Трудове навчання (технічні види праці). 9 клас. Гащак

§ 7. Способи з’єднання деталей. Клейові з’єднання

  • 1. Пригадайте й назвіть способи з’єднання матеріалів.
  • 2. Які види з’єднань ви використовували, виготовляючи вироби з деревинних матеріалів?

Склеювання — один з найпоширеніших видів з’єднання однорідних і різнорідних деталей між собою. Склеюють не тільки деревинні матеріали, але й деревину та матеріали на її основі, метали і пластмаси між собою.

Основні переваги склеювання - висока міцність, герметичність з’єднання, гладкість зовнішніх частин склеюваних поверхонь, естетичність виробу. Міцність склеювання в основному залежить від дотримання технології та щільності прилягання поверхонь і не поступається багатьом іншим видам з’єднань.

Технологічний процес клейового з’єднання деталей, незалежно від видів конструкційного матеріалу та клею, можна розділити на декілька етапів: підготовка поверхонь до склеювання; нанесення клею; складання склеюваних деталей; склеювання за певної температури й тиску з наступним вистоюванням; очищення шва від патьоків клею та контроль якості склеювання.

Підготовка поверхонь до склеювання полягає в їх взаємному припасуванні, очищенні від пилу, бруду, жиру та наданні їм потрібної шорсткості. Якість клейового шва залежить від прийомів нанесення клею. Клей можна наносити точково, фрагментально під час склеювання малих деталей та за допомогою пензлів, спеціальних шпателів - на більших площах. Вистоювання деталі після нанесення клею, що містить у собі розчинник, є обов’язковим. До пресування (стискання деталей) потрібно дати відкрите вистоювання, під час якого відбувається видалення з клею вологи та летких речовин. При цьому клей набуває потрібної в’язкості, зменшується усадка клейового шва, знижуються внутрішні напруження та ймовірність виникнення внутрішніх повітряних раковин, що може призвести до неякісного склеювання.

Складання і склеювання деталей між собою здійснюють за допомогою спеціальних пристроїв та устаткування. У складальному пристрої деталі з нанесеним клеєм встановлюють у взаємно правильне положення і фіксують затискними пристроями.

Важливо перевірити і випробувати клейове з’єднання. Основний дефект, який часто виникає під час склеювання, - це непроклеювання (наявність ділянок, у яких не відбулося з’єднання склеюванням). Тому потрібно ретельно дотримуватися технології нанесення клею на склеювані поверхні.

Для склеювання деталей виробів з деревинних конструкційних матеріалів використовують столярний клей.

Столярний клей застосовують винятково в гарячому вигляді (за температури 60...70 °С). Його готують у спеціальних водяних клеянках. Це дві сполучені посудини: одна - більшого розміру, заповнена водою, друга - меншого, у неї за 10...12 год до варіння засипають гранульований або здрібнений плитковий клей і заливають кип’яченою водою так, щоб вона повністю покрила сухий клей. Набряклий клей варять 15...20 хв, після чого наносять на підготовлену поверхню. Склеєні деталі обов’язково потрібно поставити під прес або закріпити в струбцини (мал. 53, а).

Проте не завжди можна скористатися струбцинами. Так, склеюючи деталі непрямокутного склеювання, їх можна стягнути стрічковим затискним пристосуванням, яке забезпечить однаковий тиск на всі кутові з’єднання (мал. 53, б).

Мал. 53. Фіксація склеюваних деталей: а - струбцинами; б - стрічковим затискним пристосуванням; в - ізоляційною стрічкою

Склеюючи дрібні деталі, наприклад складники шестигранної шкатулки, під визначеним кутом, можна використовувати малярний скотч або ізоляційну стрічку. Для цього на довгій смужці ізоляційної стрічки стикують кінчики скосів, а потім акуратно згортають коробочку, щоб скоси щільно зімкнулися (мал. 53, в).

