Je možné sestavit auto s lepidlem?

Mnoho výrobců automobilů, včetně společnosti BMW, použilo místo šroubů nebo svarů automobilové konstrukční lepidla k připevnění plastových obkladů k vozidlům. Podívejte se na naši galerii obrázků pro motor auta. Johannes Simon / Getty Images

Když si představujete montážní linku v závodě au-to, pravděpodobně si představujete svářečky, nýty, šrouby a šrouby, které spojují všechny části automobilu dohromady. Možná vás překvapí, že mnoho výrobců automobilů pomocí lepidla spojuje některé díly dohromady s moderními vozidly. Toto není druh lepidla, které najdete v batohu školního dítěte, nebo druh lepidla do auta, který byste mohli použít k sestavení plastového modelu - automobilová strukturální lepidla jsou pokročilé materiály zvané epoxidy, které lze přizpůsobit tak, aby se lepily na téměř jakýkoli povrch a vydrží širokou škálu teplotních extrémů.

Použití lepidla v automobilové výrobě není způsob, jak snížit rohy nebo vyrobit nižší auto. Moderní lepidla nabízejí mnoho technických výhod oproti tradičním způsobům spojování dvou částí dohromady. Ve skutečnosti lepidla obvykle vytvářejí vazbu silnější než materiály, které spojují dohromady. Lepidla by mohla být klíčem k výrobě lehčích a efektivnějších automobilů, a když se používají nové materiály, jako jsou uhlíkové kompozity, lepidla by mohla být jediným způsobem, jak je spojit, protože panely z uhlíkových vláken nemohou být svařovány dohromady.

Auto lepidla samozřejmě nejsou dokonalá - existuje několik ekologických problémů a některé aplikace, pro které prostě nefungují velmi dobře. Která lepidla fungují nejlépe pro mnoho různých částí automobilu? A jak změní použití lepidel automobilový průmysl? V důsledku toho uvidíme levnější auta? Pokud ano, budou v bezpečí? Pokračujte ve čtení a zjistěte to.

Toto zadní okno bude potaženo lepidlem před umístěním na Dodge Caliber. Mary Knox Merrill / Christian Science Monitor / Getty Images

Nanesení lepidla v automobilové výrobě je o něco složitější proces, než jen ošlehávání lepidla a držení obou částí pohromadě. Zaprvé jsou konstrukční lepidla pro automobily vyráběna z chemikálií zvaných epoxidy. Epoxid se skládá ze dvou částí, pryskyřice a katalyzátoru. Když se tyto dvě složky sloučí, katalyzátor zahájí chemickou reakci v pryskyřici a pryskyřice si při vytvrzování směsi vytvoří své vazebné vlastnosti. Doby vytvrzování epoxidu se mohou pohybovat od několika minut do dne nebo i déle. V některých případech může být vytvrzení podporováno pečením nebo jinou formou aplikovaného tepla. Některé epoxidy dokonce vytvrzují ultrafialovým světlem.

Obvykle se používají dva typy epoxidů: polyuretanové epoxidy a skelné matricové epoxidy. Skelné matricové epoxidy jsou extrémně silné a tuhé a odolávají stříhání -- boční oddělení spojovaných částí - při velmi vysokých úrovních síly. Polyuretanové epoxidy jsou pružnější, ale rozbíjejí se při střihových silách na mnohem nižších úrovních síly než epoxidy se skelnou matricí. Nazýval se novější dvoustupňový proces aplikace synergické vytvrzování gumy dává vysoce pevným epoxidům větší flexibilitu, takže je méně pravděpodobné, že se při stresu zlomí [zdroj: Smock].

Další komplikací procesu nanášení lepidla jsou jedinečné potřeby výrobní linky pro automobily. V některých případech musí být lepidla nanášena na celou část vozu v jedné dávce. Po připevnění a lepení některých dalších částí může být nutné, aby se sekce před připojením konečných kusů musela podrobit procesu čištění a malování. Lepidlo potřebuje schopnost zůstat na svém místě, když je vytlačeno do postřiků kapalinou, elektrolytickým nanášením a jinými procesy montáže. Aby se zabránilo použití drahých předběžných vytvrzovacích pecí, může být tato vytvrzovací schopnost zabudována do lepidla, ale vyžaduje hodně testování a nějakou působivou chemii.

Nejlepší místo pro použití strukturálního lepidla je v místě, kde jsou buď primární síly komprese, - kde jsou spojené kusy stlačeny k sobě, nebo stříhat, kde se síla pokouší posunout spojené povrchy proti sobě, jako když stlačíte ruce k sobě a pokusíte se je posunout od sebe.

Strukturální lepidla se obvykle nepoužívají, pokud by síla působící na kloub oddělila oba kusy, protože většina lepidel má špatnou strukturu síla slupky. Dalším špatným místem pro strukturální lepidlo by bylo místo, kde existují síly, které by ohýbaly kloub, což by mohlo umožnit, aby se kloub štěpil a pak se loupal [zdroj: Gilles].

Kromě epoxidů se uretanové pěny používají také v určitých oblastech automobilu. I když mají adhezivní vlastnosti, tyto pěny se pro své vlastnosti používají spíše jako těsnicí materiály než jako strukturální upevňovací prostředky.

