RU1808001C - Способ склеивани деталей из низкоуглеродистых сталей - Google Patents

Abstract

Использование: в строительстве и различных област х техники, где предъ вл ютс  высокие требовани  к надежности склеенных соединений. Сущность изобретени : детали из низкоуглеродистых сталей очищают механическим путем, затем обрабатывают раствором,, содержащим 35%- ную сол ную кислоту - 83,3. 85%-ную фосфорную кислоту - 12,5 и 60%-ную плавиковую кислоту - 4,2 при температуре 75- 85°С в течение 5-15 мин, после чего между детал ми размещают пленку полиэтилена, обезжиренную в этиловом спирте, сжимают усилием 0,05-0,3 МПа и нагревают в вакууме при остаточном давлении менее Па до температуры 230-300°С и выдерживают при этой температуре 20-80 мин. Дл  увеличени  адгезии склеиваемые детали после обработки смесью кислот выдерживают в растворе, содержащем, мае.ч.; бихромат натри  4, серна  кислота 10 и вода 30, при температуре 74° С в течение 10 мин, 1 ил. со с

Description

Изобретение относитс  к технологии склеивани  металлов, а именно деталей из низкоуглеродистых сталей с использованием термопластичного кле щего вещества на основе полиэтилена. Оно может найти применение в строительстве и различных област х техники, где предъ вл ютс  высокие требовани  к надежности склеенных соединений .

Целью изобретени   вл етс  повышение влагостойкости клеевого шва на основе полиэтилена.

Дл  достижени  поставленной цели в способе склеивани  деталей из низкоуглеродистых сталей, включающем размещение между ними пленки полиэтилена с последующим нагреванием при остаточном давлении менее Па, перед склеиванием пленку полиэтилена обезжиривают в этиловом спирте, а поверхности деталей обрабатывают раствором, содержащим, мае.ч.: 35%- ную сол ную кислоту - 83,3, 85%-ную фосфорную кислоту- 12,5 и 60%-ную плавиковую кислоту - 4,2, при температуре 75- 85°С в течение 5-15 мин, перед нагреванием детали сжимают усилием 0,05- 0,3 МПа, а нагревание ведут до температуры 230-300°С и выдерживают при этой температуре 20-80 мин.

Дл  более значительного повышени  влагостойкости клеевого шва склеиваемые поверхности после обработки смесью кислот выдерживают в растворе, содержащем, мае.ч.: бихромат натри  - 4, серную кислота

00

о

00

о о

со

- 10, воду - 30, при температуре 74°С в течение 10 мин.

В качестве кле щего вещества используют полиэтилен высокого давлени  (ПЭВД) или полиэтилен низкого давлени  (ПЭНД),

Сущность предложенного способа заключаетс  в следующем.

Предварительна  химическа  обработка проводитс  с целью образовани  на поверхности деталей кристаллогидратов окислов железа. В процессе нагревани  происходит термодеструкци  полиэтилена с разрывом межмолекул рной .св зи С-Н, что приводит к образованию реакционнос- пособных функциональных групп в клее- расплаве. Эти группы вступают во взаимодействие с поверхностью металла через гидроксильные группы кристаллогидратов окислов железа и образуют с ней прочную химическую св зь, обеспечивающую влагостойкость, вакуумную плотность и механическую прочность склеенного соединени .

На основании масс-спектрометриче- ских исследований был установлен режим склеивани . При температуре 230-300°С происходит оптимальна  термодеструкци  полиэтилена и выдел етс  максимальное количество кристаллизационной воды с поверхности металлов. При температуре выше 300°С наблюдаетс  интенсивна  необратима  деструкци  полиэтилена с уменьшением его когезионной прочности.

Продолжительность склеивани  20-80 мин определ етс  тем, что при выдержке менее 20 мин пленка полиэтилена не успевает прогретьс  до заданной температуры и результаты по надежности узлов нестабильны , а выдержка более 80 мин приводит к более интенсивной деструкции полиэтилена него когезионна  прочность уменьшаетс ,

Предварительное усилие сжати  0,05- 0,3 МПа определено экспериментально и  вл етс  оптимальным дл  обеспечени  эффективного взаимодействи  кле -расплава с поверхностью деталей.

Режим предварительной химической обработки склеиваемых поверхностей определен экспериментально с учетом масс- спектрометрических исследований.

При обезжиривании пленки полиэтилена в различных растворител х наилучшие результаты по улучшению адгезии получены при использовании этилового спирта.

На чертеже представлен склеиваемый узел. На оправке 1 закреплен металлический стержень 2. на котором расположены два фланца 3 и 4 из низкоуглеродиглой стали . Дл  склеивани  фланцев между ними размещена прокладка 5 из полиэтилена. Дл  обеспечени  предварительного сжати  деталей служит гайка б и тарельчата  пружина 7.

Пример 1. Цилиндрические фланцы 3, 4 из Ст. 3 после механической обработки и очистки от загр знений помещают в рас-, твор, содержащий мас.ч.: сол ную кислоту

(35%-ную) - 83.3, фосфорную кислоту (85%- ную) - 12,5, и плавиковую кислоту (60%-ную) - 4,2, выдерживают 5 минут при тем-ре 75°С. Затем фланцы промывают в проточной и дистиллированной воде, сушат на воздухе

при80°С.

Дл  склеивани  используют пленку ПЭВД марки 15303-003 ГОСТ 16337-77, из которой вырубают кольцо 5 и обезжиривают его в этиловом спирте 5 мин.

