前言
粘接技術是一門套用極其廣泛,具有獨特功能,經濟效益與社會效益顯著且設備簡單、工藝簡便、實用性很強的技術。
金屬粘接是粘接技術的一個重要組成部分。由於金屬材料主要用於製造各種機械設備(工具機、動力機械、起重機械、冶金機械、化工機械、農業機械、電力機械、建築機械等),各種車輛、船舶、飛機、儀表以及尖端技術的飛彈、衛星和宇宙飛船等,它們的許多零部件是在高速、高負荷、高溫、高壓等惡劣與苛刻的條件下工作,因此,金屬粘接技術不但套用領域寬廣,而且技術含量高,工藝難度較大,對膠黏劑的性能要求也高。
隨著科學技術的迅速發展,近年來,金屬粘接技術在我國取得了許多重大的進展。例如,建築結構粘鋼加固(如橋樑、市政設施等)工程的套用,從1981年至今已進行了近兩萬餘項,尚未發現質量問題,一些特例在國際上也屬首例。紅外高溫節能膠黏劑可套用於不直接接觸融體的軋鋼加熱爐等各種熱爐及其管道,在冶金工業,得到了廣泛的套用;組合式粘接軋輥和軌頭套式膠粘結構連線器的研製獲得了初步成功,有望為冶金工業和鐵路交通事業作出貢獻;納米填料耐磨膠黏劑的研製成功為研製納米膠黏劑打開了新局面。
金屬粘接技術正在逐漸建立與完善其技術標準與工藝規範,並擴大其套用範圍。尤其是納米技術與納米材料的出現'是一次技術革命,而且會是一次產業革命'。可以預計,納米材料對膠黏劑的改性將會產生重大影響,本書著重介紹了納米膠黏劑的最新研究成果。
本書由翁熙祥、梁志傑主編,劉世參主審,喬玉林、原津萍、賈永升、孫磊等擔任副主編。第一章、第二章第二節、第三章、第四章第一節、第二節、第五章由翁熙祥執筆。第二章第一節、第十章由喬玉林執筆。第六章第一、二、三、四節由時小軍執筆。第七章由原津萍執筆。第八章、第四章第三節由梁志傑、孫磊執筆,第九章由張其勇執筆,第六章第五節、第六節、第十一章、第十二章、第十三章由賈永升執筆。全書由翁熙祥、梁志傑、孫磊統稿。
本書在研究與編寫過程中,始終得到了裝甲兵工程學院、中國金屬學會金屬粘接分會、北京天工宇工貿有限公司等單位的大力支持,特別是徐濱土院土、彭日輝教授、劉世參教授在膠黏劑的研究與開發過程中始終給予了極大的支持和幫助,謝鳳寬、朱敏、孔星亮等同志做了大量的試驗研究和開發工作,在此深表衷心的謝意。在編寫過程中,還參考了國內外許多作者的專著和論文,順致誠摯的謝意。
由於本書作者水平有限,時間倉促,書中的錯誤和不妥之處在所難免,熱誠歡迎各位讀者、同行和專家批評指正。
作者於2005年4月
目錄
上篇 金屬粘接技術基礎
第一章 概述 3
第一節 粘接技術及其發展概況3
一、粘接技術3
二、粘接技術的發展概況4
三、我國膠黏劑的發展現狀4
第二節 金屬粘接技術的主要功能5
一、結構粘接6
二、表面粘塗6
三、密封與鎖固6
四、帶壓堵漏6
五、組合粘接7
第三節 金屬粘接技術的特點7
第四節 金屬粘接技術的發展方向8
第二章 粘接機理及其理論 10
第一節 粘接機理lo
一、粘接界面形成過程10
二、粘接力的本質11
第二節 粘接主要理論簡介16
一、吸附理論16
二、機械結合理論17
三、相互擴散理論17
四、化學結合理論17
五、配位鍵理論17
第三章 粘接接頭與粘接強度 20
第一節 粘接接頭及其破壞形式20
一、粘接接頭的結構20
二、粘接接頭的破壞形式20
第二節 粘接強度及其影響因素21
一、粘接強度的主要指標21
二、影響粘接強度的因素22
第三節 粘接接頭邊界元法應力計算簡介23
第四章 金屬粘接常用的膠黏劑及納米膠黏劑的研製26
第一節 膠黏劑的組成及分類26
一、膠黏劑的組成26
二、膠黏劑的分類27
第二節 金屬粘接常用膠黏劑28
一、環氧樹脂膠黏劑28
二、酚醛樹脂膠黏劑39
三、丙烯酸酯膠黏劑44
四、聚氨酯膠黏劑47
五、有機矽樹脂膠黏劑48
六、雜環高分子膠黏劑49
七、橡膠膠黏劑49
八、無機膠黏劑49
第三節 納米膠黏劑的研製50
一、納米膠黏劑簡介51
二、納米粒子的分散51
三、納米粒子對膠黏劑性能影響及其作用機理分析53
四、納米膠黏劑的配方最佳化57
第五章 金屬粘接基本工藝的合理設計60
第一節 金屬粘接的基本工藝60
一、膠黏劑的選用 60
