胶接技术-060331

1、绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章目目目 录录录绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录胶接技术（Bond technology） 利用胶粘剂将各种材质、形状、大小、厚薄、软硬相同或不同的制件（或材料）连接成为一个连续牢固稳定的整体的一种工艺方法，称为胶接技术，也叫胶粘、粘接、粘合技术等。结构胶接（structure Bonding） 制造、生产传递较大的静、动态负荷，并在使用环境中长期可靠地工作的结

2、构件的生产。金属胶接结构（Bonded metal structure） 主要或者全部由胶粘剂连成的金属结构或结构件。金属胶接接头(Metal joint) 用胶粘剂把两个金属被粘物胶接在一起的部位。 1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11

3、.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录1.11.21.31.4目 录绪 论第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章2.12.22.32.4目 录被粘物材质 胶粘剂硬化方法 胶粘剂物理形态 胶粘剂主要粘料 2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.

4、32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录2.12.22.32.4目 录绪 论第一章第二章第三章第四章第五章第六章3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录3.13.23.33.4目 录234561015202530拉 剪 强 度/MPaFe 加 入量/ (g/l)234561015202530拉 剪 强 度 /MPaZnO 加 入量/

5、(g/l)3.13.23.33.4目 录绪 论第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章第一节第二节第三节第四节目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录（）混合破坏（）胶粘层内聚破坏（）粘附破坏或 界面破坏（）被粘材料破坏4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.3

6、4.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录（a）胶接前 （b）胶接后 （c）胶层 4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录理想化的接头线受力模型理想化的接头线受力模型“线受力”时劈裂试样内的应力分布劈裂试样上应力和应变的指数分布4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.

7、4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录4.14.24.34.4目 录绪 论第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录

8、5.15.25.35.4目 录图5-4 镀锌钢板胶接接头在温度70、RH98%环境中的老化机制 5.15.25.35.4目 录5.15.25.35.4目 录水分的渗透 水无处不在，并且有强极性和高介电常数，电离后会提高表面张力。而特别高的表面张力会减弱金属和胶粘剂间的范德华力。图5-6 含水率和断裂功及分离强度的关系 将测得的断裂功及分离强度对应胶粘剂的含水率作图，均可判断含水率在1.65%（质量分数）左右为变化率最大的点。 5.15.25.35.4目 录图5-7 水的三相扩散模型 5.15.25.35.4目 录水分子不仅能破坏聚合物分子间的氢键、次价键或化学键，对聚合物产生增塑或降解作用，更

9、主要的是由于水分子很小，极性又很大，很容易沿着亲水的金属氧化物界面层渗透，破坏了胶接界面层的氢键。水能使铝合金的氧化膜发生水合作用，并能引起金属腐蚀。水能引起胶层膨胀、变形，在界面上产生内应力，从而导致脱粘。 图5-8搭接接头的振动响应测试1-悬索 2-端头 3-测试点 4-搭接区 5-锤击点图5-9 胶焊接头1-试样 2，4-电极 3-夹具图5-10 胶焊接头的自由振动阻尼特性 图5-11 摆锤式冲击试验方法a)夏比冲击试验 b)埃佐冲击试验图5-12 ASTM D950 胶粘剂冲击试验1-冲击试样 2-试验机图5-13 ASTM胶粘剂锁固冲击试验的三种加载方式20a) 方式 b) 方式 c

10、) 方式方式表示载荷是均匀分布的。此时摆锤应该进行适当的调整以精确对正试样。方式表明在胶层边缘处出现高的剥离应力和低的剪切应力，因为弯矩的作用。另外，在方式中，摆锤与胶层的快速接触产生了较低的剥离应力和高的剪切应力。 图5-15 楔子试验的试样装夹1-楔块 2-试样夹具 3-基材 4-胶粘剂 5-楔块保持架图5-16 低速冲击试验示意图1，6-支承物 2，5-被粘物 3-锤头 4-胶层 图5-17 低速冲击试验的载荷和吸收功-时间曲线21a)纯环氧胶，吸收功为1.44 J b)纳米填料增强的环氧树脂胶, 吸收功为1.5 J c)Magnabond胶，吸收功为1.47 J图5-18 落锤式楔子冲

