Data dodania:
2018-03-05
Opracował:
Aleksandra Lewandowska, Sławomir Chorek
Zobacz także:
Klejenie metali w przemyśle
Kiedy kleimy?
Na pewno nie jest to dobra metoda na łączenie elementów o dużej grubości. Klejenie warto rozważyć, gdy powstała konstrukcja ma się charakteryzować dużą sztywnością w połączeniu z niską masą. Takie wymogi występują w przemyśle konstrukcji transportowych. Pierwszą gałęzią, w której zaczęto stosować tę technologię było lotnictwo. Potem zaczęto ją wdrażać do nadwozi izotermicznych, autobusów, samochodów i kontenerów. Inna przesłanka to gdy jeden z elementów jest mniejszy o jeden, dwa rzędy od pozostałych. Sięgamy również po klej w sytuacji, gdy metale łączymy z tworzywami z innego surowca – szkłem czy tworzywami sztucznymi. Zalety.Żadna inna technologia nie da nam takich rezultatów jak klejenie. Dzięki łączeniu metali za pomocą klejów nie występuje korozja bimetaliczna, czy odkształcenia termiczne a dodatkowo zachodzi tłumienie drgań. Kolejna zaleta to pełne wykorzystanie wytrzymałości łączonych materiałów. Proces klejenia nie powoduje powstawania naprężeń, czyli nie osłabia części łączonych, jak ma to miejsce na przykład w spawaniu. Zachowujemy również powierzchnie materiału, bo nie ma potrzeby wiercenia otworów i wkręcania śrub, czy nitowania. Plusem jest to, że kleje samoistnie uszczelniają złącza, dzięki temu nie potrzeba już dodatkowych uszczelniaczy. Klejenie umożliwia łączenie elementów o różnej grubości. Jest to jedyna technologia umożliwiająca łączenie bez przebarwień blach nierdzewnych bezotworowo i bezzakładkowo. Klejenie a inne metody.Podobną metoda do klejenia jest lutowanie, jednak klejenie posiada zasadniczą przewagę nad lutowaniem. Jest to metoda bardziej uniwersalna, nadaje się do większej liczby materiałów. Lutowanie miękkim lutem daje spoinę tylko niewiele mocniejsza od połączenia klejonego. Czynniki mające wpływ na wybór kleju.Przed wyborem odpowiedniego kleju uwzględnić należy następujące czynniki: Rodzaje klejów.Przeprowadzano szereg badań, które miały na celu znalezienie spoiw wykazujących najlepsze właściwości adhezyjne dla konkretnych materiałów. Wyszczególniono grupy klejowe o różnych bazach chemicznych dedykowane do poszczególnych zadań. Oto podstawowe grupy klejów:
• Kleje anaerobowe – Produkowane są na bazie żywic metakrylowych. Metal pełni rolę katalizatora. Gdy nie będzie dostępu powietrza, a tym samym tlenu, w kontakcie dwóch powierzchni, minimum jedna musi być metalem, klej przechodzi z postaci płynnej do twardo-elastycznego ciała stałego. Gdzie wykorzystuje się ten rodzaj klejów? Przydatny jest on w zabezpieczaniu połączeń gwintowych (demontaż poprzez podgrzanie do temperatury wyższej od maksymalnej dla kleju), osadzaniu łożysk, kół zębatych, tulej, piast, czy przy uszczelnianiu powierzchni przylgowych korpusów i pokryw przekładni. Wpływ na czas utwardzania klejów anaerobowych ma aktywność materiału. Do materiałów aktywnych zaliczamy: miedź, stale konstrukcyjne, niehartowane stale węglowe i żeliwo. Materiały nieaktywne to natomiast stale wysokostopowe, aluminium sezonowane i powierzchnie galwanizowane. • Kleje cyjanoakrylowe – To substancje jednoskładnikowe, produkowane na bazie metylu, etylu i alkoksy. Najwięcej zastosowań znajdują kleje na bazie etylu. Polimeryzacja zachodzi dzięki katalitycznym właściwościom wilgoci zawartej w powietrzu. Ten typ klejów cechuje się bardzo krótkim czasem reakcji. Dzięki nim możemy uzyskać mocne połączenie na stali czy aluminium, ale też na tworzywach sztucznych i różnych połączeniach tych materiałów. Kleje cyjanoakrylowe mają szerokie zastosowanie, gdyż cechuje je bardzo szybkie i mocne działanie. Dzięki tym właściwościom służą głównie do łączenia małych elementów. Używa się ich w produkcji narzędzi chirurgicznych oraz w aplikacjach automatyzowanych.
