УДК 621.792.053

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ КЛЕЕСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ РЕМОНТЕ МАШИН

 

TECHNOLOGICAL METHODS OF CREATING ADHESIVE WELDED COMPOUNDS IN REPAIR OF MACHINES

 

Коноплин А.Ю. (Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), г. Москва, РФ)

Konoplin A.Y. (The Moscow automobile and road construction state technical university (MADI))

 

Рассматриваются особенности замены контактной точечной сварки на клеесварную технологию при проведении ремонтных работ. Описываются две технологии создания клеесварных соединений. Показано, что при ремонте машин наиболее перспективным способом создания клеесварных соединений является точечная сварка по неотвержденному слою клея. Приведено сравнение показателей технологичности и качества сварных и клеесварных соединений.

In this article, the peculiarities of replacement of contact spot welding with the adhesive technology during the repair work are considered. Two techniques for creating cleavage compounds are described. It is shown that when repairing machines the most promising way to create glue joints is spot welding on the uncured layer of glue. The comparison of indicators of manufacturability and quality of welded and glued joints is given.

 

Ключевые слова: сварка, сборка, клеесварная технология, полимерный материал

Key words: welding, assembly, adhesives technology, polymer material

 

При производстве и ремонте машин широко применяется контактная точечная сварка. Основными недостатками соединений, полученных путем использования контактной точечной сварки, является низкая коррозионная стойкость, низкая герметичность соединений и высокая концентрация напряжений [1]. Для устранения этих недостатков в ряде случаев контактная точечная сварка может быть заменена на клеесварную технологию.

Клеесварные соединения представляют собой точечно-сварные соединения, у которых в промежутках между точками сварки находится клей [2]. Клеевой материал оказывает на контактную сварку неоднозначное воздействие.

Клеесварная технология может быть выполнена двумя различными способами [2-3]:

1) введение клея в зазор после проведения сварки;

2) сварка по неотвержденному слою клея.

В единичном и мелкосерийном производстве клей наносят после сварки, точнее его вводят с помощью специального инструмента в зазор между соединенными поверхностями. При такой технологии сборки клей не оказывает отрицательного влияния на качество получаемого соединения и обеспечивает максимально возможную прочность. Еще одной особенностью единичного производства является обеспечение точного сопряжения соединяемых поверхностей, в результате между ними обеспечивается минимальный и постоянный зазор. Другим, важнейшим отличием этой технологии является возможность тщательной подготовки поверхностей перед сваркой.

Преимуществом первой         технологии является ее высокое качество, поскольку нет взаимного отрицательного влияния сварки на клей и клея на сварку. Однако, к клеевым материалам, используемым при этой технологии, предъявляются очень жесткие требования по реологическим свойствам [4], поскольку они с одной стороны должны быть низковязкими и заполнять зазоры, а с другой стороны они не должны вытекать из них.

Технология введения клея в зазор после сварки наиболее широко применяется в авиации. Но, принципиальное отличие клеесварных технологий, используемых в авиационной и автомобильной промышленностях состоит в том, что изделия авиационной техники выпускаются штучно, т.е. фактически, это мелкосерийное и единичной производство, тогда как автомобили изготавливаются путем конвейерной сборки и эти производства относятся к категории массовых или крупносерийных, где реализовать данную технологию весьма затруднительно и дорого.

Второй способ может быть рекомендован при изготовлении и ремонте машин в самых различных областях. Преимуществом второго способа является относительно большой выбор клеевых материалов, которые могут быть использованы для клеесварной технологии. К основным недостаткам следует отнести взаимное отрицательное влияние клея на сварку и сварки на склеивание: с одной стороны клей обеспечивает существенное увеличение фактической площади контакта нагрева деталей [5], а с другой стороны является загрязнителем.

