Состав и технологические свойства клеев применяемых при изготовлении клеесварных конструкций методами контактной сварки

Состав клея определяет не только его прочностные, но и технологические свойства. Вопросы взаимосвязи между составом клея и его прочностными свойствами рассматривают разработчики новых клеевых композиций в специальной литературе. Оценка влияния состава клея на его технологические свойства, необходима для выбора оптимального клея для клеесварных конструкций. Под термином «оптимальный клей» подразумевается не один клей, а ряд клеевых композиций. Многолетний отечественный и зарубежный опыт показал, что невозможно создать один клей, оптимальный для всех типов клеесварных. Это объясняется тем, что конструктивные решения соединений, а также условия и сроки эксплуатации для таких изделий, как самолеты, ракеты, космические корабли, морские суда, подвижной железнодорожный состав, автомобили и строительные конструкции, весьма различны. Клей не может быть оптимальным для всех конструкций и для всех условий эксплуатации. Кроме того, марка клея определяется также конкретной технологией изготовления той или другой конструкции, а именно сварка по клею или введение клея после сварки.

Состав каждой конкретной клеевой композиции для клеесварных соединений всегда является компромиссом между требованиями сохранения высокой прочности и обеспечения высокой технологичности. Комплекс технологических свойств клеевой композиции зависит в первую очередь от химической природы и соотношения основных компонентов — смолы и отвердителя, а также от содержания в системе растворителей, пластификаторов и наполнителей, условий отверждения и других факторов.

При исследовании влияния состава клеев на их технологические свойства за основу были взяты широко известные клеи ВК-1М и К-4С. Определяли влияние введения в их состав таких полимерных материалов, как синтетические бутилоакрилатные каучуки марок СКБНК, СКБМВП, СКН-26, акриловые разбавители — диглицедиловые эфиры глифталевой и дивиниловой кислот типа УП-650, УП-616, УП-624, винилового эфира (винилокс), смолы РЭС-3 (диглицедиловый эфир резорпина), кремнийорганического отвердителя АДС-5 (аминометилентетрометилдисилоксан), а также различных наполнителей на технологические свойства клеевых композиций.

Установлено, что после введения пластификаторов типа СКБНК. и СКН-26 резко повышается вязкость клеевых композиций, а контактное сопротивление непосредственно после нанесения достигает 300…800 мкОм. Это исключает возможность применения технологических процессов сварки по клею и введения клея после сварки. Технологические свойства клеевых композиций зависят от типа и количества разбавителя. Введение разбавителей различных типов в клеевую композицию дает возможность значительно снизить вязкость системы и тем самым обеспечить возможность применения технологического процесса введения клея после сварки. Однако при введении разбавителя в той или иной степени ухудшаются основные прочностные свойства клеевой композиции. Задача сводится к определению оптимального соотношения между снижением вязкости и соответствующим уменьшением прочностных свойств клеевой композиции.

При применении разбавителей УП-650, ДФГ, ДГА, и ЭКГ вязкость клеевой композиции повышается и достигает 250…600 с (по вискозиметру ВЗ-1), что исключает процесс введения клеев после сварки, но сохраняет возможность сварки по слою клея в течение 30…60 мин (табл. 1).

Таблица 1. Прочностные и технологические свойства клеевых композиций на основе эпоксидной смолы ЭД-20 в зависимости от количества активного разбавителя

Применение в качестве разбавителя винилокса обеспечивает значительное повышение технологических свойств клеевых композиций. В табл. 1 приведены данные о влиянии количества активного разбавителя винилокса на технологические свойства клеевых композиций. При строго неизменном содержании остальных компонентов в клеевых композициях повышение содержания винилокса с 10 до 30 мас. ч. уменьшает вязкость системы с 300…400 с до 150…170 с (по вискозиметру ВЗ-1) и соответственно улучшает технологичность при применении процесса введения клея после сварки. Однако данные этой же таблицы показывают, что увеличение содержания винилокса с 10 до 30 мас. ч. приводит к значительному снижению прочностных свойств, особенно при 80° С. Кроме того, снижается прочность после выдержки в воде в течение 30 суток. Исходя из этого для обеспечения оптимального соотношения прочностных и технологических свойств клеевой композиции содержание винилокса должно быть не более 20%.

Тип применяемой смолы и количество отвердителя влияет на механические и технологические свойства клеевых композиций. Наилучший комплекс технологических свойств композиций достигается при применении эпоксидной смолы ЭД-20 в сочетании с эпоксорезорциловой смолой РЭС-3 отвердителя АДС-5 (табл. 2).

Анализ данных приведенных в табл. 8 и 9, показал, что наиболее целесообразно введение в клеевые композиции для клеесварных соединений следующих материалов: эпоксидных смол ЭД-20 и РЭС-3, отвердителя АДС-5, разбавителя винилокса.

Таблица 2. Прочностные и технологические свойства клеевых, композиций с отвердителем АДС-5 в зависимости от типа и количества смолы