膠接技術(shù)-060331

1、緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章目目目 錄錄錄緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄膠接技術(shù)（Bond technology） 利用膠粘劑將各種材質(zhì)、形狀、大小、厚薄、軟硬相同或不同的制件（或材料）連接成為一個(gè)連續(xù)牢固穩(wěn)定的整體的一種工藝方法，稱(chēng)為膠接技術(shù)，也叫膠粘、粘接、粘合技術(shù)等。結(jié)構(gòu)膠接（structure Bonding） 制造、生產(chǎn)傳遞較大的靜、動(dòng)態(tài)負(fù)荷，并在使用環(huán)境中長(zhǎng)期可靠地工作的結(jié)

2、構(gòu)件的生產(chǎn)。金屬膠接結(jié)構(gòu)（Bonded metal structure） 主要或者全部由膠粘劑連成的金屬結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)件。金屬膠接接頭(Metal joint) 用膠粘劑把兩個(gè)金屬被粘物膠接在一起的部位。 1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11

3、.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄1.11.21.31.4目 錄緒 論第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章2.12.22.32.4目 錄被粘物材質(zhì) 膠粘劑硬化方法 膠粘劑物理形態(tài) 膠粘劑主要粘料 2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.

4、32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄2.12.22.32.4目 錄緒 論第一章第二章第三章第四章第五章第六章3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄3.13.23.33.4目 錄234561015202530拉 剪 強(qiáng) 度/MPaFe 加 入量/ (g/l)234561015202530拉 剪 強(qiáng) 度 /MPaZnO 加 入量/

5、(g/l)3.13.23.33.4目 錄緒 論第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄（）混合破壞（）膠粘層內(nèi)聚破壞（）粘附破壞或 界面破壞（）被粘材料破壞4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.3

6、4.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄（a）膠接前 （b）膠接后 （c）膠層 4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄理想化的接頭線受力模型理想化的接頭線受力模型“線受力”時(shí)劈裂試樣內(nèi)的應(yīng)力分布劈裂試樣上應(yīng)力和應(yīng)變的指數(shù)分布4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.

7、4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄4.14.24.34.4目 錄緒 論第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄

8、5.15.25.35.4目 錄圖5-4 鍍鋅鋼板膠接接頭在溫度70、RH98%環(huán)境中的老化機(jī)制 5.15.25.35.4目 錄5.15.25.35.4目 錄水分的滲透 水無(wú)處不在，并且有強(qiáng)極性和高介電常數(shù)，電離后會(huì)提高表面張力。而特別高的表面張力會(huì)減弱金屬和膠粘劑間的范德華力。圖5-6 含水率和斷裂功及分離強(qiáng)度的關(guān)系 將測(cè)得的斷裂功及分離強(qiáng)度對(duì)應(yīng)膠粘劑的含水率作圖，均可判斷含水率在1.65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右為變化率最大的點(diǎn)。 5.15.25.35.4目 錄圖5-7 水的三相擴(kuò)散模型 5.15.25.35.4目 錄水分子不僅能破壞聚合物分子間的氫鍵、次價(jià)鍵或化學(xué)鍵，對(duì)聚合物產(chǎn)生增塑或降解作用，更

9、主要的是由于水分子很小，極性又很大，很容易沿著親水的金屬氧化物界面層滲透，破壞了膠接界面層的氫鍵。水能使鋁合金的氧化膜發(fā)生水合作用，并能引起金屬腐蝕。水能引起膠層膨脹、變形，在界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致脫粘。 圖5-8搭接接頭的振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試1-懸索 2-端頭 3-測(cè)試點(diǎn) 4-搭接區(qū) 5-錘擊點(diǎn)圖5-9 膠焊接頭1-試樣 2，4-電極 3-夾具圖5-10 膠焊接頭的自由振動(dòng)阻尼特性 圖5-11 擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)方法a)夏比沖擊試驗(yàn) b)埃佐沖擊試驗(yàn)圖5-12 ASTM D950 膠粘劑沖擊試驗(yàn)1-沖擊試樣 2-試驗(yàn)機(jī)圖5-13 ASTM膠粘劑鎖固沖擊試驗(yàn)的三種加載方式20a) 方式 b) 方式 c

