титановых образцах с клеем ВК-9.

Предлагаемый способ склейки опробован на стальных и титановых образBT-6

ВТ-б

ВТ-6

ВТ-6

С-35

Испытывают несколько образцов из алюминиевых сплавов, склеенных клеями ВК-9 и ВК-27 (с добавкой каучука). Получены следующие результаты". с использованием клея ВК-9 образец, склеенный по известному способу разрушился при напряжении Р=110 гс/см по предлагаемому при напряжении фр = 215 кгс/см . С использованием

L Bx To HHoA go 1 MM включительно.

Клей ВК-9. Длина зоны склейки 4 изменялась от 20 до 40 мм.

5 Проведенные экспериментальные испытания образцов на растяжение и сравнение полученных результатов с данными известного способа показали повышение прочности клеевого соединения образцов, склеенных по предлагаемому способу, в среднем более, чем на 507.. Результаты испытаний приведены в таблице. клея ВК-27 образец, склеенный по известному способу, разрушился при с = 140 кгс/см, а по предлагаемому при leap = 220 кгс/см .

Предлагаемыи способ склейки достаточно прост и технологичен. Прочность клеевого соединения повышается приблизительно в 1,5 раза по сравнению с известными способами.

1112042

Составитель Г. Сошина

Редактор Н. Егорова Техред О,Неце Корректор 0. Тигор

Заказ 6416/18 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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