Auto Lepidlo

Pro mnoho lidí nemusí automobilové lepidlo na panelech karoserie vozidla znít, ale co lepení motoru? Může auto lepidlo odolávat teplu a tlakům, které jsou motory schopné produkovat? Ano, lepidla mohou být - a v současné době jsou - používána v motorech. Ve skutečnosti jsou kryty ventilů, sací potrubí a olejové pánve obvykle připevněny pomocí několika šroubů a adhezivního materiálu, který tvoří kapalinotěsné nebo vzduchotěsné těsnění nebo těsnění.

Tata Nano používá automobilová lepidla k upevnění panelů karoserie - a ke snížení hmotnosti. FABRICE COFFRINI / AFP / Getty Images

Použití lepidel má oproti jiným způsobům upevnění některé hlavní výhody. Lepidlo distribuuje zatížení lépe než bodový svar nebo nýt. Představte si dva panely karoserie, které jsou připevněny několika bodovými svary. Pokaždé, když auto zasáhne náraz, síla nárazu prochází autem. Když prochází přes tyto dva panely těla, bodové svary nesou veškerou sílu. To vede ke zlomeninám napětí v oblasti poblíž svarů. Lepidlo by umožnilo připevnění panelů přes širší povrchovou plochu, čímž by se síla rozdělila efektivněji. Dobré svarové svary by provedly totéž, s výjimkou svarů, které jsou tak rigidní, že moc nepřevádějí sílu. Lepidla, zejména polyuretanové epoxidy, mají schopnost ohýbat a absorbovat část síly a zbytek přenášet rovnoměrně po celé ploše. To je jeden z důvodů, proč výrobci letadel už léta používají lepidla.

Lepidla také umožňují použití lehčích strukturálních materiálů. Svary a šrouby vyžadují k jejich ukotvení silné, těžké ocelové kusy. S lepidlem lze použít tenčí ocel nebo výrobce může přejít na alternativní materiály, jako je hliník nebo uhlíkové kompozity. Tyto materiály nelze svařovat stejným způsobem jako ocel, takže lepidla jsou často tou nejlepší volbou. Indická automobilka Tata částečně snížila hmotnost svého ultrakompaktního Nano použitím lepidel k upevnění určitých panelů karoserie.

Teplota ovlivňuje lepidla, ale epoxidy používané k sestavování automobilů se neroztaví, dokud nejsou zahřáté na 400 stupňů Fahrenheita (204,4 stupňů Celsia) nebo více, a nerozpadají se, dokud nejsou ochlazeny na minus 40 stupňů Fahrenheita (minus 40) stupňů Celsia). Je zřejmé, že se jedná o extrémní teplotní výkyvy, s nimiž by se většina lidí ve svém životě nikdy nesetkala. Pro průměrného řidiče se teplota netrápí.

To neznamená, že lepidla jsou bez svých vad. Automobilový průmysl nemá mnoho dlouhodobých údajů o používání lepidel a někteří pochybují o jejich schopnosti vydržet až 10 nebo 20 let používání. Evropští výrobci používají strukturální lepidla již několik let, takže se zvyšuje důvěra v životnost lepidel.

Existuje jeden potenciální negativní vedlejší účinek použití lepidla - dražší opravy. Pokud dojde k prasknutí konstrukčního dílu lepeného lepidlem, nebude většina opraváren mít zařízení nezbytná pro odlepení lepidla. Místo toho by museli použít předem spojenou součástku zaslanou výrobcem, možná nutit majitele vozu, aby zaplatil více než jen za zlomenou část. Dobrá karoserie zvládne kosmetickou opravu odříznutím poškozené části a záplatováním nové části pomocí lepidel speciálně navržených pro tento účel.

I když lepidla získávají širší využití - jejich použití v automobilové montáži není dnes úplně nové. Čelní skla automobilů jsou držena na místě polyuretanovými epoxidy po celá desetiletí a za posledních zhruba deset let výrobci jako Saturn a dokonce i BMW připojili k vozům plastový plášť pomocí lepidel místo šroubů nebo svarů. Když autoři zkoumají nové technologie a nové materiály, můžeme v příštích několika letech vidět, jak se lepidla prudce zvyšují. Přesto bude pravděpodobně na montážní lince vždy místo pro svářeče.

Související články

• Co dělá super lepidlo tak super?
• Jaké je nejlevnější auto na světě?
• Jak letadla fungují
• Může uhlíková vlákna vyřešit ropnou krizi?
• Víceúčelová lepidla
• Svařování

Další skvělé odkazy

• Průmysl lepidel a tmelů
• Svařovací časopis
• Dow Automotive

Prameny

• Průmysl lepidel a tmelů. "Strukturální lepidla pro moderní automobilovou výrobu." 1. září 2007. (7. srpna 2008) http://www.adhesivesmag.com/Articles/Cover_Story/BNP_GUID_ 9-5-2006_A_10000000000000161632
• Gilles, Kimberley. "Vytváření spojů pomocí strukturálních lepidel." Svařovací časopis. (7. srpna 2008) http://weldingmag.com/processes/news/wdf_38771/
• Sabatini, Jeffe. "Můžete spolu přilepit auto?" Automobilový design a výroba. Srpen 1999. (8. srpna 2008) http://www.autofieldguide.com/articles/089903.html
• Smock, Doug. "GM bude široce používat nová strukturální lepidla." Designové novinky. 24. března 2008 (8. srpna 2008) http://www.designnews.com/blog/Engineering_Materials/858-GM_Will_Use_ -New_Structural_Adhesives_Extensively.php