粘接質量控制相當重要，其目的就是要確保粘接的高質量，減小不同批次粘接件性能的差異，提高安全可靠性、牢固耐久性、高效經(jīng)濟性。尤其是用于飛機制造，必須要有嚴格的質量保證。

粘接質量的好壞決定著粘接結構應用的成敗，只有高質量的粘接，才能保證連接的更牢靠，使人們對粘接的效果置信不疑，為粘接技術的高端應用贏得贊譽。

    所謂高質量的粘接就是粘接結構牢固可靠，能夠滿足對強度、剛度和耐久等的性能要求。也就是說，應當兼顧初始強度高和耐久性好兩個方面，不能只追求最初的高強度，而忽視了使用的耐久性。粘接的質量受多種因素的影響，了解這些因素的影響程度，就能采取必要的措施，消除可能存在的軟肋。以最佳質量控制理念為指導，堅持可靠性與經(jīng)濟性、成品率與效率、質量與成本相結合的原則，對影響粘接性能的諸多因素進行全面質量控制，為環(huán)氧膠粘接技術的可靠應用提供強勁有力的保證。

 

 

    影響粘接質量的因素可歸為幾個方面，即膠黏劑、接頭設計、粘接工藝、企業(yè)管理、生產(chǎn)環(huán)境等。它們之間相互關聯(lián)、互相制約，忽視了哪一環(huán)節(jié)，都會出現(xiàn)弊端，帶來隱患，造成失敗。因此，不能顧此失彼，應當多方關照，精心慎重對待，不可掉以輕心，確保粘接質量萬無一失。

 

    （一）膠黏劑的影響

    （1）黏料相對分子質量的影響   一般來說，黏料的相對分子質量低，黏度小，流動性大、易于濕潤，則粘接力大，但因內聚力小，粘接強度低。相對分子質量很大時，內聚力更大，但粘接力太差，也不會獲得高強度。因此，只有中等相對分子質量的黏料，用于配制膠黏劑才是最合適的，既有較大的粘接力，又有一定的內聚力，不僅粘接性好，而且強度也高。如果將不同相對分子質量的同類樹脂混合使用，便會得到中等相對分子質量的黏料，例如E-51環(huán)氧樹脂相對分子質量低，黏度小，濕潤性好，粘接力雖比E-44環(huán)氧樹脂大，但內聚力小，而E-44環(huán)氧樹脂則恰好相反。若將E-51環(huán)氧樹脂與E-44環(huán)氧樹脂按5:5或6:4或4:6質量比混合使用，則因互相取長補短而能獲得較高的粘接強度。

    總的來說，黏料的相對分子質量要有一個適當?shù)姆秶吞呓圆缓?。除了相對分子質量外，相對分子質量分布也有一定的影響，一般而言，相對分子質量分布稍寬些為好。

    （2）增塑劑的影響   加入增塑劑可以提高黏料分子的擴散與濕潤能力，增加粘接力，有利于粘接。而增塑劑用量過大，則會降低內聚強度。同時，低分子物過多，還要降低粘接力，導致粘接強度下降。因此，增塑劑加入量不能太大，適當為宜。對于非活性增塑劑，特別應注意相容性要好，不然離析后逐漸滲透擴散集中于粘接界面，定會引起脫粘。

    （3）填充劑的影響在膠黏劑中加入適當適量的填充劑，可以改善粘接性能，如降低收縮率、減小熱膨脹系數(shù)、提高耐熱性等。在一定的用量范圍內，剪切強度隨填充劑量的增加而提高，但剝離強度卻降低，因此，在承受剝離力時，盡量不加或少加填充劑。如果加人活性填充劑（例如經(jīng)偶聯(lián)劑處理的硅微粉）效果會更明顯。

    （4）溶劑的影響溶劑型環(huán)氧膠黏劑的溶劑選擇必須恰當。要有很好的溶解性，不然離析、分層都不能很好地濕潤被粘表面，嚴重影響粘接效果，甚至根本粘不上。

    （5）膠黏劑儲存期的影響膠黏劑的粘接力隨著儲存時間的延長一般會有所下降，因此，使用新近生產(chǎn)或現(xiàn)行配制的膠黏劑會得到更好的粘接效果，最好不使用接近或超過儲存期的單組分環(huán)氧膠黏劑，以免粘接強度太低而不能滿足使用要求。

    （6）配膠的影響含有相容性不好的樹脂或質重的填充劑，儲存時容易分層或沉淀，在使用前需混合攪拌均勻，不然，直接粘接就會出質量問題。

    雙組分或多組分環(huán)氧膠黏劑在配制時，各組分一定要按規(guī)定比例稱量準確，混合均勻，否則固化劑少了就會不固化而發(fā)黏；固化劑多了，就要反應劇烈而變脆，這些都會使粘接強度大為降低。

