Все о клеях применяемых в судостроении.


Клеи, употребляемые для работы с деталями судового корпуса и его оборудования, делятся на две группы: водостойкие (ВИАМ Б-3, КБ-3, КДМ-6, ЦНИПС-2, эпоксидные, ПВА) и недостаточно водостойкие (К-17, казеиновые, казеиново – цементные, силикатные). В этой статье мы рассмотрим клеи, получившие наибольшее распространение.

 

В первую очередь к ним относятся ВИАМ Б-3 – водо-, масло-, бензо- и кислотостойкий фенолформальдегидный клей. Он состоит из трех компонентов (в вес. ч.): фенольно – баритовая смола ВИАМ Б – 100; ацетон технический – 10; керосиновый контакт 1-го сорта (контакт Петрова) – 16-:-20. Более точно количество керосинового контакта определяют по выражению (1400:а), где а – кислотное число контакта.

 

Этот клей применяется в судостроении с начала сороковых годов, наиболее широкое использование он получил при изготовлении конструкций из ДСП и древесины. Одним компонентом клея является смола ВИАМ Б, представляющая собой вязкую жидкость от желтого до красно-коричневого цвета; в ней допускается  не более 20% влаги и не более21% свободного фенола.

 

Следует иметь в виду, что фенол – токсичное вещество, вредно действующее на органы дыхания и кожу. В связи с этим работы по приготовлению клея  и по склеиванию деталей следует проводить при хорошей вентиляции рабочего места или на открытом воздухе.

 

Для приготовления клея в смолу вливают необходимое количество ацетона (растворителя по отношению к смоле) и перемешивают, обеспечивая равномерное ее растворение; затем вливают керосиновый контакт и опять перемешивают в течение примерно 10 мин. до получения однородной смеси. Вязкость клея должна быть такой, чтобы он с кисти или лопаточки (мешалки) стекал тонкой непрерывной струей.

 

В зависимости от температуры помещения срок пригодности клея к использованию – 2 – 4 часа. По истечении этого срока он начинает быстро густеть, а его температура повышается; большая масса клея при недостаточном охлаждении может самовоспламенится. В связи с этим приготовлять клей необходимо в том  количестве, какое может быть израсходовано за 2 – 4 часа.

 

Руководствоваться рекомендуется следующей нормой расхода клея; при одностороннем нанесении (на одну из склеиваемых поверхностей) – 180 – 250 г/м2 ; при двустороннем – 250 – 300 г/м2. Эпоксидные клеи в последние годы составили весьма многочисленную группу: клей ЭД-5, компаунд К-153, чехословацкий клей «Эпокси-2000».

 

В продаже чаще всего есть клей ЭД-5, поэтому познакомимся в первую очередь с особенностями его использования. Клей состоит из двух компонентов (в вес. ч.): эпоксидная смола ЭД-5 – 100; отвердитель – полиэтиленполиамин – 6,5. При приготовлении расфасованного клея на это соотношение компонентов внимание можно не обращать, так как на флаконах, в которых они хранятся, нанесены деления – компоненты отливают в соответствии с ними.

 

Затем клей  перемешивают в течение 5 – 7 минут и он пригоден для употребления. Если температура помещения сравнительно низка (12-15о), смола, а следовательно и клей, обретут большую вязкость, и в него рекомендуется ввести растворитель (ацетон, спирт или толуол) в количестве 5 – 10 вес. ч.

 

Технология применения клея примерно такая же, как для клея ВИАМ Б3, но давление при запрессовке существенно меньше – не более 0,5 кг/см2 – для того, чтобы детали плотно прилегали одна к другой. Расход клея примерно такой же, как и клея ВИАМ Б3.

 

Клей БФ-2 – представитель семейства клеев  БФ. Он применяется для склеивания ДСП, древесины, металлов, стекла,  фарфора и некоторых пластмасс. Склеиваемые поверхности тщательно обрабатывают, подгоняют, очищают от грязи, пыли, ржавчины, жировых пятен и просушивают. После этого наносят тонкий слой клея и высушивают на воздухе; потом наносят второй слой и слегка подсушивают.

 

Затем склеиваемые детали соединяют между собой и создают небольшое давление, обеспечивающее плотное их прилегание. При комнатной температуре (18-22о ) продолжительность выдержки 3-4  суток; при нагревании при температуре 100о  выдержка 1,5-2 часа. Склеивание при температуре 15о и ниже производить не рекомендуется, так как прочность соединения резко падает.

