1468551208

i na ich podstawie doboru odpowiedniego materiału klejącego. Podstawową czynnością, poprzedzającą ten wybór, jest zdefiniowanie wartości i sposobu działania obciążeń oraz właściwości łączonych materiałów. Następnie określa się ograniczenia związane z metodami i warunkami przygotowania powierzchni oraz utwardzania kleju, wymiarami i geometrycznym ukształtowaniem elementów łączonych, warunkami atmosferycznymi i mechanicznymi pracy złącza. Szczególnie istotne jest uwzględnienie obciążeń dynamicznych, potrafiących obniżyć wytrzymałość połączeń klejowych 2+5 -krotnie w porównaniu z obciążeniami statycznymi [3J. Dodatkowym kryterium jest wymagana elastyczność złącza oraz jego trwałość. Obie metody wykorzystywane są na etapie projektowania połączeń, jednak praktyka wykazała, że przypadek drugi pozwala na większą oszczędność czasu, jest bardziej efektywny i chętniej stosowany przez inżynierów [1],

Dla klejów dwuskładnikowych istotne jest odpowiednie przygotowanie mieszaniny klejowej. Należy bezwzględnie przestrzegać zaleceń producenta dotyczących wagowego lub objętościowego stosunku mieszania poszczególnych składników. Niedopuszczalne są wszelkie odstępstwa z uwagi na stechiometrię reakcji - nadmiar utwardzacza pozostaje nie przereagowany, natomiast jego niedobór prowadzi do niewłaściwego usieciowania kleju. Przygotowanie masy klejowej przeprowadza się ręcznie, w specjalnych mieszalnikach mechanicznych lub głowicach przepływowych [1], Proces ten jest ściśle związany z tzw. .czasem życia" mieszaniny klejowej (żywotność, czas roboczy), czyli czasem od momentu dodania do żywicy utwardzacza, aż do chwili osiągnięcia przez mieszaninę znacznej lepkości uniemożliwiającej jej nanoszenie na powierzchnie klejone, przy jednoczesnym ich zwilżeniu (wg PN-EN 14022:2005). Podczas sporządzania masy klejowej należy wyeliminować lub ograniczyć do minimum wprowadzanie pęcherzy powietrza, które mogą zmniejszyć wytrzymałość połączenia o 5+15% [1],

Kolejnym istotnym etapem jest nanoszenie kleju, które może być realizowane ręcznie lub w procesie zautomatyzowanym. Ważne jest, aby warstwa kleju wykazywała odpowiednią grubość i była równomiernie rozłożona na powierzchni. Sposób nanoszenia klejów zależy od ich właściwości, przede wszystkim od lepkości i związanej z nią konsystencji, a także od czasu życia mieszaniny klejowej. Wzależności od rodzaju spoiwa istnieje możliwość nanoszenia go na jedną lub obie powierzchnie elementów łączonych, które składa się bezpośrednio po naniesieniu kleju lub po określonym czasie (kleje wymagające odparowania rozpuszczalnika). Nanoszenie klejów, w zależności od zastosowania, może być dokonywane w postaci punktów, linii, ściegów lub dużych powierzchni.

Utwardzanie, w zależności od rodzaju kleju, może być efektem procesu fizycznego, reakcji chemicznej, oddziaływania podwyższonej temperatury, promieniowania ultrafioletowego lub reakcji anaerobowej [1, 3]. Głównymi parametrami utwardzania są czas, temperatura i docisk. Ważne jest, aby bezpośrednio po złożeniu elementów łączonych odpowiednio je ustalić, zapewniając niezmienność położenia podczas utwardzania [1, 3].

Przygotowanie powierzchni

Właściwy proces technologiczny klejenia rozpoczyna się od przygotowania powierzchni materiałów łączonych. Etap ten w znacznym stopniu decyduje o prawidłowej pracy złącza. Zgodnie z PN-EN 13887:2005 Kleje do połączeń konstrukcyjnych. Wytyczne przygotowania powierzchni metali i tworzyw sztucznych przed klejeniem, przygotowanie warstwy wierzchniej wymaga użycia odpowiednich metod, zarówno czyszczenia, jak i modyfikacji powierzchni elementów, którą może być powłoka organiczna, nieorganiczna lub ich kombinacja.

