Este posibil să asamblați o mașină cu lipici?

Mulți producători de automobile, inclusiv BMW, au folosit adezivi structurali pentru automobile în locul șuruburilor sau sudurilor pentru a atașa placarea din plastic la vehicule. Consultați galeria noastră de imagini cu motorul mașinii. Johannes Simon / Getty Images

Când vă imaginați linia de asamblare la o instalație au-to-plant, probabil că imaginați mașini de sudură, nituri, șuruburi și șuruburi care fixează toate părțile unui automobil. Ați putea fi surprins să aflați că mulți producători auto folosesc adeziv pentru a lega unele piese împreună pe vehiculele moderne. Acesta nu este genul de lipici pe care îl veți găsi în rucsacul unui copil de școală sau tipul de lipici auto pe care l-ați putea folosi pentru a asambla un model din plastic - adezivii structurali pentru automobile sunt materiale avansate numite epoxii care pot fi personalizate pentru a lipi aproape orice suprafață și suportă o gamă largă de extreme de temperatură.

Folosirea lipiciului în fabricația auto nu este o modalitate de a tăia colțurile sau de a face o mașină inferioară. Adezivii moderni oferă o mulțime de avantaje de inginerie față de metodele tradiționale de fixare a două părți împreună. De fapt, adezivii formează de obicei o legătură mai puternică decât materialele pe care le leagă. Adezivii ar putea fi cheia construirii de mașini mai ușoare, mai eficiente, iar atunci când sunt utilizate materiale noi, cum ar fi compozitele de carbon, adezivii ar putea fi singura modalitate de a le lega, deoarece panourile din fibră de carbon nu pot fi sudate împreună.

Desigur, adezivii auto nu sunt perfecți - există câteva probleme de mediu și unele aplicații pentru care pur și simplu nu funcționează foarte bine. Care adezivi funcționează cel mai bine pentru multe părți diferite ale unei mașini? Și cum va schimba utilizarea adezivilor în industria auto? Drept urmare, vom vedea mașini mai puțin costisitoare? Dacă da, vor fi în siguranță? Continuați să citiți pentru a afla.

Această lunetă va fi acoperită cu adeziv înainte de a fi plasată pe un Dodge Caliber. Mary Knox Merrill / The Christian Science Monitor / Getty Images

Aplicarea adezivului în fabricarea automobilelor este un proces ceva mai complicat decât simpla înlăturare a unor lipici și ținerea celor două părți împreună. În primul rând, adezivii structurali auto sunt realizați din substanțe chimice numite epoxizi. Un epoxid vine în două părți, o rășină și un catalizator. Când cele două componente sunt combinate, catalizatorul începe o reacție chimică în rășină, iar rășina își dezvoltă proprietățile de legare pe măsură ce amestecul se tratează. Timpurile de întărire pentru epoxidice pot varia de la doar câteva minute la o zi sau chiar mai mult. În unele cazuri, întărirea poate fi ajutată de coacere sau de o altă formă de căldură aplicată. Unele epoxii se vindecă chiar și prin aplicarea luminii ultraviolete.

Există două tipuri de epoxii utilizate frecvent: epoxii poliuretanice și epoxii cu matrice sticloasă. Epoziile cu matrice sticloasă sunt extrem de puternice și rigide și rezistă tuns -- separarea laterală a pieselor lipite - la niveluri de forță foarte mari. Epoxiile poliuretanice sunt mai flexibile, dar se rup sub forțe de forfecare la niveluri de forță mult mai mici decât epoxiile cu matrice sticloasă. Un nou proces de cerere în două etape numit cauciuc sinergic oferă epoxii cu rezistență ridicată, o flexibilitate mai mare, astfel încât acestea sunt mai puțin susceptibile să se fractureze sub stres [sursa: Smock].

Complicarea suplimentară a procesului de aplicare a adezivului sunt nevoile unice ale unei linii de producție auto. În unele cazuri, adezivii trebuie aplicați pe o întreagă secțiune a mașinii într-un singur lot. După ce unele piese suplimentare sunt atașate și lipite, secțiunea poate fi necesară să treacă printr-un proces de curățare și vopsire înainte ca piesele finale să fie atașate. Adezivul are nevoie de capacitatea de a rămâne în loc atunci când este supus la spray-uri lichide, electrodepunere și alte procese de asamblare. Pentru a evita utilizarea cuptoarelor pre-întărire scumpe, această capacitate de întărire poate fi încorporată în adeziv, dar necesită foarte multe testări și o chimie impresionantă.

