2.2. Клеевые соединения

Склеивание применяют для соединения однородных и разнородных материалов, преимущественно для соединения слабонагруженных деталей, деталей из листового материала, труб и т.п. (рис. 2.2).

				Б
Рис. 2.2. Клеевые соединения и их условное изображение:
а) стыковое «в ус»; б) нахлесточное, соединение из труб алюминиевого сплава по замкнутой
линии; в) стыковое ступенчатым швом разнородных материалов
Конструкция клеевых соединений подобнайконструкции паяных, только в
данном случае припой заменен клеем, а при образовании соединения
линией толщиной 2S. К		возникаютлинии подводят линию-выноску, на которой
необходимо сжатие соединяемых частейизтолько для некоторых сортов клея
производят незначительный нагрев деталей (чаще нагрев не требуется). Силы
	этой			призатвердевании жидкого клея.
сцепления (силы адгезии)
Клеевые швы			по ГОСТ 2.313-68 на видах и разрезах сплошной
изображает
ставят специальный знак (см. рис. 2.2, а, б, в). Клеевые швы, выполненные по
замкнутой линии, обозначают линией-выноской с окружностью (Ø 3...4 мм) на

конце (см. рис. 2.2, б). Обозначение марки клея указывают в спецификации в
разделе "Материалы" или на чертеже детали в технических требованиях.
Перед склеиваниемз			соединяемые поверхности подвергаются механической
и химической подготовке.
Механическаяо		подготовка за счет создания шероховатости способствует
увеличению площади поверхности склеивания. Для этого металлические детали
обрабатываютп	на металлорежущих станках или напильником, сложные
поверхности подвергают пескоструйной обработке. Резиновые детали
езачищают наждачной шкуркой. Пластмассовые детали обрабатывают резанием
или зачищают шкуркой. Детали из стекла и фарфора не подвергают
механической обработке перед склеиванием.
Р

Химическая подготовка заключается в обезжиривании склеиваемых поверхностей ацетоном, спиртом, бензином или бензолом.

Прочность клеевых соединений в большей степени зависит от толщины клеевого слоя, оптимальные значения которой находятся в пределах от 0,05 до

40

0,15 м. С применением швов толщиной более 0,5 мм прочность клеевого соединения значительно снижается.

Клеевые соединения лучше работают на сдвиг, хуже на отрыв. Поэтому

предпочтительны нахлесточные соединения. Расчеты на прочность производят

по тем же формулам, что и для паяных соединений (см. п. 2.1). Однако качество

клеевого соединения характеризуется не только его прочностью (табл. 2.5) но

У

также водостойкостью, теплостойкостью и другими показателями (табл. 2.6).

Часто для

повышения

прочности

применяют

комбинацию

клеевого

Таблица

соединения с резьбой, сварным и заклепочным. Для определения допускаемых

напряжений при статическом нагружении коэффициент запаса прочности

следует принимать равным n = 1,5…3,0.

Н

2.5

Б

Предел прочности клеевого соединения при отрыве при кратковременном

напряжении [1]

й

при

температуре,0ºС

МПа

Марка клея

р

-60

20

60

100

200

300

о

БФ – 4

т

Основные

7

15

9

5

1.5

-

и

з

-

20

16

10

6

2.5

ПЭФ - 2/10

о

п

е

Р

41

Таблица 2.6

Основные характеристики некоторых клеевых соединений

Показатели

Марка клея

БФ -2

БФ - 4

ПЭФ – 2/10

ВК - 37

88

1

2

3

4

5

У

6

Технические

ГОСТ 12172-74

ВТУ П38-56

ТУ

МХП

условия

1542-49

Склеиваемые

Цветные

Металлы с

Алюминиевые

Металлы с

материалы

металлы,

металлом,

Н

металлами,

сплавы, сталь

нержавеющие

резиной,

ЗОХГСА

дюралюми-

стали; эти

пластмассой,

Б

ний с кожей

металлы с

органическим

и резиной,

неметаллами:

стеклом,

сталь с

пластмассой,

текстолитом,

пробкой,

при 60 °С

деревом, фиброй,

кожей

-

резина с

9

9

сдвиге16

-

кожей, тканями

резиной и

брезентом

при 150-200 °С

-

- при6

120°С)

-

Предел прочности

йτв, МПа, не менее

при 20 °С

20(17)*

20(16)*

20

23,5

-

при 100 °С

5

5

10

21,5 (до

-

Устойчив

к воде

-

-

Устойчив

Стойкость:

и

о

3,82

к маслам и

з

о

Устойчив

Устойчив

-

-

бензину

К кислотам

Устойчив

-

-

-

К

спирту

Ограничено

,

-

-

-

ацетону

стоек

Вибростойкост

Стоек

Стоек

-

-

Р

ь

Горячее и

При

склеваивания

комнатной

Требует нагрева

холодное

-

Режим

температур

склеивание

е

* В скобках приведены величины для 1-го сорта марок клеев, без скобок - для высшего

сорта.

