选择接头基材和尺寸的要点与建议

1.接头基材的选择

接头基材应当根据接头的功能和可粘性进行选择。在多数情况下，接头材料是在产品零件设计时决定的，粘接时已无选择余地了。对于特殊功能接头的材料，选择范围较小，它只能在符合功能要求的材料中选取可粘性优良的材料。对于多功能的接头，应根据接头的主功能，有侧重地选择接头材料。例如对剪切强度要求高的接头，应当选用模量高、屈服强度大的材料；接头的厚度适当扩大；胶粘剂应当选用模量低的材料；胶膜要求薄而均匀并适当加大接头搭接长度，都有利于提高接头的剪切强度。又如对接头的剥离强度要求严格时，接头材料应当选取模量高、应力集中程度较小的材料；接头厚度适当加大，借以提高剥离强度；胶粘剂则应当选模量较低、应力集中程度较小、断裂伸长率较大的材料；胶膜厚度适当加大，这样可望获得较高的剥离强度。

基材在符合功能、可粘性要求的前提下，力求表面处理方法尽量简单。

每个接头的材料种类应尽可能少，最好是由一种材料构成。这样将极大地简化胶粘剂及其工艺参数的选取，而且可减小固化后产生的内应力，从而提高接头的强度和使用寿命。当接头必须由多种材料构成时，这些材料的热膨胀系数应当尽量接近。

2.接头尺寸确定

粘接连接的性能分散性大，分散度一般在20%左右。接头的破坏类型间也会因接头内外条件变化而发生转化。标准接头的破坏性强度测试结果，指标重复性较差。在设计中，不能根据标准的粘接强度测试数据来推算实际接头的强度，这给设计带来一定的困难。胶粘剂的种类繁多，接头形式也各不相同，难有普遍适用的计算公式。下面介绍几个经验公式供设计时参考。

根据搭接长度与拉伸强度σ_b的依存关系，制备一组搭接长度l不同的试样，测定其拉伸强度。对给定的胶粘剂，作σ_b=f（l）的曲线，见图1-22。

被粘件的屈服点σ_s或屈服强度σ_0.2的直线与曲线相交，给出了最佳搭接长度。同样，把不同厚度的被粘件的强度测试结果对σ_0.2作图，求得最佳厚度。

图1-22 用试验方法确定最佳搭接长度的曲线

以系数m相对厚度t作图，得一抛物线，其表达式为

l_opt=mσ_0.2 （1-1）

m=0.2t²+0.2=0.2（t²+1） （1-2）

将式（1-2）代入式（1-1），得

l_opt=0.2σ_0.2（t²+1）（1-3）式中，l_opt是最佳搭接长度（mm）；t是被粘件厚度（mm）；σ_0.2是被粘件的屈服强度（MPa）。

圆形套接接头见图1-23。

管接头的等效厚度t′可用式（1-4）计算：(www.xing528.com)

t′=W（D-W）/D （1-4）

式中，t′是管头的等效厚度（mm）；D是小管外径（mm）；W是小管壁厚（mm）。

图1-23 圆形套接接头

a）管材 b）棒材

表1-1列出了圆柱体接头和管接头的最佳搭接长度计算公式。

表1-1 圆柱体接头和管接头的最佳搭接长度计算公式

单面搭接接头的平均粘接强度可用式（1-5）计算：

式中，τ是平均粘接强度；l是搭接长度；t是被粘件厚度；a、b是常数。

式（1-5）中的飞称为接头系数。对给定的胶粘剂、被粘材料的接头，以不同的接头系数制备试件，测定接头的强度σ、τ等，作相应的曲线，见图1-24。设计时，根据强度要求，从相应的曲线上求取接头尺寸。

尺寸选定后，还应根据接头材料、胶粘剂特性和接头受力的情况，结合设计经验，确定安全系数。一般接头的安全系数取1.5～2.0，最大不超过10。

图1-24 平均粘接强度和接头系数的关系