给工程师的提示 第一部分

给工程师的提示 第一部分

因此,在设计的初始阶段就应该要考虑粘合剂的应用以便充分发掘粘合剂的潜力。良好的零件设计可以提高连接性能,节省成本并且加快生产进程。

新的材料和设计通常需要使用粘合剂。尤其当需要粘接纤维复合材料时,比如CFRP材料,用焊接,螺栓连接和铆接方式无法获得耐久的连接,而使用成型技术或者超声波焊接的零件只能获得有限的承载能力。多种材料的复合设计,比如像合金钢,镁铝合金等高强度金属的应用使得粘接技术变得越来越重要。但这里存在一个一直不断重复出现的典型错误:原来通过需要螺栓连接拧紧或焊接的零件,现在就打算使用粘接技术,但是却不做任何几何外形上的调整就直接粘接。这样做会给带来很多点胶及粘接问题,尤其会影响粘接强度。出现这样的问题,也没有什么可以惊讶的。工程师只有在实践中才能学会粘接合剂的专业有知识。尽管粘接应用越来越繁荣,但是这门科学在工程研究领域依旧是比较冷门的。
传统几何体,如长方体和圆柱体的一些案例能够帮助我们说明利于粘接的设计基本原则。此外与螺栓及焊接等线性连接技术的一个重要不同点是:粘接时粘接力是力量作用在整个粘接面上。所以,对于粘接应用来说, 最坏的情况就是在一块很薄的钣金上设计的边对边的小面积粘接。(图1)。

这样的设计是否是最明智的选择或者只是基本可以接受的方案,主要取决于实际应用中当受力增加时的应用情况。基本上离心力是肯定会需要承受的。 这样的离心力不仅仅是作用在一个方向,而是随着旋转不断变化以达到平衡状态。 在这样的情况下胶材将要承受剥离力,而剥离力对粘接来说非常不利。但是,已经证实如图2所示的卡槽连接的设计是很好的解决方案,它的基本原理跟我们熟悉的木材建筑设计中用到的燕尾槽结构类似。 除了粘接面积大之外, 这样的设计还使得两个零部件能够均匀受力同时相互自锁,并且更不容易被弯曲。

图3所示的就是一个典型的不合理的设计,原本设计的是采用焊接方式,现在打算使用粘接的方式。尽管这样粘接能够获得合适拉伸及剪切强度,但是一旦出现轻微的剥离力就会使得整个结构都不稳定。但是这个问题很容易克服,比如设计一个更大的圆柱底面。在底盘上钻孔也能达到类似圆形卡沟槽连接结构的效果。