50. Technologia wykonywania połączeń klejowych

Przy projektowaniu każdej konstrukcji klejonej opracowuje sięspecyficzną technologię klejenia, opartą na ogólnych zasadach doboru odpowiedniego kleju i odpowiedniego sposobu klejenia, w zależności od rodzaju materiałów łączonych, warunków pracy połączenia, wymaganej wytrzymałości spoiny.

Każdy proces technologiczny klejenia obejmuje kilka podstawowych etapów prac, które muszą być wykonywane z zachowaniem ścisłejkolejności. Są to:

1. Przygotowanie powierzchni elementów klejonych.

2. Przygotowanie i nanoszenie masy klejowej.

3. Składanie klejonych elementów.

4. Utwardzanie spoiny klejowej.

5. Kontrola jakości połączenia.

49. Zjawisko adhezji-Adhezja jest zjawiskiem powierzchniowym, polegającym na łączeniu stykających się materiałów na skutek oddziaływania między nimi pola sił. Pole sił wytworzone przez ładunki atomów (cząsteczek, jonów), z których zbudowana jest warstwa wierzchnia, maleje ze wzrostem odległości od powierzchni. Oddziaływanie sił van der Waalsa zanika powyżej 1 – 2 nm, więc aby zaistniała adhezja, konieczne jest odpowiednie zbliżenie łączonych materiałów. Istnieje wiele teorii adhezji i sił wiązań adhezyjnych, przedstawiających w różny sposób mechanizm powstawania

złączy klejowych. Głównego podziału adhezji dokonuje się, dzieląc ją na adhezję mechaniczną i specyficzną (właściwą). W połączeniach klejowych dominuje adhezja specyficzna.

48. Zalety klejenia -

Do podstawowych zalet klejenia zalicza się:

• możliwość łączenia materiałów o zróżnicowanych właściwościach fizykochemicznych, np. metal – szkło, tworzywo polimerowe – metal, różne metale i ich stopy,

• łączenie elementów o różnych kształtach i wymiarach,

• brak niekorzystnego oddziaływania ciepła na właściwości materiałów łączonych, występującego przy spawaniu, zgrzewaniu czy lutowaniu,

• minimalne (lub ich brak) technologiczne naprężenia własnei odkształcenia cieplne w złączach,

• równomierne obciążenie złącza, w porównaniu do połączeńśrubowych lub nitowanych,

• szczelność połączeń i ich ochrona przed wnikaniem wilgoci,Zalety klejenia cd.

• posiadanie właściwości tłumienia drgań i dźwięków przez połączenia klejowe,

• przejmowanie przez elastyczną warstwę kleju niekorzystnych różnic współczynnika rozszerzalności cieplnej klejonych materiałów,

• wyeliminowanie dodatkowych obróbek powierzchniowych połączenia po procesie klejenia,

• większą estetykę złącza klejowego w porównaniu z innymi metodami łączenia,

• dużą odporność na działanie substancji chemicznych, np. olejów, alkoholi, benzyny,

• prostą automatyzację procesu przez zastosowanie urządzeń dozujących klej.

47. Zastosowanie klejenia

Klejenie materiałów jest jedną z nowoczesnych technologii łączenia. Zajmuje ono ważne miejsce w łączeniu różnych materiałów, obok klasycznych metod spajania, takich jak: spawanie, lutowanie czy zgrzewanie. Do szybkiego rozwoju technologii klejenia i produkcji klejów do metali przyczyniły się wysokie wymagania konstrukcyjne stawiane przede wszystkim przez przemysł lotniczy. Dążono do zstąpienia tradycyjnego nitowania, spawania czy zgrzewania klejeniem, szczególnie przydatnym do łączenia dużych cienkościennych elementów powłokowych. Największe znaczenie w budowie samolotów ma uzyskanie lekkiej konstrukcji o dużej sztywności i wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej. Technologia klejenia znalazła zastosowanie także w budowie maszyn, samochodów i okrętów. Klejenie jest często stosowane w łączeniu materiałów różnoimiennych, tj. metal - szkło, metal - guma, tworzywo polimerowe - metal, których spajanie stwarza problemy ze względu na ich zróżnicowane właściwości fizykochemiczne. Połączenia klejowe pełnią też często funkcję wspomagające, takie jak: uszczelnianie, mocowanie lub zabezpieczanie. Są też wykorzystywane w połączeniach wspólnych z innymi technikami spajania, np. zgrzewaniem czy nitowaniem. Przemysłowe zastosowanie technologii klejenia wiąże się nierozerwalnie z poznaniem podstawowych zagadnień związanych z tą metodą. Wymaga to od technologów i inżynierów posiadania wiadomości m.in. dotyczących: rodzaju i doboru klejów, sposobu przygotowania powierzchni przed klejeniem, typów połączeń, rozkładu naprężeń w złączach.