Широкого застосування як у домашніх умовах, так і в промисловості набули термопластичні клеї та інструменти, призначені для їх використання, - термопістолети (мал. 54, а). Основна їх функція - плавлення клею та подавання його до склеюваних поверхонь.

Мал. 54. Патрони термоклею (а); термопістолет (б)

Термоклей виготовляють у вигляді циліндричних патронів різних кольорів. Патрони білого та світлих кольорів є універсальними, тобто підходять для склеювання деталей з будь-яких матеріалів. Якщо патрони мають темніше забарвлення, це означає, що вони призначені для склеювання тільки певного виду матеріалу. Тому перед їх використанням слід ознайомитися з інструкцією.

Щоб термопістолет запрацював, у нього потрібно вставити спеціальні клейові патрони (мал. 54, б). Заряджений пристрій включають в електромережу, після чого патрони починають нагріватися та плавитися. Під час натискання на важіль подачі потік гарячого клею видавлюється із сопла клейового пістолета і наноситься на поверхню деталей, що склеюються (мал. 55).

Мал. 55. Будова термопістолета

За допомогою термоклею скріпити можна практично будь-який матеріал: деревину, гуму, скло, пластик, метали, тканину, пінопласт, кераміку тощо. Під час склеювання він так міцно пристає до поверхні оброблюваного матеріалу, що в подальшому відірвати деталі одну від одної майже неможливо. Швидше вони надірвуться або відламаються поруч із місцем склеювання.

Крім того, термоклей здатний дуже швидко висихати, адже безпосередньо процес полімеризації цієї речовини залежно від застосовуваних поверхонь, а також температури повітря може перебігати буквально за лічені секунди. Тому його краще використовувати для склеювання деталей з невеликою площею склеюваних поверхонь або для крапкового склеювання. Якщо потрібно склеїти дрібні деталі, цей вид клею є ідеальним вибором.

Термоклей має тривалий термін експлуатації. Ні час, ні вплив різних несприятливих чинників, таких як мороз, сонячні промені, велика кількість вологи, не можуть негативно вплинути на його властивості.

Іноді для склеювання дерев’яних деталей використовують і синтетичні універсальні клеї типу ПВА, «Суперцемент», БФ, що широко застосовуються в побуті для склеювання виробів з інших матеріалів. Однак синтетичні клеї, випаровуючись, виділяють шкідливі для здоров’я людини речовини. Тому їх застосування потребує спеціальних умов: доброї вентиляції приміщень, наявності теплої води для миття рук після роботи.

Для склеювання пластиків найчастіше застосовують універсальні клеї, серед яких «Момент», різні секундні клеї, епоксидний клей тощо. Однак існує безліч спеціальних клеїв, призначених для склеювання одного або декількох типів пластику. Пакування таких клеїв містять спеціальну абревіатуру, що позначає назву пластику, для склеювання якого вони призначені (мал. 56): РЕ - поліетилен; РР - поліпропілен; PC - полікарбонат; PS - полістирол; РММА - поліметилметакрилат (органічне скло); PUR - поліуретан; PVC - полівінілхлорид. Кожен тип клею має свої особливості та сферу застосування. Щоб дізнатися, який вид пластику в нас у руках, потрібно звернути увагу на знак вторинної обробки - це трикутник зі стрілками. Якщо на знакові стоять літери PS або цифра 6, то це полістирол. Такий вид матеріалу приклеюють «Суперклеєм», епоксидним клеєм або пластиковим цементом.

Мал. 56. Пакування клеїв

Рідкі клеї - найбільш прості за складом і застосуванням, а тому й поширені. Існує два види рідких клеїв: клеї на водній основі та клеї з розчинником. До них належить клей ПВА, а також клеї на основі каучуку й різноманітних смол.

Клеї на водній основі кардинально відрізняються від клеїв з розчинником за складом і застосуванням, однак принцип дії в них однаковий. Після нанесення на поверхні рідкого клею вода або розчинник, що містяться в ньому, поступово випаровуються, клей твердне і відбувається склеювання. Рідкі клеї підходять для склеювання пористих матеріалів, через які може відбуватися випаровування води або розчинника. Рідкі клеї не дуже швидко висихають, тому положення деталей, що склеюються, одна щодо одної можна злегка відкоригувати вже після їх з’єднання.

