材料成形设计基础 第三章 第五节 胶接

1、第五节   胶接一、胶接的特点与应用胶接，也称粘接：利用化学反应或物理凝固等作用，使一层非金属的胶体材料具有一定的内聚力，并对与其界面接触的材料产生粘附力，从而由这些胶体材料将两个物体紧密连接在一起的工艺方法。胶接的主要特点是：（1）能连接材质、形状、厚度、大小等相同或不同的材料，特别适用于连接异型、异质、薄壁、复杂、微小、硬脆或热敏制件。（2）接头应力分布均匀，避免了因焊接热影响区相变、焊接残余应力和变形等对接头的不良影响。（3）可以获得刚度好、重量轻的结构，且表面光滑，外表美观。（4）具有连接、密封、绝缘、防腐、防潮、减振、隔热、衰减消声等多重功能，连接不同金属时，不产

2、生电化学腐蚀。（5）工艺性好，成本低，节约能源。胶接的局限性：胶接接头的强度不够高，大多数胶粘剂耐热性不高，易老化，且对胶接接头的质量尚无可靠的检测方法。应用：胶接是航空航天工业中非常重要的连接方法，主要用于铝合金钣金及蜂窝结构的连接，除此以外，在机械制造、汽车制造、建筑装潢、电子工业、轻纺、新材料、医疗、日常生活中，胶接正在扮演越来越重要的角色。二、胶粘剂胶粘剂根据其来源不同，有天然胶粘剂和合成胶粘剂两大类。其中天然胶粘剂组成较简单，多为单一组分；合成胶粘剂则较为复杂，是由多种组分配制而成的。目前应用较多的是合成胶粘剂，其主要组分有：粘料，是起胶合作用的主要组分，主要是一些高分子化合物、有机

3、化合物、或无机化合物；固化剂，其作用是参与化学反应使胶粘剂固化；增塑剂，用以降低胶粘剂的脆性；填料，用以改善胶粘剂的使用性能（如强度、耐热性、耐腐蚀性、导电性等），一般不与其它组分起化学反应。胶粘剂的分类方式还有以下几种：按胶粘剂成分性质分，见表3-13；按固化过程中的物理化学变化分为反应型、溶剂型、热熔型、压敏型等胶粘剂；按胶粘剂的基本用途分为结构胶粘剂、非结构胶粘剂和特种胶粘剂三大类。结构胶粘剂强度高、耐久性好，可用于承受较大应力的场合；非结构胶粘剂用于非受力或次要受力部位；特种胶粘剂主要是满足特殊需要，如耐高温、超低温、导热、导电、导磁、水中胶接等。表3-13 胶粘剂的分类分 类典型代表

4、有机胶粘剂合成胶粘剂树脂  热固性胶粘剂  酚醛树脂、不饱和聚酯  热塑性胶粘剂  -氰基丙烯酸酯橡胶  单一橡胶  氯丁胶浆  树脂改性  氯丁-酚醛混合型  橡胶与橡胶  氯丁-丁腈  树脂与橡胶  酚醛-丁腈、环氧-聚硫  热固性树脂与热塑性树脂  酚醛-缩醛、环氧-尼龙天然胶粘剂  动物胶粘剂  骨胶、虫胶  植物胶粘剂  淀粉、松香、桃胶  矿物胶粘剂  沥  青 

5、天然橡胶胶粘剂  橡胶水无机胶粘剂  磷酸盐  磷酸-氧化铝  硅酸盐  水玻璃  硫酸盐  石  膏  硼酸盐三、胶接工艺（一）胶接工艺过程胶接是一种新的化学连接技术。在正式胶接之前，先要对被粘物表面进行表面处理，以保证胶接质量。然后将准备好的胶粘剂均匀涂敷在被粘表面上，胶粘剂扩散、流变、渗透，合拢后，在一定的条件下固化，当胶粘剂的大分子与被粘物表面距离小于5×10-10m时，形成化学键，同时，渗入孔隙中的胶粘剂固化后，生成无数的“胶勾子”，从而完成胶接过程。胶接的一般工艺过程有：确定部位、表

6、面处理、配胶、涂胶、固化、检验等。1确定部位 胶接大致可分为两类，一类是用于产品制造，另一类是用于各种修理，无论是何种情况，都需要对胶接的部位有比较清楚的了解，例如表面状态、清洁程度、破坏情况、胶接位置等，才能为实施具体的胶接工艺做好准备。2表面处理 为了获得最佳的表面状态，有助于形成足够的粘附力，提高胶接强度和使用寿命。主要解决下列问题：去除被粘表面的氧化物、油污等异物污物层、吸附的水膜和气体，清洁表面；使表面获得适当的粗糙度；活化被粘表面，使低能表面变为高能表面、惰性表面变为活性表面等。表面处理的具体方法有表面清理、脱脂去油、除锈粗化、清洁干燥、化学处理、保护处理等，依据被粘表面的状态、胶

7、粘剂的品种、强度要求、使用环境等进行选用。3配胶 单组分胶粘剂一般可以直接使用，但如果有沉淀或分层，则在使用之前必须搅拌混合均匀。多组分胶粘剂必须在使用前按规定比例调配混合均匀，根据胶粘剂的适用期、环境温度、实际用量来决定每次配制量的大小，应当随配随用。4涂胶 以适当的方法和工具将胶粘剂涂布在被粘表面，操作正确与否，对胶接质量有很大影响。涂胶方法与胶粘剂的形态有关，液态、糊状或膏状的胶粘剂可采用刷涂、喷涂、浸涂、注入、滚涂、刮涂等方法，要求涂胶均匀一致，避免空气混入，达到无漏涂、不缺胶、无气泡、不堆积，胶层厚度控制在0.080.15mm。5固化 固化是胶粘剂通过溶剂挥发、乳液凝聚的物理作用或缩

8、聚、加聚的化学作用，变为固体并具有一定强度的过程，是获得良好胶粘性能的关键过程。胶层固化应控制温度、时间、压力三个参数。固化温度是固化条件中最为重要的因素，适当提高固化温度可以加速固化过程，并能提高胶接强度和其它性能。加热固化时要求加热均匀，严格控制温度，缓慢冷却。适当的固化压力可以提高胶粘剂的流动性、润湿性、渗透和扩散能力，防止气孔、空洞和分离，使胶层厚度更为均匀。固化时间与温度、压力密切相关，升高温度可以缩短固化时间，降低温度则要适当延长固化时间。6检验 对胶接接头的检验方法主要有：目测、敲击、溶剂检查、试压、测量、超声波检查、X射线检查等方法，目前尚无较理想的非破坏性检验方法。（二）胶接接头胶接接头的受力情况比较复杂，其中最主要的是机械力的作用。作用在胶接接头上的机械力主要有四种类型：剪切、拉伸、剥离和不均匀扯离，如图3-46所示，其中以剥离和不均匀扯离的破坏作用较大。选择胶接接头的形式时，应考虑以下原则：图3-46 胶接接头受力方式（1）尽量使胶层承受剪切力和拉伸力，避免剥离和不均匀扯离。（2）在可能和允许的条件下适当增加胶接面积。（3）采用混合连接方式，如胶接加点焊、铆接、螺栓联接、穿销等，可以取长补短，增加胶接接头的牢固耐久性。（4）注意不同材料的合理