10、) 方式方式表示載荷是均勻分布的。此時(shí)擺錘應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以精確對(duì)正試樣。方式表明在膠層邊緣處出現(xiàn)高的剝離應(yīng)力和低的剪切應(yīng)力，因?yàn)閺澗氐淖饔?。另外，在方式中，擺錘與膠層的快速接觸產(chǎn)生了較低的剝離應(yīng)力和高的剪切應(yīng)力。 圖5-15 楔子試驗(yàn)的試樣裝夾1-楔塊 2-試樣夾具 3-基材 4-膠粘劑 5-楔塊保持架圖5-16 低速?zèng)_擊試驗(yàn)示意圖1，6-支承物 2，5-被粘物 3-錘頭 4-膠層 圖5-17 低速?zèng)_擊試驗(yàn)的載荷和吸收功-時(shí)間曲線21a)純環(huán)氧膠，吸收功為1.44 J b)納米填料增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂膠, 吸收功為1.5 J c)Magnabond膠，吸收功為1.47 J圖5-18 落錘式楔子沖

11、擊試驗(yàn)裝置1-平行鉸 2-導(dǎo)柱 3-落錘 4-聚碳酸酯楔子 5-鋼銷(xiāo) 6-雙懸臂梁試樣圖5-19 落錘式楔子沖擊試驗(yàn)的圖形顯示 1-鉸與銷(xiāo) 2-楔子 3-試樣圖5-20 落錘式楔子沖擊試驗(yàn)裂紋長(zhǎng)度與吸收功的關(guān)系圖5-21 落錘式楔子沖擊試驗(yàn)溫度與吸收功的關(guān)系 maxmax圖5-22 恒定應(yīng)力幅正弦波循環(huán)中時(shí)間與應(yīng)力關(guān)系圖5-23 S-N曲線S-N曲線有利于預(yù)測(cè)部件的破壞壽命?？墒?，它無(wú)法提供疲勞應(yīng)力下的破壞與損傷程度。因此，使用應(yīng)力-壽命法無(wú)法通過(guò)可見(jiàn)的證明方法判定部件的剩余壽命。特別是它無(wú)法區(qū)分裂紋的形成階段和擴(kuò)展階段。 圖5-24 裂紋擴(kuò)展的內(nèi)聚破壞模型1, 2-應(yīng)變計(jì) 3-裂紋圖5-25

12、 疲勞試驗(yàn)裝置a）試驗(yàn)裝置照片 b）原理圖1-T形接頭 2-加載單元 3-軸承 4-液壓馬達(dá)圖5-26 T形接頭的兩種疲勞破壞機(jī)制a)機(jī)制A示意圖 b)機(jī)制B示意圖 c)機(jī)制A破壞實(shí)例 d) 機(jī)制B破壞實(shí)例圖5-27 疲勞試驗(yàn)?zāi)M膠層中的應(yīng)力分布圖5-28 短試樣疲勞試驗(yàn)的S-N曲線（頻率5 Hz）圖5-29 疲勞裂紋擴(kuò)展曲線緒 論第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章圖6-1膠粘劑在德國(guó)各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用概況 圖6-2 各種膠粘劑在德國(guó)的用量比例（1999年） 圖6-3 膠粘劑應(yīng)用中與成本有關(guān)的環(huán)節(jié)與參數(shù) 圖6-4 極限狀態(tài)法的聯(lián)合概率圖解 圖6-5 膠接接頭在壽命周期內(nèi)的失效概率變化