    自行配制膠黏劑，各組分一定要符合工藝要求，尤其是要控制水分含量，以免環(huán)氧膠黏劑本身的內聚強度降低。

 

    （二）接頭設計的影響

    接頭設計是否合理，直接影響粘接質量。所采用的接頭應盡量避免剝離、彎曲、沖擊，不要使應力集中于粘接面的末端或邊緣。因為粘接接頭應力分布不均勻程度越大，所能承受的負荷就越小，粘接強度無疑也就越低。不要采用簡單的對接，如果實屬必要，應當設法增強加固。常用的接頭形式為搭接、斜接，若能粘接與機械連接聯(lián)合使用，則更有利于提高粘接強度。

 

    （三）粘接工藝的影響

    （1）溶劑脫脂被粘表面進行溶劑脫脂是最簡單、最常用的方法，對于不同性質的被粘物要選用合適的溶劑，用量應適當控制。因為都是易揮發(fā)性溶劑，用量不能過大，否則溶劑揮發(fā)之后被粘物表面溫度降低過甚，會使空氣中水分凝聚表面，致使膠黏劑濕潤困難，粘接后容易出現(xiàn)界面破壞，導致粘接強度大為下降。所用溶劑要清潔，不含雜質和污染物。例如甲乙酮在儲存期長時發(fā)生聚合而產(chǎn)生油污，溶劑揮發(fā)會留下一層膜，使用時需要注意。脫脂溶劑最好是試劑級，一般的工業(yè)品含有水分和雜質，特別是不能用汽車汽油清洗被粘表面。擦拭用的織物和盛裝溶劑的容器，一定要清潔干凈，不能被污染，應適時更換。

    （2）表面粗糙程度   一般來說，被粘表面適當粗化能夠增大粘接面積，對提高粘接強度有利，如圖7-23所示。因此，在粘接之前表面都要進行打磨或噴砂。但是應當明確，表面不是越粗糙越好，過度的粗糙反而有害無益。由于表面凸凹過甚，界面接觸不良，膠黏劑不易濕潤、滲透，容易缺膠，包裹空氣形成缺陷會使粘接強度下降，尤其是對流動性差的環(huán)氧膠黏劑更為嚴重，所以粗糙程度也與膠黏劑的流動性有關。流動性好，表面可稍粗糙些。

    （3）被粘物的表面性質不同材質的被粘物，其表面性質和狀態(tài)不相同，有的易粘，有的難粘；有的粘接強度低，有的粘接強度高。例如用同種環(huán)氧膠黏劑粘接不同的金屬，其粘接強度的差異是很大的。粘接強度的一般規(guī)律是：鋼＞鋁合金＞純鋁＞鋅＞鑄鐵＞銅＞銀、金＞錫、鉛。

 

 

    （4）被粘物表面溫度適當升高被粘表面的溫度，對提高涂膠后的流動性、濕潤性、滲透性都很有益，被粘物表面可預熱到40～50℃，特別是在低溫季節(jié)這種預熱尤為重要，不然由于濕潤困難，容易脫粘。

    （5）膠層的厚度膠層厚度對粘接質量有顯著的影響，有些人誤認為膠層越厚，粘接強度越高，于是就多涂膠，其實恰恰相反，大多數(shù)膠黏劑的粘接強度都隨膠層厚度的增加而降低（見圖7-24）。例如某膠黏劑，當膠層厚度為0.06mm時剪切強度為36.0MPa；0.20mm時為33.7MPa；0.40mm時為25.7MPa。這是因為薄的膠層，需要更大的應力才能變形，不易產(chǎn)生流動和蠕變，界面上的內應力也小，產(chǎn)生氣孔和缺陷的概率較小。當然膠層過薄，容易缺膠，膠層不連續(xù)，也會降低強度和剛度。因此在保證不缺膠的前提之下，膠層厚度盡量薄些為好，通?？梢缘玫阶畲蟮恼辰訌姸群蛣偠取Ｒ话悱h(huán)氧膠的厚度以0.08～0.15mm為宜，不超過0.25mm。

 

 

