一、無(wú)需顧慮坦然應(yīng)用
現(xiàn)代粘接技術(shù)已為工業(yè)領(lǐng)域和日常生活提供了快速而簡(jiǎn)便的連接方法,使用過(guò)膠黏劑的人無(wú)不受益匪淺,但開(kāi)始想用者難免心存疑慮。近代以粘接方法修補(bǔ)鑄件砂眼、縮松等,不需動(dòng)火,不改變?nèi)毕葜車(chē)慕鹣嘟Y(jié)構(gòu),安全節(jié)能,應(yīng)該說(shuō)比焊補(bǔ)方法效果更好。然而,起初并非所有人都篤信無(wú)疑,總是提出這樣或那樣的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐考驗(yàn)?,F(xiàn)已被認(rèn)可并在大量應(yīng)用。因此,能否采用粘接技術(shù),解決傳統(tǒng)、習(xí)慣、偏見(jiàn)、懷疑、擔(dān)心、抵觸等思想問(wèn)題,往往比具體的技術(shù)問(wèn)題更為困難。國(guó)外曾有人提出,粘接的成敗也與心理學(xué)有關(guān),看來(lái)確有一定道理。只要能勇敢去用,就邁出了粘接入門(mén)的頭一步,這一步相當(dāng)不容易,首先要求使用者放棄傳統(tǒng)觀念的約束,對(duì)粘接有濃厚的興趣和必勝的信心。可以說(shuō),入門(mén)并不很難,成功絕非夢(mèng)想。
有人覺(jué)得粘接不如焊接牢固,又不耐高溫,故不相信粘接能用于工程領(lǐng)域,特別是結(jié)構(gòu)粘接,其實(shí)這完全是一種誤解。誠(chéng)然,從絕對(duì)強(qiáng)度來(lái)看,粘接還比不上焊接,但有時(shí)也沒(méi)有必要過(guò)分追求高強(qiáng)度。況且,相同面積的粘接要比鉚接、焊接的剪切強(qiáng)度提高40%~100%,疲勞強(qiáng)度高5~6倍,只是剝離強(qiáng)度、不均勻扯離強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,。粘接比鉚接、焊接低50%~80%,但也有少數(shù)環(huán)氧膠黏劑的不均勻扯離強(qiáng)度接近于鉚接和焊接。
粘接具有獨(dú)特的效用,有時(shí)焊接難能做到之事,粘接卻顯出神通,甚至更勝一籌。例如陶瓷、玻璃、大理石類的脆性材料,既不易打孔,也不能焊接,而用環(huán)氧膠黏劑粘接則簡(jiǎn)便快捷,工少效高。還有,以粘接代替鉚接可以將鋁板的厚度由1.24mm降到0.51mm。粘接金屬零部件,每噸膠黏劑可節(jié)約1.8t金屬緊固件,其結(jié)果是節(jié)省材料、減輕質(zhì)量、減少加工、節(jié)約人力、降低成本。粘接獨(dú)具特色,好處如此之多,何而不用之。
從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,飛機(jī)最早采用結(jié)構(gòu)粘接,性能要求也最高,幾十年來(lái)飛行證明安全可靠。當(dāng)然航空工業(yè)使用粘接技術(shù)也不是一帆風(fēng)順,經(jīng)歷了一番考驗(yàn)。1944年7月,英國(guó)用膠黏劑粘接戰(zhàn)斗機(jī)主翼獲得成功,以后又應(yīng)用于名為“彗星”的飛機(jī)制造上,但不久不幸墜落,引起軒然大波,懷疑毛病出于粘接。然而經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn),飛機(jī)損壞是因金屬疲勞斷裂引起,而粘接部位卻完好無(wú)損,從此合成膠黏劑的信譽(yù)大增,名聲大振。此后,航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、戰(zhàn)略導(dǎo)彈等尖端高科技領(lǐng)域都應(yīng)用了粘接技術(shù)。毫無(wú)疑問(wèn),其他行業(yè)更應(yīng)無(wú)所畏懼地采用粘接技術(shù),實(shí)無(wú)必要因擔(dān)心而裹住手腳,更不要像第一個(gè)吃螃蟹那樣畏難。