13、情況 圖6-6 膠接接頭的檢測(cè)對(duì)壽命期內(nèi)失效概率的影響圖6-7 復(fù)合材料的組成特征1-蜂窩夾芯 2-膠層 3-復(fù)合材料板間膠接 4-復(fù)合材料5-材料中的纖維基體 6-蜂窩夾芯的面/芯膠接圖6-8 用于評(píng)價(jià)復(fù)合材料剝離強(qiáng)度的浮滾法試驗(yàn)裝置1,3-框架板 2-復(fù)合材料面板 4,6-鋼輥 5-鋁合金面板圖6-9 適合復(fù)合材料的雙懸臂梁剝離試驗(yàn)示意圖1-預(yù)制裂紋(長(zhǎng)25.4mm) 2-膠膜(連接預(yù)固化或同時(shí)固化復(fù)合材料板)圖6-10 適用于金屬被粘物的波音楔子裂紋耐久性試驗(yàn)71,6-鋁合金板(厚3 mm) 2,5-分離后膠層 3-暴露后裂紋擴(kuò)展位置4-暴露前初始裂紋尖端所在位置 7-楔子(厚3 mm)

14、 圖6-11 直徑為162 m的塔科馬體育場(chǎng)木制穹頂圖6-12 由酚醛膠粘劑連接的云杉木(指狀接頭) 圖6-13理想化的木材表面a)硬木 b)軟木圖6-14 濕固化聚異氰酸酯膠粘劑在樺木單板表面上的接觸角隨時(shí)間的變化圖像圖6-15濕固化膠粘劑在不同含水率單板上滲透情況 1-單板 2-膠層 3-過(guò)渡層圖6-16 濕固化膠粘劑在不同含水率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）單板上滲透情況 a) 含水率25% b) 含水率90%1,3-膠層 2-膠液 4-氣泡表6-1 根據(jù)木材的含水率選擇膠粘劑膠接所用膠粘劑含水率%膠接所用膠粘劑含水率%熱固性酚醛樹(shù)脂418酚醛薄膜614常溫固化的酚醛樹(shù)脂412脲醛薄膜614常溫固化的脲醛

15、樹(shù)脂616聚醋酸乙烯酯乳液624熱固性脲醛樹(shù)脂37間苯二酚甲醛樹(shù)脂2028大豆膠(熱壓)5聚醋酸乙烯酯樹(shù)脂乳液57大豆膠(冷壓)58氨基樹(shù)脂612圖6-17距木材表層不同距離處的溫升與時(shí)間的關(guān)系 圖6-18 火焰處理前和處理后的櫟木表面SEM照片a)處理前 b)處理后處理后會(huì)帶來(lái)離子化效果。 圖6-19 酚醛樹(shù)脂的膠縫顯微照片 圖6-20 熱成像法測(cè)定層板缺膠的試樣圖6-21 熱成像法測(cè)定缺膠的系統(tǒng)構(gòu)成1計(jì)算機(jī) 2試樣 3熱波源（氙燈或鹵素?zé)簦?4紅外照相機(jī) 圖6-22 計(jì)算機(jī)圖像處理及分析原理a)一塊共計(jì)有89194個(gè)像素點(diǎn)的試板，用于計(jì)算每排像素點(diǎn)的信號(hào)平均值b)信號(hào)曲線在有缺膠的部位的變

16、化及信號(hào)反差的計(jì)算過(guò)程1表層 2膠層 3基材 4-空氣 圖6-23 同一試樣組中的三塊試板圖6-24 缺膠部位與高亮度條帶相對(duì)應(yīng)圖7-1 蘭博基尼murcielago跑車(chē)的車(chē)身 圖7-2 蘭博基尼murcielago跑車(chē)車(chē)身面板的橫截面1-油漆 2-聚氨酯底膠 3-增韌環(huán)氧膠 4-環(huán)氧底膠 5-四層纖維板 6-防水密封層圖7-3 車(chē)身工程中的典型膠接接頭1-單組分環(huán)氧膠(膠層厚0.10.5 mm) 2-卷邊 3-鉚接 4-點(diǎn)焊圖7-4 裝配車(chē)間中典型的膠接接頭 圖7-5由不同的連接技術(shù)生產(chǎn)的鋁制部件疲勞曲線對(duì)比1-膠焊 2-熔焊 3-鉚接 4-激光焊 5-點(diǎn)焊圖7-6 膠接結(jié)構(gòu)中接頭上梳齒的形