 

Клей ПВА  также предназначен для склеивания ДСП, древесины, стекла, линолеума и других материалов. Он разработан в последние годы. Клей продается в удобной упаковке по 250 г, в состоянии, пригодном для использования без какого – либо предварительного приготовления.

 

 

Технология его приготовления проста. На подготовленные и очищенные от грязи и пыли поверхности тонким слоем наносят клей; после открытой выдержки – около 5 мин., детали соединяют и после закрытой выдержки около 10 мин., создают давление – не более 0,5кг/см2.  Продолжительность склеивания зависит от температуры окружающей среды и колеблется от 1-2 часов  до суток; подогрев не требуется.

 

Клей «Kittifix» склеивает древесину, картон, ткань, металлы, керамику и другие материалы. Как и предыдущий, он относится к новым клеям. Он наносится на подогнанные и очищенные поверхности тонким слоем, затем детали складывают, прижимая друг к другу, и оставляют под давлением до затвердевания клея, которое наступит через несколько часов.

 

Казеиновые клеи, несмотря на создание новых водостойких клеев различных марок, по – прежнему широко используются на практике. Объясняется это тем, что они всегда и везде есть в продаже и  дешевы. Казеиновые клеи можно применять для склеивания деталей, на соприкасающихся непосредственно с водой   (внутреннее оборудование, рангоут, палубный набор); как исключение можно склеить узлы набора корпуса, настила палубы и даже обшивку небольших судов для охоты, рыбной ловли, которые после использования аккуратно хранятся на суше.

 

Для обеспечения надежности клеевых соединений следует применять запрессовку  шурупами или гвоздями. После склеивания и обработки деталей поверхности в районе клеевого соединения необходимо не менее трех раз покрыть горячей олифой. Выпускаются казеиновые клеи различных марок: В-105, В-107 и ОБ; они представляют собой сухой порошок ровного помола с сероватым или желтоватым оттенком.

 

 

Наибольшую прочность  склеивания обеспечивает клей В-105, так как для его приготовления применяют казеин первого сорта. Для приготовления клеевого раствора порошок казеина разводят в чистой питьевой воде комнатной температуры в соотношении 1: 1,7  или 1:2, в зависимости от требуемой начальной вязкости.

 

Жизнеспособность клея около четырех часов; для ее сохранения воду, вводимую в клей при растворении порошка, целесообразно летом охлаждать до +10о С, а при работе в холодном помещении (при температуре от +15  до  +6о) следует употреблять теплую (+25о) воду. Клей рекомендуется наносить на обе склеиваемые поверхности  из расчета 700 – 1000 г/м2   (230 340 г. сухого порошка).

 

Склеивание тонких заготовок – менее 5 мм – можно осуществлять при меньшем давлении – 0,5 – 1,0 кг/см2. Напомним некоторые общие требования по использованию клеев. Влажность древесины заготовок, из которых выклеивают детали, должна быть в момент склеивания не больше 12-18 %; даже при склеивании казеиновым клеем она не должна превышать 20 %, так как при большей ее величине резко уменьшается прочность клеевого соединения (Рис.1).

 

Заготовки, имеющие значительную влажность, но с подсушенной поверхностью, также не должны использоваться, поскольку влага изнутри проникает к поверхности  склеивания, необходимой адгезии (прилипания) не произойдет и прочность клеевого соединения  будет недостаточной.

 

Склеиваемые поверхности необходимо тщательно очистить от грязи (пыли), подогнать и прострогать. Подгонка деталей по всей склеиваемой поверхности должна быть такой, чтобы толщина клеевой пленки была не более 0,3 – 0,5 мм; при большей толщине прочность клеевого соединения резко снижается (Рис. 2).

 

Оптимальную поверхность для склеивания обеспечит строжка на хорошо выверенных станках -1 или тщательная строжка рубанком; шлифовка (полировка) склеиваемых поверхностей уменьшает прочность клеевых соединений -2 и 3 на рис.3. В  некоторых случаях можно ограничиться использованием пиленых (но не строганных) заготовок.

 

 

Но их сложнее подгонять друг к другу по всей поверхности склеивания. Клей на склеиваемые поверхности наносят ровным слоем, используя для этого специальные вальцы (при серийной постройке судов) а также кисти, шпатели, ручные валики (из пенопласта).

 

Толщину клеевого слоя  легко контролировать – сквозь клей должна быть видна текстура древесины. Работы по склеиванию следует выполнять при температуре воздуха 16 – 25о  и влажности около 60 %; в сырую и холодную погоду, в туман и дождь клеить не рекомендуется.

