Материал: А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таблица 5.70

Предел прочности клеевых соединений алюминий–алюминий полиуретановыми клеями при сдвиге, МПа

Марка

Температура испытания, К

клея

283

213

 

 

 

ПУ-2

20

14

 

 

 

ВК-5

10

13

 

 

 

ВК-20

19

20

 

 

 

ВИЛАД11К

22

По данным фирмы «Whittacer Corp» (США), стойкие к действию жидкого кислорода и пригодные для применения при криогенной температуре клеи могут быть получены на основе полиуретана из тетрафторфенилендиизоцианата и полиэфира на основе перфторпропилена или полиэфира на основе гексафторбензола и гексафторпентандиола.

Фирма «Мопsanto» (США) разработала полиуретановый клей на основе 2,6-диэтил-п-фенилендиизацианата. Прочность клеевых соединений на этом клее при сдвиге составляет 31–44 МПа при 20 К, 42 МПа при 77 К и 11–13 МПа при 423 К.

В отечественной космической технике для склеивания пластмасс нашел применение пастообразный полиуретановый клей ура-

лан 8089-А/В.

Созданы клеи на основе ароматических полимеров, работоспособных при температуре от 4 до 573 К. К ароматическим полимерам, содержащим гетероциклы, относятся полибензимидазолы, полиамиды, полибенэтиазолы, полихиноксалины, полиоксадиазолы, политриазолы и лестничные полимеры. По прочности соединений эти клеи не уступают эпоксидным и фенольным клеям.

Разработанный фирмой «Narmco» клей имидайт 850 представляет собой 34–35 %-й раствор смолы имидайт 2321 на пиридине. Клей рекомендуется для склеивания стали, титановых и алюминиевых сплавов, бериллия в изделиях авиационной, ракетной и космической техники. Характеристики клеевых соединений различных металлов, выполненных клеем имидайт 850, приведены на рис. 5.17.

296

Рис. 5.17. Влияние температуры на прочность соединения различных металлических материалов клеем имидайт 850:

1 – алюминиевый сплав; 2 – титановый сплав; 3 – нержавеющая сталь

Отечественным полибензимидазольным клеем является клей марки ПБИ-1К. Этот клей используют в жидком виде, но на его основе может быть приготовлен пленочный клей. Технология применения отличается сравнительной сложностью: на склеиваемые поверхности клей наносят в два слоя, давая открытую выдержку после нанесения первого слоя при температуре 20 °С в течение 20 мин; после нанесения второго слоя выдерживают при 20 °С в течение 20 мин; затем при 100 °С – 30 мин и при 170 °С – 1 ч. Клей отверждается при 320 °С в течение 1 ч при контактном давлении 0,1 МПа. Предел прочности клеевых соединений из клея ПБИ-1К при сдвиге при температуре 293 К составляет 14–16 МПа.

Полиамидные клеи для криогенной техники. Полиамидный клей СП-6К применяют в жидком виде и в виде пленки, которую получают пропиткой стеклянной ткани. Клей отверждается при температуре 300 °С и давлении 0,2–0,3 МПа в течение 1 ч. Предел прочности при сдвиге у соединения образцов из стали ЗОХГСА, выполненного из этого клея, – составляет 9,3–10 МПа, а при неравномерном отрыве клеевых соединений – 1 МПа при комнатной температуре.

Фирма «TRWSystems» (США) разработала полиамидные клеи марок Р4/А5F и Р4А/А5FА, которые представляют собой системы,

297

состоящие соответственно из грунтов Р4 и Р4А и клеев А5F и А5FА. Клеи применяют в авиационной и ракетной технике для склеивания титановых сплавов и сотовых конструкций. Склеивание осуществляют следующим образом: конструкцию помещают в вакуумный мешок, находящийся в автоклаве, нагревают до 300 °С со скоростью 2–4 град/мин под давлением 0,7 МПа и выдерживают в течение 1 ч. Окончательное отверждение производят на воздухе при 288 °С в течение 16 ч. Данные о прочности клеевых соединений при сдвиге различных металлов на клеях Р4/А5F и Р4А/А5FА приведены табл. 5.71.

 

 

 

 

Таблица 5.71

Предел прочности клеевых соединений на полиамидных клеях

 

при сдвиге, МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Марка

Склеиваемый материал

Температура испытания, К

 

клея

 

 

 

 

20

52

295

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FМ-34В

Титановый сплав Ti-6Al-4V

35,0–35,5

30,4–34,5

23,5–24,7

 

 

 

 

 

 

 

Р4/А5

Титановый сплав Ti-6Al-4V

22,1–30,1

25,3–33,5

27,6–28,7

 

 

 

 

 

 

 

FМ-34В

Нержавеющая сталь 17-7

33,7–33,9

30,6–35,0

19,8–24,0

 

 

 

 

 

 

 

Р4/А5F

Нержавеющая сталь 17-7

23,2–23,7

 

 

 

 

 

 

 

Р44А5FА

Нержавеющая сталь 17-7

23,2–23,7

18,6–19,1

 

Фирма «American Cyanomid»

выпускает полиамидный клей

марки FМ-34В в жидком виде и в виде пленки, армированной стек-

лянной тканью. Отверждение клея

происходит

при температу-

ре 260 °С и давлении 0,2–0,3 МПа в течение 1,5 ч.

