4_Nemat_mat

53

1.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – С 482 – 494.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

Вивчення клеїв, клейових з'єднань і герметиків

Мета роботи: ознайомитися з використанням клейових з'єднань і герметиків у машинобудуванні.

6.1. Загальні відомості

Клеї це композиції, які застосовуються для з'єднання різних матеріалів за рахунок утворення міцного адгезійного зв'язку між їх поверхнями і клейовим прошарком. До складу клейової композиції входять речовини, що утворюють плівку, розчинник, пластифікатор, отверджувач чи каталізатор, наповнювач і домішки.

Клеї класифікують за видом основи, на якій він готується, наступним чином: органічні, неорганічні і металеві. Органічні клеї підрозділяють на термопластичні і термореактивні. Термореактивні смоли дозволяють одержати міцні, теплостійкі плівки, які застосовують для склеювання силових конструкцій з металів і неметалевих матеріалів. Клеї на основі термопластичных смол мають невисоку міцність, особливо при нагріванні, і застосовуються для несилових з'єднань неметалевих матеріалів.

Гумові клеї, у яких основою є каучук, відрізняються високою еластичністю і застосовуються для зклеювання гуми з гумою або гуми з металами.

Найбільш теплостійкими є неорганічні клеї.

До переваг клейових з'єднань відносяться висока міцність, збільшення межі втоми за рахунок усунення концентраторів напружень, властивих клепаним, болтовим і зварним конструкціям.

Клейові з′єднання мають наступні недоліки: невисока міцність при нерівномірному відриві, необхідність у ряді випадків проведення операції склеювання з підігріванням, схильність до старіння.

Найбільш важливими експлуатаційними характеристиками клеїв є стійкість до старіння, водо- і атмосферостійкість, тривала міцність

54

і довговічність.

У таблиці 6.1 наведено характеристики основних видів клеїв. Як високоміцні клеї для металевих конструкцій, що працюють

при температурах до 250°С, використовують клеї на основі епоксидної або фенолформальдегідної смоли. Більш широко застосовують клеї на епоксидній основі, тому що для фенолформальдегідних клеїв характерна недостатня стійкість до термоокислювальної деструкції. Клеї на основі епоксидних олігомерів ЭД-24, Э-49 є стійкими до термоокислювальної деструкції. Їх теплостійкість досягає 200°С (короткочасна теплостійкість до 315°С). Наприклад, міцність з'єднань дуралюміна при використанні клея на основі эпоксидного олігомера при 200°С складає 148 МПа.

У таблиці 6.2 наведено характеристики міцності клейових з'єд-

нань.

Таблиця 6.1 – Характеристика і область застосування клеїв

		Матеріали,	Характеристика з′єднання
	Клей	що зклею-	границя мі-	термостій-	середовище в яко-
		ють	цності при	кість	му можна застосо-
			зсуві, МПа		вувати з′єднання
	Фенолфо-	деревина,			вода, масло, бен-
					зин, спирти, аро-
	рмальдегі-	пористі ма-	10-15	7-100
					матичні вуглевод-
	дний	теріали
					ні
	Епоксид-	метали, не-	10-13	60-250	масло, бензин,
	ний	металеві			спирти,
		матеріали
	Кремнійо-	метали,			масло, бензин, ву-
		пластмаси,	10-17	350
	рганічний				глеводні
		азбоцемент
	Карбоні-	метали, ке-	10-15	50-60	палива, масло
	льний	раміка, пла-
		стмаси
	Полібен-	метали,	15-30	350-540	вода, мінеральне
	зимедазо-	склопласти-			масло, розчини

					55
льний			ки				солей
Таблиця 6.2 – Міцність клейових з′єднань при 250°С
			Тип клею		Напруження руйнування
						при зсуві, МПа
			Поліуретановий		56
		Епоксинайлоновий			42
		Епоксифенольний			21
		Епоксиполіамідний			17,5
			Поліароматичний		12,6

Вавіації і космічній техніці широко використовуються тришарові клеєні сотові конструкції з наповнювачем (панелі фюзеляжу, перегородки й ін.). Застосування сотових конструкцій забезпечує зниження маси, підвищення витривалості.

При застосуванні клеїв у машинобудуванні металоємність конструкцій знижується на 10-25 %. Одним із ефективних шляхів підвищення міцності металевих конструкцій є застосування комбінованих клейовомеханічних з'єднань. Клейовозаклепочні з'єднання мають у 1,5-3 рази більш високу міцність і надійність при тривалій експлуатації в порівнянні з клепаними з'єднаннями. Міцність клейозварних з'єднань на 20-50 % вище, ніж зварних з'єднань.

