Есть мнение Клеи Критерии проектирования и конструкция соединений

Критерии проектирования и конструкция соединений

В задачу настоящей главы входит ознакомление читателя с различными соединениями, с тем, какие напряжения возникают в них под нагрузкой, и с причинами, по которым они используются, но отнюдь не рассмотрение сложных проектов клееных конструкций. Техник среднего уровня в цехе должен уметь различать типы соединений и иметь представление об их назначении в той или иной конструкции. Это важно знать даже при изготовлении образцов для лабораторных испытаний.

Проектирование клеевых соединений охватывает определение надлежащей формы и размеров, а также выбор клея и субстратов с учетом возможностей подготовки изделия к производству и его технологичности как в опытном, так и в серийном производстве. Конструктору приходится учитывать тип конструкции, эксплуатационные требования, механическую прочность, воздействие среды при работе и стоимость изготовления изделия. Ответ на вопрос о том, как конструкция отвечает тому или иному из перечисленных требований, ищут в результате лабораторных и натурных испытаний с целью определения рабочих характеристик узлов. Подобные испытания могут охватывать определение воздействия среды и эксплуатационных условий. Их можно проводить как неразрушающими, так и разрушающими методами.

Чтобы гарантировать, что выбранные материалы и процессы практически целесообразны, проектировать нужно, консультируясь с материаловедами и технологами. Если клеящая система или конструкция соединения не были достаточно исследованы и подкреплены документацией, то в процессе производства можно встретиться со множеством непредвиденных трудностей. Важно, чтобы конструкторы советовались с инженерами-инструментальщиками. Иначе не может быть уверенности в том, что нужный инструмент удастся изготовить с приемлемыми затратами. Согласованные усилия инженеров этих служб очень важны на самых первых порах создания новой конструкции. По возможности материаловед и технолог должны стоять вместе у чертежной доски, когда зарождается новая конструкция. Правда, это не всегда легко осуществимо, но именно так сейчас работают многие фирмы. И причины подобной постановки дела очевидны: на данной стадии легко внести изменения в конструкцию, пока еще без нарушения намеченных сроков ее изготовления.

Главную мысль, которая красной нитью проходит дальше через всю настоящую главу, можно сформулировать следующим образом: «Проектирование клеевого соединения требует согласованных целенаправленных усилий на всем пути от момента зарождения проекта до выпуска готового изделия».

Проиллюстрируем эту мысль на таком примере. Так, фирма X несколько лет назад сочла необходимым производить клееные агрегаты, если они окажутся конкурентоспособными в своей области. Все казалось очень простым, хотя администрация хорошо сознавала значительное отставание своей фирмы от конкурентов по технологии склеивания. Что сложного в том, чтобы подогнать соединяемые части друг к другу и склеить их? Науки тут нет, есть просто ремесло, которому легко обучить, скажем, рабочих и специалистов фирмы из цеха листового металла. Так подсказывала логика с первого взгляда, потому что переквалификации этих людей в специалистов по склеиванию должны были помочь их навыки и познания по способам обработки металлов. Планы по переквалификации без отрыва от производства закончились провалом. Материальная заинтересованность людей отсутствовала, введению разрядно-тарифной сетки воспротивился профсоюз, а следствием всего этого стал полный хаос. Фирме X пришлось приступить к проведению эффективной программы учебных мероприятий, составленной заново с учетом практической целесообразности и лишенной всех прежних недостатков. Рабочие и мастера благосклонно встретили это начинание и вскоре включились в новое для них дело. Затем начались конфликты между рабочими и контролерами. Контролеры требовали от мастеров выполнения операций, которые противоречили тому, чему обучали рабочих. Теперь фирме X пришлось пойти на очередное урегулирование и обучить контролеров искусству склеивания. Контролеры полагали, что клеевые соединения нельзя поставить на поток и что склеивание как технологический процесс не имеет будущего. Склеивать самолеты и ракеты было, по их взглядам, нелепой затеей, продиктованной «сверху». Это предубеждение помогли преодолеть те немногие передовые инженеры, которые сознавали преимущества клееных конструкций. После этого пришлось переучивать контролеров. Потом начались трения между производством и контролем качества. Предстояло переквалифицировать работников службы контроля качества, чтобы они правильно выполняли свои обязанности

Затем наступила своя очередь и для плановиков, диспетчеров и снабженцев. После переквалификации и подготовки материаловедов и технологов выяснилась непригодность оснастки: струбцины и пружинные устройства устаревшей конструкции предстояло заменить новыми приспособлениями, которые нужно было еще создать. Эта задача пала на плечи инженеров по оснастке.

Заводским службам нужно было обеспечить чистые помещения и требующееся для очистки деталей оборудование. Через два года в распоряжении фирмы X имелось все необходимое для испытания клееных конструкций, но агрегаты не выдерживали испытаний. Затем последовал нажим со стороны заказчика. Подробный анализ состояния вопроса ошеломил администрацию фирмы X: 80% всех трудностей были обусловлены недостатками при проектировании соединения. Конструкторы по-прежнему спроектировали изделие в расчете на применение заклепок и болтов. И фирме X пришлось все начинать сначала.

Здесь нами была набросана типичная картина трудностей, встречающихся при переводе предприятия на склеивание соединений, если фирма не имеет должного представления о всем круге смежных вопросов. Даже тогда, когда инженерно-технический персонал и рабочие фирмы прошли достаточную подготовку и предвидят возможные неудачи, трудности все еще остаются. Вероятность успеха безусловно становится с приобретением опыта больше, но благоприятный исход всегда зависит от грамотности и тщательности проработки проекта.

Материал субстратов (соединяемых элементов) играет существенную роль при выборе методов соединения. Для обеспечения максимальной прочности соединения его форму приходится, естественно, подбирать применительно к выбранному способу крепления. Если для соединения показанной конструкции выбраны клеи, то в области кромок правильнее было бы установить дополнительную ленту пошире.

При соединении листовых металлов малой толщины или пластиков клеи обеспечивают исключительные показатели.

Существуют соединения двух основных видов — внахлестку и телескопическое, которые различаются как по характеру требующегося клея, так и по виду нагружения. Для телескопического соединения нужен жидкий клей, возможно холодного отверждения, от которого не требуется той прочности, которая необходима для обычного соединения внахлестку. Для последнего, как правило, нужен клей большей прочности, например пленочный. Если телескопическое соединение используется, скажем, в механизме машины, то в процессе эксплуатации последней иногда приходится сталкиваться с необходимостью выемки цилиндра. Поэтому клей для этого соединения нужно выбирать с учетом данного обстоятельства.

Конструкция же соединения внахлестку требует большей надежности и, следовательно, использования клеящего материала совершенно иного рода.