现代胶接技术

加载装配的特殊聚合物取代。
１３ 性 能 ．
所有用作胶接的基质对温度 都敏感 ， 连接强度随温度的升高 而降低，而且在不 同的温度下， 从弹性到塑性进行一般性能变
化。当温度达到 １０ ８℃以上时，
往往导致接头变质， 暴露在某些 溶剂和氧化剂环境 中也可能变 质。一般来说 ， 胶接剂是耐潮湿 的， 但有些胶接剂在煮沸试验时 就失败了， 还有一些暴露在紫外 线中变质 ， 另外胶接剂还可能受 到微生物的破坏。 强度特性是与温度范围有关
属、 碳纤维、 玻璃纤维增强塑料 或聚合物等也可选择环氧树脂基
的胶接剂 。 ３ 工序要求
清洁的热水洗涤， 最后让表面干
燥。 粗糙的金属表面比光泽度高 的金属表面易于胶粘控制， 而新 鲜磨光表面又比已暴露在空气中 的表面好控制些。 磨蚀可采用磨料喷射法或机 械法 ， 之后必须进 行 重复脱 但 脂， 或用净化的压缩空气轻吹表
表面制备包括 ： ａ 单纯脱脂； ） ｂ 脱脂和磨光表面； ） 。 脱脂和预处理。 ） 在完成预处理程序之后 ， 制 备过程中一定不能弄脏表面。而 弄脏表面有许多方面， 甚至手指 印也妨碍连接效果， 还可能由灰 尘、 空气 中的特殊粒子、湿气、
４ ）胶接剂能与螺钉、 铆钉 起定位作用并能将零件固定在应 有位置上连接起来， 在胶接剂固
化；
部分混合物组成； ５ 增塑溶液 ） 是改型的聚氯乙烯（Ｖ ） Ｐ Ｃ分 散体。这些增塑溶液加热 固化 ， 获得强而具有弹性的接头；
６ 橡胶基胶接剂 ）
由通过蒸发液体后硬化的橡 胶溶液组成 ， 适用于不突然加力 的接头； ７ ）聚醋酸乙烯醋（ Ｖ 胶 Ｐ Ａ） 接剂 这些胶接剂是乳胶液型的， 用于混合多孔材料（ 如木材） 。 ８ 热熔化物 ） 以沥青或老式的密封蜡为代 表， 现已被用于暂时工作或轻型
３ 环氧基胶接剂 ）
由环氧树脂加硬化剂混合物 组成， 通常放在两个容器内。如 果涂覆方法得当， 它们能在大多
数材料之间提供强而耐久的接
头；
处于 ２Ｎ ｍ ＇ ０ ／ ｍ 中间范围。软材 料常用作临时接头， 例如用于装 配件永久连接前的接头。连接强
度可以用拉伸、 压缩、 剪切的形 式表示 ， 其它基本特性还包括耐
纠正配合不良 零件或维修中有一
定困难。实际接头的基本设计因 素如下 ： １ ）胶接在剪切和压缩时是 最强的连接， 拉伸时胶接效果一 般较好 ， 但这种技术不适合于含 有裂纹或撕裂加载情况。接头的 有效强度取决于在加载条件下引 起应力集中的复杂函数。 ２ ）在金属薄板之间的简单 搭接接头 中， 应力是剪切的（ 在 端部沿着连接长度随渗透值变 化） 和撕裂的（０位置上对搭接 ９。 接头作用 ，端 部处 于最 大值） 。 当撕裂应力趋 向于扭歪接头时， 接头强度减弱。 ３ ）接头 的标 准试 验强 调， 剪切按 Ｂ ５５ 确定。有两块金 Ｓ ０ ３
工程 材料
胶接剂
引言
目前， 制造工业趋 向于扩大 模铸、 冷热锻造、常温和高温下 的挤压以及粉末冶金等工艺的应 用，以制成设计者所需要的金属 零件。木材不用切削工艺很难成 形， 而许多塑性材料则能模压成 零件。 采用先进 的制造方法能够制 造出部件用的组件 ，目前许多制 造方法可能给设计者／ 制造者提 供 比以前更 多 的选择余 地。锡 焊、 铜焊在古代就已使用 ， 并在 过去的几十年中增加了熔融焊接 或固相焊接 ； 而胶接的使用则起 源于古埃及时期 ，因此， 胶接技 术具有悠久的历史。天然橡胶及 含水溶液橡胶已由人工合成 ， 并 适用于木材、金属、陶瓷及塑料 的胶接 。本文将介绍这种胶接技
