Лако-красочные материалы — производство

Плотное смыкание намазанных клеем поверхностей, необходимое для доброкачествен­ного склеивания, получают при помощи запрессовочных

Рис. 30. Рычажные лабораторные прессы:

А — с одним плечом; б — с двумя плечами; / — образцы; 2 —плнта; 3— планка; 4 — опорные прнзмы; В — рычаги; 6 — груз; 7 — аапорный винт; В — стойка

Устройств механического, гидравлического или пневма­тического действия. Простейшим механизмом являются рычажные прессы (рис. 30), используемые для склеива­
ния небольших деталей и образцов, служащих для конт­роля прочности соединений. Необходимое удельное дав­ление получают, устанавливая груз в различных местах рычага или меняя соотношение плеч в двуплечных ры­чажных прессах. На рычажных прессах создается посто­янное давление, не зависящее от упругих свойств мате­риала или пластичности клея. Для горячего склеивания рычажные прессы устанавливают в термокамеры. Более

Крупные прессы оборудуют обогревателями, представ­ляющими собой металлические пластинки, в которые вмонтированы электротермоэлементы. Пластинки при­кладывают к боковым сторонам склеиваемых деталей.

.Кроме рычагов, часто используют винтовые пары. Простейшими устройствами такого рода являются струб­цины (рис. 31).

Для склеивания крупных изделий (балок, щитов и т. п.) используют винтовые прессы различных конст­рукций. Винтовой пресс представляет собой сварную раму (рис. 32), на верхней полке которой установлены винты с квадратными головками и опорными шайбами. Винты завинчивают вручную (гаечными ключами) или механическими гайковертами, отрегулированными на заданный крутящий момент, по величине которого кос­венно судят о величине создаваемого давления. Давле­ние от винтов распределяется на площади склеивания через деревянные или металлические прокладки.

При сборке на клею крупногабаритных замкнутопо- лостных деталей, к которым в процессе запрессовки трудно, а иногда и невозможно приложить постоянное давление, применяют клеевинтовые соединения. Особен-

Ность таких соединений в том, что части изделия, сма­занные клеем, сжимаются винтами, болтами, шурупами и другими резьбовыми деталями, остающимися в изде­лии после отверждения клея (рис. 33).

Завинчивание не требует двустороннего подхода к месту соединения, что удобно, например, при склеива­нии обшивок трехслойных конструкций с узкой по­лостью. Значение клеевинтовых соединений не исчерпы­вается, однако, удачным решением способа запрессовки.

Клей и резьбовая пара взаимно дополняют друг друга, совмещая основные достоинства обоих видов соедине­ний. Так, постановка винтов или болтов обеспечивает некото­рый запас прочности клеевого соединения (рис. 34), повышает со­противление его дейст­вию напряжений, воз­никающих при растя­жении листов обшивки, способствует более рав­номерному распределе­нию сдвигающих уси­лий по длине клеевого шва. Воспринимая сдвигающие усилия между деталями, клее­вая прослойка значи­тельно снижает пики напряжений у отвер­стий, возникающие при нагружении винтовых или болтовых соедине­ний. Благодаря адге­зии клея к металлу, происходит стопорение резьбовой пары, в ре­зультате чего винты не могут самопроизвольно вывинчиваться под дей­ствием динамических нагрузок вибрации или температурных дефор­маций. Адгезия клея к винтам и соединяемым элементам является благоприятной предпо­сылкой предохранения

Мест соединения от коррозии за исключением весьма ред­ких случаев, когда клей корродирует металл.

Недостатком винтовой запрессовки является труд­ность регулирования удельного давления из-за неточнос­ти параметров, определяющих осевое усилие винтовой пары. Кроме того, на участках между винтами давление распределяется неравномерно и наблюдается релакса­ция напряжений сжатия, обусловленная пластическими свойствами клея и склеиваемого материала. Тем не ме­нее. клеевинтовое соединение технологически одно из наиболее удобных.

