Когда вы представляете конвейер на автомобильном заводе, вы, вероятно, представляете себе сварочные аппараты, заклепки, болты и винты, скрепляющие все части автомобиля воедино. Вы можете быть удивлены, узнав, что многие автопроизводители используют клей для соединения некоторых деталей в современных автомобилях. Это не тот клей, который вы найдете в рюкзаке школьника, или автомобильный клей, который вы могли бы использовать для сборки пластиковой модели — автомобильные конструкционные клеи — это передовые материалы, называемые эпоксидными смолами, которые можно настраивать для приклеивания. практически на любой поверхности и выдерживают широкий диапазон перепадов температур.
Использование клея в автомобилестроении — это не способ срезать углы или сделать некачественный автомобиль. Современные клеи предлагают множество инженерных преимуществ по сравнению с традиционными методами соединения двух деталей. На самом деле клеи обычно образуют более прочную связь, чем материалы, которые они соединяют друг с другом. Клеи могут быть ключом к созданию более легких и эффективных автомобилей, а когда используются новые материалы, такие как углеродные композиты, клеи могут быть единственным способом их соединения, поскольку панели из углеродного волокна нельзя сваривать вместе.
Конечно, автомобильные клеи не идеальны — есть несколько экологических проблем и некоторые области применения, для которых они просто не очень хорошо подходят. Какие клеи лучше всего подходят для различных частей автомобиля? И как использование клеев изменит автомобильную промышленность? В результате, увидим ли мы менее дорогие автомобили? Если да, то будут ли они в безопасности? Продолжайте читать, чтобы узнать.
Нанесение клея в автомобилестроении — немного более сложный процесс, чем простое нанесение клея и скрепление двух деталей вместе. Во-первых, автомобильные конструкционные клеи изготавливаются из химических веществ, называемых эпоксидными смолами. . Эпоксидная смола состоит из двух частей:смолы и катализатора. Когда два компонента объединяются, катализатор запускает химическую реакцию в смоле, и смола развивает свои связующие свойства по мере отверждения смеси. Время отверждения эпоксидной смолы может варьироваться от нескольких минут до суток и даже дольше. В некоторых случаях отверждению может способствовать обжиг или другая форма нагревания. Некоторые эпоксидные смолы отверждаются даже при воздействии ультрафиолетового света.
Обычно используются два типа эпоксидных смол:полиуретановые эпоксидные смолы и эпоксидные смолы со стекловидной матрицей. Эпоксидные смолы со стеклообразной матрицей чрезвычайно прочны и жестки, они устойчивы к сдвигу. -- боковое разделение склеиваемых частей -- при очень высоких уровнях силы. Полиуретановые эпоксидные смолы более гибкие, но они разрушаются под действием сдвигающих усилий при гораздо меньших уровнях силы, чем эпоксидные смолы со стеклообразной матрицей. Новый двухэтапный процесс нанесения, называемый синергическим повышением прочности резины. делает высокопрочные эпоксидные смолы более гибкими, что снижает вероятность их разрушения под нагрузкой [источник:Smock].
Дальнейшее усложнение процесса нанесения клея связано с уникальными потребностями автомобильной производственной линии. В некоторых случаях клей необходимо наносить на всю секцию автомобиля за одну партию. После того, как некоторые дополнительные детали прикреплены и склеены, секции, возможно, потребуется пройти процесс очистки и покраски, прежде чем будут прикреплены последние части. Клей должен оставаться на месте при распылении жидкости, электроосаждении и других процессах сборки. Чтобы избежать использования дорогостоящих печей для предварительного отверждения, эта способность к отверждению может быть встроена в клей, но для этого требуется много испытаний и впечатляющая химия.
Лучше всего использовать конструкционный клей в местах, где основными силами являются либо сжатие , когда соединенные части сталкиваются друг с другом или сдвигаются , когда сила пытается сдвинуть соединенные поверхности друг относительно друга, как будто вы сжимаете руки вместе и пытаетесь раздвинуть их.
Конструкционные клеи, как правило, не подходят для использования, если сила, действующая на соединение, может разъединить две части, поскольку большинство клеев имеют низкую прочность на отрыв. . Другим неподходящим местом для конструкционного клея может быть место, где есть силы, которые могут согнуть соединение, что может позволить соединению расколоться, а затем отслоиться [источник:Жиль].
