91
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Nerazstavljivi zlepni spoji se najpogosteje uporabljajo za spajanje tankih delov in delov iz različnih gradiv, ki jih ni mogoče spajati z ostalimi postopki. Poglavje zlepni spoji je tako namenjeno spoznavanju osnov zlepnih spojev in njihove uporabnosti v splošni strojegradnji. Podan je kratek pregled lastnosti lepil, ki se uporabljajo za spajanje inženirskih gradiv. Opisana so pravila oblikovanja ter postopek splošnega trdnostnega preračuna zlepnih spojev.
ZLEPNI SPOJI
92
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Zlepni spoji
Lepljenje - spajanje dveh ali več delov iz enakih ali različnih gradiv (kovin in nekovin) z uporabo adhezivnega sredstva – lepila.
Lepilo - snov, izdelana na osnovi naravnih smol ali umetnih snovi, ki ima zelo velike adhezivne in primerno velike kohezivne sile.
Zlepni spoj - lepilo in stični deli lepljencev.
lepljen del 1
≥ 0
,025
µm
kohezijske vezi adhezijske vezi
nečistoča
lepljen del 2
93
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Prednosti in slabostizlepnih spojev
Prednosti:• medsebojno lahko spajamo različna gradiva,• možnost spajanja tankih pločevin in delov različnih debelin,• ne pride do deformacij in sprememb v sestavi lepljenih delov,• enakomernejša porazdelitev napetosti po celotnem zlepnem spoju,• lepilo je izolator vibracij, toplote in električnega toka in preprečuje
oziroma močno zmanjša nevarnost elektrokemične korozije,• zlepni spoji zelo dobro tesnijo.
Slabosti:• obratovalna temperatura zlepnih spojev je omejena (−50…+200°C),• majhna odpornost proti nesimetričnim nateznim obremenitvam,• nevarnost krhkega loma spoja pri nižjih obratovalnih temperaturah,• zahtevna priprava lepljenih površin (mehansko in kemično čiščenje)• relativno dolg strjevalni čas toplih lepil.
94
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Nastanek zlepnega spoja
Kohezijske vezi - medsebojne privlačne sile in medsebojno prepletanjepolimernih molekul v lepilu; lastnost lepila.Adhezijske vezi - odvisne od fizikalno-kemičnih medatomskihprivlačnih sil lepila in lepljenih delov in stanja površin; odločujoče vplivajo na kvaliteto zlepnega spoja.Majhna specifična površinska energija lepila - zagotovimo sposobnost prodiranja lepila v površinske neravnine (hrapavost ≥ 0,025 µm) .
Zlepni spoj nastane zaradi delovanja adhezijskih vezi med lepilom in lepljenciter kohezijskih vezi v lepilu.
Kohezijske vezi manjše od adhezijskih, zato čim tanjši sloj lepila.
lepljen del 1
≥ 0
,025
µm
nečistoča
lepljen del 2
95
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Vrste lepil
Glede na način doseganja vezalnih sposobnosti ločimo:
Fizikalno vezalna lepila - raztopine naravnih ali sintetičnih makromolekularnih gradiv (kavčuk, nitroceluloza, umetne smole) v organskih topilih (večinoma ogljikovodiki); izhlapevanje topila in strjevanje lepila po principu večfaznega gradiva; termoplastična in pogosto temperaturno neobstojna; primerna za porozna grediva.
Kemično vezalna lepila - iz umetnih smol na bazi fenola, epoksida, poliestra ali akrila; v tekočem do testastem stanju ali v obliki folij; osnovna lepila (A) dosežejo vezalne sposobnosti preko vsebovanega ali dodanega (dvokomponentna lepila) trdilnega katalizatorja (B), ki sproži ustrezno kemično reakcijo tvorjenja in vezanja makromolekul (prepletanje polimerov) v lepilu pri povišani temperaturi, prisotnosti vlage, ultravijoličnih (UV) žarkov ali odvzemu kisika (anaerobna lepila); topla (enokomponentna) in hladna (dvokomponentna) lepila; primerna za spajanje kovin, stekla, keramike in umetnih snovi.
