Да, вы правильно прочли заголовок. Клей предназначен не только для склеивания бумаги или починки игрушек. В этой статье мы расскажем, как с помощью клея можно соединять металлические (или практически любые другие) детали.
Адгезивы — это целая самостоятельная наука, которая постоянно развивается и совершенствуется. Охватить всё невозможно, но мы выделим ключевые моменты. В первую очередь, речь пойдёт о клеях для металла, которые подходят для самостоятельных работ. Существует множество клеев для различных материалов, но здесь мы сосредоточимся на металлах. Каждый материал обладает своими свойствами, поэтому важно использовать клей, предназначенный именно для тех материалов, которые вы собираетесь соединять. Выбор клея определяет свойства соединения — прочность, гибкость, устойчивость к температурам (высоким или низким) и другие важные для вас параметры.
Клеевые соединения металлов обычно работают двумя способами: за счёт химической и механической связи.
Химическая связь — это молекулярное взаимодействие между клеем и поверхностью металла. Обычно это самый прочный тип соединения.
Механическая связь основана на геометрии поверхности, создавая взаимное сцепление между клеем и материалом основы. Такой механизм также увеличивает площадь для химического взаимодействия.
Существуют и другие типы клеевых соединений, но для металлических поверхностей наиболее распространены именно эти два.
Важный аспект клеев — это два типа прочности соединения: адгезионная и когезионная.
Адгезионная прочность — это сила сцепления клея с поверхностью металла. Насколько надёжно клей удерживает металл?
Когезионная прочность — это сила связи между молекулами самого клея. Клей может хорошо держаться на металле, но если он распадается внутри себя — соединение также разрушится.
Металлы обладают относительно высокой поверхностной энергией. Физика поверхностной энергии не столь важна для этой статьи, достаточно знать, что это облегчает нанесение жидких клеев на поверхность. Однако это же упрощает проникновение масел и грязи в металл. К тому же металлы склонны к образованию оксидных плёнок, которые могут отличаться по свойствам от основного металла. Всё это затрудняет склеивание металлов.
Ключ к хорошему клеевому соединению металлов — правильно подготовленная поверхность. Конкретные требования зависят от типа клея, но в целом поверхность должна быть чистой, без масел и жиров. Лёгкая шершавость также способствует лучшей механической связи.
Подготовка поверхности часто самая трудоёмкая часть процесса. Если тщательная подготовка кажется вам слишком сложной, существуют альтернативные способы соединения металлов.
Грамотно выполненный клеевой шов может быть очень прочным, но как он сравним с привычным болтовым соединением?
Другой популярный способ соединения металлов — сварка. Сварка и клей имеют много общего. Рассмотрим плюсы и минусы клея по сравнению со сваркой.
Клеи бывают практически любого типа. Некоторые предназначены только для металлов, другие — для склеивания металла с другими материалами, есть и универсальные. Для наилучшего результата рекомендуется использовать клей, специально подобранный под вашу задачу. Рассмотрим наиболее распространённые виды.
Эпоксидные клеи очень универсальны. Их можно подобрать под разные задачи. Существуют эпоксидные смолы для высоких нагрузок, высоких температур, низких температур, устойчивости к ультрафиолету, воде, химическим веществам и растворителям и так далее. Эпоксидные составы обычно состоят из двух компонентов (смола и отвердитель), которые смешиваются в определённой пропорции для запуска реакции отверждения. Такой тип называют 2К-системой. Однокомпонентные составы, отверждающиеся на воздухе или при контакте с влагой, называют 1К-системами. Примеры эпоксидных клеёв выпускают West Systems, 3M, Loctite, Gorilla Glue и J-B Weld.
С точки зрения прочности и долговечности эпоксидные клеи — лидеры рынка. Современные автопроизводители часто используют эпоксидные клеи, такие как панели для соединения кузовов автомобилей от 3M, что позволяет получить прочное соединение быстрее и дешевле сварки.
Часто называемые “СА-клей” или более известные как Superglue и Krazy Glue, цианоакрилат — это то, что обычно первым приходит на ум при слове “клей”. Это менее прочный клей, но им можно соединять металлы. Ключевое значение для прочных соединений слабыми клеями имеет достаточная площадь поверхности. Один из примеров применения цианоакрилата на металле — временное крепление мелких деталей при лёгкой механической обработке. Детали, слишком маленькие для зажима, можно приклеить к большей детали, выполнить обработку, а затем разрушить соединение с помощью нагрева. Остатки клея убираются растворителем.
Акриловые клеи довольно распространены и по прочности могут не уступать эпоксидным. Такие клеи более эластичны, что делает их популярными в промышленных клеевых лентах, например, 3M VHB. Также это отличный вариант для соединения разнородных материалов.
Уретановые и полиуретановые клеи известны своей эластичностью, что делает их хорошим выбором для соединения разнородных материалов и даже резины. Для металлов такие клеи применяются реже, но в некоторых случаях подходят. Многие строительные клеи, такие как Liquid Nails Loctite Power Grab, которые продаются в магазинах, основаны на уретанах.
Обязательно ознакомьтесь с инструкциями к вашему конкретному клею, но мы подготовили общий план действий.
Исходя из вашей задачи, определите, какой клей лучше всего подойдёт для ваших материалов. Максимальная прочность иногда не является приоритетом — зачастую достаточно “достаточно прочного” соединения, чтобы сосредоточиться на других важных свойствах.
Рабочее место должно хорошо проветриваться, если в составе клея есть вредные испарения. Подумайте, как фиксировать детали — это может быть простой верстак и струбцина либо сложное приспособление для удержания деталей до схватывания клея. Также важно предусмотреть безопасное место для деталей на время отверждения. Некоторые клеи нечувствительны к этим условиям, а другие могут схватываться мгновенно или даже под водой, но большинству требуется несколько часов или дней для полного отверждения.
Советуем заранее “примерить” детали в сухую, чтобы убедиться, что всё подходит. Лучше выяснить это заранее, чем после нанесения клея.
Тщательно очистите обе детали. В большинстве случаев достаточно мыла с водой или спирта, но иногда для обезжиривания требуется ацетон или специальный растворитель. Если детали стальные, избегайте образования мгновенной коррозии (флэш-ржавчины) после очистки.
Для получения надёжной механической связи рекомендуется обработать поверхности мелкой наждачной бумагой. Требования зависят от типа клея, но большинство клеёв лучше работают на слегка шероховатой поверхности. После шлифовки обязательно удалите пыль и остатки абразива.
Смешайте компоненты (если клей двухкомпонентный) и нанесите на одну или обе поверхности — ориентируйтесь на инструкции. Иногда после нанесения требуется короткая выдержка: одни клеи нужно соединять сразу, другим нужно дать время для появления липкости.
Совместите детали, а если соединение не схватывается мгновенно, зафиксируйте их до отверждения. Иногда детали можно дополнительно скрепить болтами или струбцинами. Никто не запрещает совмещать крепёж и клей в одной сборке.
В зависимости от времени отверждения детали должны оставаться неподвижными до достижения полной прочности соединения.
Клеи имеют свои особенности, но могут стать отличным способом соединения металлических деталей. Имейте в виду, что у каждого метода сборки есть свои плюсы и минусы, и клеи — не исключение. Разные клеи подходят для разных задач, поэтому важно подобрать подходящий именно для вашей. Качественная подготовка поверхности критически важна для получения прочного соединения. Если после прочтения этой статьи вы решили отказаться от клея, существуют альтернативы соединения металлических деталей, такие как сварка и механический крепёж.
