农机修理中的粘结工艺

程显斌 莫桂玲

摘 要：阐述了有机粘结剂和无机粘结剂的配制、调和及用其修复零件的过程和注意事项。

关键词：粘结剂；环氧树脂；配方；粘补；硬化

中图分类号：S232.8文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.09.045

粘结工艺是利用化学粘结剂与零件之间所起的结合作用，来粘结零件，或粘补零件的裂纹、孔洞等的一种修复工艺。化学粘结剂分为有机粘结剂和无机粘结剂两大类。

粘结工艺在修理中应用范围很广，不仅可以粘结金属零件，而且可以粘结非金属零件；不仅可以粘结材料性质相同的零件，还能粘结材料性质不同的零件。它分为有机粘结和无机粘结两大类。

有机粘结剂包括环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、聚硫橡胶粘结剂等，种类很多，最常用的是环氧树脂粘结剂。常用的无机粘结剂是氧化铜和磷酸配制的粘结剂。

环氧树脂粘结属于一种有机粘结方式，因其具有粘结力强、化学性质稳定、收缩率小、绝缘优良及机械性能较高等优点，在修理中被广泛采用。其主要成分是环氧树脂，加入一定比例的增塑剂、硬化剂、稀释剂和填充剂，均匀混合而成。

1 环氧树脂粘结前的准备工作

粘结剂和零件表面的结合强度，与零件表面的清洁程度关系很大，零件表面越清洁结合强度越好，因此必须认真做好准备工作。

（1）清洗。钢铁零件一般用碱水除油，铝合金和胶木零件用汽油清洗，并用砂布或砂轮打磨除去锈层。

（2）破损处的钳工加工。在裂纹两端钻直径3～4 mm的止裂孔，并在裂纹处开深为零件厚度2/3左右的V形槽，表面应毛糙，槽的两侧10～15 mm范围内应加工至见到金属光泽。对于较长的裂纹或破洞，可按裂纹长度和破洞大小用厚1.5～2 mm的钢板或铜板配制一块补板，补板应比裂纹长40 mm左右，宽50 mm左右，补板的表面形状应与零件表面密切吻合，然后将补板与零件钻孔、攻丝。

（3）用清洁的毛刷，把裂纹和破洞四周的铁屑、灰土等扫干净，并用丙酮或香蕉水将零件和补板的粘结面擦洗干净。

2 正确选择粘结剂的配方

由于零件的材料和工作条件、受力情况、环境温度等不同，要求的粘结剂配方也不同。

冷硬化粘结剂多用于体积较大，不便加热的零件（如发动机缸体、后桥壳体等），或不能加热的零件（如胶木、电瓶壳等）。热硬化粘结剂则要求耐较高温度或要求粘结强度高的零件，下面列举几种粘结剂的配方。

2.1 铸铁及铝制零件的粘结剂配方

2.1.1 冷硬化粘结剂配方

（1）环氧树脂6101# 100 g，邻苯二甲酸二丁酯15～20 g，二乙烯三胺10～15 g，铁粉100～120 g。硬化条件：常温下24 h。

（2）环氧树脂634#100 g，邻苯二甲酸二丁酯20 g，乙二胺8 g，玻璃丝沫1～2 g，二硫化钼粉1～2 g，铁粉50～200 g。硬化条件：常温下24 h。

（3）环氧树脂618#100 g，聚酰胺树脂200 g，铁粉50～200 g，玻璃丝沫1～2 g。硬化条件：常温下48 h或在180 ℃中保温2 h。

2.1.2 热硬化粘结剂配方

（1）环氧树脂637#100 g，邻苯二甲酸二丁酯12～15 g，邻苯二甲酸酐35 g，石棉粉25～35 g。硬化条件：零件加热至90～100 ℃后粘结，并在130～140 ℃中保温4～5 h，再随炉冷却至室温。

（2）环氧树脂6101#100 g，顺丁烯二酸酐40 g，邻苯二甲酸二丁酯20 g，填充剂适量。硬化条件：常温下硬化1 h，再缓慢升温至180 ℃中保温2 h，随炉冷却至室温。

