08.01.2013

SPAWALNICTWO

WYKŁAD XI

TECHNOLOGIA KLEJENIA

1) Klejenie jest to połączenie metali za pomocą substancji zwanej klejem. Polega ono na rozprowadzeniu cienkiej warstwy substancji klejącej na uprzednio przygotowanej powierzchni. Klejenie jest nowoczesną technologią łączenia Elementów maszyn.

Rozwój tej technologii związany jest z produkcją coraz to nowych klejów, o co raz to lepszych własnościach oraz z rozwojem badań wyjaśniających własności klejów i połączeń klejonych. Kleje są pomostami pomiędzy powierzchnią detali bez względu na to, czy są one z tego samego, czy z różnych materiałów 2) MECHANIZM KLEJENIA ZALEŻY OD:

a. Przyczepności kleju do detali, zwaną adhezją

b. Kohezja

3) ADHEZJA jest to siła łącząca dwa materiały i wystepująca na ich powierzchni styku.

W klejeniu największe znaczenie mają siły przyciągania oraz absorpcja, określane łącznie jako siły Van der Waalsa. Wartość tych sił międzycząsteczkowych zostaje znacznie obniżona, jesli klej nie penetruje dostatecznie głęboko w chropowatości powierzchni, powstaje przy mechanicznej obróbce wykończeniowej. Dlatego klej musi docierać w głąb wszystkich mikronierówności i dokładnie je zwilżać.

4) KOHEZJA to siła działająca pomiędzy cząsteczkami samego kleju, utrzymująca jego spójność. Na tę siłę składają się:

a. Międzycząsteczkowe siły przyciagania (siły Van der Waalsa) b. Wzajemne wiązanie się cząsteczek polimerowych

5) KLEJE ANAEROBOWE to jednoskładnikowe materiały, które utwardzają się w temp. pokojowej przy wyeliminowaniu kontaktu z tlenem. Składnik utwardzający nie aktywizuje się dopóki pozostaje w kontakcie z tlenem atmosferycznym. Kiedy klej zostanie pozbawiony dopływu tlenu, np. przy montażu części, wówczas utwardzanie następuje bardzo szybko, szczególnie przy równoczesnym kontakcie z metalem.

Proces utwardzania można wyobrazić sobie w sposób następujący: kiedy zostanie odcięty dopływ tlenu atmosferycznego, pod wpływem działania jonów metalu (Cu, Fe) powstają wolne rodniki, które zapoczątkowują proces polimeryzacji.

1

6) CECHY KLEJÓW UTWARDZANYCH POPRZEZ REAKCJĘ

ANAEROBOWĄ

a. Bardzo wysoka wytrzymałość na ścinanie

b. Dobra odporność na temp. (od – 55 C do maks. + 230 C), szybkie utwardzanie c. Ponieważ są jednoskładnikowe, łatwo je dozować dozownikami automatycznymi

d. Nie jest konieczna precyzyjna obróbka części: dopuszczalna chropowatość powierzchni wynosi 8 do 40 μm (Rz)

e. Równoczesne działanie uszczelniające przy doskonałej odporności chemicznej f. Dobra odporność na wibrację

g. Dobra odporność na obciążenia dynamiczne

7) WPŁYW MATERIAŁÓW PASYWNYCH I AKTYWNYCH NA

UTWARDZANIE ANAEROBOWE

Materiały aktywne

Materiały pasywne

Szybkie utwardzanie

Wolne utwardzanie

Mosiądz

Powłoki anodowe,

Brąz

Aluminium (z niską zawartością Cu),

Miedź

Ceramika, Warstwy chromowane,

Żelazo

Szkło, Stal wysokostopowa,

Stal

Nikiel, Warstwy tlenkowe,

Tworzywa sztuczne,

Srebro, Stal nierdzewna,

Cyna, cynk

8) KLEJE UTWARDZANE ŚWIATŁEM UV

Czas utwardzania tych klejów zależy od natężenia i długości fal światła UV. Dlatego prawidłowa polimeryzacja wymaga zawsze doboru źródła promieniowania UV do danego produktu. Promieniowanie UV powoduje rozszczepianie fotoinicjatorów. Z

kolei tak powstałe wolne rodniki rozpoczynają polimeryzację.

PRZENIKALNOŚĆ SZKŁA I TWORZYW DLA UV

2

9) RODZAJE PROCESÓW UTWARDZANIA UV

a. Utwardzanie skrośne przez promieniowanie UV

b. Utwardzanie powierzchniowe przez promieniowanie UV

c. Wtórne systemy utwardzania

UTWARDZANIE WSKROŚNE

Dla osiągnięcia maksymalnie głębokiego utwardzania kleju wskazane sa systemy UV, które emitują światło o wysokim natężeniu i długościach fal rzędu od 300 do 400 nm.

UTWARDZANIE POWIERZCHNIOWE

Jest ono szczególnie ważne przy klejeniu lub zalewaniu materiałami UV. Jeśli użyje się nieodpowiednich rodzajów lamp UV, powierzchnia pozostanie lepka. Aby temu zapobiec, źródło promieniowania UV powinno emitować fale o wysokim natężeniu w zakresie długości fal poniżej 290 nm (światło UVC).

UTWARDZANIE PRZY POMOCY MECHANIZMÓW WTÓRNYCH

W wielu przypadkach światło UV nie dociera do wszystkich miejsc pokrytych klejem. Dlatego opracowano kleje z dodatkowymi systemami utwardzania w przestrzeniach nie objetych światłem UV:

a. Utwardzanie anaerobowe

b. Utwardzanie na gorąco

c. Utwardzanie poprzez wilgotność powietrza

d. Utwardzanie aktywatorem

10) WŁASNOŚCI KLEJÓW UTWARDZANYCH ŚWIATŁEM UV

a. Znaczna wytrzymałość

b. Wysoka zdolność wypełniania szczelin

c. Bardzo krótkie czasy utwardzania

d. Dobra lub bardzo dobra odporność na środowisko

e. Łatwe do dozowania w automatycznych systemach nanoszenia 11) KLEJE UTWARDZANE POPRZEZ REAKCJĘ ANIONOWĄ

(CYJANOAKRYLANY)

Jednoskładnikowe kleje cyjanoakrylowe ulegają polimeryzacji w kontakcie z powierzchniami lekko alkalicznymi. Na ogół wilgotność w powietrzu i na klejonych powierzchniach wystarcza, aby w ciągu kilku sekund nastapiło utwardzenie. Wilgotność klejonej powierzchni neutralizuje zawarty w kleju stabilizator, tak więc polimeryzacja przenosi się z jednej powierzchni na drugą.

12) WŁASNOŚCI KLEJÓW CYJANOAKRYLOWYCH

a. Bardzo wysoka wytrzymałość na ścinanie i rozciaganie b. Bardzo duża szybkość utwardzania (sekundowe ustalanie) c. Nadają się do klejenia większości materiałów

d. Dobra odporność na starzenie

3