Герметичні матеріали такими клеями склеїти дуже важко, або й неможливо, адже клей навіть через тривалий час залишається рідким. Тому для їх склеювання використовують контактні клеї.

До контактних належать такі відомі клеї, як «Момент», БФ-2, БФ-4, гумовий клей і багато інших (мал. 57, а). Досить часто контактні клеї містять токсичні матеріали, тому працювати з ними потрібно чітко за інструкцією - у добре провітрюваному приміщенні, уникаючи вдихання парів і контакту клею зі шкірою.

Мал. 57. Види клеїв: а - контактні; б - реакційні

Клей цього типу потрібно рівним і тонким шаром нанести на обидві поверхні й дати йому підсохнути впродовж 10...15 хв. Потім деталі, що склеюються, треба сильно притиснути одну до одної, причому тут вирішальне значення має саме зусилля, яке прикладається до деталей, а не час їх стиснення. Для склеювання пористих матеріалів рекомендується наносити клей кілька разів - деякий час він буде вбиратися і тільки після просочення матеріалу утворює шар, достатній для склеювання.

Реакційні клеї - це найбільш надійні клеї, вони дають дуже міцне з’єднання (найчастіше воно виходить навіть міцніше, ніж матеріали, що склеюються, тому склеєна річ може зламатися в іншому місці, а шов залишиться цілим). Особливість цих клеїв полягає в тому, що вони тверднуть і виробляють склеювання тільки за дії певних чинників: вступаючи в реакцію з атмосферним киснем під дією ультрафіолетового випромінювання, взаємодіючи з водою тощо. Саме тому вони отримали назву «реакційні» - у результаті впливу зазначених чинників запускаються фізичні, хімічні або каталітичні реакції, що приводять до твердіння клею. До цього типу належать усім відомі «секундні» клеї, зокрема так званий «Суперклей» та ін. (мал. 57, б).

Не можна обійтися без склеювання й під час виготовлення найрізноманітніших деталей з оргскла. Оргскло - матеріал прозорий, тому і клей слід використовувати також прозорий, адже погодьтеся, що зовсім не естетично буде виглядати виріб, на якому видно шар клею.

Для склеювання оргскла переважно використовують клей, який готують на основі дихлоретану. У ньому розчиняють стружку оргскла, яка із часом набухає, після чого такий клей витримують протягом 2...3 діб. Деталі з оргскла легко та міцно склеюються, причому так, що навіть шви склейки виходять прозорими, майже непомітними.

Зверніть увагу! Клей на основі дихлоретану готують заздалегідь у спеціальному приміщенні, де є хороша вентиляція і відсутні продукти харчування.

Мал. 58. Склеювання деталей з оргскла

Зважаючи на високу токсичність клею на основі дихлоретану, для склеювання оргскла можна використовувати також спеціальні та універсальні клеї: універсальний клей миттєвого схоплювання на основі ціакрину «RAPID»; двокомпонентний полімеризаційний клей на основі метилметакрилату «AGOVIT» та ін.

Перед тим як склеювати поверхні, їх потрібно знежирити. Потім нанести на деталі клейку речовину і, поки вони не підсохли, швидко їх з’єднати. Додатково потрібно нанести клей на місце з’єднання (мал. 58). Такий шов виходить дуже міцним - навіть коли скло пошкодиться, він залишиться цілим.

Зверніть увагу!

- Склеювати деталі потрібно тільки на підкладній дошці.

- Під час роботи слід уникати потрапляння клею на шкіру рук.

- Після роботи обов’язково потрібно старанно вимити руки з милом і провітрити приміщення.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

Виготовлення кухонної дошки для нарізання. Склеювання деталей виробу

Для виготовлення кухонної дошки можна використати обрізки клена, горіха, червоного дерева, вишні та деревини інших порід.