二、粘接接頭的合理選擇與設計61
三、粘接表面的處理64
四、配膠、塗膠與膠合67
五、 固化68
六、檢驗與整修68
第二節 不同金屬及金屬與非金屬的粘接工藝69
一、不同金屬的粘接69
二、金屬與非金屬的粘接69
中篇 金屬粘接的主要技術
第六章 金屬結構的粘接技術81
第一節 金屬結構粘接的特點81
一、粘接強度要求高81
二、粘接接頭耐久性要好82
三、粘接工藝要合理83
第二節 金屬結構粘接膠黏劑的選用 84
一、金屬結構膠黏劑的種類及其牌號84
二、選用85
第三節 各種金屬的表面處理88
一、鐵及其合金的表面處理88
二、鋁及其合金94
三、鈦及其合金99
四、銅及其合金101
五、鎂及其合金103
六、鋅及其合金105
七、鈹及其合金106
八、鎢及其合金(包括碳化鎢)108
九、鎳及其合金108
十、鈾109
十一、銀110
十二、其他金屬110
第四節 組合式粘接軋輥的研製112
一、概述112
二、國內現有軋輥生產技術動態分析112
三、新型組合式軋輥粘接技術113
四、組合式軋輥粘接工藝流程114
五、組合式粘接軋輥的研究試製結果115
第五節 軌頭套式膠粘結構連線器的研製115
一、概述115
二、現有軌道鋼軌軌頭連線方式的分析116
三、新型鋼軌軌頭的粘接技術117
四、具體實施方案1lS
五、具體實施工藝118
六、鋼軌軌頭套式粘接結構試驗結果119
第六節 結構粘接套用實例120
一、產品製造方面的實例120
二、修複方面的套用實例123
第七章 金屬表面粘塗技術130
第一節 概述130
一、技術特點130
二、發展概況130
三、粘塗層的種類13l
四、對粘塗層性能的要求13l
第二節 耐磨粘塗層136
一、常用耐磨膠黏劑的品種、特點及選用136
二、影響粘塗層耐磨性的因素136
三、耐磨塗層磨損機理及提高耐磨性途徑139
第三節 耐腐蝕粘塗層141
一、耐腐蝕粘塗層的種類、性能及選用141
二、粘塗層防腐蝕機理147
三、影響粘塗層耐腐蝕性的因素148
第四節 封存粘塗層151
一、概述151
二、封存粘塗層的種類及選用151
三、影響塗層性能的因素154
第五節 耐熱粘塗層157
一、概述157
二、耐熱膠黏劑的種類、性能及選用157
三、影響耐熱粘塗層的主要因素163
第六節 粘塗工藝164
一、一般工藝過程164
二、粘塗方法166
三、粘塗層的機械加工方法166
第七節 套用實例167
一、磨損的修復167
二、腐蝕的修復170
三、高溫工況零部件的修補173
第八章 粘塗-電刷鍍複合技術175
第一節 簡介175
一、電刷鍍技術的基本原理175
二、電刷鍍技術的特點與用途176
第二節 導電塗層的粘塗工藝177
一、導電膠黏劑及其選用177
二、導電膠黏劑的分類179
三、部分國外導電膠黏劑的種類及性能186
第三節 粘塗-電刷鍍複合技術套用實例186
實例1 用粘塗-電刷鍍複合技術修復油缸柱塞表面186
實例2 用粘塗-電刷鍍技術修復進口油泵188
實例3 大型管道節門鑄造缺陷的修復190
實例4 柱塞腐蝕麻點的修復190
實例5 工具機導軌劃傷的修復191
實例6 軸承座劃傷的修復191
實例7 粘接-電刷鍍複合技術在臥式鏜床導軌修復中的套用 192
實例8 運用粘塗-電刷鍍複合技術修補ZL40B裝載機轉斗油缸活塞桿的劃傷 193
實例9 運用粘塗-電刷鍍複合技術修復減速器殼體軸承孔 194
實例10 運用粘塗-電刷鍍複合技術修復28D風機主軸195
實例11 運用粘塗-電刷鍍複合技術修復柱塞腐蝕麻點195
第九章 密封鎖固技術197
第一節 概述197
一、定義197
二、發展史197
三、密封鎖固技術簡介198
第二節 密封鎖固膠202
一、組成202
二、特點206
三、典型配方207
四、製備方法208
五、包裝208
第三節 密封鎖固膠的性能及選用209
一、系列密封鎖固膠的性能及選用209
二、密封鎖固工藝213
三、密封鎖固劑性能的評價及測試方法220
第十章 帶壓堵漏技術223
第一節 概述223
第二節 帶壓堵漏密封膠黏劑及選用原則224
一、堵漏密封膠黏劑的分類和性能224
