[拼音]:zhanjie gongyi
[外文]:adhesive bonding technology
又称胶接工艺。利用胶粘剂把被粘物连接成整体的操作工艺。粘接是连续的面际连接,可以减少应力集中,保证被粘物的强度,提高结构件的疲劳寿命。粘接特别适用于不同材质、不同厚度,尤其是超薄材料和复杂结构件的连接。粘接技术已成为20世纪70年代以来的重要连接技术之一,与机械连接和焊接一起,在国民经济各个领域尤其是当代的航空、航天技术中,发挥着重要的作用。
操作程序一般是先对被粘物表面进行修配,使之配合良好,再根据材质及强度要求对被粘表面进行不同的表面处理(有机溶剂清洗、机械处理、化学处理或电化学处理等),然后涂布胶粘剂,将被粘表面合拢装配,最后根据所用胶粘剂的要求完成固化步骤(室温固化或加热固化),就实现了胶接连接。
粘接接头设计指粘接部位尺寸的大小和几何形状的考虑。与高强度的被粘材料相比,胶粘剂的机械强度一般要小得多。为了使粘接接头的强度与被粘物的强度有相同的数量级,保证粘接成功,必须根据接头承载特点认真地选择接头的几何形状和尺寸大小,设计合理的粘接接头。从力学 能观点出发,粘接接头设计的基本原则是:
(1)尽可能避免应力集中;
(2)减少接头受剥离、劈开的可能 ;
(3)合理增大粘接面积。除考虑力学 能外,尚需考虑粘接工艺、维修和成本等因素。
粘接表面处理因粘接是面际间的连接,所以被粘接的表面状态直接影响粘接效果。粘接表面处理方法随被粘材料及对接头的强度要求而异。对于一般材料,常用有机溶剂(汽油、丙酮等)清洗法或机械法(打磨、喷砂等)处理;金属表面常用化学法(碱蚀、酸蚀等)处理;重要的铝质结构件的被粘表面,需用阳极氧化法处理;氟塑料(见氟树脂)等难粘材料表面,可采用化学法或等离子法处理。
胶粘剂的涂布除最常用的刷涂法外,还有辊涂法及喷涂法等。采用静电场喷涂可节省胶粘剂和改善劳动条件。胶膜一般用手工敷贴,采用热压粘贴可以提高贴膜质量;尺寸大而形状简单的粘接表面,可以采用机械化辊涂胶液及热压粘贴胶膜技术。
胶粘剂的固化固化方法分室温固化和加热固化两种:
(1)室温固化法是将胶粘剂涂布于被粘表面,待胶粘剂润湿被粘物表面并且溶剂基本挥发后,压合两个涂胶面即可。如用合成橡胶胶粘剂修补车辆内胎,用淀粉胶和聚醋酸乙烯酯胶乳粘接纸张、织物和木材,用合成树脂胶粘剂粘接非受力部件等。
(2)加热固化法是将热固 树脂胶粘剂(酚醛树脂、环氧树脂、酚醛-丁腈、环氧-尼龙等胶粘剂)涂布于被粘表面上,待溶剂挥发后,叠合涂胶面,然后加热加压固化,使胶粘剂完成交联反应以达到粘接目的。加热固化时,必须严格控制胶缝的实际温度,保证满足胶粘剂固化温度要求。工业上常用的固化设备有三种:
(1)热压机,由加热平板传递压力和热量,适用于平面零件的固化;
(2)热压罐,由空气传递热量和压力,适用于大型复杂制品的固化;
(3)固化专用夹具,适用于特定部件的粘接固化。
粘接质量控制粘接部位在使用中所发生的破坏现象是对粘接质量的最终检验。
粘接件破坏的一般形式有四种(见图):
①被粘物破坏,发生于粘接强度大于被粘物强度时;
(2)内聚破坏,即胶粘剂本身内部破坏,此时粘接强度取决于胶粘剂的内聚力;
(3)界面破坏,破坏发生在被粘物与胶粘剂的界面,此时粘接强度决定于两者之间的粘附力;
(4)混合破坏,既有内聚破坏,又有界面破坏。一般来说,应选择合理的粘接工艺,尽量实现内聚破坏或被粘物破坏。
工艺控制粘接的工艺质量是很难从外观判断的。保证粘接工艺质量的关键在于加强全面工艺质量管理,控制影响粘接质量的一切因素;其中包括①粘接环境条件控制(温度、湿度、含尘量等);
(2)胶粘剂质量控制(复验、存放及使用管理等);
(3)测量仪器及设备控制(温度、压力仪表,固化设备等);
(4)粘接工序控制。
粘接质量检验包括目测、破坏 试验(主要是力学 能测试)和无损检验。
(1)力学 能测试,是对重要的粘接件的检验。需通过破坏 检测工艺控制试样和制品抽样,来考核粘接质量。测试内容包括粘接基本 能(拉伸、剪切、剥离、冲击及疲劳强度等),以及结合使用条件进行的使用 能(耐介质、高低温交变、加速老化及耐候 能等)。用作承力结构的粘接件还需进行多种静、动力承载试验(张力场、轴压稳定、结构振动及疲劳寿命等)。
(2)无损检验,即用仪器探测粘接接头质量缺陷的方法。无损检验方法很多,有利用声阻仪、谐振仪和涡流声仪的声振检验法,全息照相法,X射线照相法,超声检验法,热学检验法等。
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