Warstwa wierzchnia jest zewnętrzną warstwą materiału ograniczoną rzeczywistą powierzchnią, wykazującą zmienione cechy fizyczne i niekiedy chemiczne w stosunku do cech materiału rdzenia (wg PN-M-04250:1987 Warstwa wierzchnia. Terminologia). Jej właściwości zależą od składu i struktury chemicznej, struktury geometrycznej oraz rodzaju wiązań atomowych, które są wynikiem oddziaływań sił i temperatur występujących w procesach obróbki. Zdolności adhezyjne warstwy wierzchniej znacząco wzrastają przez usunięcie organicznych i nieorganicznych zanieczyszczeń w postaci osadów, pyłów, tlenków, spolaryzowanych molekuł (tłuszczy, smarów i olejów), zaadsorbowanej wody i gazów oraz warstw reakcyjnych [1,3].

W technice klejenia oraz w dziedzinach pokrewnych, powierzchnię elementów łączonych definiuje się jako część materiału, w którym zachodzą oddziaływania z klejem. Dotyczy to zarówno pola, jak i głębokości interakcji. Dla powierzchni porowatych głębokość współdziałania może wynosić nawet kilka milimetrów, natomiast dla krystalicznych jedynie jedna lub dwie warstwy atomowe [11]. W praktyce powierzchnie mają zazwyczaj struktury heterogeniczne, co powinno być uwzględnianie w doborze odpowiednich metod ich przygotowania. Ważne jest, aby utrzymać jednakowe właściwości energetyczne całej powierzchni łączonej, aby nie wprowadzać lokalnych zmian, mogących przyczynić się do osłabienia wytrzymałości połączeń. Istotną kwestią jest sama wytrzymałość warstwy wierzchniej, która może wykazywać dobre właściwości adhezyjne, jednak jej wytrzymałość jest niewielka, w związku z czym wytrzymałość połączeń klejowych również nie będzie osiągała wysokich wartości. W takich przypadkach nie ma wprost proporcjonalnej zależności między wskaźnikami charakteryzującymi adhezję a wytrzymałością połączeń adhezyjnych.

Metody przygotowania powierzchni elementów do procesu klejenia powinny zapewniać osiąganie najkorzystniejszych właściwości połączeń adhezyjnych, uwzględniając rodzaj materiałów łączonych i stosowanych klejów. W przypadku lutowania lub spawania przygotowanie powierzchni łączenia nie odgrywa tak szczególnej roli jak przy klejeniu. W technologiach tych stosowane są topniki, osłony gazowe oraz próżnia, które osłaniają i pomagają we właściwym zwilżaniu lub też stapianiu łączonych materiałów. Pominięcie oczyszczenia powierzchni w klejeniu prowadzi do wielokrotnego zmniejszenia i tak stosunkowo małej jednostkowej wytrzymałości mechanicznej.

Istotną kwestią, poza trwałością warstwy wierzchniej, jest jej powtarzalność. Przez uzyskanie maksymalnych sił adhezji na granicy klej-materiał łączony, można nawet 4-krotnie zwiększyć wytrzymałość mechaniczną połączeń klejowych [1, 3). Prawidłowo przygotowana powierzchnia do procesu klejenia charakteryzuje się [1]:

-    brakiem zanieczyszczeń redukujących adhezję,

-    dobrą zwilżalnością klejem,

-    zdolnością do wytwarzania wiązań międzyfazowych,

-    stabilnością dla założonych warunków i czasu eksploatacji złącza,

-    powtarzalnością uzyskiwanych właściwości,

-    obecnością podkładów lub aktywatorów (jeśli są wymagane).

Przygotowanie powierzchni materiałów klejonych ma zasadniczy wpływ na właściwości mechaniczne połączeń, a więc na niezawodność ich pracy. W praktyce, w zależności od właściwości łączonych elementów oraz wymagań przy-

16

PRZEGLĄD SPAWALNICTWA 8/2008