46. Sposoby nagrzewania złącza lutowanego - Uwzględniając je, rozróżnia się następujące metody lutowania:

• lutowanie lutownicami, płytami i matami grzewczymi (tylko lutowanie miękkie),

• lutowanie w fazie parowej (tylko lutowanie miękkie),

• lutowanie strumieniem gorącego gazu (tylko lutowanie miękkie),

• lutowanie płomieniowe (ręczne i zmechanizowane),

• lutowanie piecowe (miękkie w piecach konwencjonalnych i twarde w specjalistycznych piecach z atmosferami kontrolowanymi),

• lutowanie indukcyjne,

• lutowanie oporowe (rezystancyjne),

• lutowanie kąpielowe (twarde w kąpielach solnych i miękkie w kąpielach lutu – lutowanie zanurzeniowe, zanurzeniowo – przesuwne i falowe),

• lutowanie promiennikami podczerwieni,

• lutospawanie (lutowanie twarde niekapilarne) skoncentrowanymi źródłami energii: laserowe i wiązką elektronów,

• lutospawanie (lutowanie twarde niekapilarne) płomieniowe i łukowe (TIG, MIG/MAG, plazmowe),

• lutozgrzewanie oporowe (rezystancyjne) i tarciowe. Lutospawanie jest najczęściej definiowane jako lutowanie twarde, niekapilarne z wykorzystaniem technik spawania. Lutozgrzewanie oporowe różni się od lutowania oporowego uznaniem docisku jako parametru procesu.

45. Klasyfikacja metod lutowania - Podstawowym kryterium klasyfikacji metod lutowania jest temperatura procesu, a w zasadzie temperatura topnienia spoiw. Lutowanie dzieli się tradycyjnie na:

• miękkie, wykonywane przy użyciu spoiw (lutów miękkich) o temperaturze topnienia do 450°C (723K),

• twarde, wykonywane spoiwami (lutami twardymi) o temperaturze topnienia wyższej od 450°C (723K).

Spotyka się również jako wydzielone w tej klasyfikacji twarde lutowanie wysokotemperaturowe, realizowane w piecach z atmosferami kontrolowanymi, z użyciem spoiw o temperaturach topnienia wyższych od 1000°C (1223K).

44. Zjawiska fizyczne związane z powstawaniem połączenia lutowanego - Podstawowe zjawiska fizyczne i chemiczne występujące podczas powstawania połączenia lutowanego to:

• odtlenianie powierzchni materiałów lutowanych i spoiwa przed i podczas całego procesu lutowania,

• nagrzanie materiałów łączonych i spoiwa do wymaganej temperatury lutowania,

• rozszerzalność cieplna nagrzanych materiałów,

• topienie spoiwa,

• zjawiska kapilarne obejmujące: zwilżanie, rozpływność spoiwa na powierzchni materiałów lutowanych i jego wniknięcie w kapilarne szczeliny złącza,

• dyfuzja i rozpuszczanie się składników materiałów łączonych i spoiwa.

43. Zastosowanie procesu lutowania - Lutowanie jest, obok spawania i zgrzewania, niezastąpioną i szeroko stosowaną w tradycyjnych i najnowocześniejszych dziedzinach przemysłu metodą trwałego (nierozłącznego) łączenia różnorodnych materiałów konstrukcyjnych (metali i stopów, ceramiki inżynierskiej oraz materiałów węglowych) z wykorzystaniem różnych źródeł energii. Podstawową, charakterystyczną cechą tej metody, wyróżniającą ją od spawania i zgrzewania, jest występowanie podczas procesu łączenia materiałów podstawowych w (łączonych) w stanie stałym, a spoiwa w stanie ciekłym (po stopieniu).