毋庸諱言,粘接的置信度至今仍不及機(jī)械連接,尚且還不能徹底消除來(lái)自各方面對(duì)粘接結(jié)構(gòu)可靠性的余慮。其實(shí)只要合理選膠、合理設(shè)計(jì)、合理工藝、合理使用,粘接完全可以代替焊接、鉚接、螺接,用于結(jié)構(gòu)連接。應(yīng)該消除傳統(tǒng)偏見(jiàn),讓膠黏劑粘接的概念灌輸?shù)疆a(chǎn)品設(shè)計(jì)者和領(lǐng)導(dǎo)者的思想中去,正確認(rèn)識(shí)粘接簡(jiǎn)便快捷、牢固可靠、防腐美觀、高效節(jié)能、應(yīng)急解難等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),充分發(fā)揮粘接技術(shù)的威力,大膽采用粘接技術(shù),則是上策明智之舉。
二、成功應(yīng)用受益無(wú)窮
粘接歷史悠久,應(yīng)用日益廣泛。航空用結(jié)構(gòu)粘接已有近70年的歷史,20世紀(jì)40年代已用于早期木質(zhì)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)連接。此后,英國(guó)哈維蘭德公司又用于鴿子號(hào)客機(jī)機(jī)身壁板及翼板的粘接,開(kāi)創(chuàng)了膠黏劑在飛機(jī)中鋁合金結(jié)構(gòu)粘接的先例。而后,Redux系列膠黏劑在??讼盗酗w機(jī)、三叉戟、BAE-146、空客系列等機(jī)種中均獲得成功應(yīng)用。2005年1月誕生的世界最大的客機(jī)空中客車(chē)A380,大量使用了高性能的碳纖維復(fù)合材料,當(dāng)然離不了粘接。A320、A340空中客車(chē)飛機(jī)已普遍采用FM系列環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠黏劑及相應(yīng)的抑制腐蝕底膠。一架波音747飛機(jī)的粘接面積高達(dá)2370㎡,使用了3700㎡環(huán)氧膠膜。前蘇聯(lián)蘇-27殲擊機(jī)采用了BK-36高耐久環(huán)氧膠黏劑。
人造衛(wèi)星粘接部件有鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)的制造及其與其他部件的粘接、太陽(yáng)能電池片的粘接、桁架的粘接,還有天線、電器元件、光學(xué)元件、溫控裝置、熱防護(hù)層等的粘接。
歐洲阿里亞娜4型運(yùn)載火箭整流罩的前錐和圓柱段均采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu),屬碳纖維增強(qiáng)的面板與蜂窩夾芯的粘接結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)彈也大量采用粘接結(jié)構(gòu),如美國(guó)“入座馬”地-地導(dǎo)彈隔熱層就采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu);“斗牛士”地-地導(dǎo)彈的彈翼采用粘接的夾層結(jié)構(gòu)制成;“鵝式”地-地導(dǎo)彈彈體以層狀復(fù)合材料粘接而成;“奈基”地-空導(dǎo)彈操縱面板采用粘接的蜂窩夾層復(fù)合材料制成。
核裝置中應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑制造中心螺線管和10個(gè)控制線圈,該二元件控制主真空室中發(fā)生的等離子體形狀和位置。每一控制線圈為直徑3.5m、重3t的巨物;中心螺線管長(zhǎng)2.7m,外徑330mm,重1t。
隨著車(chē)輛現(xiàn)代化的迅速發(fā)展,環(huán)氧膠黏劑粘接的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是汽車(chē)結(jié)構(gòu)輕量化的要求,使得以輕質(zhì)高強(qiáng)的工程塑料代替鋼板技術(shù)發(fā)展很快,特別是玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)和片狀模塑復(fù)合材料(SMC),在汽車(chē)上用于制造車(chē)身面板和外裝件(車(chē)身頂棚、座艙頂蓋等)。但FRP和SMC不能用傳統(tǒng)的焊接方法與車(chē)身構(gòu)架組裝,必須采用粘接技術(shù)。
