Файл: Чесноков, А. С. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах.pdf

пленка, нанесенная на .металлическую но®ер»»ость, является на­ дежной защитой от коррозии.

Отечественная химическая промышленность выпускает не­ сколько марок эпоксидных смол: ЭД-б, ЭД-б, ЭД-13, Э-40 и др.

В исходном состоянии эпоксидные смолы представляют собой высоковязкие жидкости или твердо-пластические тела янтарно­ желтого цвета.

Для приготовления эпоксидных клеев, используемых в строи­ тельных конструкциях, применяют преимущественно смолы ЭД-5 и ЭД-6. Они представляют собой высоковязкие жидкости (до 200 000 спз), которые при составлении композиций необходимо

слегка подогревать (50—60°С). При составлении клеев к основ­ ному связующему материалу (смоле) добавляют пластификатор, отвердитель, ускоритель и наполнитель.

В качестве пластификаторов эпоксидных смол применяют дибутилфталат, полиэфиркрилаты, низкомолекулярные эпоксидные смолы, пластифицирующие отвердители и др.

Важнейшим критерием для выбора отвердителя является жизнеспособность клея, т. е. продолжительность сохранения кле­ ем состояния, при котором им удобно пользоваться для нанесе­ ния на склеиваемые'поверхности.

Из условий технологии изготовления болтоклеевых соедине­ ний и узлов строительных конструкций, склеивание которых дол­ жно происходить без подогрева, для составления эпоксидного клея должны применяться отвердители, не требующие нагрева, например гексаметилендиамин, полиэтиленполиамин и др.

В качестве наполнителей в эпоксидных клеях используют це­ мент, маршалит, корундовые порошки, каолин, тальк, железный, алюминиевый и чугунный порошки и пр. Роль наполнителя за­ ключается в повышении прочности соединений и сближении ко­ эффициентов термического .расширения клея и склеиваемого ме­ талла, а также в снижении стоимости клея. Процент наполнения клея для болтоклеевых соединений равен 80%.

Из всего многообразия клеевых композиций на основе эпок­ сидных смол для болтоклеевых соединений могут быть использо­ ваны клеи, приведенные в табл. 31.

Клеевые композиции этих составов обладают следующими свойствами: 1) температура отвердения 18—20°С; 2) жизнеспо­ собность при 20°С 1,5—2 ч; 3) время желатинизации при 20°С не менее 5 ч\ 4) клеи наносятся кистью или шпателем; 5) клеи хо­

рошо удерживаются на вертикальных поверхностях; 6) необхо­ димая толщина клеевого слоя сохраняется при больших удель­ ных давлениях.

Прочностные характеристики болтоклеевых соединений зави­ сят отряда технологических и конструктивных факторов (от спо­ соба подготовки сопрягаемых поверхностей, величины осевого натяжения высокопрочных болтов, площади склеивания, прихо­ дящейся на один болт, т. е. от расстояния между болтами, ипр.).

109

'1 805

Рис. 41. Образец'болтоклеевого соединения

Характеристика и размеры образцов

10

В ЦНИИіпроектстальконструкция были исследованы двойства болтоклеевых соединений. Образцы представляли собой соедине­ ние двух плоских элементов, перекрываемых двумя накладками (ірис. 41). Площадь склеивания, приходящаяся на один болт, представляет собой квадрат 100X100 мм. Толщины деталей об­

разца принимались из расчета, чтобы в момент разрушения кле­ евого слоя, при приложении растягивающих нагрузок в соеди­ няемых элементах и накладках не появлялись напряжения те­ кучести.

За прочность соединения принималась максимальная растя­ гивающая нагрузка, при которой происходило разрушение клее­ вой пленки и смещение соединяемых элементов относительно накладок. Характеристикой прочности соединения является уси­ лие сдвига, отнесенное к единице площади (предел прочности при сдвиге), а также усилие сдвига, приходящееся на один болт.

На прочность болтоклеевого соединения элементов решающее влияние оказывает состояние сопрягаемых поверхностей, завися­ щее от предварительной обработки. Цель предварительной обра­ ботки — удаление посторонних примесей, обеспечение макси­ мальной однородности поверхности и макоимальной по размерам эффективной площади.

Способы предварительной подготовки сопрягаемых поверх­ ностей можно разделить на три вида:

1) химический способ — очистка растворителями, щелочами и кислотами, электролитическая анодизация, которая заключает­ ся в травлении в водном растворе смеси высококонцентрирован­ ных серной и фосфорной кислот, а также оксидирование;

2)механический способ — обработка наждачной бумагой, абразивными камнями, пескоструйная обработка, металлической щеткой;

3)термический (огневой) способ — очистка ацетилено-кисло­

родным пламенем.

Химический способ подготовки сопрягаемых поверхностей на­ иболее приемлем при склеивании элементов из алюминиевых сплавов и других цветных металлов. Применять химический спо­ соб очистки для болтоклеевых соединений на монтаже трудно.

При механической очистке на поверхности металла образу­ ются шероховатости, которые в одних случаях улучшают смачи­ ваемость поверхности, в других случаях снижают ее (табл. 32). Следовательно, прочность соединения зависит от формы шерохо­ ватости. Наиболее благоприятной формой является открытая, т. е. конусообразная, шероховатость. Такая форма чаще всего по­ лучается при очистке поверхностей абразивными камнями, пес­ коструем, механической щеткой или огневым способом (в том случае, если слой окалины полностью прокорродирован).

Максимальная прочность болтоклеевых соединений получа­ ется при очистке сопрягаемых поверхностей пескоструйным спо собой или наждачным камнем (см. табл. 32). Огневой способ

111

ности болтоклеевого соединения на 15—20%, что должно учиты­ ваться при проектировании и расчетах соединений.

Чтобы получить надежный клеевой шов в болтоклеевых сое­ динениях, необходимо обеспечить плотное прилегание Друг к другу сопрягаемых поверхностей. Достигается это тщательной правкой деталей и сжатием собранного пакета высокопрочными ■болтами.

Величина осевого натяжения высокопрочных болтов влияет на прочность соединения, которая повышается с увеличением осево­ го натяжения болтов. Однако повышение прочности происходит до определенной величины, а затем приостанавливается.

На графике (рис. 42) видно, что прирост прочности болтокле­ евого соединения наиболее интенсивно происходит при натяже­

жение высокопрочного болта следует принять (для болтов М24) 20 тс.

На прочность соединения влияет и величина площади сопря­ жения. Если увеличить площадь склеивания, приходящуюся на один болт, т. е. увеличить зону влияния одного болта, то проч­ ность болтоклеевого соединения возрастет.

Исследования, проведенные на образцах, отличающихся раз­ мерами площадей сопряжения (рис. 43), показали, что одновре­ менно с увеличением общей прочности соединения и усилия сдвига, отнесенного к одному болту, происходит снижение пре­ дела прочности при сдвиге (табл. 33).

112