胶接成型
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第791页（3165字）
胶接是用合成高分子胶黏剂把两个工件连接到一起，并使接合处获得所需连接强度的连接工艺。胶接在机械制造领域中已成为一种与焊接、机械连接并列的新型连接工艺，广泛应用于航天航空、石油化工、机械制造、电器仪表等工业生产。
(一)胶黏剂及其应用
1．胶黏剂的组成
胶黏剂一般由黏料、固化剂、催化剂、增韧剂、增黏剂、填料、稀释剂和稳定剂等组成。黏料是不可缺少的主要成分，其余成分要根据胶黏剂的性能和要求决定是否加入。
黏料又称胶料或基料，对胶黏剂的胶接强度、耐热性、耐蚀性等性能起着决定性的作用。以动物骨皮、松香、天然橡胶等天然高分子化合物为黏料的胶黏剂称为天然胶黏剂，以合成高分子化合物为黏料称为合成高分子胶黏剂，它可分为以下三类：
(1)合成树脂类：包括环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂等。
(2)合成橡胶类：有丁腈橡胶、聚硫橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等。
(3)混合物或共聚物类：即前两类的混合型，有酚醛－丁腈、环氧－丁腈等。
固化剂会影响胶黏剂胶接强度、耐热性等使用性能，常用的固化剂有胺类、低分子聚酰胺、咪唑类和胺类与其他化合物反应所制得的固化剂等。
增韧剂用以降低胶黏剂的脆性，提高其韧性，常用的有苯二甲酸二丁脂、磷酸三甲苯脂等低分子有机液、聚酰胺与聚乙烯醇缩醛等合成树脂，以及丁腈与聚硫等合成橡胶。
稀释剂是一种能降低胶黏剂黏度的组分，能增强胶接剂对工件表面的浸润能力，并使胶黏剂便于施工。环氧树脂胶常用的稀释剂有戊醇、二甲苯、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚等。
催化剂是用于缩短固化时间、降低固化温度的物质。填料可提高胶接强度和耐热性，并使胶接层热膨胀系数和收缩率降低，同时也可提高胶黏剂的黏度。常用的填料有金属粉末及玻璃纤维、石棉等非金属的长、短纤维及其他添加剂。
2．胶黏剂的种类
胶黏剂的品种繁多，应用十分广泛，按其用途可分为以下四类：
(1)结构胶：结构胶主要用于受力部位的连接，如航空航天(图10～60)、汽车、船舶及各种机械设备的连接件(图10－61)。常用的品种有三种：酚醛－丁腈结构胶，可在－50～200℃下长期工作，交界的抗剪强度可达30MPa以上，韧性与耐老化性很好，但胶接工艺较复杂，固化时需加热到150℃左右。
图10－60 飞机零件的胶接(单位：mm)
a．胶接蒙皮 b．胶接机翼蜂窝结构
图10－61 机械设备上连接件的胶接(单位：mm)
a．制动摩擦盘 b．钢管矫直辊
环氧－丁腈结构胶，不含任何溶剂，胶接强度很高，用于胶接飞机机翼的蜂窝夹层结构(图10－60b)，性能十分良好。环氧树脂结构胶，因添加聚砜作增韧剂，可使抗剪强度达40MPa以上，耐疲劳和冲击性良好，属高强度结构胶，可用于石油钻杆及硬质合金刀片等的胶接，如图10－62a、b所示。
图10－62 刀具及容器的胶接(单位：mm)
a．硬质合金铰刀 b．小砂轮 c．试验台真空筒的密封
(2)密封胶：可补充或替代某些固体密封件，并具有良好的密封效果，可用于平面、圆柱面、管接头、飞机与轿车挡风玻璃、车身曲线边缘等的密封。如尼龙密封胶的使用温度为－50～250℃，可用于油箱、齿轮箱、煤气管道等连接处的密封。
环氧树脂密封胶可在200℃下长期使用，主用于高真空容器的堵漏和密封(图10－62c)，以及激光发生器的胶接和密封等。丁腈橡胶密封胶具有良好的耐油、耐热、耐水和耐老化性能，使用温度可达250℃，当连接面间隙较大时可与固体密封件并用。
(3)修补胶：利用胶接技术对机件、容器、铸件等进行修补，如环氧树脂胶既可修补，还有胶接、密封、绝缘等功用，可修补飞机的油箱和外蒙皮等。厌氧胶在空气中有良好的流动性和渗透性，一旦隔绝空气便迅速固化，耐酸、碱、盐和水，收缩率小，密封性好，耐冲击振动，可用于浸涂铸件，修补微细孔和裂纹(图10－63)，以及紧固、密封和胶接等。
图10－63 胶接修补裂纹(单位：mm)
a．加镶块补裂 b．轧辊补裂
(4)特种胶：特种胶有导电胶、导磁胶和导热胶等。导电胶主要用于不能采用锡焊的电子设备、仪器仪表中，以及电缆接头的连接、印刷线路等的修复，还有能耐1500℃高温导电胶，可胶接炼钢炉内的炭棒。导磁胶与导电胶相似，导热胶主要用于需导热或散热零件间的连接。
(二)胶接工艺及接头
1．胶接工艺
胶接工艺过程：确定部位→表面处理→涂胶→凉置→胶合→清理→固化→检验及整修。不同的胶接条件，工艺也不尽相同。工艺选择是否恰当，直接影响胶接质量。尤其，涂胶一般应在温度为15～30℃、湿度小于70%～75%的条件下进行，胶层不宜太厚应均匀，一般应控制在0．08～0．15mm，且掌握好固化温度、压力及时间。
2．胶接接头
胶接接头形式的设计，应尽量使胶层承受压缩力、剪切力、拉伸力的能力较大，避免剥离和不均匀扯离，尽可能增大胶接面积，以增加胶接结构承载能力，并选择合理的胶接工艺。常用的接头形式及比较如图10－64～图10－66所示。
图10－64 平板接头形式及比较
图10－65 角接接头形式及比较
图10－66 圆柱及圆管接头形式及比较
(三)胶接的特点
胶接密封性能好，接头具有耐腐蚀和绝缘等性能，且接头应力分布均匀，耐疲劳性能好。胶接工艺简单，可实现大面积的连接，且适用性广，其应用不受材料类型的限制。与焊接相比避免了高温，可保证不降低被胶接件基本材料的性能。
然而，金属的胶接强度低于焊接，如钢件胶接接缝的抗拉强度只可达30MPa，远低于熔化焊；胶黏剂的耐热性差，使高温环境中工作的机件上应用胶接技术受到限制，而且胶接质量难以控制和检验，在使用过程中胶接层易老化，使胶接强度降低，胶接接头被破坏。