Герметики. Герметики – це пастоподібні або в’язкоплинні маси на основі полімерів і олігомерів, що використовуються для заповнення зазорів в конструкціях. Герметики застосовують для ущільнення і герметизації клепаних, зварних і болтових з'єднань, паливних баків, різних металевих конструкцій, приладів.

Взалежності від природи вихідного полімеру розрізняють герметики, що вулканізуються і затвердівають, що невисихають і що висихають. У залежності від призначення герметики класифікують за теплостійкістю (50-70°С, 100-150°С, понад 200°С), по стійкості до олій і палив.

Основними експлуатаційними характеристиками герметиков є ресурс (період часу, впродовж котрого зберігаються їх властивості), газопроникність, адгезія, міцність на розрив, відносне видовження при розтягненні, щільність.

56

Найбільш широке поширення одержали герметики на основі полісульфідних каучуков (тіоколів), кремнійорганічних полімерів, фторокаучуків. Застосовуються також герметики на основі бутадіенових, уретанових каучуків, на основі олігомерів эпоксидних і фенолоформальдегідних смол. Властивості деяких герметиків наведено в таблиці

6.3

Таблиця 6.3 – Властивості вулканізованих герметиків

	Властивість	Полісульфідний	Кремнійор-	Фторкаучуковий
		(тіоколовий)	ганічний
	g×10-3, кг/м3	1,2-1,8	1,02-1,8	1,6-3,2
	sв, МПа	1,5-4,0	1,5-4,5	7,0-14,0
	e, %	150-500	150-600	300-700
	Робоча температура, °С	-60-150	-70-300	-30-250
	Робоче середовище	Паливо	Повітря	Хімічно-агресивне

6.2. Завдання на підготовку до лабораторної роботи

Для виконання лабораторної роботи та пояснення результатів експериментів необхідно пропрацювати такі питання:

1.Склад і класифікація матеріалів-плівкоутворювачів.

2.Конструкційні смоляні і гумові клеї.

3.Неорганічні клеї.

4.Властивості клейових з’єднань.

5.Тіоколові герметики.

6.Анаеробні герметики.

7.Кремнійорганічні герметики.

8.Епоксидні герметики.

9.Фторкаучукові герметики.

10.Поліуретанові і поліефірні герметики.

6.3.Контрольні питання

1.Як класифікують клеї?

2.Назвіть склад смоляних, гумових і неорганічних клеїв.

3.Якими характеристиками оцінюють якість клеїв?

57

4.Назвіть переваги та недоліки клейових з’єднань порівняно з іншими з’єднаннями (заклепочними, болтовими, зварними).

5.Яке призначення герметиків?

6.Назвіть основні види герметиків, їх склад, властивості та застосування.

6.4. Матеріали і устаткування

Набір зразків із клейовими з'єднаннями; вузли, в яких використані клеї; деталі з ущільненнями з використанням герметиків; розривна машина, обладнана піччю.

6.5. Вказівки з техніки безпеки.

Роботу виконують з дозволу викладача у відповідності з інструкціями із ТБ (додаток А).

6.6. Порядок виконання лабораторної роботи

Ознайомитися з конструкціями, у яких використані клеї і герме-

тики.

Провести випробування зразків з клейовими з'єднаннями на розрив.

Визначити характеристики механічних властивостей випробуваних матеріалів. Результати занести в табл. 6.4

Таблиця 6.4 – Міцність при відриві клеєних з′єднань отриманих при використанні клею на епоксидній основі К153

	Матеріали, які зклеюють	σв при температурі °С, МПа
		20	60
	Дуралюміній
	Сталь 30ХГСА
	Дуралюміній + склотекстоліт

6.7. Порядок оформлення звіту

58

Мета роботи. Коротко описати призначення клеїв і герметиков. Описати технологію виготовлення клейової сотової конструкції. Охарактеризувати герметики, використані для ущільнення деталей, досліджених у даній роботі. На основі теоретичних відомостей про природу полімерів пояснити характер отриманих результатів.

Зробити висновки відносно вивчених властивостей даних матеріалів.

6.8.Література

1.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение:Учебник для высших технических учебных заведений. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – С 494 – 504.

59

Додаткова література

1.Григорьев Г.П., Ляндаберг Г.Я., Сирота А.Г. Полимерные материалы. - М.: Высшая школа, 1966. - 250 с.

2.Термопласты конструкционного назначения (Под ред. Е.В. Тростянской. - М.: Химия, 1975. - 240 с.

3.Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов, (Под ред. А.Л. Абибова. - М.: Машинострое-

ние, 1972. - 192 с.