96
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Vrste lepil
Glede na nosilnost ločimo:
Lepila z nizko nosilnostjo (strižna trdnost τzm < 5 N/mm2) - spojene dele brez težav in poškodb razstavimo; uporaba: finomehanika, elektrotehnika, modelna gradnja, kozmetična industrija, pohištvena industrija, itd.
Lepila s srednjo nosilnostjo (strižna trdnost 5 ≤ τzm ≤ 10 N/mm2) -spojenih delov praviloma ne moremo razstaviti brez poškodovanja zlepnih površin; uporaba: strojegradnja in gradnja vozil;
Lepila z visoko nosilnostjo (strižna trdnost τzm > 10 N/mm2) - lepilo se po fazi trdenja spremeni v trdno snov, ki tvori nerazstavljivi spoj; uporaba: gradnja vozil, plovil in rezervoarjev, letalska tehnika.
97
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Oblikovanje zlepnih spojev
• oblikovati kot prekrivne spoje,
• oblikovati tako, da prenašajo le strižne in/ali tlačne obremenitve,
• pri nateznih obremenitvah potrebne večje zlepne površine,
• po možnosti del obremenitve prenašamo z ujemom delov,
F
F
F
nepravilno
pravilno
F F
FF/2
F/2
F
F lz
t min
Az
S, Re
ugodneje
Priporočilo: lz ≈ 0,1⋅Re⋅tmin lz = (10..20)⋅tmin
98
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Porazdelitev napetosti v lepilnem sloju pri različnih obremenitvah
99
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Oblikovanje zlepnih spojev
• oblikovati tako, da dosežemo čim ugodnejšo in enakomerno porazdelitev napetosti po spoju,
F F
FF
FF
σ z
+σz m
ax
−σz m
ax
τ z m
ax
τ z
τ z τ z
max
τ z n
om
a) c)
d)b)
a) neobremenjen spoj b) normalne napetosti v spoju delov z majhno upogibno togostjo c) strižne napetosti v spoju delov z veliko upogibno togostjo in d) v spoju s prirezanimi deli
100
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Uporabnost zlepnih spojev
navadni načini tesnenja tesnenje z lepilnim slojem
• istočasno tesnenje,
• spajanje večjih površin.
pred lepljenjem po lepljenju in upogibanju robov
101
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
F
F
F
F
b b lz
t
b T
d
Trdnostni preračun zlepnih spojev
• strižna obremenitev zlepnega spoja
• natezna obremenitev zlepnega spoja
prekrivni spojsoležni spojPogoj enake nosilnosti spoja in pločevin:
S = b⋅tmin
dopzz
z AF
τ≤=τ
mmzmzzm FRSAF =⋅≈τ⋅=obodni prekrivni spoj
dopdop zzz
z AF
τ≈σ≤=σ
ντ
=τ zmz dop
ν = 1,5…5
102
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Odvisnost porušitvene trdnosti zlepnega spoja od temperature
topla lepila hladna lepila
Temperatura T [°C]
Stri
žna
poru
šitv
ena
trdno
st τ
zm [N
/mm
2 ]
1 – epoxid 2 – epoxid/nylon 3 – epoxid/phenol 4 – phenol/polivinilformal5 – poliamid 6 – epoxid/poliaminoamid 7 – epoxid/poliaminioamid 8 – methakrilat
103
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Odvisnost porušitvene trdnosti od časa in okoliškega medija
1
2
3
45
1 − naravno staranje 2 − pospešeno staranje 3 − destilirana voda 4 − morska voda 5 − vodovodna voda
t [tedni]
τzm
[N
/mm
2 ]
Lepilo: SICOMET-Standard; lepljeno gradivo: AlCuMg2,100x25x1,5, razmaščeno in jedkano, prekrivni spoj debeline 10 mm
104
Beležke:
izr. prof. dr. Zoran Ren Strojni elementi - I. del
Strojni elementi______________________________
Zlepni spojiFakulteta za strojništvo
Praktični primeri zlepnih spojev
Top Related