 

В процессе склеивания клеями  ВИАМ Б3, казеиновым и рядом других заготовки, на которые нанесен клей, подвергают открытой выдержке в течение 2 – 5 мин. После этого детали складывают склеиваемыми поверхностями. Продолжительность такой «закрытой» выдержки 5 – 25 мин. (она может достигать 30 – 40 мин. при низкой температуре в помещении). После этого детали подвергают запрессовке.

 

Следует учитывать, что прочность клеевого соединения во многом зависит от давления, созданного при запрессовке; для некоторых клеев ВИАМ Б3, казеиновых – оптимальная его величина 2 -4 кг/см2  (Рис. 4).  При серийной постройке судов запрессовку склеиваемых деталей целесообразнее осуществлять в винтовых или пневматических прессах; при индивидуальной постройке широкое использование находят струбцины, цвинки, грузы.

 

В некоторых случаях, например, при выполнении кничных соединений, требующееся давление  запрессовки может быть создано шурупами или гвоздями; число их определяют из расчета, что шуруп длиной 25 – 30 мм. и   4 мм. создает давление 50 – 70 кг, гвоздь 2 на 20 – 20 кг.

 

 

В связи с тем, что полная полимеризация  – отверждение клея – наступает через 15 – 20 часов, обработку деталей ручным инструментом следует производить через 20 час. , а на механическом инструменте – не ранее чем через 24 часа после склеивания. Для ускорения процесса полимеризации запрессованные детали следует подогреть  до температуры 50 – 60о.

 

Несколько слов о конструкции клеевых соединений. Чаще всего они стыковые или угловые. По сравнению с соединениями на крепеже (заклепках, гвоздях, болтах) клеевые соединения более «жестки». Напряжения в таких соединениях не перераспределяются по соединяемым элементам, а концентрируются на участках , где резко меняется сечение.

 

Наиболее простое – торцевое соединение (рис. 10, а), правда, оно же наименее прочное: даже при очень тщательной подгонке соединяемых деталей по торцам, прочность соединения не превышает 15 – 20 % прочности каждой детали в целом ее сечении.

 

Объясняется это в основном следующим: клей затекает в некоторые трубчатые клетки древесины, , но адгезии хорошей не происходит, так как торцы клеток не могут хорошо очищены от частиц древесины (пыли), да и необходимое давление на поверхностях, смоченных клеем , создать сложно.

 

 

Основным типом стыковых соединений является усовое (рис. 10, б); оно позволяет обеспечить равнопрочность соединения с целым сечением детали; его применяют для соединения листов обшивки и настила палубы, для сращивания отдельных досок (брусков) в многослойных клеевых пакетах (рис. 10, в) для изготовления килей, привальных и скуловых брусьев и штевней.

 

Прочность усовых соединений зависит не только от прочности клеевой пленки и прочности древесины, но и от конструктивных факторов, в частности, от отношения длины соединения l к толщине склеиваемых деталей s (рис. 9). Соединения на одной  (рис.5, а) или  двух (рис. 5, б) накладках значительно проще в выполнении, так как требуется только строжка поверхностей деталей, если они из древесины, или удаление глянца с поверхности, если деталь из ДСП.

 

Однако эти соединения имеют существенные недостатки: накладки выходят за габариты соединяемых деталей; усилия, возникающие в них, приводят к работе клеевого соединения на отрыв, что на много снижает его прочность. При этом величина усилий отрыва больше в соединении с односторонней накладкой, поскольку возросло расстояние «а» между равнодействующими усилий в соединяемой детали и в накладке.

 

Довольно распространены угловые соединения. Угловое соединение внакрой (рис. 6) очень просто в выполнении, но совершенно не  надежно в работе. Усилия,  приложенные к соединяемым деталям, действуют в разных плоскостях – чем толще соединяемые детали, тем больше расстояние между этими плоскостями и тем большими будут усилия, а следовательно и напряжения отрыва.

 

 

В нарезном угловом соединении (рис. 7) детали нарезаны одна на другую вполдерева и тем самым уменьшен указанный выше недостаток простого углового соединения. Однако сами соединяемые детали при этом ослаблены. Изготовление такого  соединения довольно сложно, а площадь склеивания по – прежнему небольшая.

 

Значительно удобнее в изготовлении кничное соединение (рис.8). Оно достигается путем наклеивания двух книц на соединяемые связи и обеспечивает наибольшую  прочность в соединении.

 

А. И. Павлов.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №54.

 

 

Оставить комментарий

Комментарии: 0