ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства полимерных материалов, влияющие на их поведение во время образования соединений и работоспособность соединительных швов из "Соединения деталей из полимерных материалов " Соединению при сборке подвергаются детали практически из всех видов промышленных ПМ как однородных, так и разнородных, на основе термопластов и реактопла-стов, наполненных и ненаполненных, аморфных и кристаллизующихся. Во многих изделиях детали из ПМ сочетаются с металлами, керамикой или другими неметаллическими материалами. На стадии проектирования соединения, при выполнении сборки и при эксплуатации сборного изделия перед специалистами встает целый ряд вопросов материаловедческого плана, решение которых зависит от типа ПМ, метода соединения деталей и способа его выполнения, а также требований к качеству соединения. [c.27] Свойства полимерных материалов... [c.28] ВИЯ и параметры режима образования соединения и применяемые материалы. Если соединение образуется при локальном переходе ПМ в расплавленное состояние, то необходимо учитывать возможность кристаллизации материала в зоне шва при его охлаждении. При этом образующаяся структура может отличаться от структуры остального объема детали. [c.29] Один и тот же полимер может содержать различающиеся по своим свойствам модифицирующие добавки, которые могут повлиять на его способность соединяться. [c.29] При подготовке соединяемых поверхностей к осуществлению адгезионного соединения, в первую очередь, требуется знать какова природа низкомолекулярных веществ, ифающих роль слабых пограничных слоев на этих поверхностях. Благодаря этому можно предварительно оценить способность ПМ смачиваться клеем или выбрать соответствующий растворитель для их удаления, или метод превращения их в высокомолекулярные вещества (например, обработку плазмой). Такими слабыми пограничными слоями могут быть остаточные мономеры (например, е — капролактам на ПА 6), низкомолекулярные продукты полимеризации (например, на ПЭ) [3] или поликонденсации, стабилизаторы, пластификаторы, введенная в прессовочный материал или перещедщая с поверхности технологической оснастки смазка и т. п. [4]. Смазка в составе термопласта, вводимая для облегчения течения расплава или съема детали, может повлиять на коэффициент трения материала и, таким образом, на прочность винтового соединения и стабильность его затяжки. Значительная концентрация пластификатора в поверхностном слое вулканизованной резины, появившаяся в результате ее длительного хранения, потребовала даже, как показали наши исследования [5], механического удаления данного слоя перед химической сваркой. [c.29] С присутствием в составе ПМ значительной доли низкомолекулярных веществ приходится считаться и при прогнозировании поведения, например, клеевых соединений. Миграция этих веществ из соединяемого материала в клеевой слой может привести (в зависимости от их природы) как к ослаблению или усилению адгезионной связи, так и к изменению свойств самого клеевого слоя, например, к повышению его деформативности под влиянием пластификатора. Отсутствующая в только что отформованных деталях из полиамидов или из ПК влага может появиться в них в процессе хранения в атмосферных условиях, что должно быть принято во внимание при подготовке, например, к тепловой сварке или горячему склеиванию (проведением сушки или правильной организацией хранения деталей для исключения увлажнения). [c.29] Примером, показывающим необходимость достаточно детального учета состава ПМ при прогнозировании поведения сборочных узлов, можно считать результаты исследования клеевых соединений, выполненных эпоксидными клеями, которые отверждены с помощью скрытого катализатора — дициандиамида (ДЦДА) [6]. Оставаясь в состоянии, не связанном химически с эпоксидной основой клея, ДЦДА, взаимодействуя с влагой, выделяет аммиак и таким образом приводит к образованию щелочной среды, которая негативно может воздействовать на соединяемый материал или детали, входящие в сборочный узел (например, дополнительные металлические крепежные элементы). [c.29] Присутствие наполнителей, способных оказывать абразивное действие на режущий инструмент, учитывают при механической обработке ПМ (в частности, при сверлении отверстий для крепежных элементов). При очистке поверхности волокнистого ПКМ растворителем следят за тем, чтобы наполнитель не всасывал смесь растворителя и загрязнения. [c.30] Наполнитель может в корне изменить технологические свойства ПМ, влияющие на процесс сборки. Если наполнитель обладает электропроводностью (например, углеродное волокно), то соединение термопластичных КМ можно выполнить не типичным для ПМ методом (индукционной или электроконтактной сваркой). Между тем сам наполнитель (даже полимерной природы) в образовании связи поверхностей не участвует сварка термопластичных ПКМ возможна только за счет плавкости матрицы. Наоборот, процесс ведут таким образом, чтобы не нарушить схему укладки волокон. [c.30] Состав и свойства ПМ и ПКМ на основе матриц горячего отверждения могут быть неоднородными по толщине деталей. Так, поверхностный слой полимера может быть более глубоко отвержден, то есть может иметь более густую сетку, нежели объем (внутренние слои) ПМ. Причина такого различия ясна — фадиент температур по толщине детали. Далее, поверхностный слой армированного материала может быть обогащен матрицей из-за отжима связующего во время формования детали. Поскольку связующее по сравнению с наполнителем после формования детали характеризуется большей усадкой, обусловленной химической реакцией его отверждения, и большим значением температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛ Р), поверхностный слой может иметь более высокий уровень остаточных напряжений или быть более дефектным, чем внутренние слои. В связи с этим его удаление может способствовать повышению прочности клеевого соединения за счет ее составляющей — когезионной прочности соединяемого материала [7]. [c.30] Во время сборки и эксплуатации изделия полимерные детали и соединение могут подвергаться различным видам механического нагружения. В связи с этим важно представлять, кйк механические свойства ЯМ отражаются на ходе технологического процесса сборки и на поведении готового соединения. [c.30] Высокая жесткость усиленных высокомодульными волокнами композиционных материалов позволяет поддерживать форму соединяемых тонкостенных деталей, например, листовых деталей без массивных опорных поверхностей и прижимов в приспособлениях упрощенной и облегченной конструкции. [c.30] Свойства полимерных материалов... [c.31] Адгезионные соединения анизотропных ПКМ необходимо проектировать так, чтобы они нагружались в направлении их максимальной прочности, то есть вдоль армирующих волокон. [c.31] При сверлении отверстий для крепежных элементов из-за анизотропии механических свойств слоистых ПКМ необходимо использовать специальные технологаче-ские приемы, режимы резания, инструменты и оснащение, различающиеся тем, как расположены оси отверстий по отношению к направлению армирования (см. раздел 5). [c.32] Прочность и характер деформирования термопластичных ПКМ зависят от условий эксплуатации и в первую очередь от температуры и скорости нагружения [11]. Учет подобной специфики позволяет не только назначать режимы обработки ПМ и область рабочих температур для сборных изделий, но и объяснять с позиций механики поведение, например, адгезионных соединений, выполненных посредством полимерных клеевых прослоек. Так, при повышении температуры снижение модуля сдвига материала клеевой прослойки в нахлесточном соединении, характеризующемся концентрацией касательных напряжений у краев перекрытия (см. раздел 7), может привести к снижению этой концентрации и в итоге к повышению прочности соединения, что иногда без должных доказательств объясняется другими причинами (дальнейшим отверждением клеевого слоя, релаксацией остаточных напряжений, увеличением силы адгезии и др.). [c.32] Сильная зависимость прочностных свойств полимерной матрицы ПКМ и материала клеевых слоев от продолжительности, температуры, действия факторов окружающей среды и напряженного состояния делает очень важным знание условий эксплуатации клеевых соединений ПКМ. Упомянутые выше факторы в сочетании друг с другом могут привести к неизвестным или трудно прогнозируемым (просчитываемым) последствиям изменений свойств ПКМ и клеевого слоя. Они во многих случаях могут привести и приводят к негативным эффектам. Поэтому выбор материалов и процесса должны быть полностью обоснованы экспозицией образцов соединений или прототипов в предполагаемых условиях эксплуатации. В дополнение к этому должно быть оценено влияние технологических факторов (цикл отверждения, давление, подготовка поверхностей). [c.32] Наибольшее внимание и материаловедам, и конструкторам, и технологам при решении проблем сборки приходится уделять негативным механическим свойствам ПМ, таким как низкая прочность при межслоевом сдвиге и при смятии, низкая твердость, большая, чем у металлов, чувствительность к концентраторам напряжений, ползучесть под постоянной нагрузкой. [c.32] Вернуться к основной статье