Обработанные детали собирают в узел „согласно чертежу. С помощью гайки 6 и пружины 7 тарированным ключом, настроенным на момент вращени , соответствующего осевому усилию 0,05 МПа,

обеспечивают предварительное сжатие деталей . Затем узел помещают в вакуумную печь и процесс склеивани  осуществл ют при остаточном давлении 3 10 Па, тем-ре 230°С в течение 20 мин. После охлаждени 

вакуумной печи до 35° С в нее напускают воздух, узел извлекают и подвергают испытани м на механическую прочность, вакуумную плотность и влагостойкость по стандартным методикам.

Стандартные методики испытаний склеенных узлов заключаютс  в следующем.

Герметичность склеенных узлов определ ют на цельнометаллическом вакуумном посту с помощью течеискател  ПТИ-7. В

замкнутый объем баллона при атмосферном давлении помещают склеенный узел и внутреннюю полость баллона соедин ют с ПТИ-7,

Герметичность узлов из низкоуглеродистых сталей, склеенных по за вл емому способу (во всех примерах) характеризуетс  натеканием, скорость которого лежит вне чувствительности течеискател  ПТИ-7, т.е. меньше мкм/с.

Механическую прочность склеенных узлов определ ют с помощью разрывной машины Р-5, закрепл   образцы в специальных захватах и накладыва  разрывное усилие в осевом направлении до полного

разрушени  образца.

Механическа  прочность узла из Ст.З с использованием в качестве кле щего вещества пленки ПЭВД характеризуетс  удельным разрывным усилием 15-16 МПа..

Обследование на влагостойкость производ т помещением склеенного узла в водопроводную воду на требуемую длительность по времени. По истечении этого времени образцы извлекают из воды, су- шат и вновь испытывают на вакуумную плотность и механическую прочность.

Обработанный и склеенный согласно примеру 1 узел не тер ет вакуумной плотности и не измен ет значени  механической прочности после пребывани  в водопроводной воде в течение 1г.

Пример 2. Фланцы 3,4 из Ст.З обрабатывают в смеси кислот такого же состава , как в примере 1, при тем-ре 85°С в течение 15 мин. После химической обработки фланцы промывают в проточной и дистиллированной воде, сушат на воздухе. Затем между ними помещают прокладку из ПЭВД, предварительно обработанную, как в примере 1. Собранный узел сжимают усилием 0,3 МПа и помещают в вакуумную печь, где ведут процесс склеивани  при давлении 3- Па, тем-ре 300°С в течение 80 мин. После охлаждени  вакуумной печи в нее напускают воздух, узел извлекают и испытывают на .механическую прочность, вакуумную плотность и влагостойкость по стандартным методикам.

Склеенный таким образом узел из Ст.З не тер ет вакуумной плотности и механиче- ской прочности после пребывани  в вбдо- проводной воде в течение 1 г.

Пример 3. В режимах примеров 1 и 2 провод т предварительную обработку фланцев из Ст.З в смеси сол ной, фосфорной и плавиковой кислот. После промывки фланцев в проточной и дистиллированной воде их помещают в раствор, содержащий, мае.ч.: бихромат натри  4, сол ную кислоту 10 и воду 30, выдерживают в этом растворе 10 мин при тем-ре 74°С. После промывки и высушивани  фланцев на воздухе при тем- ре 93°С провод т процесс склеивани  в режимах примеров 1 и 2, после чего склеен- ные узлы провер ют на механическую прочность, вакуумную плотность и влагостойкость . При такой дополнительной обработке склеиваемых поверхностей склеенные узлы из Ст.З не тер ют вакуумной плотности и механической прочности в течение 2 лет.

Эксперименты по склеиванию деталей из Ст.З в режимах примеров 1,2,3 проводились с использованием полиэтилена низкого давлени  (ПЭНД) марки 20108-001 ГОСТ 16338-77. ПЭНД создает с поверхностью стали более прочное и надежное адгезион- ное соединение. Склеенные узлы не тер ют своей механической прочности и вакуумной плотности после 1-2 лет хранени  в водопроводной воде. Исходное значение механической прочности 20-22 МПа.

Таким образом, проведенные эксперименты показывают, что предложенный способ позвол ет получать влагостойкое надежное клеевое соединение из низкоуглеродистых сталей на основе полиэтилена, э также обеспечить вакуумную плотность и механическую прочность склеиваемых узлов .

Claims (2)

1. Способ склеивани  деталей из низко- углеродистых сталей, включающий механическую очистку деталей, размещение между ними пленки полиэтилена с последующим нагреванием, в вакууме при остаточном давлении менее Па, отличающийс  тем, что, с целью повышени  влагостойкости клеевого шва, перед склеиванием пленку полиэтилена обезжиривают в этиловом . спирте, а поверхности деталей обрабатывают раствором, содержащим, мае.ч.: 35%-на  сол на  кислота - 83,3, 85%-на  фосфорна  кислота - 12,5; 60%-на  плавикова  кислота - 4,2, при температуре 75-85°С в течение 5-15 мин, перед нагреванием детали сжимают усилием 0,05-0,3 МПа, а нагревание ведут до температуры 230-300°С и выдерживают при этой температуре 20-80 мин.

2. Способ склеивани  деталей из низкоуглеродистых сталей поп.1,отличающий- с   тем, что, с целью увеличени  адгезии, склеиваемы е детали после обработки смесью кислот выдерживают в растворе, содержащем , мае,ч.: бихромат натри  - 4; серна  кислота -10; вода - 30, при температуре 74°С в течение 10 мин.