2.2 电瓶壳的粘结剂配方

环氧树脂637#100 g，邻苯二甲酸二丁酯10 g，乙二胺6～8 g，石棉粉30 g，丙酮10～15 g。硬化条件：常温下24～30 h。

2.3 离合器片的粘结剂配方

环氧树脂6101#100 g，邻苯二甲酸二丁酯15～20 g，邻苯二甲酸酐35 g，石棉粉35 g。硬化条件：在130～150 ℃中保温4 h，再随炉冷却至室温。

2.4 电气绝缘零件的粘结剂配方

环氧树脂634#100 g，邻苯二甲酸二丁酯10 mL，乙二胺8～12 mL，胶木粉30 g，常温硬化2～3天。

3 粘结剂的调制

（1）热硬化粘结剂的调制：将环氧树脂放在烧杯中，加热至全部融化，并在此温度下保温2～3 min。加热的方法，可以用红外线灯照射，也可以在火炉或电炉上隔水加热。然后依次加入增塑剂、填充剂和硬化剂。每加一种成分时都要仔细搅拌均匀，加入硬化剂后，在室温下的使用期为18～24 h。

（2）冷硬化粘结剂的调制：将环氧树脂放入杯中，冬天需要加热至30～40 ℃，夏天不需要加热。然后加入增塑剂和填充剂，并仔细搅拌均匀，最后加入硬化剂，搅拌均匀后即可使用。一般有效使用时间为0.5 h左右，如搅拌均匀后应立即倒在干净白纸上散热，可以延长有效使用时间至1.5 h左右。

4 零件的粘结修复过程

4.1 热硬化粘结剂的粘结

将准备好的零件放入加热炉内加热，炉温应在120～140 ℃之间，炉内不能有烟和明火。当零件加热至90～100 ℃ 时取出，在裂纹的V形槽中灌注热硬化粘结剂，并在粘结剂上贴两层玻璃布，玻璃布之间应均匀涂上粘结剂。然后将粘结好的零件放入加热炉内，在120～140 ℃中，保温4～5 h，再随炉冷却至室温。

4.2 冷硬化粘结剂的粘结

将冷硬化粘结剂涂抹在已经准备好的V形槽内，粘结层的厚度应高于原来表面1～2 mm，并在粘结剂上贴一层玻璃布。然后将零件在室温下放置1～2天，必要时在阳光下曝晒4～5 h即可硬化。对于要加补板的零件，将裂纹周围涂上粘结剂以后，将补板用平头螺钉拧紧，再在补板和平头螺钉的表面涂一层粘结剂。

5 粘结零件硬化质量的检查和机械加工

检查粘结剂的硬化质量，用丙酮擦抹粘结层，如果有溶解现象，则说明没有硬化；如果无溶解现象，则说明已经硬化，可以使用。

用环氧树脂粘结的零件，可以进行机械加工，加工过程中进刀不能过大，速度不能过高，不可冲击敲打。

6 环氧树脂粘结时的注意事项

（1）被粘结的零件表面一定要彻底清除油污、锈层和灰尘，否则会大大降低粘结强度。

（2）加热树脂的温度不能过高，一般不超过80 ℃，以免硬化剂加入后硬化速度过快，来不及使用。

（3）对被粘结零件，如果施加适当压力，可使粘结效果更好。

（4）胺类硬化剂有毒，使用时不要与皮肤直接接触，应戴上手套和口罩，并在通风环境下操作。

（5）汽油、丙酮和香蕉水易燃，应当远离火源。

（6）粘结零件时，粘结层的厚度不能太厚和太薄，一般以0.2 mm左右强度最高。

（7）在硬化过程中，不能变动零件粘结面的相互位置，否则对粘结强度影响很大。

7 典型零件粘补工艺

7.1 气缸体裂纹的粘补

在缸体裂纹两端钻直径3 mm的止裂孔，并在裂纹处开V形槽，用丙酮将粘补处擦洗干净。在前面列举的冷硬化粘结剂的配方中，选用一种配方，调制后涂敷在V形槽中，并高出周围平面1～2 mm，再用玻璃布贴在粘结剂上。粘补后在常温下放置1～2天，即可硬化。