17、成過(guò)程a)載荷低于膠粘劑的彈性極限 b) 載荷高于膠粘劑的彈性極限，梳齒開(kāi)始形成c) 載荷大大高于膠粘劑的彈性極限，梳齒開(kāi)始連通1-膠粘劑 2-被粘物(或纖維) 圖7-7 應(yīng)力-應(yīng)變曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和設(shè)計(jì)極限、最終載荷的關(guān)系1-設(shè)計(jì)最大應(yīng)力 2-膠粘劑破壞應(yīng)力 3-與被粘物破壞對(duì)應(yīng)的膠層最大應(yīng)力應(yīng)變4-設(shè)計(jì)最大載荷引起的應(yīng)力應(yīng)變 5-彈塑性模型 6-實(shí)際彈性模量圖7-8 被粘物熱失配引起的力學(xué)性能變化a)未承載接頭(熱失配引起殘余變形) b) 拉伸載荷作用的接頭(左端部達(dá)臨界點(diǎn)) c) 壓縮載荷作用的接頭(右端部達(dá)臨界點(diǎn))圖7-9 膠接接頭邊緣膠瘤情況目測(cè)a)固化適度 b)欠固化 c)未形成膠瘤

18、d)流動(dòng)性差 e)氣孔 f)粘附力不足1-膠粘劑及膠瘤均固化 2-膠粘劑發(fā)粘或發(fā)軟 3-膠粘劑過(guò)期或升溫太慢 4-裝配不良或未施加固化壓力 5-膠瘤中可見(jiàn)氣泡 6-膠瘤脫離被粘構(gòu)件圖7-10 Redux 326 帶載體膠膜的失效模式a)有孔洞膠膜裂紋的萌生 b)無(wú)孔洞膠膜裂紋的萌生 c)有孔洞膠膜裂紋的擴(kuò)展d)無(wú)孔洞膠膜裂紋的擴(kuò)展 e)有孔洞膠膜200 下裂紋的擴(kuò)展和失效情況 f)無(wú)孔洞膠膜200下裂紋的擴(kuò)展 g) 無(wú)孔洞膠膜200下裂紋的失效1,2,5,6,9-裂紋路徑 3-孔洞 4,7-載體 8-孔洞引起應(yīng)力集中導(dǎo)致接頭早期破壞 10-韌性膠層對(duì)裂紋擴(kuò)展的限制圖7-11 蒙皮上裂紋不同的修

19、復(fù)方法的比較a)膠接 b)鉚接1,6-修理部位 2,8-縱梁 3,9-蒙皮 4,10-貼補(bǔ)塊5-待修補(bǔ)裂紋 7-鑲嵌塊 11-新裂紋圖7-12 典型長(zhǎng)桁的Redux膠接1-縱梁和蒙皮的膠接 2-增強(qiáng)蓋板與縱梁的膠接 3-增強(qiáng)蓋板與蒙皮的膠接圖7-13 典型的舷窗膠接1-蒙皮上的雙面膠接 2-增強(qiáng)板與蒙皮膠接 3-厚蒙皮 4-舷窗框架圖7-14 船體 的邊緣傳動(dòng)推進(jìn)器1-V形AHFID復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 2-邊緣傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(RDP)圖7-15 用于測(cè)試的V型結(jié)構(gòu)(單位：m)1-濕甲板 2-甲板連接界面 3-復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 4-RDP連接圖7-16 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)基線上的橫截面圖(單位：mm)1-無(wú)堿玻璃纖維內(nèi)芯 2-纖維纏繞 3-外部纖維纏繞圖7-17 鋁合金基座的外觀圖 1-機(jī)加工槽 2-錐形區(qū)(增加剛度) 3-膠接區(qū) 4-外構(gòu)架圖7-18 膠接接頭的破壞情況論文摘要控制在論文摘要控制在100-150100-150漢字漢字（符）（符），并限制在，并限制在一頁(yè)內(nèi)一頁(yè)內(nèi)書(shū)寫(xiě)。書(shū)寫(xiě)。 論