11、击试验装置1-平行铰 2-导柱 3-落锤 4-聚碳酸酯楔子 5-钢销 6-双悬臂梁试样图5-19 落锤式楔子冲击试验的图形显示 1-铰与销 2-楔子 3-试样图5-20 落锤式楔子冲击试验裂纹长度与吸收功的关系图5-21 落锤式楔子冲击试验温度与吸收功的关系 maxmax图5-22 恒定应力幅正弦波循环中时间与应力关系图5-23 S-N曲线S-N曲线有利于预测部件的破坏寿命。可是，它无法提供疲劳应力下的破坏与损伤程度。因此，使用应力-寿命法无法通过可见的证明方法判定部件的剩余寿命。特别是它无法区分裂纹的形成阶段和扩展阶段。 图5-24 裂纹扩展的内聚破坏模型1, 2-应变计 3-裂纹图5-25

12、 疲劳试验装置a）试验装置照片 b）原理图1-T形接头 2-加载单元 3-轴承 4-液压马达图5-26 T形接头的两种疲劳破坏机制a)机制A示意图 b)机制B示意图 c)机制A破坏实例 d) 机制B破坏实例图5-27 疲劳试验模拟胶层中的应力分布图5-28 短试样疲劳试验的S-N曲线（频率5 Hz）图5-29 疲劳裂纹扩展曲线绪 论第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章图6-1胶粘剂在德国各工业领域的应用概况 图6-2 各种胶粘剂在德国的用量比例（1999年） 图6-3 胶粘剂应用中与成本有关的环节与参数 图6-4 极限状态法的联合概率图解 图6-5 胶接接头在寿命周期内的失效概率变化

13、情况 图6-6 胶接接头的检测对寿命期内失效概率的影响图6-7 复合材料的组成特征1-蜂窝夹芯 2-胶层 3-复合材料板间胶接 4-复合材料5-材料中的纤维基体 6-蜂窝夹芯的面/芯胶接图6-8 用于评价复合材料剥离强度的浮滚法试验装置1,3-框架板 2-复合材料面板 4,6-钢辊 5-铝合金面板图6-9 适合复合材料的双悬臂梁剥离试验示意图1-预制裂纹(长25.4mm) 2-胶膜(连接预固化或同时固化复合材料板)图6-10 适用于金属被粘物的波音楔子裂纹耐久性试验71,6-铝合金板(厚3 mm) 2,5-分离后胶层 3-暴露后裂纹扩展位置4-暴露前初始裂纹尖端所在位置 7-楔子(厚3 mm)

14、 图6-11 直径为162 m的塔科马体育场木制穹顶图6-12 由酚醛胶粘剂连接的云杉木(指状接头) 图6-13理想化的木材表面a)硬木 b)软木图6-14 湿固化聚异氰酸酯胶粘剂在桦木单板表面上的接触角随时间的变化图像图6-15湿固化胶粘剂在不同含水率单板上渗透情况 1-单板 2-胶层 3-过渡层图6-16 湿固化胶粘剂在不同含水率（质量分数）单板上渗透情况 a) 含水率25% b) 含水率90%1,3-胶层 2-胶液 4-气泡表6-1 根据木材的含水率选择胶粘剂胶接所用胶粘剂含水率%胶接所用胶粘剂含水率%热固性酚醛树脂418酚醛薄膜614常温固化的酚醛树脂412脲醛薄膜614常温固化的脲醛

15、树脂616聚醋酸乙烯酯乳液624热固性脲醛树脂37间苯二酚甲醛树脂2028大豆胶(热压)5聚醋酸乙烯酯树脂乳液57大豆胶(冷压)58氨基树脂612图6-17距木材表层不同距离处的温升与时间的关系 图6-18 火焰处理前和处理后的栎木表面SEM照片a)处理前 b)处理后处理后会带来离子化效果。 图6-19 酚醛树脂的胶缝显微照片 图6-20 热成像法测定层板缺胶的试样图6-21 热成像法测定缺胶的系统构成1计算机 2试样 3热波源（氙灯或卤素灯） 4红外照相机 图6-22 计算机图像处理及分析原理a)一块共计有89194个像素点的试板，用于计算每排像素点的信号平均值b)信号曲线在有缺胶的部位的变