    （6）晾置溫度和時間   溶劑型環(huán)氧膠黏劑涂膠后都需晾置，以揮發(fā)溶劑，增加黏性。假如涂膠后不經(jīng)晾置，立刻疊合，是不會粘住的；若是晾置不充分，則會產(chǎn)生氣孔，使粘接強度下降。含有低沸點溶劑的環(huán)氧膠黏劑，只需室溫下晾置即可；含有高沸點溶劑或要在高溫固化的環(huán)氧膠黏劑，除了室溫晾置，還應在中溫下干燥。晾置時間與溫度和被粘物種類有關，溫度高，時間就短；反之亦然。對于致密被粘物，晾置時間長一些，多孔被粘物晾置時間可短些，因為溶劑還有可能繼續(xù)揮發(fā)。

    （7）固化溫度   固化溫度對粘接強度影響很大，粘接強度隨著固化溫度的提高而增加。例如用JW-1環(huán)氧膠粘接鋁合金，室溫固化24h的剪切強度為16.4MPa；60℃固化2h為20.3MPa；80℃固化2h為21.2MPa。固化溫度提高，不僅粘接強度增大，而且固化時間縮短。如果溫度低，則會欠固化或不固化，不能得到較高的粘接強度。固化溫度高有益于提高粘接強度，但也要防止溫度過高，以免出現(xiàn)過固化，膠層變脆，導致粘接強度大幅度降低。加熱時升溫速度也影響粘接強度，需要控制，不宜太快。

    （8）固化壓力   適當增加壓力，可以保證環(huán)氧膠黏劑與被粘表面緊密接觸，有利于擴散、滲透，排除氣體，使膠層均勻致密。對于環(huán)氧一酚醛膠，在一定的范圍內粘接強度隨壓力提高而增大，但壓力增到一定值之后剪切強度開始下降，這是因為壓力過大，擠出膠多，可能造成缺膠之緣故。

    （9）固化時間   任何固化過程都需要一定時間，如果固化時間不足，則固化不會完全，粘接強度必然要低。一般隨固化時間的延長粘接強度提高，但有一極限值（見圖7-25）。升高溫度可以縮短固化時間，如果低于特定的固化溫度，無論怎樣延長時間也是無濟于事。對于不同種類的環(huán)氧膠黏劑，必須給予一定的固化時間保證，才會獲得最大的粘接強度。

    （10）后固化后固化對于提高粘接質量具有重要作用，可以減小內應力，提高粘接強度和耐久性。進行后固化雖然有些麻煩，但還是很有益處。

 

 

    （四）質量管理的影響

欲要提高粘接質量，必須進行科學管理。粘接質量管理包括膠黏劑、操作人員、工作環(huán)境、工藝規(guī)范等方面。

    （1）膠黏劑   首先要搞清楚環(huán)氧膠黏劑的型號和技術性能是否符合工藝要求，切勿貿然使用。膠黏劑儲存都有一定的溫度要求，在冷庫中儲存環(huán)氧膠會使黏度變大，如果直接拿來就用于粘接，則難以保證質量。即使在低溫時不改變狀態(tài)的環(huán)氧膠黏劑，也不能拿來馬上使用，應當在工作場所恒溫一段時間，否則膠液溫度太低，影響濕潤性。若發(fā)現(xiàn)環(huán)氧膠黏劑有異常現(xiàn)象，如黏度、狀態(tài)、顏色等有變化，一定要通過質量分析確定能否再用，如果隨便使用很可能出現(xiàn)粘接質量問題。對于環(huán)氧膠黏劑要嚴格管理，剩余的環(huán)氧膠黏劑一定要蓋嚴，下次再用。配膠時要考慮用量，以免造成浪費。超過適用期的環(huán)氧膠黏劑切忌再用，避免帶來粘接后患。對于雙組分環(huán)氧膠黏劑，取用各組分的工具不可混用，以免局部固化，影響整體。儲存環(huán)氧膠黏劑，溫度不宜過高。

    （2）操作人員   粘接工藝的實施，目前人仍是中心環(huán)節(jié)，如何提高人的素質，則是粘接質量優(yōu)劣的關鍵。操作人員一定要經(jīng)過專門培訓，對粘接技術應有必需的知識和技能，經(jīng)考核合格持證上崗。不能認為粘接操作很簡單，只是涂膠疊合便可完事，滿不在乎，這樣難免會出現(xiàn)質量問題。一定要有科學態(tài)度，嚴格按照工藝規(guī)程執(zhí)行，只有規(guī)范工藝過程，才能保證粘接質量。

