接頭的形式很重要,因為環氧膠黏劑粘接的最佳使用效果是用于承受單純或扭轉的剪切力。實際上應用的接頭形式可以形樣各異、變化多端,但總的看來都是幾種基本類型的單獨或相互組合的結果。掌握了基本類型粘接接頭的性能和特點,便能根據具體情況設計出滿意實用的接頭結構。
1對接
對接就是被粘物的兩個端面或一個端面與主表面垂直的粘接。這對于破損件的修復很適用,因為它能基本上保持原來的形狀。熱塑性塑料制品的溶劑或熱熔粘接就可以采用這種對接形式。但不適用于金屬和熱固性塑料制品,原因是對接承受不均勻扯離力的作用,容易產生彎曲形變和應力集中,對橫向負荷十分敏感,難以承受軸向拉力。同時,粘接面積小,承載能力低,其結果是不牢易壞。如果實在不能改變原來的形狀,一定需要用對接,那就只好采用穿銷、補塊等增強措施。對于新設計的結構粘接接頭,最好避免使用對接。
2斜接
斜接就是將兩被粘物端部制成一定角度的斜面,涂膠之后再對接,實際上就是小于90度角的對接,不過一般的斜接角應不大于45度,斜接長度不小于被粘物厚度的5倍。應該說斜接承受的是剪切力,分布比較均勻,粘接面積增加較大,承載能力提高,不但縱向承載能力較強,而且橫向承載能力也較好,還能保持原來的形狀,因此,是一種比較好的接頭形式。然而,實際上應用并不廣泛,其原因是斜面制備比較困難,若是配合不好,膠層厚度難以保證,很可能收不到預想的效果。
3搭接
搭接就是平板型被粘物涂膠后疊合在另一平板被粘物端部一定長度上,即兩個被粘物部分地疊合。由于是平面粘接,主要承受的是剪切力作用,分布比較均勻。單搭接接頭因結構簡單易行,已是最為廣用的接頭形式,搭接粘接面積大,承載能力強,并隨搭接寬度的增大而成正比例地增加。雖然搭接長度的增加也會使粘接面積增大,但是承載能力與搭接長度卻沒有正比關系。根據理論計算和試驗測定得知,在一定的搭接長度內,搭接接頭的承載能力隨著搭接長度的增加非線性提高較快,而搭接長度較大時,承載能力增加變緩,當達到某一定值后就不再提高了。顯而易見,搭接長度不是越長越好,而寬度往往受被粘物尺寸的限制,也不能任意增加。
按理根據設計要求的粘接強度和給定的厚度,出搭接長度,但因不同的膠黏劑和表面處理方法所得的圖形并不相同,所以目前還很難由圖直接求出搭接長度,也沒有一個普適的公式,還只能由經驗和試驗確定。通常搭接接頭長度應不小于被粘物厚度的4倍,不大于寬度的O.5~1倍。
一般來說,接頭長度越短、被粘物越厚、膠層越厚、膠黏劑韌性越好、被粘物剛性越小,應力集中越小。實際上這些條件難以完全滿足,因此,搭接接頭都存在著應力集中。提高搭接接頭粘接強度的有效方法是增加接頭寬度。如果將被粘物端部削斜、倒角、挖槽、減薄等都可以減小應力集中,提高粘接強度,使搭接接頭更有普適性和可靠性。搭接接頭長期處于剪切應力狀態,有可能會產生蠕變。膠瘤對單搭接接頭承載能力有影響。
4套接
套接就是將被粘物的一端插入另一被粘物的孔內形成銷孔或環套結構。其特點是受力情況好,粘接面積大,承載能力強,適用于圓管或圓棒與圓管的粘接。套接在插管時中心位置不好定正,膠層厚度不宜控制,這就要采取一些措施,如用專門工具進行定位。另一簡單方法就是在插入件的一端涂上膠,令其初步固化,然后再涂第2次膠進行裝配,這樣就能使膠層厚度有所保證,至少不會插入深度也和搭接長度一樣不是越長越好,一般不超過管子外徑的1.5~2.O倍,也可用下述經驗公式計算:
L=O.8D+6
式中L——插人管深度/mm;
D——插入管外徑/mm。
插管(或圓棒)與圓管內徑的間隙不應超過O.3mm,否則將會因膠層太厚而降低粘接強度。