16、化及信号反差的计算过程1表层 2胶层 3基材 4-空气 图6-23 同一试样组中的三块试板图6-24 缺胶部位与高亮度条带相对应图7-1 兰博基尼murcielago跑车的车身 图7-2 兰博基尼murcielago跑车车身面板的横截面1-油漆 2-聚氨酯底胶 3-增韧环氧胶 4-环氧底胶 5-四层纤维板 6-防水密封层图7-3 车身工程中的典型胶接接头1-单组分环氧胶(胶层厚0.10.5 mm) 2-卷边 3-铆接 4-点焊图7-4 装配车间中典型的胶接接头 图7-5由不同的连接技术生产的铝制部件疲劳曲线对比1-胶焊 2-熔焊 3-铆接 4-激光焊 5-点焊图7-6 胶接结构中接头上梳齿的形

17、成过程a)载荷低于胶粘剂的弹性极限 b) 载荷高于胶粘剂的弹性极限，梳齿开始形成c) 载荷大大高于胶粘剂的弹性极限，梳齿开始连通1-胶粘剂 2-被粘物(或纤维) 图7-7 应力-应变曲线的转折点和设计极限、最终载荷的关系1-设计最大应力 2-胶粘剂破坏应力 3-与被粘物破坏对应的胶层最大应力应变4-设计最大载荷引起的应力应变 5-弹塑性模型 6-实际弹性模量图7-8 被粘物热失配引起的力学性能变化a)未承载接头(热失配引起残余变形) b) 拉伸载荷作用的接头(左端部达临界点) c) 压缩载荷作用的接头(右端部达临界点)图7-9 胶接接头边缘胶瘤情况目测a)固化适度 b)欠固化 c)未形成胶瘤

18、d)流动性差 e)气孔 f)粘附力不足1-胶粘剂及胶瘤均固化 2-胶粘剂发粘或发软 3-胶粘剂过期或升温太慢 4-装配不良或未施加固化压力 5-胶瘤中可见气泡 6-胶瘤脱离被粘构件图7-10 Redux 326 带载体胶膜的失效模式a)有孔洞胶膜裂纹的萌生 b)无孔洞胶膜裂纹的萌生 c)有孔洞胶膜裂纹的扩展d)无孔洞胶膜裂纹的扩展 e)有孔洞胶膜200 下裂纹的扩展和失效情况 f)无孔洞胶膜200下裂纹的扩展 g) 无孔洞胶膜200下裂纹的失效1,2,5,6,9-裂纹路径 3-孔洞 4,7-载体 8-孔洞引起应力集中导致接头早期破坏 10-韧性胶层对裂纹扩展的限制图7-11 蒙皮上裂纹不同的修

19、复方法的比较a)胶接 b)铆接1,6-修理部位 2,8-纵梁 3,9-蒙皮 4,10-贴补块5-待修补裂纹 7-镶嵌块 11-新裂纹图7-12 典型长桁的Redux胶接1-纵梁和蒙皮的胶接 2-增强盖板与纵梁的胶接 3-增强盖板与蒙皮的胶接图7-13 典型的舷窗胶接1-蒙皮上的双面胶接 2-增强板与蒙皮胶接 3-厚蒙皮 4-舷窗框架图7-14 船体 的边缘传动推进器1-V形AHFID复合材料结构 2-边缘传动驱动器(RDP)图7-15 用于测试的V型结构(单位：m)1-湿甲板 2-甲板连接界面 3-复合材料结构 4-RDP连接图7-16 复合材料结构基线上的横截面图(单位：mm)1-无碱玻璃纤维内芯 2-纤维缠绕 3-外部纤维缠绕图7-17 铝合金基座的外观图 1-机加工槽 2-锥形区(增加刚度) 3-胶接区 4-外构架图7-18 胶接接头的破坏情况论文摘要控制在论文摘要控制在100-150100-150汉字汉字（符）（符），并限制在，并限制在一页内一页内书写。书写。 论