Розуміння явних переваг та недоліків, пов'язаних із методом фіксації, має вирішальне значення. Використовуючи ефективні стратегії проектування з'єднань, стає можливим максимізувати переваги та мінімізувати недоліки, гарантуючи тим самим довговічність з'єднання. Клейове з'єднання відбувається за тим самим принципом. Дотримуючись фундаментальних принципів проектування, можна отримати міцні та довговічні з'єднання.
Початковий дизайн
Хороший дизайн відіграє ключову роль в оптимізації багатьох переваг клеїв, порівняно з іншими методами фіксації. Щоб забезпечити оптимальну продуктивність, дуже важливо проектувати з'єднання, які мінімізують концентрацію напруг, оскільки клеї чудово працюють на великих поверхнях, а не окремих точках або лініях. Як ілюстрацію розглянемо перехід від кутового зварювання до структурного склеювання для типового Т-подібного з'єднання. Цей зсув дозволяє розподілити напругу більш широкої області, як показано помаранчевої областю малюнку.
При проектировании клеевого соединения учитывайте следующие факторы:
Механические свойства клея
Характеристики подложки (тип, размер, механика, состояние поверхности и т. д.)
Геометрические особенности
Загрузочный кейс
Коэффициенты снижения
Основні принципи проектування та найкращі практики
У клейових з'єднаннях клеї зазвичай піддаються різним типам напруги, окремо або в поєднанні (див. малюнок 2). Скручування та вигин можуть призвести до виникнення структур напруг, що нагадують комбінації цих типів напруг.
Клеї ефективно протидіють зсувним силам, оскільки напруга може бути рівномірно розподілена по всій склеєній площі. Таким чином, включення елементів конструкції зсуву є розумним вибором. Однак важливо відзначити, що піки напруги зсуву виникають на кінцях перекриття, де сприймається більша частина навантаження. Інтенсивність цих піків напруги залежить від відносної жорсткості клею та клеїв. Коли гнучкий клей піддається зсуву, напруга розподіляється рівномірніше, що призводить до зниження пікових напруг в кінці перекриття.
Навантаження стиснення і розтягування, що надаються жорсткими основами, створюють рівномірний розподіл напруги всередині клейового шару. Це може бути вигідно з погляду дизайну. Переважні стискаючі навантаження, оскільки клеї зазвичай мають більш високу міцність при стисканні. І навпаки, навантаження, що розтягує, можуть призвести до відшаровування або розколу, якщо з'єднання прогинаються або якщо прикладене навантаження деякою мірою компенсується. Відшаровування та розщеплення концентрують високу напругу вздовж однієї граничної лінії з'єднання, що потенційно може призвести до передчасного руйнування, особливо при використанні жорстких або жорстких клеїв.
З'єднання, що піддаються напругам відшаровування або розколу, а також вигину, повинні бути перероблені, щоб оптимізувати їхню придатність для склеювання.
Найкращі практики проектування клейових з'єднань
Основні рекомендації щодо проектування клейових з'єднань можна коротко викласти, дотримуючись принципів, наведених нижче:
Мінімізуйте напруги відшаровування та розщеплення та віддайте пріоритет напругам стиснення та зсуву.
Максимізуйте область з'єднання максимально можливою мірою.
Оптимізуйте конструкцію з'єднання, щоб забезпечити рівномірний розподіл напруги.
Визначення розмірів за допомогою знижувальних коефіцієнтів
После определения подходящей конструкции можно рассчитать размеры соединения, учитывая способность клея выдерживать нагрузку на протяжении всего срока службы. Важно учитывать внешние условия окружающей среды, а также силы усталости и ползучести, которые со временем постепенно ухудшают механические свойства клея. Несоблюдение этих факторов может привести к преждевременному выходу сустава из строя. Кроме того, в процессе проектирования необходимо учитывать толщину клея и рабочую температуру, поскольку они также влияют на конечную прочность материала.
Следовательно, при определении размеров соединения крайне важно полагаться на данные о материале, которые отражают критические сценарии, которые могут возникнуть в течение срока службы соединения. Упрощенный подход предполагает использование коэффициентов уменьшения (γ) для таких параметров, как температура, толщина, старение под воздействием окружающей среды, нагрузки в течение срока службы и т. д., применяемых к эталонной или характеристической прочности (τc).
Кроме того, расчетный коэффициент запаса прочности (Sd) используется для расчета максимально допустимой прочности (τa) по следующей формуле:
τa = τc *γtemp *γthick *γстарение *γload......./Sd
Для конкретных продуктов Sika в нашей технической документации доступны эталонные наборы коэффициентов уменьшения, которые облегчают процесс определения размеров.