面进行讨论） 。成功的连接首先 要求胶接表面全部均匀涂上胶接 剂， 然后胶接剂填满连接表面之 间的缝隙。这些胶接剂要经适当 的时间以后凝固， 在此期间， 完 成化学反应（ 适当地控制温度和 压力） ，以提高其使用强度。胶 接机理不一定是一种 ， 它随不同 材料和胶接剂的结合而变化， 这 包括纯机械楔固、 物理吸附、 化 学吸附及扩散。 １２ 胶接剂分类 ． 目前有许多可用的胶接剂， 但没有任何一种分类法似乎能包 括所有的胶接剂。不同国家、 不 同机构都有自己的分类系统。如 英国标准化协会 、国防部和贸易 协会各 自有 自己的分类。从用户 的角度看， 最适于使用的分类可 能有用 ， 但当许多胶接剂用于不 同的领域时， 这种分类就变得相 当复杂了。通常以胶接剂的基本 化学成分、 物理形式、 应用方法 及工艺因素进行分类， 也可按结 构或结构胶接剂分类 ， 还可以根 据接头的抗拉强度分类（ 如等于 或大于 １Ｎ ｍ ＇ Ｏ ／ ｍ 的绝对值） 。 另一种分类法是根据与使用
５ 胶接剂厚度是决定连接 ） 强度的主要因素， 因为剪切强度 随厚度的增加而降低。最佳的连
油蒸气以及其它液体造成， 在完
成预处理工序后应立即用胶粘剂 涂覆清洁表面， 这样表面的性能 才能达到最佳。 脱脂可用的方法 ： ａ ）在标准脱脂单元 内使用 卤化碳溶液蒸气； ｂ 在两个箱子中连续浸渍， ） 每一个箱子都装有 卤化碳溶液， 第一个箱子中的溶液除去污物， 第二个箱子中的溶液测洗表面； ｃ ）用吸人了低毒性溶液的 布擦抹表面， 或用气液胶先 喷 涂， 然后再从表面蒸发掉；
的拉伸和剪切值为基础， 例如在 一６℃ 一 ３０ 度 下 暴 露 ０ ５０ Ｃ温
１ ｈ ００ ，它们按 Ｂ ４ １ ０ Ｓ ８分类。 ６ 强度是从低值的软胶粘性材料到 刚韧性材料而变化的， 但大多数
属板之间简单搭接接头的零件其
平均破坏应力定ห้องสมุดไป่ตู้为： 金属板单 位宽度 的破坏载荷除以搭接长 度。在实际应用 中正常温度下，
从几种金属板之间基本搭接 接头形式比较来看效果 比较好， 也有特殊的接头形式采用胶接方 式。金属装配件可能是制成管子 或挤压成空心截面或由平板成形 的接头（ 或截面） 管形接头可使 ， 用塞子或配合的管状零件连接； Ｔ型和 Ｌ型截面使用角板连接。
多步工艺 ；
２ 清洁表面检验； ） ３ 把胶粘体用于配合表面； ） ４ 接头装配； ） ５ 按要求控制热量和压力； ） ６ 从固定夹具上拆卸。 ） ３１ 表面制备 ．
化期间形成复合接头。复合接头 能提高接头的耐撕裂强度， 降低 疲劳破坏的危险。
面， 以排除松散的微粒。对于油 漆过的表面、 生锈的表面或陈旧 的表面要柔和地喷射磨料进行磨 蚀， 或用研磨布、钢丝刷清理。 表面的涂料可用工业溶剂去除， 然后再用磨蚀剂。理想的磨蚀剂 应是熔融的氧化铝或碳化硅， 合 适的磨料度应根据材料试验来确 定。对于铁氧体材料， 表面应采 用抑制生锈的水溶液洗涤。 对要连接的塑料表面也必须 磨蚀。可用轻磨料清理， 或用研 磨布或用纸除去沽染物， 在使用 卤化碳脱脂时要小心谨慎 ， 因为 这种溶液对某些塑料有腐蚀。玻 璃表面连接时也必须清理 ， 一般 用磨料喷射清理。 对于金属材料 ， 脱脂、 化学 或机械处理表面的方法对每种材 料而言必须是特效的， 例如中碳 钢可用稀释硫酸或特殊溶液（ 如 铬酸盐） 处理 ， 然后进行彻底洗
