接头的形式很重要,因为环氧胶黏剂粘接的最佳使用效果是用于承受单纯或扭转的剪切力。实际上应用的接头形式可以形样各异、变化多端,但总的看来都是几种基本类型的单独或相互组合的结果。掌握了基本类型粘接接头的性能和特点,便能根据具体情况设计出满意实用的接头结构。
1对接
对接就是被粘物的两个端面或一个端面与主表面垂直的粘接。这对于破损件的修复很适用,因为它能基本上保持原来的形状。热塑性塑料制品的溶剂或热熔粘接就可以采用这种对接形式。但不适用于金属和热固性塑料制品,原因是对接承受不均匀扯离力的作用,容易产生弯曲形变和应力集中,对横向负荷十分敏感,难以承受轴向拉力。同时,粘接面积小,承载能力低,其结果是不牢易坏。如果实在不能改变原来的形状,一定需要用对接,那就只好采用穿销、补块等增强措施。对于新设计的结构粘接接头,最好避免使用对接。
2斜接
斜接就是将两被粘物端部制成一定角度的斜面,涂胶之后再对接,实际上就是小于90度角的对接,不过一般的斜接角应不大于45度,斜接长度不小于被粘物厚度的5倍。应该说斜接承受的是剪切力,分布比较均匀,粘接面积增加较大,承载能力提高,不但纵向承载能力较强,而且横向承载能力也较好,还能保持原来的形状,因此,是一种比较好的接头形式。然而,实际上应用并不广泛,其原因是斜面制备比较困难,若是配合不好,胶层厚度难以保证,很可能收不到预想的效果。
3搭接
搭接就是平板型被粘物涂胶后叠合在另一平板被粘物端部一定长度上,即两个被粘物部分地叠合。由于是平面粘接,主要承受的是剪切力作用,分布比较均匀。单搭接接头因结构简单易行,已是最为广用的接头形式,搭接粘接面积大,承载能力强,并随搭接宽度的增大而成正比例地增加。虽然搭接长度的增加也会使粘接面积增大,但是承载能力与搭接长度却没有正比关系。根据理论计算和试验测定得知,在一定的搭接长度内,搭接接头的承载能力随着搭接长度的增加非线性提高较快,而搭接长度较大时,承载能力增加变缓,当达到某一定值后就不再提高了。显而易见,搭接长度不是越长越好,而宽度往往受被粘物尺寸的限制,也不能任意增加。
按理根据设计要求的粘接强度和给定的厚度,出搭接长度,但因不同的胶黏剂和表面处理方法所得的图形并不相同,所以目前还很难由图直接求出搭接长度,也没有一个普适的公式,还只能由经验和试验确定。通常搭接接头长度应不小于被粘物厚度的4倍,不大于宽度的O.5~1倍。
一般来说,接头长度越短、被粘物越厚、胶层越厚、胶黏剂韧性越好、被粘物刚性越小,应力集中越小。实际上这些条件难以完全满足,因此,搭接接头都存在着应力集中。提高搭接接头粘接强度的有效方法是增加接头宽度。如果将被粘物端部削斜、倒角、挖槽、减薄等都可以减小应力集中,提高粘接强度,使搭接接头更有普适性和可靠性。搭接接头长期处于剪切应力状态,有可能会产生蠕变。胶瘤对单搭接接头承载能力有影响。
4套接
套接就是将被粘物的一端插入另一被粘物的孔内形成销孔或环套结构。其特点是受力情况好,粘接面积大,承载能力强,适用于圆管或圆棒与圆管的粘接。套接在插管时中心位置不好定正,胶层厚度不宜控制,这就要采取一些措施,如用专门工具进行定位。另一简单方法就是在插入件的一端涂上胶,令其初步固化,然后再涂第2次胶进行装配,这样就能使胶层厚度有所保证,至少不会插入深度也和搭接长度一样不是越长越好,一般不超过管子外径的1.5~2.O倍,也可用下述经验公式计算:
L=O.8D+6
式中L——插人管深度/mm;
D——插入管外径/mm。
插管(或圆棒)与圆管内径的间隙不应超过O.3mm,否则将会因胶层太厚而降低粘接强度。