Jak kleić metale?Tak jak w przypadku innych materiałów, należy zacząć od dobrego przygotowania powierzchni. Gdy dany element jest duży lub jego masa jest krytyczna, stosuje się różne sposoby trawienia i pokrywania powłokami, na przykład kataforezę. To skomplikowane procesy wymagające kąpieli chemicznych i specjalnych zabezpieczeń BHP. Prostsza ścieżka to przeprowadzenie samego odtłuszczania czy nakładania warstw podkładów, które mają za zadanie wiązać zanieczyszczenia. Kolejnym etapem jest nałożenie kleju. Istnieją różne techniki. Kluczowe jest takie nałożenie i przyłożenie drugiej powierzchni, by pomiędzy dwa elementy nie dostało się powietrze. Należy we właściwy sposób pobrać klej z pojemników. Rzadki klej, w tubach kartuszach lub butelkach, jest tak zaprojektowany, by sam wypierał powietrze i samoczynnie opływał złącze. Proces ten zachodzi na przykład w złączach gwintowych, gdzie stosowane są kleje nawet o właściwościach kapilarnych.
Kolejny etap to połączenie elementów. Tu napotykamy bardzo często popełniany błąd polegający na dociskaniu elementów. W większości przypadków nie powinniśmy tego robić. Trzeba je jedynie złożyć i ustalić położenie. Chyba że są to elementy odkształcające się, sprężynujące lub odpadające pod własnym ciężarem, wtedy oczywiście konieczne jest zabezpieczenie ich położenia do momentu uzyskania pożądanej spoiny. Choć tu też nie chodzi o dociskanie. Stosuje się dystanse, metalowe lub gumowe podkładki, by zapewnić odpowiednią grubość warstwy kleju. Dobrym przykładem są odpowiedzialne połączenia konstrukcyjne, gdzie stosuje się kleje ze specjalnymi szklanymi kulkami, które zapewniają odpowiednią grubość warstwy. Skrócenie czasu wiązania kleju.Już na etapie produkcji kleju próbuje się opracować taką technologię, by uzyskać możliwie najmniejszy czas na utworzenie się połączenia klejonego. Produkuje się kleje z boosterem, szybkie kleje dwuskładnikowe, systemy no-mix lub aktywatory. Czas można zyskać też optymalizując metodę nakładania kleju. Optymalizacja procesu należy do producentów i dostawców urządzeń dozujących. Cel to jak najszybsze i jak najbardziej wydajne nałożenie szybkowiążącego kleju. Rośnie moc pomp, precyzja mieszania składników. Zwiększa się automatyzacja procesu nakładania i składania elementów. Wytwarzane są zamknięte pętle sprzężenia zwrotnego. W ciągu każdych kolejnych pięciu lat prawie o połowę spada koszt utrzymania procesów klejenia. Dzięki temu coraz mniejsi producenci mogą sobie pozwolić na zastosowanie tej metody. Podsumowanie.Istnieje wiele metod łączenia metali. Kluczową sprawą jest dobór właściwej technologii pozwalającej osiągnąć pożądany efekt. We współczesnym przemyśle kleje pełnią coraz większą rolę w łączeniu metali z rożnymi materiałami. Stąd mnogość ich rodzajów. To właśnie one umożliwiły połączenia materiałów, których wcześniej nie można było ze sobą zespoić i znacznie rozszerzyły możliwości technologiczne we współczesnym przemyśle. Klejenie to często metoda nie do zastąpienia. W przyszłości, gdy zostanie przekroczona bariera wiązań międzycząsteczkowych, tradycyjne technologie mechaniczne prawdopodobnie przejdą do historii. |