建筑結(jié)構(gòu)膠蓬勃興起,用于各種結(jié)構(gòu)件的加固,包括梁柱補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)橋梁、懸臂梁粘接、水泥柱頭接管等,已由20世紀(jì)80年代的粘鋼加固發(fā)展到20世紀(jì)90年代粘貼碳纖維片材加固。由于碳纖維片材質(zhì)輕,僅為鋼板的1/8,而強(qiáng)度卻是鋼板的7~10倍,其高強(qiáng)輕質(zhì)、防腐耐久、施工便捷,使鋼板無(wú)法使之相比。
1978年遼陽(yáng)化纖廠(現(xiàn)為遼陽(yáng)石化分公司)采用法國(guó)西卡杜爾(Sikadur)31#建筑結(jié)構(gòu)膠,修復(fù)配筋不足的大梁獲得成功。
廈門(mén)市某立交橋大部分鋼筋混凝土箱梁出現(xiàn)了裂縫,2000年采用環(huán)氧膠粘貼1~2層碳纖維片材加固修復(fù),加固后的立交橋運(yùn)行2年,復(fù)驗(yàn)正常。
環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠黏劑使海滄大橋轉(zhuǎn)危為安,2002年夏季,號(hào)稱中國(guó)第一的誨滄大橋出現(xiàn)較大面積破損和裂縫,部分橋面凸凹不平,個(gè)別地方甚至露出水泥鋼板。因?yàn)樵诮ㄔO(shè)時(shí)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不足,承載能力不夠,且海滄大橋進(jìn)島車(chē)道駛?cè)氲闹剀?chē)、超載車(chē)輛較多,加之大雨高溫,加速了橋面鋪裝層的損壞,經(jīng)研究決定采用高性能環(huán)氧樹(shù)脂膠進(jìn)行修復(fù),經(jīng)1年的運(yùn)行表明效果良好。
法國(guó)戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳在建設(shè)中一些支柱出現(xiàn)過(guò)裂痕,就是用環(huán)氧膠黏劑和碳纖維修復(fù)的。
水電工程的巖質(zhì)高邊坡開(kāi)挖大都采用預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿加固,但因承受巨大壓力,僅靠錨固段的強(qiáng)度不夠。需將錨索與鋼制套管連接在一起,采用焊接雖能達(dá)到高強(qiáng)度,然而高溫又損強(qiáng)度,且難度很大,而采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠黏劑粘接很方便,又能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1993年3月以粘接技術(shù)處理的李家峽水電站預(yù)應(yīng)力錨索經(jīng)5年考驗(yàn)情況良好。
2005年10月12日成功發(fā)射的“神舟六號(hào)”載人飛船,使用J系列特種結(jié)構(gòu)膠黏劑將飛船的天線、地板、座艙、儀器艙及太陽(yáng)能電池板等牢固粘接,確保了在發(fā)射后飛行時(shí)未出現(xiàn)脫離、分離等現(xiàn)象,使飛船安全返回。
粘接技術(shù)應(yīng)用成功的實(shí)例真是太多太多,不勝枚舉,僅此足以說(shuō)明粘接威力無(wú)窮,受益匪淺,在產(chǎn)品制造、損壞修復(fù)、密封治漏、防腐保護(hù)等方面都能盡顯神通,并可促進(jìn)各行各業(yè)的創(chuàng)新、節(jié)能、降本、增效、環(huán)保、安全。如此實(shí)惠技術(shù),確有使用價(jià)值,如今已趨成熟,切莫等閑視之。
三、組合粘接錦上添花
