Толщина клеевого слоя

Вязкость клея для металла влияет не только на формирование адгезионного контакта и когезионную прочность, но и в зна­чительной мере определяет толщину образующейся кле­евой прослойки. Так, наибольшую прочность клеево­го соединения металлов получают при достаточно малой толщине клеевой прослойки. Величина крутящего момента, передаваемого цилиндрическим клеевым сопряжением стальных шлифовальных деталей, умень­шается при увеличении толщины прослойки.

Если использовать клей для металла, то оптимальная толщина клеевой прослойки, при которой получают более высокие значения прочности сое­динения, может колебаться в значительных пределах. Существует несколько теоретических предположений, объясняющих влияние толщины клеевой прослойки на прочность соединения. Одна из теорий утверждает, что тонкие клеевые прослойки имеют меньше внутренних де­фектов, вызывающих разрушение при нагружении, и по­этому обеспечивают большую прочность соединения. Эта теория подтверждается математическим анализом кривых распределения прочности соединений с различной тол­щиной клеевой прослойки.

Теория деформаций объясняет увеличение прочности соединений на тонких прослойках меньшими деформаци­ями сдвига краевых участков, т. е. большей жесткостью соединений. Клей для металла, используемый в системе при малой толщине прослойки, течение ее под влиянием сдвигающих усилий в значительной степени ограничено и разрушение происходит при малых упругих деформациях. В толстых прослойках клеевые участки де­формируются значительно, и под влиянием пластическо­го течения в них начинается процесс разрушения. Име­ются и такие клеи (например, каучуковые), при растяже­нии которых краевые участки соединений упрочняются. Поэтому теорию деформаций можно считать справедли­вой лишь для относительно жестких клеевых прослоек, имеющих модуль упругости Е  (5—10)10⁴ кгс/см².

Теория усадочных напряжений объясняет пониженную прочность толстых прослоек большей свободой усадки клея для металла в плоскости шва. При усадке в утолщенных прослой­ках образуются микротрещины, ослабляется адгезия их к материалу, увеличивается неоднородность структуры.

Теория усадочных напряже­ний хорошо согласуется с представлениями молеку­лярной теории адгезии и яв­ляется общепризнанной. Она во многом объясняет роль шероховатости поверхности в образовании прочного кле­евого соединения.

Выбор оптимальной толщины прослойки зависит от свойств склеиваемых материалов, микрогеометрии их по­верхности, упруго-вязких свойств прослойки, адгезионной активности клея. Регулируется толщина прослойки спо­собом нанесения клея для металла, его вязкостью, прилагаемым дав­лением при сборке, временем запрессовки, скоростью от­верждения.

Когда применяется клей для металла, одним из главных факторов, определяющих толщину клеевой прослойки, следует считать шероховатость по­верхности. Обработанная механическим способом поверх­ность непористых материалов представляет собой систе­му выступов и впадин, размеры которых могут отличать­ся друг от друга в десятки и сотни раз. Например, сред­няя высота микронеровностей поверхности металлов, оп­ределяемая как среднеарифметическое высот микроне­ровностей Hi от гребня до дна впадины, состав­ляет для наиболее распространенных 3—6-го классов чистоты обработки 63—6,3 мкм. Если учесть, что длина макромолекул некоторых полимеров составляет 0,1—

10 мк, а поперечник — 0,0003—0,0007 мкм, то при данных соотношениях размеров только часть поверхности взаи­модействует с клеем, причем углубление макромолекул во впадины ограничивается не только их размерами, но и силами внутреннего сцепления.