Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Августа 2014 в 11:27, контрольная работа
Клеями (адгезивами) называют композиции, применяемые для соединения материалов за счет прочного сцепления между собой их поверхностей и клеевой прослойки. Большинство клеев имеет полимерную органическую основу. В зависимости от вида полимера их разделяют на термопластичные и термореактивные, холодного и горячего отверждения, обычного температурного диапазона применения и термостойкие.
К главным достоинствам склеивания относятся: способность соединять разнородные материалы, стойкость соединения к воздействию окружающей среды, его герметичность. Склеивание отличается простотой технологии и может быть легко механизировано и автоматизировано.
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Факультет заочного обучения Кафедра электронной техники и технологии Дисциплина: Производственные технологии
Контрольная работа № 2
«Технологии изготовления интегральной радиоэлектроники. Функциональная электроника. Изготовление изделий радиоэлектроники.»
Вариант № 12
Студент: гр. 101501 Корзун Е.В.
Руководитель: Шахлевич Г.М.
Минск 2014 |
Содержание:
Клеями (адгезивами) называют композиции, применяемые для соединения материалов за счет прочного сцепления между собой их поверхностей и клеевой прослойки. Большинство клеев имеет полимерную органическую основу. В зависимости от вида полимера их разделяют на термопластичные и термореактивные, холодного и горячего отверждения, обычного температурного диапазона применения и термостойкие.
К главным достоинствам склеивания относятся: способность соединять разнородные материалы, стойкость соединения к воздействию окружающей среды, его герметичность. Склеивание отличается простотой технологии и может быть легко механизировано и автоматизировано. Экономическая эффективность применения клеевых соединений зависит главным образом от типа клея, его назначения, отрасли промышленности, в которой он используется, технической оснащенности производства и других факторов.
Основу большинства клеев составляют полимеры. Успехи химии полимеров позволили создать клеи, надежно соединяющие разнообразные конструкционные материалы – металлы, керамику, пластмассы, стекло. В состав клеевой композиции помимо полимеров входят наполнители, пластификаторы, отвердители, растворители и другие добавки целевого назначения. С целью улучшения тех или иных свойств (повышения теплостойкости, вязкости, адгезионной прочности и др.) в качестве основы клея могут быть использованы два или более полимера.
Наибольшее практическое применение получили синтетические клеи обычного температурного диапазона использования (до 100°С) на основе эпоксидных, фенолоальдегидных и полиуретановых смол. Клеи с термостойкостью до 130…160°С получают на основе эпоксидных смол, модифицированных фурановыми соединениями. К группе синтетических клеев с термостойкостью до 500°С относятся композиции на основе фенольных смол и кремнийорганических соединений.
Качество и работоспособность любого клеевого соединения зависит главным образом от того, насколько правильно выбран клей, какие он имеет свойства и насколько правильно выбрана и выдержана технология склеивания.
Технологический процесс склеивания состоит из нескольких операций, основными из которых являются подготовка поверхности под склеивание, приготовление и нанесение клея на склеиваемые поверхности и отверждение клея. Склеиваемые поверхности должны быть тщательно подготовлены, клей должен их хорошо смачивать, иметь оптимальную толщину в клеевом соединении и быть утвержден по оптимальному для него режиму.
В большинстве случаев подготовка поверхностей заключается в очистке их от загрязнений, обезжиривании и придании им необходимой шероховатости. Идеальной можно считать такую подготовку поверхности, при которой наблюдается когезионное (по клею) разрушение клеевых соединений. В практике склеивания применяются различные механические, химические и физико-химические способы обработки поверхности, существенно повышающей прочность склеивания.
Физико-химические основы склеивания
В основе процессов склеивания материалов находятся явления когезии и адгезии. Когезия –это сцепление частиц одного и тогоже материала, адгезия – это сцепление частиц различных материалов;причиной когезии и адгезии являются силы межмолекулярного воздействия.Кроме того в процессе склеивания возникают сложные физико-химические явления: химические реакции, силы поверхностного натяжения, адсорбция, электростатические силы, диффузия (у высокомолекулярных полимеров).
Незначительное влияние на клеящую возможность оказывает механическое сцепление клеящего вещества (механическая адгезия).