組合粘接技術(shù)又稱復(fù)合粘接技術(shù),是粘接方法的新發(fā)展,對(duì)于擴(kuò)大粘接技術(shù)的應(yīng)用具有非凡意義。所謂組合粘接技術(shù),就是將不同特性的膠黏劑配合使用。也就是說(shuō)在同一粘接操作中同時(shí)使用2種以上的膠黏劑,可以揚(yáng)長(zhǎng)避短,充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),獲得良好的綜合性能,更有效地解決實(shí)際問(wèn)題。
根據(jù)膠黏劑本身的特性,考慮具體的用途,可以進(jìn)行多種組合,以達(dá)到預(yù)期的目的。例如環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑強(qiáng)度高,粘接能力大,但一般固化速度較慢,對(duì)于一些應(yīng)急修補(bǔ)不很方便,而502膠(α-氰基丙烯酸乙酯膠)固化極快,若是將被粘物表面涂環(huán)氧膠時(shí)留下一些空位,滴上502膠,當(dāng)疊合時(shí)由于502膠的瞬間固化,而使其快速定位,之后環(huán)氧膠再慢慢固化。也可以先用502膠精確定位,再灌注或填充環(huán)氧膠。
環(huán)氧膠黏劑韌性較差,即使是加入一般的增韌劑,有時(shí)也不夠理想。若是粘接柔性與硬質(zhì)材料,可采用環(huán)氧膠黏劑與氯丁膠黏劑(801膠)組合的方法,即在被粘物表面上間隔涂上801強(qiáng)(大)力膠,晾置一段時(shí)間后,再于未涂801強(qiáng)力膠處涂上環(huán)氧膠黏劑,疊合后可立即定位,整個(gè)體系既保持了環(huán)氧膠高的剪切強(qiáng)度,又具有氯丁膠黏劑的韌性。
也可采用分段組合粘接方式,即接頭的一段涂室溫固化柔韌性膠黏劑,另段涂耐熱膠黏劑,不僅能提高在準(zhǔn)靜應(yīng)力下的強(qiáng)度,而且可改善動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度。
環(huán)氧膠黏劑常用于缸體裂紋和容器滲漏的修復(fù)與治漏,但因黏度較大不易滲入裂縫之中,影響粘接修復(fù)效果。如果先于裂縫中滴上厭氧膠,因其黏度小可很快滲入,快速粘堵,然后再涂以環(huán)氧膠黏劑,這種厭氧膠和環(huán)氧膠組合修復(fù)與治漏的效果非常好。
對(duì)于有些儲(chǔ)油容器的堵漏或不易徹底除油的表面要求性能較高的粘接,也可采用組合粘接技術(shù)。先于被粘接處涂以粘接油面的快固丙烯酸酯膠黏劑迅速粘堵,然后再以環(huán)氧膠黏劑和無(wú)堿玻璃纖維布進(jìn)行增強(qiáng),既快速又牢固。
彈性體改性環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛-縮醛膠黏劑都可用于橡膠與金屬的粘接,但單獨(dú)使用時(shí)所粘接的制品強(qiáng)度不夠高,也不能在高溫高濕環(huán)境使用。若將表面適當(dāng)處理的鋼鐵先涂上一層改性環(huán)氧膠黏劑,再貼上一層酚醛-縮醛膠膜,接著與丁腈橡膠、丁苯橡膠或氯了橡膠等疊合,于0.15~0.20MPa下,150~160℃硫化15~20min。組合粘接比單獨(dú)粘接的剪切強(qiáng)度提高1倍多,而經(jīng)150h沸水煮后的剪切強(qiáng)度要高2倍以上。
對(duì)于充裝強(qiáng)酸性介質(zhì)且在60~70℃作業(yè)的槽或罐防腐確是難題,一般的樹(shù)脂涂層、橡膠或玻璃鋼加襯防腐層,使用時(shí)間達(dá)不到1年。單獨(dú)采用呋喃樹(shù)脂防腐效果沒(méi)有問(wèn)題,但呋喃樹(shù)脂粘接性差,膠層易脫落,而環(huán)氧膠的耐腐蝕性滿足不了要求。如果將幾種膠黏劑復(fù)合使用,即在處理好的金屬基體表面上先涂環(huán)氧膠,粘貼無(wú)堿玻璃布。當(dāng)基本固化后,再涂酚醛-環(huán)氧膠,仍粘貼玻璃布,最后涂覆呋喃樹(shù)脂膠。實(shí)際運(yùn)行22個(gè)月防腐層完好無(wú)損。