41. Charakterystyka zgrzewania wybuchowego / 42. Zasady zgrzewania wybuchowego

Zgrzewanie wybuchowe jest metodą spajania, w której połączenie części następuje w wyniku dynamicznego docisku, wywołanego detonacją materiału wybuchowego. Najczęściej stosuje się technikę, w której ciśnienie gazów wyzwolonych podczas detonacji materiału wybuchowego – w formie plastycznej masy lub granulatu – działa na jedną z łączonych części ustawionej względem drugiej równolegle lub pod kątem.

Charakterystyka zgrzewania wybuchowego Odpowiednio duża prędkość zderzenia vz (600 – 2500 m/s), zależna m.in. od rodzaju zgrzewanych materiałów, kąta ustawienia i prędkości detonacji vd (3000 – 6000 m/s) powoduje, że powierzchnia styku łączonych materiałów ulega silnemu odkształceniu i nagrzaniu – w mikroobszarach nawet do temperatury topnienia. Zanieczyszczenia z powierzchni zostają usunięte na tyle, że następuje zbliżenie czystych atomów na odległość umożliwiającą wiązania atomowe. Zgrzewanie wybuchowe można z pozytywnym wynikiem wykonywać, łącząc bezpośrednio niektóre materiały sprężysto – plastyczne między sobą, np. stale niestopowe i austenityczne, stopy niklu lub z niektórymi metalami o wysokiej plastyczności, np. miedzią, niobem, tytanem i aluminium. Metodę tę stosuje się do łączenia elementów rur

40. Сharakterystyka zgrzewania tarciowego

Ciepło wykorzystywane do utworzenia zgrzeiny powstaje z bezpośredniej zamiany energii mechanicznej (tarcia) na cieplną. W najprostszym ujęciu proces przedstawia się następująco: jedna ze zgrzewanych części jest nieruchoma, natomiast druga, dociśnięta do niej czołowo z określoną siłą, obraca się z dużą prędkością. Z chwilą nagrzania się obu powierzchni i po osiągnięciu wysokiej plastyczności lub nadtopieniu jednej lub obu części, następuje zahamowanie części obracającej się i zwiększenie docisku, który powoduje spęczenie i zgrzanie. Możliwy jest obrót obydwu części w przeciwnych kierunkach lub umieszczenie obracającego się elementu między dwoma nieruchomymi elementami. Złącze powstaje na skutek zbliżenia czystych metalicznie powierzchni na odległość parametru ich sieci krystalograficznej.

39. Charakterystyka zgrzewania ultradźwiękowego

Zgrzewanie ultradźwiękowe jest metodą spajania w stanie stałym, z jednoczesnym doprowadzeniem do miejsca zgrzewania drgań mechanicznych o wysokiej częstotliwości (ultradźwiękowych) i docisku. Połączenie następuje w wyniku tarcia zachodzącego w płaszczyźnie styku, które rozbija warstwę tlenków i nagrzewa powierzchnie zgrzewane do temperatury od 0,3 do 0,6 temperatury topnienia, oraz w

wyniku procesu dyfuzji.

38. Sposoby zgrzewania liniowego

a) liniowe na zakładkę, b) liniowe na zakładkę przy użyciu drutu, c) liniowe na zakładkę przy użyciu nakładek, d) liniowo - zgniotowe

Sposoby zgrzewania liniowego

e) liniowe krawędziowe, f) liniowo – doczołowe przy użyciu folii, g) liniowo – doczołowe przy użyciu drutu, h) liniowo – doczołowe przy użyciu nakładek

37. Fazy procesu tworzenia zgrzeiny przy zgrzewaniu garbowym na zakładkę

a) początkowa faza przepływu prądu, dk – średnica przyklejenia, A – pierścieniowe zgrzanie w stanie stałym; b) początek stabilizacji warunków zgrzewania, B – zetknięcie wybrzuszenia niszy garbu z powierzchnią elektrody, dp – średnica strefy zgrzewania plastycznego; c) rozrost jądra zgrzeiny, dj – średnica jądra; d) jądro zgrzeiny osiąga wymiar docelowy dj = 5 g