4.Булатов Г.А., Полиуретаны в современной технике. - М.: Машино-

строение, 1983. - 272 с.

5.Горяинова А.В., Божков Г.К., Тихонова М.С. Фторопласты в машиностроении. - М.: Машиностроение. 1971. - 233 с.

6.Композиционные материалы в машиностроении. (Ю.Л. Пилиповский, Т.В. Грудина, А.Б. Сапожникова и др. - Киев: Техніка, 1990.- 141 с.

7.Тонкая техническая керамика. (Под ред. Янагида Х.) Япония, 1982: Пер. с японского. - М.: Металлургия, 1986. - 279 с.

8.Углеродные волокна и углекомпозиты: Пер. с англ. (Под ред.

Э. Фитцера. - М.: Світ, 1988. – 366 с.

9.Материаловедение и композиционные материалы (Пинчук Л.С., Струк В.А., Мишкин Н.К. и др. – М.: Высшая школа, 1989.- 461 с.

10.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машино-

строение, 1990. - 528 с.

60

Додаток А

Правила із техніки безпеки при виконанні лабораторних робіт

1.Роботу починають виконувати тільки з дозволу викладача.

2.До роботи з обладнанням допускаються особи, які вивчили конструктивні особливості та технічний опис конкретної випробувальної машини, а також пройшли перевірку знань електричної техніки безпеки.

3.На обладнанні механічної лабораторії можуть працювати особи, які пройшли інструктаж з техніки безпеки та мають допуск на право виконання робіт на обладнанні лабораторії.

4.В термічній та препараторських лабораторіях можуть працювати особи, які пройшли інструктаж з техніки безпеки та визначили конструктивні особливості печей та витяжних шаф. Всі струмопровідні частини електропечей повинні бути ізольовані та огороджені, а інші неструмопровідні частини – надійно заземлені.

Вимоги безпеки перед початком роботи

1.Вивчити інструкцію з виконуємої роботи.

2.Перевірити наявність необхідних приладів та інструментів.

3.Доповісти викладачеві про можливість виконання роботи.

4.Студенти не повинні приступати до роботи, доки не одержать інструктаж з техніки безпеки.

5.Робота біля електроприладів повинна виконуватись з використанням ізоляційних засобів (діелектричні килимки, ізоляційні підставки).

6.Перевірити справність приладів та обладнання печі, підготувати до роботи інструмент, вантажнозахватні пристрої та впевнитись в їх справності.

7.Завантаження та розвантаження виробів виконувати за допомогою спеціального захватного знаряддя.

8.Якщо встановлена несправність печі, необхідно повідомити викладача.

9.Проведення ремонту обладнання самостійно студентами забороняється.

61

Вимоги безпеки під час виконання роботи

1.Забороняється студентам вмикати та вимикати електричні прилади та електропечі без дозволу керівника лабораторних робіт.

2.Усякі ремонти, налагодження електрообладнання необхідно виконувати електромонтеру, що обслуговує лабораторію.

3.Забороняється працювати в лабораторії на самоті. Обов’язкова присутність керівника лабораторних робіт. Вмикання, зміна режимів роботи установки, проведення замірів та вимикання установки для запобігання несправностей, необхідно виконувати тільки з дозволу викладача в суворій відповідності з положенням, наведеному у технічному описанні.

4.Особам, які не закріплені за даною установкою, виконувати будь-які ремонтні роботи забороняється.

Вимоги безпеки в термічній та препараторських лабораторіях

1.Вмикання та вимикання електричного обладнання повинно здійснюватись тільки з дозволу викладача, який проводить заняття.

2.При виявленні несправності усіх видів слід негайно припинити роботу.

3.Забороняється ремонтувати обладнання студентам та особам, які не мають кваліфікаційної групи по ТБ.

4.Завантаження та розвантаження печей дозволяється тільки у вимкненому стані.

5.Працювати при несправному заземленні і без діелектричного килимка забороняється.

Вимоги безпеки після закінчення роботи

Після проведення випробувань в механічній лабораторії необхідно: відключити усі секції установок від електропостачання та вимкнути прилади.

В термічній та препараторських лабораторіях після закінчення робіт необхідно вимкнути печі, вимкнути вентиляцію, рубильник електропостачання, прибрати робочі місця

62

Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях

При пожежі чи загорянні необхідно:

1.Викликати пожежну частину за телефоном 01.

2.Вимкнути електромережу, вентиляцію, обладнання.

3.Сповістити керівника лабораторії і викладача.

4.Негайно покинути приміщення лабораторії.