    （3）工作環(huán)境   粘接操作的工作環(huán)境必須有利于保證粘接質量。在環(huán)境因素當中濕度、溫度、清潔度對粘接質量有著重要影響。

    粘接環(huán)境的空氣濕度大，被粘物表面易吸水分，影響環(huán)氧膠黏劑的濕潤，粘接后容易出現(xiàn)界面破壞。

    對于溶劑型環(huán)氧膠黏劑，濕度大，涂膠后溶劑不易揮發(fā)，使粘接強度下降。許多環(huán)氧膠黏劑在粘接金屬時，雨天施工要比晴天時粘接強度低，因此，在陰雨天粘接時，除非有空調設備，質量難以保證。為了保證粘接質量，必須控制環(huán)境的空氣相對濕度保持在40%～60%。

    如果粘接場所的溫度低，環(huán)氧膠黏劑流動性就差，被粘表面溫度也低，這些則使環(huán)氧膠黏劑濕潤被粘表面造成困難。同時，溶劑型環(huán)氧膠的溶劑也難以揮發(fā)，殘留量相對增大，若掌握不好，不可能形成牢固的粘接。所以粘接操作的室溫不得低于18℃。當然溫度過高也不好，不易控制，最好不超過30℃。

    粘接現(xiàn)場應避免有塵土飛揚，對于溶劑型環(huán)氧膠黏劑，在粘接現(xiàn)場需要較長時間敞晾，若空氣中灰塵大，會使涂膠面污染，影響粘接效果。

    （4）工藝條件   每一種環(huán)氧膠黏劑都有特定的工藝條件，必須按照規(guī)定執(zhí)行。不可隨心所欲，急于求成，只圖進度，忽視質量，這樣才能有力保證粘接的高質量。

 

 

    粘接質量的控制包括膠黏劑、被粘物、粘接工藝、操作環(huán)境、儀器設備、粘接部件、操作人員等。通過膠黏劑驗收、首件鑒定試驗、粘接過程控制試驗和直接檢查粘接裝配件等實現(xiàn)質量保證。

 

    （一）膠黏劑和輔助材料的控制

    所選用的環(huán)氧膠黏劑應有足夠的性能數(shù)據(jù)，并進行必要的應用實驗。膠黏劑購進后應對包裝進行檢查，不應有損壞和泄露，必須附有合格證。還要按標準要求對理化性能進行檢測，確認合格后方可使用。儲存時應以原包裝密封儲存，防止受潮，符合規(guī)定的溫度、濕度、避光、放置狀態(tài)、時間等要求。從低溫或冷藏室中取出的環(huán)氧膠黏劑應在與環(huán)境溫度平衡后開封使用，以防吸潮。超過儲存期的環(huán)氧膠黏劑未經(jīng)復驗合格允許，一律不能使用。

    粘接工藝過程用的輔助材料也要符合標準規(guī)定，并有合格證。

 

    （二）被粘物的控制

    首先要檢查被粘物是否符合工藝要求，表面有無損壞和污染。表面處理必須精心進行。如果需要化學處理，必須控制好適當?shù)某绦?、浸泡溫度和時間、溶液濃度和污染程度。若是噴砂處理，應當定期更換砂料。溶劑擦拭要用新鮮試劑和干凈布料，并應經(jīng)常檢查盛裝溶劑的容器和擦拭用的布料是否已臟污。

 

    （三）粘接工藝過程的控制

    所有被粘零件都要在表面處理前進行預裝配，檢查配合間隙是否合適。表面處理好的被粘件，在涂膠前應保持清潔與干燥，必要時涂布底涂劑，要戴衛(wèi)生手套取拿，防止被污染。雙組分環(huán)氧膠黏劑配制一定要計量準確，攪拌混合均勻。應在適用期前用完。涂底膠時應控制膠層厚度，一定要晾干或烘干，以免影響粘接強度。膜狀膠黏劑勿忘撕去隔離膜（或載體），再將膠膜鋪在黏合面上，小心不要起皺，否則會夾入空氣。涂膠后的零件須用某種工具或夾持裝置進行裝配。固化時嚴格控制固化溫度、壓力、時間，尤其是加熱固化時的升溫速度、最高溫度、溫度均勻性和冷卻降溫速率。對要求耐久性的粘接件應密封防護。粘接成品進行必要的檢驗。

 

    （四）操作環(huán)境的控制

    溫度、濕度、灰塵等都會影響粘接效果，對粘接操作環(huán)境應有嚴格要求，工房溫度保持在18～30℃，相對濕度不超過65%。應有溫、濕自動記錄裝置。若濕度過大，則被粘物會吸收少量濕氣，在加熱固化時氣化而使膠層疏松?？諝鈶?jīng)過濾，保持空氣清潔無塵?，F(xiàn)場不準有產(chǎn)生煙霧、粉塵和水蒸氣的操作。

 