Обладнання та матеріали: робочий зошит, заготовки деревини різних порід, розмічальний інструмент, рубанок, ножівка, шліфувальний папір, струбцини, клей, пензлі, шліфувальна машина.

Послідовність виконання роботи

  • 1. Ознайомтеся із завданням практичної роботи та зображеннями виробів-аналогів (мал. 59). У робочому зошиті ескізно зобразіть форму виробу та визначте його розміри.

Мал. 59. Вироби-аналоги кухонних дощок для нарізання

  • 2. Підготуйте самостійно або доберіть запропоновані вчителем вузькі заготовки кількох порід деревини, постарайтеся, щоб висота всіх дощечок була приблизно однаковою, ширина може бути якою завгодно.
  • 3. Обробіть лицьові сторони дощечок рубанком для досягнення однакової товщини й отримання гладких поверхонь. Дощечки бажано не робити занадто тонкими, орієнтовна товщина має становити 15...18 мм.

  • 4. Розпиляйте дощечки вздовж волокон. Мінімальна ширина дощечок повинна складати приблизно 20 мм. Смужки можуть бути різної ширини, моделюйте її на власний розсуд.
  • 5. Розкладіть дощечки в потрібному порядку. Постарайтеся домогтися цікавого зовнішнього вигляду, експериментуючи з комбінацією кольорів і розмірів. Кількість дощечок залежить від ширини обробної дошки.
  • 6. Перед склеюванням за потреби виконайте з’єднання деталей на шканти. Зробіть розмічання та доберіть потрібні шканти.

  • 7. Склейте дощечки. Бажано склеювати не всі разом, а розділити їх на кілька груп. Нанесіть клей тонким шаром на бічні грані кожної дощечки, а потім стягніть усі деталі струбцинами. У результаті у вас повинно вийти кілька груп дощечок.
  • 8. Поверхні кожної групи дощечок обробіть шліфувальним бруском або шліфувальною машиною, якщо дозволяють умови навчальної майстерні.

  • 9. Склейте частини дошки разом, використовуючи ту саму технологію, за якою склеювали дощечки. Зітріть вологою ганчіркою клей, що виступив. Щоб стягнути частини разом, використайте великі струбцини.
  • 10. Відшліфуйте дошку та обріжте її до потрібних розмірів. Округліть межі дошки.
  • 11. По периметру дошки виріжте канавку, яка потрібна для того, щоб сік, що виділяють продукти під час різання, не стікав на стіл. Вирізуйте канавку за допомогою фрезера у присутності й з допомогою вчителя. Щоб канавка вийшла рівною, скористайтеся шаблоном з фанери. Закріпіть його малярським скотчем з трьох боків, а вздовж четвертого переміщуйте фрезер. Потім зніміть скотч з одного з боків і закріпіть той, уздовж якого зробили канавку.

  • 12. Відшліфуйте дошку.
  • 13. Нанесіть на виріб безпечне покриття. Це може бути, наприклад, мінеральна олива. Переконайтеся, що вона добре ввібралася в деревину, за потреби нанесіть покриття в кілька шарів.

Для найдопитливіших

  • Клей - дуже давній супутник людини. Його появу датують періодом неоліту (9,5 тис. років до н. е.). Перший клей був варивом з різної сировини. Кочівники та мисливці робили цей розчин з відвару кісток і сухожиль тварин. Приморські племена отримували клейову субстанцію з розвареної маси риб’ячої луски. Крім того, як клей широко застосовували природні смоли рослинного походження.

Термоклей, термопістолет, контактний клей, реакційний клей.

Термоклей - клеїльна суміш, яка може неодноразово переходити з твердого стану в м’який при нагріванні і тверднути при охолодженні.

  • 1. У чому суть процесу склеювання?
  • 2. З яких етапів складається технологічний процес клейового з’єднання?
  • 3. Як обрати термоклей для склеювання певних матеріалів?
  • 4. Яких правил безпеки потрібно дотримуватися під час роботи з клеями?