粘接工藝

粘接工藝

又稱膠接工藝。利用膠粘劑把被粘物連接成整體的操作工藝。粘接是連續的面際連接,可以減少應力集中,保證被粘物的強度,提高結構件的疲勞壽命。粘接特別適用於不同材質、不同厚度,尤其是超薄材料和複雜結構件的連接。粘接技術已成為20世紀70年代以來的重要連接技術之一,與機械連接和焊接一起,在國民經濟各個領域尤其是當代的航空、航天技術中,發揮著重要的作用。

操作程序


一般是先對被粘物表面進行修配,使之配合良好,再根據材質及強度要求對被粘表面進行不同的表面處理(有機溶劑清洗、機械處理、化學處理或電化學處理等),然後塗布膠粘劑,將被粘表面合攏裝配,最後根據所用膠粘劑的要求完成固化步驟(室溫固化或加熱固化),就實現了膠接連接。

接頭設計


指粘接部位尺寸的大小和幾何形狀的考慮。與高強度的被粘材料相比,膠粘劑的機械強度一般要小得多。為了使粘接接頭的強度與被粘物的強度有相同的數量級,保證粘接成功,必須根據接頭承載特點認真地選擇接頭的幾何形狀和尺寸大小,設計合理的粘接接頭。從力學性能觀點出發,粘接接頭設計的基本原則是:①儘可能避免應力集中;②減少接頭受剝離、劈開的可能性;③合理增大粘接面積。除考慮力學性能外,尚需考慮粘接工藝、維修和成本等因素。

表面處理


因粘接是面際間的連接,所以被粘接的表面狀態直接影響粘接效果。粘接表面處理方法隨被粘材料及對接頭的強度要求而異。對於一般材料,常用有機溶劑(汽油、丙酮等)清洗法或機械法(打磨、噴砂等)處理;金屬表面常用化學法(鹼蝕、酸蝕等)處理;重要的鋁質結構件的被粘表面,需用陽極氧化法處理;氟塑料(見氟樹脂)等難粘材料表面,可採用化學法或等離子法處理。

塗布


除最常用的刷塗法外,還有輥塗法及噴塗法等。採用靜電場噴塗可節省膠粘劑和改善勞動條件。膠膜一般用手工敷貼,採用熱壓粘貼可以提高貼膜質量;尺寸大而形狀簡單的粘接表面,可以採用機械化輥塗膠液及熱壓粘貼膠膜技術。

固化


固化方法分室溫固化和加熱固化兩種:①室溫固化法是將膠粘劑塗佈於被粘表面,待膠粘劑潤濕被粘物表面並且溶劑基本揮發后,壓合兩個塗膠面即可。如用合成橡膠膠粘劑修補車輛內胎,用澱粉膠和聚醋酸乙烯酯膠乳粘接紙張、織物和木材,用合成樹脂膠粘劑粘接非受力部件等。②加熱固化法是將熱固性樹脂膠粘劑(酚醛樹脂、環氧樹脂、酚醛-丁腈、環氧-尼龍等膠粘劑)塗佈於被粘表面上,待溶劑揮發后,疊合塗膠面,然後加熱加壓固化,使膠粘劑完成交聯反應以達到粘接目的。加熱固化時,必須嚴格控制膠縫的實際溫度,保證滿足膠粘劑固化溫度要求。工業上常用的固化設備有三種:①熱壓機,由加熱平板傳遞壓力和熱量,適用於平面零件的固化;②熱壓罐,由空氣傳遞熱量和壓力,適用於大型複雜製品的固化;③固化專用夾具,適用於特定部件的粘接固化。

質量控制


粘接部位在使用中所發生的破壞現象是對粘接質量的最終檢驗。

一般形式


有四種(見圖):①被粘物破壞,發生於粘接強度大於被粘物強度時;②內聚破壞,即膠粘劑本身內部破壞,此時粘接強度取決於膠粘劑的內聚力;③界面破壞,破壞發生在被粘物與膠粘劑的界面,此時粘接強度決定於兩者之間的粘附力;④混合破壞,既有內聚破壞,又有界面破壞。一般來說,應選擇合理的粘接工藝,盡量實現內聚破壞或被粘物破壞。

工藝控制


粘接的工藝質量是很難從外觀判斷的。保證粘接工藝質量的關鍵在於加強全面工藝質量管理,控制影響粘接質量的一切因素;其中包括①粘接環境條件控制(溫度、濕度、含塵量等);②膠粘劑質量控制(復驗、存放及使用管理等);③測量儀器及設備控制(溫度、壓力儀錶,固化設備等);④粘接工序控制。

質量檢驗


包括目測、破壞性試驗(主要是力學性能測試)和無損檢驗。①力學性能測試,是對重要的粘接件的檢驗。需通過破壞性檢測工藝控制試樣和製品抽樣,來考核粘接質量。測試內容包括粘接基本性能(拉伸、剪切、剝離、衝擊及疲勞強度等),以及結合使用條件進行的使用性能(耐介質、高低溫交變、加速老化及耐候性能等)。用作承力結構的粘接件還需進行多種靜、動力承載試驗(張力場、軸壓穩定、結構振動及疲勞壽命等)。②無損檢驗,即用儀器探測粘接接頭質量缺陷的方法。無損檢驗方法很多,有利用聲阻儀、諧振儀和渦流聲儀的聲振檢驗法,全息照相法,X射線照相法,超聲檢驗法,熱學檢驗法等。