    （五）設備儀器的捏制

    加壓和加溫設備要適用可靠，測量儀表應有足夠的準確性，所用的工具清潔干燥。設備、儀表和工藝裝備應按規(guī)定進行檢定，合格之后方可使用。

 

    （六）粘接部件的控制

    對已粘接好的部件應目視檢查外觀質量，不應有錯位、翹曲、凹坑、裂縫或鼓包等。對粘接部位全部進行非破壞性檢驗，采用敲擊法檢測大面積粘接缺陷；用超聲波穿透法檢查內部有無缺陷；用聲阻儀或福克儀檢測粘接脫粘或弱界面層。還應按規(guī)定作破壞性力學性能檢測。

 

    （七）操作人員的控制

    操作人員的素質極為重要，一定要技術熟練，愛崗敬業(yè)，嚴格認真，相對穩(wěn)定，經(jīng)常培訓。

采用計算機檢測和控制粘接表面處理質量、施膠、裝配、固化等工藝過程和自動化探傷，可以確保粘接質量的可靠性和穩(wěn)定性。

 

 

    由于影響粘接質量的因素很多，在粘接接頭中有時難免會出現(xiàn)一些缺陷，了解這些缺陷的表現(xiàn)及其解決方法，便可以減少或避免缺陷的產(chǎn)生，從而提高粘接質量和良品率。

    根據(jù)缺陷的大小可分為宏觀缺陷和微觀缺陷，宏觀缺陷主要有：顏色變化、雜質、裂紋、裂縫、壓痕、起泡、小坑、起皺、焦化、分層、脫膠等。微觀缺陷有：微小氣孔、微裂紋、疏松結構等。宏觀缺陷往往是小面積的、局部的、不連續(xù)的，而微觀缺陷則是大面積的、連成片的。從大量的破壞實驗結果來看，真正引起結構破壞的還是微觀缺陷。表7-19列舉了常見的粘接缺陷及解決方法。

 

 

 

 

    為了確保粘接質量，必須滿足如下一些要求。

    1.選擇適其所用的環(huán)氧膠黏劑，用前于室溫下停放足夠時間。

    2.兼顧膠黏劑強度高和耐久性好兩個方面。

    3.不要使用超過儲存期和適用期的環(huán)氧膠黏劑。

    4.單組分環(huán)氧膠如果有分層、沉淀，使用前應攪拌均勻。

    5.雙組分環(huán)氧膠應按規(guī)定比例準確計量，調配混合均勻。

    6.不要采用簡單的對接，非對接不可時需采取增強措施。

    7.盡量采用搭接、斜接、套接、混合連接。

    8.搭接長度不要太長。

    9.粘接層壓材料勿用搭接，宜用斜接。

    10.加螺、加鉚、卷邊、包角，防止剝離。

    11.脫脂溶劑用量不宜過大，以防空氣中濕氣凝集表面，降低粘接強度。

    12.被粘表面的油污清除干凈，應先脫脂后打磨再脫脂。

    13.脫脂用的溶劑和織物及噴砂用的磨料應適時更換，以免臟污后影響處理效果。

    14.表面粗糙度適當為宜，不要過度。較大的粗糙度會使粘接接頭產(chǎn)生應力集中，降低粘接強度。

    15.表面處理后停放時間不能過長，最好盡快粘接。

    16.施膠前被粘表面要進行適當預熱（40～50℃），增加濕潤性。

    17.施膠量不要太大，膠層宜薄不宜厚，但要保證不缺膠。

    18.溶劑型環(huán)氧膠黏劑涂膠后應充分晾置，以免產(chǎn)生氣孔。

    19.環(huán)氧膠黏劑黏度不要太大，可用加熱或稀釋的方法降低黏度。

    20.裝配用夾具壓力足夠，過大過小皆不利。

    21.加熱固化的環(huán)氧膠黏劑應先在室溫下凝膠，過早升溫會造廄流淌缺膠。

    22.加熱固化要階梯升溫，速度不能太快，溫度要均勻一致。

    23.施壓不宜過早，應分段加壓，壓力要均勻。

    24.固化溫度切忌過高或過低，避免過固化或欠固化。

    25.固化時間應嚴格控制，勿長、勿短。

    26.加熱固化后冷卻時要緩慢降溫，不要急于取出粘接件。

    27.盡可能進行后固化，消除內應力。

    28.粘接環(huán)境溫度不低于18℃，相對濕度不大于65%，空氣清潔，無塵土飛揚，防止污染被粘表面。

    29.加強對粘接成品的外觀和性能檢驗。

    30.粘接所用的裝置和器具一定要清潔干燥，無不良影響產(chǎn)生。