В соединении, полученном сваркой по неотвержденному слою клея, можно выделить следующие основные элементы (рис. 1): сварная точка, околошовная зона и клеевой шов. Все эти участки имеют различные механические свойства и, следовательно, разные характеристики сопротивления усталости. Наиболее слабым звеном клеесварного соединения, полученного контактной точечной сваркой, является именно околошовная зона и сварная точка [6]. На размеры околошовной зоны существенное влияние оказывают тепло- и электрофизические свойства клея. При клеесварной технологии (даже при использовании тепло- и токопроводных клеев) околошовная зона всегда больше, чем при традиционной точечной сварке. В норме размер околошовной зоны должен составлять не более 3 мм.

 

Описание: C:\Users\Admin\Desktop\Рисунок 2 изм.jpg

Рисунок 1 – Схема сварки по слою клея: hпм – толщина клеевого шва, dст – диаметр сварной точки, l0 – зона шлаковых включений, F – сварочное усилие сжатия

 

Технологический процесс получения клеесварного соединения по неотвержденному слою клея состоит из следующих типовых операций [2]:

- выбор клеевого материала;

- подготовка поверхностей под склеивание;

- приготовление клея;

- нанесение клея;

- монтаж конструкции;

- выбор режимов сварки;

- контактная точечная сварка;

- отверждение клея;

- контроль качества соединения.

Основным отличием клеесварной технологии от сварной является отсутствие операции антикоррозионной защиты, поскольку клеевой материал сам выполняет эти функции.

По оценкам ряда специалистов [2, 3, 7] клеесварная технология по неотвержденному слою клея превосходит сварную (табл. 1), поскольку является менее энергоемким процессом, обеспечивающим существенно более высокую прочность, жесткость и коррозионную стойкость.

Однако, как видно из приведенных данных, применение клеесварки увеличивает расходы при ремонте, тогда как при производстве этих же изделий клеесварная технология дешевле сварной [2]. Это связано с тем, что при производстве изделий по клеесварной технологии уменьшается количество сварных точек (в среднем на 40%), по сравнению с аналогичной сварной конструкцией, что и приводит к снижению себестоимости. Тогда как при ремонте, невозможно существенным образом снизить количество сварных точек, а дополнительные технологические операции по нанесению и отверждению клея приводят к некоторому увеличению продолжительности технологического процесса и его стоимости.

 

Таблица 1 – Сравнение показателей технологичности и качества сварных и клеесварных соединений

Наименование показателей         технологичности

Сварное соединение, %

Клеесварное соединение, %

Показатели технологичности

Расходы на технологическую подготовку производства

100

120

Энергоемкость

100

110

Материалоемкость

100

105

Показатели качества

Жесткость

100

150

Коррозионная

стойкость

100

300

 

Одним из перспективных направлений применения клеесварной технологии является сборка в условиях Арктики. В настоящий момент автор данной работы ведет исследования по особенностям применения клеесварной технологии при отрицательных температурах.

 

Список использованных источников

1.     Новиков А.Д., Петров Н.М., Малышева Г.В. Обеспечение герметичности фланцевых соединений, изготовленных из металлов и полимерных композиционных материалов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2014. №8. С. 44-48.

2.     Коноплин А.Ю., Баурова Н.И. Клеесварная технология ремонта машин. М.: МАДИ, 2017. 116 с.

3.     Баурова Н.И., Коноплин А.Ю. Оптимизация параметров качества при ремонте дорожно-строительных машин по клеесварной технологии // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2016. №2. С. 37-41.

4.     Баурова Н.И., Сергеев А.Ю. Применение метода дифференциальной сканирующей калориметрии для изучения свойств наполненных клеевых материалов // Клеи. Герметики. Технологии. 2013. №10. С. 40-44.

5.     Баурова Н.И. Имитационное моделирование напряженно-деформированного состояния клеевого соединения // Клеи. Герметики. Технологии. 2008. № 8. С. 28-31.

6.     Коноплин А.Ю., Баурова Н.И. Исследование твердости околошовной зоны при контактной точечной сварке сталей по клеесварной технологии // Технология металлов. 2016. №1. С. 33-36.

7.     Синельников А.Ф. Основы технологии производства и ремонт автомобилей. М.: Издательский центр «Академия», 2011.  320 с.