Завинчивание — один из наиболее трудоемких процессов, тре­бующих большой затраты времени и напряжения от работающего. При ручном завинчивании не всегда точно устанавливают острие от­вертки в шлиц или гаечный ключ в головку винта. В результате оси винтов скашиваются, резьба заклинивается и ие создается необходи­мый натяг. Ручное завинчивание недопустимо при выполнении клее — винтовых соединений, когда время сборки жестко ограничено жизне­способностью клея, т. е. периодом сохранения его рабочей вязкости.

Для сборочных работ на клею с применением винтовой запрес­совки можно (при некоторых ограничениях) использовать электро­ключ И-32 Он состоит из электродвигателя, редуктора, шпинделя с держателем, крышки коллектора с рукояткой и выключателем, на­бора сменных наконечников. Питается электроключ от сети перемен­ного однофазного или постоянного тока напряжением 220 в, потреб­ляя мощность 275 вт при повторно-кратковременном режиме работы. При максимальной нагрузке шпиндель имеет 540 об/мин, а на холо­стом ходу — 750 об/мин. Время завертывания винта с длиной резьбы 20 мм составляет 1—2 сек.

До того как приступить к работе с электроключом, винты долж­ны быть вставлены в отверстия и предварительно ввернуты на 2—3 нитки Наконечник вставляют в головку винта и нажимом на элект­роключ сцепляют муфту держателя с электродвигателем в результа­те чего наконечник начинает вращаться и завинчивает шуруп (винт).

Существенный недостаток винтовой запрессовки — ослабление прижимающего усилия в процессе отверждения клея вследствие бо­лее глубокого проникания его в поры материала, выдавливания клея из шва, а также вследствие упруго-пластического деформирования склеиваемых деталей, находящихся в сжатом состоянии. Учитывая это, часто производят повторное подвинчивание до заданного кру­тящего момента.

В качестве простейшего средства для запрессовки деревянных и фанерных конструкций применяют гвозди. Размеры и расстановка гвоздей зависят от толщины склеиваемых элементов, качества обработки, степени ко­робления и плотности древесины. Для склеивания много­слойных конструкций из досок длина гвоздей должна быть не менее 2—2,5 толщин доски, а расстояние между гвоздями — 4—8 толщин доски. Для соединения фанеры с деревянным каркасом гвозди забивают с более частой расстановкой в связи с небольшой толщиной фанеры. Если частая расстановка гвоздей нежелательна, фанеру прижимают к каркасу при помощи деревянного шаблона несколькими крупными гвоздями. После отверждения Клея шаблон вместе с прижимными гвоздями отдирают от фанеры, а оставшиеся отверстия зашпаклевывают. По сравнению с винтовым прижимом гвоздевая запрес­совка менее надежна, но она более удобна при изготов­лении криволинейных клееных конструкций.

В качестве запрессовочных устройств механического действия используют пружинные и электрические прессы. В пружинных прессах давление на склеиваемое изделие передается посредством жестких тарированных пружин с распределительными прокладками. В отличие от винто­вой запрессовки, при которой величина давления на изде­лие определяется косвенно, этот способ позволяет устано­вить и поддерживать в течение необходимого времени за­данное давление. Величина давления, создаваемого пружиной, определяется степенью ее сжатия, которое от­мечает индикатор. Принцип устройства электрических прессов такой же, как и в пружинных. Давление в них создается винтами, вращаемыми при помощи электромо­торов, автоматически сблокированных с индикаторами тарированных пружин. При достижении определенного давления моторы выключаются, а при ослаблении дав­ления делают несколько дополнительных оборотов.

В горизонтальных прессах, используемых для сращи­вания коротких элементов в длинное (погонажное) изде­лие, давление создается разностью скорости вращения подающих и выталкивающих валиков на рольганге. Бла­годаря более высокой скорости вращения подающих ва­ликов, проходящие через них элементы упираются торцом в предыдущий элемент, зажатый другими валиками, вра­щаемыми с меньшей скоростью. Величина торцевого дав­ления зависит от трения между подающими валиками и поверхностью подаваемых элементов. Так как величина трения зависит от многих случайных факторов (следов смазки на поверхности деталей, засмоленных мест, ув­лажненных участков, выбоин, неоднородности обработки поверхности и т. п.), усилие, с которым подающие роли­ки прижимаются к детали, необходимо регулировать, чтобы обеспечить более или менее постоянное давление. Торцевое сжатие регулируется, кроме того, торможени­ем выталкивающих валиков.