Помимо эпоксидных смол, в некоторых частях автомобиля также используются пенополиуретаны. Несмотря на то, что они обладают адгезивными свойствами, эти пенопласты используются больше в качестве герметиков, чем в качестве конструкционных крепежей.
Авто клейДля многих автомобильный клей на панелях кузова может показаться невероятным, но как насчет приклеивания двигателя? Может ли автомобильный клей противостоять нагреву и давлению, которые способны создавать двигатели? Да, клеи могут использоваться — и в настоящее время — используются в двигателях. На самом деле крышки клапанов, впускные коллекторы и масляные поддоны обычно крепятся с помощью нескольких болтов и клейкого материала, который образует непроницаемую для жидкости или воздуха прокладку или уплотнение.
Использование клея имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими методами крепления. Клей распределяет нагрузки лучше, чем точечный сварной шов или заклепка. Представьте себе две панели кузова, соединенные несколькими точечными сварными швами. Каждый раз, когда автомобиль наезжает на кочку, сила удара передается через автомобиль. Когда он проходит через эти две панели кузова, вся сила приходится на точечные сварные швы. Это приводит к возникновению трещин под напряжением в зоне сварных швов. Клей позволит прикрепить панели к большей площади поверхности, более эффективно распределяя силу. Хорошая шовная сварка сделает то же самое, за исключением того, что сварные швы настолько жесткие, что они не очень хорошо передают усилие. Клеи, особенно полиуретановые эпоксидные смолы, обладают способностью изгибаться и поглощать часть усилия, а остальную часть равномерно передавать по площади поверхности. Это одна из причин, по которой производители самолетов годами используют клеи.
Клеи также позволяют использовать более легкие конструкционные материалы. Для крепления сварных швов и болтов требуются толстые и тяжелые стальные детали. С клеем можно использовать более тонкую сталь или производитель может перейти на альтернативные материалы, такие как алюминий или углеродные композиты. Эти материалы нельзя сваривать так, как сталь, поэтому клеи часто являются лучшим вариантом. Индийский автопроизводитель Tata частично уменьшил вес своего сверхкомпактного Nano за счет использования клея для крепления определенных панелей кузова.
Температура действительно влияет на клей, но эпоксидные смолы, используемые для сборки автомобилей, не плавятся, пока не нагреются до 400 градусов по Фаренгейту (204,4 градуса по Цельсию) или выше, и не трескаются, пока не остынут до минус 40 градусов по Фаренгейту (минус 40 градусов). градусов Цельсия). Очевидно, что это экстремальные колебания температуры, с которыми большинство людей никогда не столкнется в своей жизни. Обычного водителя температура не беспокоит.
Это не значит, что клеи лишены недостатков. В автомобильной промышленности не так много долгосрочных данных об использовании клеев, и некоторые сомневаются в их способности выдерживать 10 или 20 лет использования. Конструкционные клеи используются европейскими производителями уже несколько лет, поэтому уверенность в их долговечности растет.
Есть один потенциальный негативный побочный эффект использования клея — более дорогой ремонт. Если приклеенная конструктивная деталь сломается, в большинстве ремонтных мастерских не будет оборудования, необходимого для повторного приклеивания клея. Вместо этого им придется использовать предварительно приклеенный компонент, отправленный производителем, что, возможно, заставит владельца автомобиля платить больше, чем просто сломанную деталь. В хорошей кузовной мастерской можно выполнить косметический ремонт, отрезав поврежденную часть и заклеив новую деталь клеем, специально предназначенным для этой цели.
В то время как клеи сегодня находят все более широкое применение, их использование в автосборке не является чем-то новым. Ветровые стекла автомобилей удерживались на месте с помощью полиуретановых эпоксидных смол в течение десятилетий, а за последние десять лет или около того производители, такие как Saturn и даже BMW, прикрепили пластиковую облицовку к своим автомобилям с помощью клея вместо болтов или сварки. По мере того, как автомобильные дизайнеры изучают новые технологии и новые материалы, мы можем увидеть стремительный рост использования клеев в ближайшие несколько лет. Тем не менее, на конвейере, вероятно, всегда найдется место сварщику.
Связанные статьи HowStuffWorks
Больше отличных ссылок
Источники
8 привычек вождения, которые могут повредить ваш автомобиль
Можно ли очистить топливный фильтр?
Как устранить утечку выхлопных газов
Peugeot начинает свое электрическое наступление