CC BY
54
Исследование прочности клеевого соединения в технологии сборки автомобильного кузова Козлов А.А.1, Комлев Р.В.2
1Козлов Антон Александрович / Kozlov Anton Alexandrovich - кандидат технических наук, доцент;
2Комлев Роман Васильевич /Komlev Roman Vasiljevich - старший преподаватель, кафедра оборудования и технологии машиностроительного производства, Институт машиностроения, Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти
Аннотация: в данной статье приводятся экспериментальные данные сравнительного анализа различных условий полимеризации клеевого соединения, рассматриваются вопросы прочности и долговечности клеевых соединений.
Abstract: this article present experimental data of the comparative analysis of the various conditions ofpolymerization adhesive bonding, deals with the strength and durability of adhesive joints.
Ключевые слова: автомобильное стекло, клеевые системы, полимеризация, прочность и долговечность. Keywords: automobile glass, adhesive systems, polymerization, strength and durability.
Успехи химии в области синтеза полимерных клеев позволили широко использовать их в различных отраслях народного хозяйства. Но дальнейшему расширению использования клеев препятствует недостаточная осведомленность конструкторов, исследователей, проектировщиков и других инженерно-технических работников в вопросах прочности, надежности и долговечности клеевых соединений.
Эти важные свойства для любых конструкций и материалов приобретают особое значение для изделий из полимеров, свойства которых менее изучены по сравнению с традиционными конструкционными материалами (металлами, бетоном и т.д.). Тем более традиционные материалы подвержены плюс ко всему старению.
Проблема прочности и долговечности клеевых соединений охватывает комплекс разнообразных вопросов, многие из которых изложены ранее. Поэтому авторы рассматривают главным образом длительное и кратковременное действие различных эксплуатационных факторов на клеевые соединения однородных и разнородных конструкционных материалов, т.е. интересует характер изменения прочности склеивания.
Из опыта работы с исследуемыми материалами известно, что полиуретаны, в большинстве случаев, формируются посредством механизма реакции воды с присадками, содержащими изоцианатные группы, т.е. для образования межмолекулярных связей молекулы воды должны мигрировать в клеевую массу. Преимуществами полиуретановых (ПУ) клеев являются: высокая прочность; эластичность, высокая растяжимость; высокая заполняемость зазоров; возможность окрашивания после отверждения; удовлетворительная химостойкость.
Областью применения ПУ клеев в автомобилестроении является склейка и уплотнение различных элементов кузова и его деталей. В настоящее время на ОАО «АвтоВАЗ» используются ПУ системы марок «Теростат-8590иИУ/М» и «Бетасил-1701». Для достижения наилучшей и наибольшей прочности адгезии фирмами-производителями клеевых систем рекомендуется использовать соответствующие очистители и праймеры, которые подбираются в зависимости от типа склеиваемых материалов.
Одним из факторов, в значительной степени влияющим на скорость полимеризации полиуретанов, является относительная влажность окружающей среды, где происходит операция склеивания материалов. Отличительной особенностью механизма полимеризации ПУ клеевых систем следует отнести кинетику отверждения «сверху-вниз», т.е. от верхнего слоя вглубь нанесенного клеевого шва. Время полной полимеризации ПУ клеевых систем при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)% с применением праймера составляет семь суток.
Целью работы было определение влияния температурно-влажностных факторов и времени выдержки ПУ клеевых систем применительно к операции вклейки автомобильных стекол.
Для этого были проведены сравнительные испытания по определению прочностных характеристик применяемых ПУ клеев в различных временных и температурно-влажностных условиях. Собранные образцы «стекло - окрашенный металл» выдерживались в течение 2,5 и 6 часов в различных условиях:
- нормируемых оптимальных условиях в камере при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)%;
- пониженной влажности 20-22% при комнатной температуре;
- при применении дополнительного орошения водой с целью повышения скорости полимеризации. Орошение производилось с помощью распылителя непосредственно на собранные образцы.