7.2 离合器片的粘结工艺

将离合器摩擦片，按钢片总成上的铆钉孔大小和孔数钻孔，并用铲刀和砂纸除去钢片总成上的粘附物和锈层，再用丙酮或香蕉水将摩擦片和钢片总成的粘结面擦洗干净。

将竹片削成与铆钉大小一样，长5～6 mm的竹，数量与铆钉孔数相同。按照前面列举的离合器片的粘结剂配方，调制好粘结剂，并迅速涂在钢片总成和摩擦片的粘结面上，并将两摩擦片粘结在钢片总成上，注意将孔对正，把竹涂上粘结剂插入孔中，再用夹具将摩擦片压紧。然后放入热炉中，在130～150 ℃中保温4 h，然后随炉子冷却至室温，拆开夹具，将摩擦片边缘稍加修整即可。

8 无机粘结

常用的无机粘结剂是以氧化铜和磷酸为主要成分的无机化学物质配制而成。它可以粘结金属、非金属等各种材料，适用于受冲击力不大，工作温度较高和粘结后不需要拆卸的地方。这种无机粘结剂具有良好的耐高温性能，它能耐600 ℃以上的高温，而且在高温下强度变化很小，所以在拖拉机修理中，常用来修复缸盖气门过梁处的裂纹，以及粘结破裂的排气管等。可以在常温下操作，不需要特殊设备，因而修理成本低。缺点是脆性大，不能承受强烈冲击。

8.1 粘结前的准备

无机粘结前，应用砂纸、喷砂或其他机械加工的方法除去锈层，再用汽油、丙酮或香蕉水彻底清洁。如补裂纹，先在裂纹两端钻直径3～4 mm的止裂孔，再在裂纹处开V形槽，并使粘结表面粗糙，以增加粘结强度。如果补破洞还需要准备补板。

8.2 粘结剂的配制与调和

氧化铜与磷酸的配合比为氧化铜3.5～4.5 g/mL（磷酸）。配合比越大，即氧化铜在粘结剂中的比例越大，粘结强度越好，但凝固速度也更快。一般取3.5～4.5 g/mL，冬季可取大些，夏季小些。根据实验，配合比为4 g/mL的粘结剂强度最好，使用时间也较长。

将已经称好的氧化铜粉和钴粉放在一块做调和用的铜板上，中部掏一凹坑，然后用量杯将浓缩后的磷酸缓缓倒入，用竹片由内向外缓慢调和均匀，约2～3 min后即成浓胶状，并能拉出10 mm以上的丝条，即可使用。

8.3 粘接和硬化

（1）粘结：用竹片将调和好的粘结剂涂在已经开好槽的裂纹处。如果是破洞则可以加补板。如果要粘结两个零件，必须在接触面上充分涂好粘结剂。当采用套接时，应将轴慢慢地放入孔里，间隙间要充满粘结剂。当采用槽接或平面粘结时，粘合后应轻轻地压一下，以使粘结剂厚度均匀。套接的粘结强度最大，槽接次之，平面粘结强度最低。零件的粘结层的厚度对粘结强度也有影响，其厚度以0.15～0.20 mm时强度最高。

（2）硬化：粘结后的零件在室温下硬化8～12 h后即可使用。有条件的地方，可将粘结好的零件先在室温下硬化2 h，再在60～80 ℃中硬化3～5 h，即可使用。

8.4 无机粘结的注意事项

（1）每次调和量以取氧化铜粉4～20 g为宜，过多则调和时放热多，会迅速硬化。

（2）应尽可能在较低的温度下调和粘结，以延长粘结剂的使用时间。

（3）在硬化过程中，不能变动零件粘结面之间的相对位置，否则影响粘结强度。

（4）调和工具使用后，应立即用清水洗净，否则，干硬后不易清洗。