二、帶壓堵漏密封膠黏劑的要求228
第三節 國內常用堵漏密封膠黏劑簡介231
一、常用的堵漏密封膠黏劑231
二、帶壓堵漏密封膠黏劑的選擇235
第四節 常用帶壓堵漏方法和專用工具238
一、常用帶壓堵漏方法238
二、常用帶壓堵漏專用工具241
第五節 帶壓堵漏技術在典型環境中的施工工藝244
一、低壓環境下的瞬間粘接堵漏244
二、管道泄漏的修復244
三、法蘭泄漏的修復堵漏246
四、閥門泄漏的修復堵漏248
五、安全注意事項249
第六節 帶壓堵漏技術的套用實例251
實例1 催化裂化裝置內半再生滑閥填料函泄漏的堵漏25l
實例2 閥門壓蓋密封處泄漏蒸汽的堵漏252
實例3 水泵缺口堵漏254
實例4 龍門銑床銑頭箱的密封堵漏254
實例5 水泵殼體裂縫的修補254
實例6 彎頭焊口的粘接堵漏255
實例7 T242塔腐蝕孔洞堵漏 255
實例8 石油儲罐和管路的堵漏256
實例9 汽車拖拉機油箱和水箱的堵漏256
實例10 下水管道滲漏的粘堵 257
實例11 輸油管出現孔洞或裂紋的粘補 257
實例12 汽車油管斷裂的粘接 257
實例13 化工管道漏氣的粘補 257
實例14 飛機整體油箱的粘接密封 258
實例15 冷庫白鐵皮搭接密封 258
實例16 空氣分餾塔的粘接修復 259
實例17 汽車和拖拉機缸體的裂紋粘補 259
實例18 缸蓋裂紋的修復 260
實例19 殼體破裂的修復 260
實例20 變速箱裂紋的粘接堵漏 260
實例21 重載車輛變速箱裂紋的修復 261
實例22 聚乙烯生產裝置管線法蘭堵漏 261
實例23 蒸汽管線上的閥體漏汽的堵漏 262
實例24 水煤氣管道穿孔堵漏 262
實例25 聚乙烯裝置中鋁質料斗泄漏堵漏 262
實例26 尿素車間尿塔的熱電偶套管泄漏堵漏 262
實例27 三通部位減薄泄漏堵漏 262
實例28 鍋爐大法蘭泄漏的堵漏 263
實例29 廢鍋爐出口管的下導淋管泄漏的堵漏 263
實例30 天然氣井口鋼墊圈穿刺漏氣的帶壓粘堵 263
實例31 大型電力變壓器不停電帶油粘補堵漏 265
實例32 大型高爐透平風機油動機缸體的缺陷粘堵 266
下篇 粘接質量的檢測與安全防護
第十一章 粘接質量的無損檢測269
第一節 粘接強度檢驗269
第二節 膠層的質量檢測272
一、全息攝影檢測272
二、熱或紅外線檢驗272
三、X光探傷273
四、聲學檢驗274
第十二章 膠黏劑與粘接件的耐久性試驗275
第一節 大氣老化試驗275
一、方法要點275
二、曝露場地選擇與設施276
三、曝露試樣架276
第二節 大氣加速老化試驗277
第三節 人工模擬氣候加速老化試驗277
第四節 濕熱老化試驗280
第五節 鹽霧腐蝕試驗283
第六節 耐熱性試驗283
第七節 外加應力負荷試驗283
第十三章 安全與防護285
第一節 膠黏劑組分的毒性和防護-285
一、毒性的評定285
二、常用膠黏劑組分的毒性286
三、防護措施287
第二節 膠黏劑組分的可燃性及防護287
附 錄
附錄一 膠黏劑分類的國家標準291
附錄二 粘接技術中常用英語縮寫297
附錄三 膠黏劑的質量檢驗標準305
附錄四 粘接接頭力學強度的測定306
4.1 膠黏劑剪下衝擊強度試驗方法(GB 6328-86) 306
4.2 膠黏劑拉伸剪下強度測定方法(金屬對金屬) 308
4.3 膠黏劑劈裂強度試驗方法(金屬對金屬)(GB 7749-87) 311
4.4 膠黏劑剝離強度的測定方法313
4.5 膠黏劑拉伸剪下蠕變性能試驗方法(金屬對金屬)(GB 7750-87) 321
4.6 膠黏劑對接接頭拉伸強度的測定(GB/T 6329-1996) 324
4.7 無機膠黏劑套接扭轉剪下強度試驗方法(GB/T 14903-94) 326
4.8 無機膠黏劑套接壓縮剪下強度試驗方法(GB 11177-89) 328
4.9 膠黏劑疲勞強度的試驗方法331
4.10 膠黏劑不均勻扯離強度的試驗方法332
4.11 膠黏劑耐化學試劑性能的測定方法(金屬與金屬)(GB/T 13353-92) 333
參考文獻336