Для качественного соединения необходима соответствующая подготовка склеиваемых поверхностей и смачивание их клеящим веществом.
Клеящим веществом являются растворённые высокополимерные синтетические смолы или реактивные смеси различных химических cтруктур. Для металлов применяют растворы смол: эпоксидной, фенольной, полиэфирной, полиуретановой и силиконовой, а для пластмасс растворы смол, кроме перечисленных, поливиниловых соединений, полиамидов, полиакрилатов, производных каучука и аминопластов. Отверждение клеящего вещества осуществляется или посредством химической реакции или посредством испарения и диффузии.
Вид клеевого соединения выбирается так, чтобы возникали в нём в основном сдвигающие нагрузки, а остальные виды нагрузок были минимальны (рис. I).
Рис. 1. Виды нагрузок на клеевое соединение: а растяжение; б) сдвиг; в)- скалывание
При всех видах соединений клеевой шов должен воспринимать всю нагрузку и поэтому должен иметь возможно большую поверхность, однако, длина соединения должна бать ограничена некоторой величиной. Изгибающие, как и скалывающие нагрузки приводят к надрыву соединения у концов перекрытия. С увеличением толщины шва увеличивается изгибающий момент, поэтому толщина пленки клеящего вещества должна быть равномерной и не превышать 0,2 мм.
Прочность соединения определяется свойствами отвержденного клея в клеевом соединении, прочностью склеиваемого материала и видам соединения.
Вид клеевого соединения определяется конфигурацией детали и нагрузкой. Прочными клеевыми соединениями являются одинарная нахлестка, двойная нахлестка, нахлестка с подсечкой, соединение со скошенными кромками, полушиповое, с двойной накладкой, со скошенными накладками и др. (рис. 2). Кроме того, клеевые соединения часто применяют в комбинации с другими типами соединений для придания соединениям дополнительных свойств - герметичности, прочности, вибростойкости.
Рис. 2 Виды клеевых соединений с рекомендуемым действием нагрузок (указаны стрелкой): а) одинарная нахлестка, б) встык с односторонней накладкой, в)встык с двусторонней накладкой, г) нахлества с подсечкой, д) со скошенными кромками, е) угловые соединения.
К клеям предъявляют следующие требования: нейтральность к склеиваемым материалам, стойкость к воде, к воздействию различных сред, к нагреванию, охлаждению, резким перепадам температур; грибостойкость; высокие адгезионные и когезионные свойства; простота нанесения на поверхность; хорошее заполнение зазоров между соединяемыми поверхностями; продолжительная жизнеспособность приготовленного клея; возможность склеивания при комнатной и повышенной температурах и низком давлении.
При выборе клея необходимо учитывать физико-химические и технологические свойства, а так же условия эксплуатации изделия.
Краткая характеристика клеев: предел прочности при сдвиге при температуре 20°С - 60-320 кгс/см, соединяют в зависимости от марки клея различные металлы с металлами и неметаллами, неметаллы с неметаллами, стойкость к воздействию внешних сред (бензина, керосина, масла, температуры, холода и др.), интервал рабочих температур (-60-250°С) , виброустойчивость и др. Лучшими клеями для склеивания полимера является раствор или расплав этого же полимера.
Для достижения электропроводности при сохранении прочности применяют токопроводящие клеи (контактолы) - смеси токопроводящего материала (металлического порошка или пудры и т.п.) со связующей смолой. Такие клеи склеивают различные электро- и радиодетали их применяют для изготовления печатных схем. Для склеивания серебряных, медных, платиновых, палладиевых поверхностей, покрытых припоем П0С61 применяют клей контактов К-4.
Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций:
Качество подготовки поверхностей в значительной мере определяет прочность соединения. Поверхности тщательно пригоняют одна к другой, очищают от загрязнений, в некоторых случаях повышают шероховатость поверхности для увеличения поверхности склеивания, создают промежуточные слои, имеющие повышенную адгезию к поверхности металла, а клеи к ним. Оптимальная шероховатость поверхности Rz= 20...6,3 мкм. Иногда перед склеиванием на поверхность наносят защитное покрытие, препятствующее коррозии.
Обработку поверхностей выполняют механическим, химическим или физическим способами.