42

2.3. Примеры решения задач расчетов паяных и клеевых соединений

Задача 2.3.1 .

Определить допускаемую нагрузку на соединение крепления троса клеем

ПЭФ-2/10 при температуре до 100 °С. d = 18мм; ℓ = 80 мм (рис. 2.3).

У

Т

Н

Б

Рис. 2.3. Клеевое соединение

Решение.

и

Условие прочности на срез для телескопического соединения

р

й

рассчитывается по формуле (2.3):

о

т

и

где F – нагрузка, действующая на соединение, Н;

A =πdl

2

узла

– площадь нахлестки соединяемых элементов мм

крепления

з

троса;

допускаемое

d – диаметр троса;

ℓ – длина участка склеивания;

п

напряжение при статической нагрузке, МПа.

[τ] –

где

,

Р

τВ

= 10

МПа – предел прочности

соединения клеем ПЭФ-2/10

при

температуре 100 °С (см. табл. 2.6);

n = 2 – коэффициент запаса прочности.

Допускаемая нагрузка на соединение определяется из условия прочности на срез:

22,61 кН.

43

Задача 2.3.2.

Проверить прочность стыкового соединения труб, изображенного на

рис. 2.4, при температуре до 60 °С, выполненного клеем БФ-2 при F = 2 кН;

Dср= 42 мм; S = S1 = 4 мм; b = S – 0, 5 мм (за счет усадки). Коэффициент запаса

прочности принять равным двум.

У

Т

й

Н

Рис. 2.4 Стыковое соединение труб:

S, S1 - толщина труб; Dср - средний диаметр труб; b - ширина шва; a - толщина шва

Решение.

и

при

Условие прочности соединения

растяжении по формуле (2.2):

о

т

и

где F – нагрузка, действующая на соединение, Н;

A

=

bℓ – площадь

клеевого

слоя в сечении, перпендикулярном к

n

з

2

направлению действующей нагрузки, мм ;

[σ

]=

σв

– длина клеевого слоя, мм;

п

– допускаемое напряжение при растяжении, МПа;

р

σв

= 9 МПа – предел прочности при отрыве;

е

n = 2о– коэффициент запаса прочности.

Р

[σр ]= 9

= 4,5 МПа.

2

Ширина шва b = S – 0,5 = 4 – 0,5 = 3,5 мм; длина L = π . Dср = π ·42 = 131,88.

σ =

2 103

=4,33 МПа< 4,5 МПа.

3,5 131,88

Условие прочности выполняется.

44

Задача 2.3.3.

Рассчитать паяное нахлесточное соединение (см. рис. 2.1, а), если действующая на соединение нагрузка F = 20 кН, размеры соединения:

мм; L = 50 мм. Температура 20 °С. Материал соединяемых деталей

– сталь 20.

У

Решение.

Т

Допускаемое напряжение среза для припоя ПОС 40 при соединении

элементов из стали 20

Н

Б

где τв = 28 МПа – разрушающее напряжение при срезе (см. табл.2.2);

n = 2,5

– коэффициент

запаса прочности при действии статической

нагрузки.

р

й

Расчетное напряжение соединения

выполняется

F

F

3

20 10и

τ =

A

=

=

2,5 4 50

=40МПа>11,2 МПа.

т

2,5

S l

и

. Следует по возможности заменить

Условие прочности не

пайку сваркой.

Задача 2.3.4.

з

о

Рассчитать паяное телескопическое соединение (см. рис. 2.1, г), если

п

действующая на соединение нагрузка F = 30 кН, а размеры соединения:

Решение

= S2 = 2 мм.

D = 30 мм; S1

Материал соединяемых деталей – медь М2. Припой – ПСр 45.

.

Допускаемое напряжение среза для припоя ПСр 45 при соединении

элементов из меди.

Р

[τ]=

τB

=

250

=100 МПа ,

n

2,5

где 250 МПа – разрушающее напряжение при срезе по табл.2.3;

45

n = 2,5 – коэффициент запаса прочности при статических нагрузках. Расчетное напряжение соединения по формуле (2.3):

	τ =	F	=	F	=	30000	= 63,66 МПа<100 МПа.
		A		2,5 S π D		2,5 2 π 30

Условие прочности выполняется.

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

46