Наиболее сложными запрессовочными устройствами являются гидравлические прессы. Их применяют на вы­сокомеханизированных предприятиях, в основном для склеивания листовых или плитных изделий (фанеры, пла­стиков, дверных полотен, мебельных щитов, трехслойных конструкций, древесностружечных плит и т. п.).

Гидравлический пресс (рис. 35) имеет основание с ци­линдром, в котором движется поршень, верхнюю опорную плиту, соединенную колоннами с основанием, и промежу­точные плиты, обогреваемые паром, электричеством, го­рячей водой или маслом. Число промежуточных плит (этажей) может быть различно, чаще всего 10—15 шт. Применяют и одноэтажные (однопросветные) прессы с обогреваемыми или холодными плитами.

Давление создается при помощи насоса, подающего в цилиндр пресса воду или масло через так называемый аккумулятор давления, ускоряющий заполнение цилинд­ра рабочей жидкостью. Поршень цилиндра подымается и смыкает плиты с находящимися на них склеиваемыми изделиями.

Удельное давление в клеевом шве определяется по формуле

Где р — удельное давление в клеевом шве, кГ/см2; s — площадь поперечного сечения поршня, смъ D — маномет­рическое давление, кГсм2 S — площадь клеевого шва, См2.

Пневматические прессы бывают цилиндровые и шлан­говые. Цилиндровые прессы, используемые для склеива­ния длинномерных изделий, представляют собой систему вертикально расположенных воздушных цилиндров, што­ки которых через рычаги соединены с плитой, прижимаю­щей склеиваемый пакет к основанию пресса.

Шланговые прессы в качестве рабочего органа снаб­жены резиновыми шлангами или мешками, в которые на­гнетается воздух от компрессора. Шланги расположены между двумя я^есткими прокладками (цулагами), соеди­ненными пружинами. Когда давление от шланга переда-

Ется" на верхнюю (подвижную) цулагу, она раздвигает пружины и прижимает склеиваемый пакет к жесткому основанию пресса. Когда воздух из шланга удаляется, пружины сжимаются, поднимают подвижную цулагу и образуют зазор, необходимый для замены заготовок.

Удельное давление в клеевом шве определяется по формуле

Где р — удельное давление в клеевом шве, кГ/см2; а — ши­рина соприкосновения шланга с цулагой, см I — длина шланга, см п — количество шлангов в секции, шт.; F — Усилие растяжения пружин в расчетном положении, кГ; D— давление воздуха в шланге, атм; 5 — площадь клее­вого шва, см2.

Для склеивания фигурных деталей применяют пневма­тические прессы без жестких цулаг. В этом случае рези­новый шланг или мешок передает давление непосредст­венно на склеиваемые детали.

Некоторые детали со сложной конфигурацией запрес­совывают в надуваемых воздухом резиновых мешках, рас­считанных на давление 1,5—2 кГ/см2, которое можно под­держивать автоматически компрессором, отрегулирован­ным на постоянное давление.

В производстве клееных изделий криволинейного очер­тания применяют метод вакуумного прессования, заклю­чающийся в том, что изделие, предварительно собранное на жестком основании, накрывают резиновым чехлом, который герметически соединен с краями основания. При откачивании воздуха вакуум-насосом чехол под влиянием атмосферного давления прижимается к поверхности скле­иваемой детали и создает на поверхности детали давление 0,5—0,9 кГ/см2 (в зависимости от мощности насоса и сте­пени герметизации). При полной герметизации устройст­ва^ давление на клеевой шов может быть больше атмос­ферного во столько раз, во сколько общая площадь со­прикасания резинового чехла с поверхностью детали больше площади клеевых швов. Если этого давления не­достаточно, то дополнительно применяют метод пневма­тического или парового автоклавного прессования. Для этого изделие, собранное на жестком основании, накрыва­ют резиновым чехлом с патрубком и шлангом для отка­
чивания воздуха и помещают в автоклав (рис. 36). За­тем откачивают воздух из-под чехла и нагнетают воздух или пар, создавая давление в автоклаве. Одновременно происходит нагревание детали, что необходимо для уско­ренного склеивания. Давление в автоклаве может подни­маться до 12 атм и выше, однако зависимость температу­ры пара от давления затрудняет обеспечение необходи­мых режимов склеивания. Например, требуется давление