Клей FМ-34В

применяют в сочетании с грунтом ВR-34. Использование грунта позволяет значительно повысить прочность клеевых соединений и стойкость к старению.

 

Коэффициент термического расширения клея FМ-34В при

температуре

20 К составляет 6,86 · 10–6

1/°С, а

при температу-

ре

589 К – 25,15 ·10–6 1/°С. Данные о прочности клеевых соедине-

ний

на клее

FМ-34В в сочетании с

грунтом

ВR-34 приведе-

ны в табл. 5.71.

 

 

 

Использование клеев на основе ароматических полимеров тре-

бует применения повышенной температуры, контактного давления, а в ряде случаев – и грунта для повышения адгезии.

298

В последнее время возрос интерес к анаэробным уплотнительным составам на основе полимеризационно-способных соединений акрилового или метакрилового ряда. Характерной особенностью анаэробных составов является их способность сохранять свои свойства в течение длительного времени в присутствии кислорода воздуха и быстро полимеризироваться при нарушении контакта с кислородом с образованием прочного полимерного слоя.

Анаэробные композиции применяют для законтривания резьбовых соединений, подвергающихся вибрации, для предотвращения утечки жидкости или газа при уплотнении соединений трубопроводов, для герметизации пор в литье, сварных швах изделий вакуумных систем, для защиты контактов в электроприборах и силовых установках .при сборке фланцевых соединений.

Физико-механические свойства анаэробных уплотняющих составов, работоспособных при криогенных температурах, представлены в табл. 5.72.

Таблица 5.72

Физико-механические свойства анаэробных герметиков

 

Вяз-

Пре-

Коэффи-

Коэффициент тем-

Коэффи-

Температур-

 

кость,

дел

циент

пературопровод-

циент

ный диапазон

Герме-

сП

проч

теплопро-

ности,

термиче-

работоспособ-

тик

 

-

водности,

м2

ского

ности,

 

 

нос-

ккал/

 

расшире-

К

 

 

ти

(м · ч · °С)

 

ния,

 

 

 

при

 

 

10–8 · 1/°С

 

 

 

сдви

 

 

 

 

 

 

ге,

 

 

 

 

 

 

МПа

 

 

 

 

Уни-

8–14

7

20–473

герм-

 

 

 

 

 

 

4ПР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уни-

100–

3–4,5

0,195

0,33–103

120–191

20–473

герм-

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уни-

300–

3–4,5

0,159

0,33–103

117–182

20–473

герм-

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

299

Уни-

3000–

5–

0,188

0,33–103

117–182

20–473

герм-1

6000

12,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уни-

500–

6–

0,155

0,33–103

126–191

20–473

герм-

800

13,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_______________

*Предел прочности при отрыве.

**Обеспечиваемая герметичность 1·10–5 – 1·10–7 л · мм рт.ст./с.

5.5.2.Основы технологии склеивания соединений, эксплуатируемых при низких и криогенных температурах

Ресурс, надежность, работоспособность и физико-механиче- ские свойства клеевых соединений существенно зависят от технологии склеивания. Основные операции технологического процесса склеивания: подготовка поверхностей склеиваемых материалов; приготовление клеевой композиции; нанесение клея на склеиваемые поверхности и отверждение клеевого слоя.

При склеивании металлов с металлами и с конструкционными неметаллическими материалами клей рекомендуется наносить на обе склеиваемые поверхности, что в большей степени гарантирует получение равномерной толщины клеевой прослойки по всей площади склеивания.

Способ нанесения клея на поверхность зависит от вязкости клея, условий производства и площади склеиваемых поверхностей. Жидкие клеи в зависимости от их вязкости наносят на склеиваемые поверхности кистью, шпателем, роликом, клеевыми вальцами, распылением в электрическом поле, окунанием и специальными клеенаносящими устройствами.

Все более широкое применение при склеивании конструкционных материалов находят пленочные клеи, являющиеся наиболее технологичными по сравнению с другими видами клеевых композиций. Клеевые пленки обеспечивают сплошную и равномерную по толщине клеевую прослойку, способствуют получению стабильного качества соединения. Они изготавливаются в рулонах или в виде листов. Пленки разрезают по картам раскроя, укладывают на поверхность деталей и прикатывают к поверхности деталей роликами или на специальных стендах с обогреваемой рабочей частью.

300