Результаты проведенных испытаний показали, что прочность клеевых систем марок «Теростат-8590иИУ/М» и «Бетасил-1701» после выдержки образцов в течение 2,5 часов (таблица 1) недостаточна. Положительные результаты получены после выдержки образцов в течение 6 часов (таблица 2) при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)%, а также для образцов, собранных с применением клеевой системы «Теростат-8590иИУ/М» с дополнительным орошением. Это обусловлено рецептурными особенностями клея, которые влияют на скорость полимеризации клеевого шва.
Таблица 1.
Таблица 2.
№ п/п Наименование показателя Теростат-8590UHV/M Бетасил-1701
№ п/п при темперанаимейовайив показаяеляюй влажности 20 22%.- 8?9»M Бй;8&Ш301
2 Прочность при уре после выдержки образцов щи температуре С23±2)0С и относительной при температУр£„С23±2)ос и относительной 8,48 Ш 8,89 Шаа
2 Прочность при сдвиге после выдержки образцов Прочность при сдвиге после выдержки образцов при температуре (23±2)0С и относительной при темпфатУреХЗ3±2тС с дополнительным влажности (50±5)%. орошением.-'-- 8$ Ш 8,88 Шаа
Прочность при сдвиге после выдержки образцов
3 при температуре (23±2)°С с дополнительным 0,29 МПа 0,19 МПа
орошением.
Дополнительно были проведены сравнительные испытания образцов «стекло - окрашенный металл», собранных с помощью ПУ системы марки «Теростат-8590иНУ/М», которые выдерживались в различных температурно-влажностных условиях. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Время выдержки Температура (23±2)°С и отн. влажность 20-22% Температура (23±2)°С и отн. влажность (50±5)% Температура минус (20±5)°С
24 часа 0,40 МПа 0,94 МПа 0,12 МПа
48 часов 0,48 МПа 1,24 МПа 0,12 МПа
72 часа 0,60 МПа 1,72 МПа 0,13 МПа
Анализ результатов показывает рост прочности клеевого соединения исследуемых марок ПУ систем, который становится
наиболее заметным при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)%.
Литература
1. Гуляев В.А. - Повышение качества контроля стекол на основе автоматизированной системы для оценки остаточных напряжений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тольятти, 2001. 208 с.
2. Жилин А.А., Солдатов А.А., Гуляев В.А. Динамическое нагружение как метод оценки допустимых внутренних напряжений термообработанных оптически активных элементов // Известия Волгоградского государственного технического университета. Волгоград: 2004. № 1.С. 35-36.
3. Солдатов А.А., Гуляев В.А., Жилин А.А., Белоус Д.В. Разработка автоматизированной системы бесконтактного контроля геометрических параметров кузова автомобиля // Известия Волгоградского государственного технического университета. Волгоград: 2004. № 1. С. 46-48.
4. Мурзаева И.В., Дружинин В.Ю., Клочкова Т.Н., Павлихин С.Е., Гуляев В.А. Исследование прочности клеевого соединения автомобильных стекол // Сборка в машиностроении, приборостроении. М.: 2008. № 2. С. 21-24.
5. Мурзаева И.В., Гуляев В.А. - Уточняющий расчет физико-механических свойств клея для стекла методом конечных элементов (МКЭ) // Сборка в машиностроении, приборостроении. М: 2008. № 3. С. 31-33.
6. Гуляев В.А. Экспертная оценка технического состояния элементов автомобильного кузова на основе компьютерного моделирования // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 7. № 3. С. 75-79.
7. Гуляев В.А. Аналитическое исследование остаточных напряжений оболочечных элементов автомобильного кузова // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 7. № 3. С. 87-91.
8. Гуляев В.А., Гуляев А.В.Моделирование монтажа стекла с учетом процесса формирования клеевого шва // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 5. № 4. С. 79-84.