3

8—9 атм; температура пара в этом случае будет 165— 170° С, что неприемлемо для некоторых клеев. Если же необходима высокая температура склеивания, а материал обшивки непрочен и внутри изделия имеются большие пустоты, то сопутствующее высокой температуре большое давление пара продавит листовой материал.

Толщина клеевой прослойки, а следовательно, и проч­ность клеевого соединения, зависят от величины давления при запрессовке.

Обычно толщину клеевой прослойки, т. е. непрерыв­ный слой клея, который может течь или деформироваться при сдвиге по всей площади, определяют в зависимости от расхода клея. При этом получают
на и длина площади склеивания, см; у — удельный вес клея, г/см5.

Но, учитывая шероховатость поверхности, клеевая прослойка будет иметь меньшую толщину, которую мож­но определить по формуле

. , W

3i]Y262/’1

Где Hi и Яг — размеры микронеровностей соединяемых поверхностей, см3; р — удельное давление запрессовки, Г/см2; T — время запрессовки, се/с; у — динамическая вяз­кость клея, пз.

В процессе запрессовки вязкость клея увеличивается вследствие протекания реакций отверждения. Величину вязкости в любой момент времени от начала запрессовки определяют по формуле

Ч-Ъв" (V.5)

Где \ — вязкость клея в любой промежуток времени от начала испытания или запрессовки, пз; г]о — начальная вязкость клея, пз; е — основание натуральных логариф­мов; а — коэффициент, характеризующий свойства дан­ного клея и определяемый опытным путем; T — время, сек.

Удельное давление р и время запрессовки T связаны между собой. Для нахождения удельного давления р пор­цию клея объемом V помещают между двумя круглыми параллельными дисками из полированного стекла и за­тем разъединяют диски, причем клей вначале полностью занимает пространство между дисками. Теоретически время разъединения T, происходящего под влиянием по­стоянной силы F, должно быть

Где T — время разъединения дисков, сек г]о — вязкость клея, пз; V — объем клея, заключенного между дисками, См3; я — отношение длины круга к диаметру; F — разъ­
Единяющая сила, г; D — начальное расстояние между дис­ками, см.

При разъединении дисков с постоянной скоростью в клее происходит ламинарное течение, вызывающее по­степенное сужение прослойки. Начальное и конечное рас­стояния между дисками зависят от вязкости клея. При быстром разъединении прослойка разрушается без лами­нарного течения и в этом случае формула (V, 6) неприме­нима.

Преобразуя предыдущее уравнение, определяют удельное давление запрессовки р

8тп0 R2

P—W7W— <V-7>

Где R — радиус дисков, см.

Полученное значение р теоретически достаточно лишь для того, чтобы обеспечить растекание жидкого клея между поверхностями. На практике детали запрессовы­вают с большим давлением, чтобы преодолеть упругие деформации самих склеиваемых деталей (например, при выправлении покоробленных досок, погнутых пластинок и т. п.) и обеспечить плотный контакт.

После снятия запрессовочных устройств клеевые швы следует внимательно осматривать, так как возможны де­фекты склеивания — неполное прижатие в некоторых ме­стах, крупные подтеки клея и др. При соблюдении пра­вил нанесения клея и точной запрессовке клей слегка вы­жимается из шва, образуя небольшой валик у кромки соединения. Этот валик в отдельных случаях уменьшает концентрацию напряжений на кромках соединений, повы­шает его прочность, предотвращает размочаливание кро­мок, поэтому его оставляют.