以上僅舉幾例,實(shí)際上可以根據(jù)具體情況進(jìn)行多種組合,滿足各種不同的要求。由此可見(jiàn),組合粘接是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),協(xié)效生輝,確保粘接技術(shù)的廣為有效應(yīng)用。
四、混合連接協(xié)同增強(qiáng)
混合連接是指粘接與機(jī)械連接相結(jié)合的方式,常用的有粘接-鉚接、粘接-螺接、粘接-焊接、縫制-涂膠、粘接-釘接、涂膠-嵌接、涂膠-榫接等?;旌线B接能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短,相得益彰,與鉚接配合,降低內(nèi)應(yīng)力,且能密封防腐;與螺接配合,可緊固防松;與焊接配合,即謂粘接焊接,二者優(yōu)點(diǎn)兼具;與鑲嵌配合,更加牢固可靠;與榫接配合,能防止松動(dòng)?;旌线B接為粘接可靠耐久應(yīng)用,提供了切實(shí)保障。
(一)粘接-鉚接
粘接與鉚接并用能夠改善連接強(qiáng)度,提高接頭的承載能力和可靠性,減小鉚釘孔的應(yīng)力集中,提高結(jié)構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度等。美國(guó)于20世紀(jì)50年代在F102、F106和Convair880、990飛機(jī)機(jī)翼整體油箱上采用了丁腈橡膠改性酚醛環(huán)氧樹(shù)脂膠膜粘接-鉚接結(jié)構(gòu)。經(jīng)20年的使用實(shí)踐表明,粘接-鉚接結(jié)構(gòu)可有效地提高結(jié)構(gòu)的密封效果和耐疲勞性能,并且維修簡(jiǎn)便,使用效果比鉚接密封更好。
(二)粘接-螺接
粘接與螺接并用也可提高接頭的連接強(qiáng)度,避免松動(dòng),延長(zhǎng)壽命,提高耐久性。應(yīng)當(dāng)采用固化過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生低分子物的加聚反應(yīng)型膠黏劑,厭氧膠最為方便實(shí)用,無(wú)溶劑型改性環(huán)氧膠也有很好的效果。
(三)粘接-焊接
粘接-焊接又稱粘接點(diǎn)焊、膠焊、粘焊,是利用焊接與膠黏劑粘接相結(jié)合制備結(jié)構(gòu)件的方法。膠焊是一種先進(jìn)的工藝方法,具有連接強(qiáng)度高、應(yīng)力分布均勻、耐疲勞性好、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、密封又防腐、可進(jìn)行陽(yáng)極氧化、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。粘接-焊接部位的剛度和強(qiáng)度有明顯提高,例如以改性環(huán)氧膠先涂膠后點(diǎn)焊,可使其強(qiáng)度比單純點(diǎn)焊提高60%以上。
粘焊首先起源于前蘇聯(lián),用于運(yùn)輸飛機(jī)的制造,也用于電子、電器行業(yè)。美國(guó)、日本、中國(guó)等現(xiàn)已將粘接點(diǎn)焊工藝普遍地用于汽車(chē)制造。粘焊有兩種實(shí)施方法,即先膠后焊或先焊后膠,前法費(fèi)時(shí)且涂膠難以均勻,又不易控制涂膠量;后法對(duì)膠黏劑要求十分苛刻。而采用膠膜法即點(diǎn)焊密封膠帶則使施工工藝簡(jiǎn)單,且不存在流膠污染電極之缺陷。只需在粘接點(diǎn)焊接合面中間夾上一層膠膜,然后在需要點(diǎn)焊的部位開(kāi)一個(gè)比焊點(diǎn)略大的孔,再進(jìn)行點(diǎn)焊固化。
粘接-焊接效率很高,可代替飛機(jī)76%~80%的鉚接結(jié)構(gòu)。粘接-焊接能實(shí)現(xiàn)快速、牢固、可靠的粘接,比其他任何一種連接方式都更強(qiáng)勁、更耐久、更耐疲勞、更高效、更實(shí)用,可謂是最好的結(jié)構(gòu)粘接方法。 環(huán)氧樹(shù)脂 - m.logo-xd.com -(責(zé)任編輯:admin) |