接厚度应为 ００ｍ －０１ｉ ． ｍ ． ｍ， ５ ５ ｎ
而太薄的胶层会导致因不完全粘 接而使强度降低。 接头大小按一般简单的搭接 接头进行计算。剪切强度取决于
胶接体、 胶粘剂、 金属厚度和搭 接面积。对于给定的金属／ 胶接 剂和载荷， 搭接长度（ ） Ｌ 和搭接 厚度（ 与剪切强度的关系是以， ｔ ）
胶接的基本工序包括 ：
１ ）胶粘表面制备， 通常是
６ ・ ０
涤和热处理（ 如在 １０ ２０ Ｃ下进行 ｌ 处理） ｈ 。不锈钢则要求在酸溶 液中进行电解处理。铝及其合金 应采用阳极化处理， 但不密封， 此时获得的连接强度最好 ； 还可 以用重铬酸盐溶液处理， 接着进 行洗涤和干燥。铜合金最好是在 硝酸中侵蚀几秒钟 ， 然后再洗涤 和干燥。锌合金可用专有的溶液 （ 如碳酸盐） 处理。 塑料的表面应采用磨蚀处理 或在对胶粘体有作用的化学溶液 中浸渍处理， 有些塑料（ 如聚烯 烃类） 也可用气焰小心处理， 直 到表面强化为止。陶瓷材料采用 洗涤清洗， 接着擦光 ， 或用磨料 喷砂器排除松散的颗粒。 ３２ 清洁表面检验 ． 对清洁表面要进行周期性检 飞航导弹 ２０ 年第 ５ ２ ０ 期
平 均 破 坏 应 力 为 １ＭＰ ４ ａ
４ＭＰ 。一般来说， ５ ａ 搭接接头的 破坏载荷与搭接宽度成正比， 并 随搭接长度的增加而增加， 但总 的破坏应力降低。
４ ）聚氨基甲酸醋胶接剂 它们固化得很快， 通常由两 飞航导弹 ２０ 年第 ５ ０２ 期
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撕裂， 撕裂破坏形式比裂纹破坏 形式更普遍 。接头强度不仅取决 于固化胶粘剂的强度绝对值， 还 取决于连接范围及胶粘剂薄膜的 厚度。高分子量的胶接剂加上最 小薄膜厚度能获得较高的强度。
２ 接头设计
胶接不 同于焊接 或机械 固 定， 因为最佳强度与其它最佳特 性不可能同时出现， 装配件胶接 后必须支撑一个时期 ， 在此期间 连接强度提高到最佳值。一旦胶 接接头制成， 就不易拆卸， 如在
本文 ０２ － 收到， ２０－２ ５ ０２ 作者均系中国航天科工集团三院３０ １ 所高级工程师
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万方数据
情况有关的使用寿命进行分类， 特别是 ： ，内在性质， 包括经受冷水 的能力； ， 暴露在室外几年后具有耐 潮湿的能力 ； ・ ＊ １０ 耐 ０℃沸水， 暴露在室 外几年后具有耐腐蚀和耐微生物 腐蚀的能力； ， 长期暴露在室外具有耐气 候变化能力。 通常胶接剂分为天然胶接剂 和合成胶接剂两种。前者 以橡 胶、 粘接剂、 碳水化合物及衍生 物、 无机基质（ 如硅酸盐等） 为代 表； 后者则是天然胶接剂与合成 基质的混合物。而按照一般分类 法可将胶接剂划分为以下几类 ： １ 厌氧性丙烯酸树醋 ） 它与空气接触不变硬。几种 厌氧性丙烯酸连接材料是与胶粘 体表面上的湿气迅速反应固化的 氰基丙烯酸醋。韧化的厌氧性丙 烯酸进一步分类是两部分发生反 应的胶接剂， 树脂涂于一面， 而 丙烯酸涂于另一面接触后通过迅 速发生反应来提供高强度接头； ２ 改型的酚醛树脂 ） 它是第 一种实 现金 属 与金 属、 金属与木材以及金属与塑料 成功连接的胶接剂， 这种胶接剂 要求加热及加压进行有效 的固