Механическим способом удаляют: а) остатки лака, грязь, оксидные соли, окалину после прокатки, прессовочные пленки и прилипшие отслаивающиеся вещества (удаляют посредством пескоструйной или дробеструйной обработки обезжиренным материалом, шлифования, зачистки наждаком, полирования, очистки стальными щетками, пламенной струи, снятия стружки); б) лаки и жиры удаляя.т растворителями при погружении деталей в ацетон, бензин, хлористые и фтористые углеводороды или водные растворы моющих веществ (акрил, акрилсульфанол, щелочные растворы тринатрий фосфата). Быстро очищают поверхности при ультразвуковой обработке с мощностью колебаний 5-10 ВТ/см2.
Химические способы обработки активизируют склеиваемые поверхности. Активизируют поверхности в ваннах для химического травления; для различных склеиваемых материалов используют различные составы ванн. Длительность воздействия и температура точно выдерживается. Иногда после активизировании производят обработку в нейтральной или в особых промывных ваннах. Окончательною промывку производят в чистой воде с небльшим содержанием солей хлора и наносят слой клеящего вещества сразу после обработки поверхности.
Физические способы обработки поверхности применяют только для пластмасс; способы оказывают термическое или электрическое воздействие на поверхность детали. К термическим способам относят пламенные способы (например, обработка газовым пламенем). К электрическим способам относят: облучение элементарными частицами, обладающими большой энергией; обработка электрическим разрядом в газовой атмосфере; обработка тлеющим разрядом низкого давления.
Подготовка клея заключается в тщательном смешивании исходных компоненитов. Смешивание выполняется в тех случаях, когда клеящее вещество состоит из двух и более компонентов. При смешивании не должны быть замешаны воздушные пузырьки. Для приготовления больших количеств клея используют вакуумные смесители. Срок применения холодных клеящих веществ ограничен. Обычно смешивание производят перед их употреблением.
Способ нанесения клея определяется его консистенцией (густотой, вязкостью). Жидкотекучие клеи наносят кистью, пульверизатором или погружением и накатыванием с помощью валика. Пастообразные клеи наносят шпателем. Твердые клеи перед употреблением сначала разжижают (для хорошего смачивания поверхностей). Для этого склеиваемые детали нагревают и их поверхность посыпают порошком клеящего вещества. При автоматическом склеивании используют клеевые пленки.
Соединение склеиваемых деталей производится в приспособлениях, обеспечивающих при отверждении клея фиксирование деталей в определенном положении. Фиксирование деталей выполняют с помощью стальных стяжных лент, болтовых соединений снабженных пружинами, грузов, струбцинок, скоб, прессов и пресс-форм. При склеивании на всю поверхность должно действовать постоянное давление. Величина давления зависит от марки клея. Отверждение клея производится в нагревательных печах, обеспечивающих равномерный нaгpeв.
Для нагревания соединяемых элементов при сушке применяют сушильные камеры (шкафы), обдувку теплым воздухом, контактные и рефлекторные электронагреватели, ТВЧ, инфракрасные лучи.
Сборку склеиваемых деталей выполняют запрессовкой в пневматических, гидравлических, винтовых прессах, автоклавах и с помощью специальных приспособлений. Требуемый подогрев деталей при сборке выполняют на прессах с электроподогревом или паровым обогревом. Режимы склеивания (время, давление, температура) определяет применяемый состав клея.
Контроль соединения в готовых изделиях выполняют по этапам: внешний осмотр изделия, простукивание и проверка с помощью специальных приборов без разрушения соединения; испытания образцов - свидетелей или образцов, вырезанных из изделий; испытания разрушением определенного процента изделий от серии и др.
Качество клеевого шва в значительной степени зависит от приемов нанесения клея. При нанесении клея на поверхность необходимо следить, чтобы слой клея был равномерным и строго определенной толщины. Оптимальной следует считать толщину 0,1…0,2 мм. Выбор способа нанесения клея определяется его вязкостью.
Клеи могут быть жидкими, пастообразными или в виде клеящейся пленки. Наиболее рациональны клеящие пленки или липкие ленты, не требующие изменения толщины клеевого слоя. Для нанесения пастообразных клеев чаще всего используют шпатели, низковязких – кисти или щетки. Низковязкие клеи можно наносить и валиком. Хорошие результаты получаются при нанесении клея с помощью пульверизатора.