Cel mai bun loc pentru a utiliza un adeziv structural este într-un loc în care forțele primare sunt fie comprimare, unde piesele unite sunt împinse împreună sau foarfece, în cazul în care forța încearcă să alunece suprafețele unite între ele, cum ar fi apăsarea mâinilor împreună și încercarea de a le aluneca.

Adezivii structurali nu sunt în mod obișnuit de utilizat dacă forța care acționează pe articulație ar îndepărta cele două piese, deoarece majoritatea adezivilor au un nivel slab rezistența la coajă. O altă locație slabă pentru un adeziv structural ar fi una în care există forțe care să îndoaie articulația, ceea ce ar putea permite articulației să se clipească și apoi să se coase [sursa: Gilles].

În plus față de epoxii, spumele de uretan sunt utilizate și în anumite zone ale unei mașini. Deși au proprietăți adezive, aceste spume sunt utilizate mai mult pentru proprietățile lor ca sigilante decât ca elemente de fixare structurale.

Adeziv automat

Pentru mulți oameni, adezivul auto de pe panourile caroseriei unui vehicul s-ar putea să nu răspundă la întrebare, dar despre lipirea motorului? Poate un adeziv auto să reziste la căldură și presiunile pe care motoarele le pot produce? Da, adezivii pot fi folosiți - și sunt în prezent - folosiți în motoare. De fapt, capacele supapelor, colectorii de admisie și garniturile de ulei sunt atașate în mod obișnuit folosind doar câteva șuruburi și un material adeziv care formează o garnitură etanșă sau sigilată.

Tata Nano folosește adezivi auto pentru a atașa panouri de caroserie - și pentru a reduce greutatea. FABRICE COFFRINI / AFP / Getty Images

Utilizarea adezivilor are unele avantaje majore față de alte metode de fixare. Un adeziv distribuie încărcăturile mai bune decât o sudură la distanță sau o nitură. Imaginează-ți două panouri de caroserie care sunt atașate cu câteva suduri la fața locului. De fiecare dată când mașina lovește o denivelare, forța butonului circulă prin mașină. Când trece peste cele două panouri ale caroseriei, sudurile la fața locului poartă toată forța. Aceasta duce la fracturi de stres în zona de lângă suduri. Un adeziv ar permite atașarea panourilor pe o suprafață mai largă, distribuind forța într-o manieră mai eficientă. O sudură bună de cusătură ar realiza același lucru, cu excepția sudurilor atât de rigide încât nu transferă forța foarte bine. Adezivii, în special epoxiile poliuretanice, au capacitatea de a flexa și absorbi o parte din forță și de a transmite restul uniform pe toată suprafața. Acesta este unul dintre motivele pentru care producătorii de avioane folosesc adezivi de ani buni.

Adezivii permit, de asemenea, utilizarea de materiale structurale mai ușoare. Sudurile și șuruburile necesită piese groase și grele de oțel pentru a le ancora. Cu un adeziv, se poate utiliza oțel de calitate mai subțire sau producătorul poate trece la materiale alternative, cum ar fi compozitele din aluminiu sau carbon. Aceste materiale nu pot fi sudate așa cum poate fi oțelul, astfel încât adezivii sunt adesea cea mai bună opțiune. Producătorul auto indian Tata a redus în parte greutatea Nano-ului lor ultra-compact folosind adezivi pentru a atașa anumite panouri ale caroseriei.

Temperatura afectează adezivii, dar epoxizii folosiți pentru asamblarea mașinilor nu se topesc până când sunt încălziți la 400 de grade Fahrenheit (204,4 grade Celsius) sau mai mult și nu se crăpa până nu sunt răciți la minus 40 de grade Fahrenheit (minus 40 grade Celsius). Evident, acestea sunt variații extreme de temperatură pe care majoritatea oamenilor nu le-ar întâlni niciodată în viața lor. Pentru șoferul mediu, temperatura nu vă face griji.

Asta nu înseamnă că adezivii sunt fără defectele lor. Industria auto nu are o mulțime de date pe termen lung despre utilizarea adezivilor și unii pun la îndoială capacitatea lor de a suporta până la 10 sau 20 de ani de utilizare. Adezivii structurali au fost folosiți de producătorii europeni de câțiva ani, astfel încrederea crește în longevitatea adezivilor.

Există un efect secundar negativ negativ al adezivului - reparații mai scumpe. Dacă o parte structurală lipită de adeziv se rupe, majoritatea atelierelor de reparații nu vor avea facilitățile necesare pentru rebondirea adezivului. În schimb, ar trebui să folosească o componentă pre-lipită trimisă de producător, forțând eventual proprietarul mașinii să plătească pentru mai mult decât doar partea spartă. Un magazin de caroserie bun poate face față unei reparații cosmetice prin tăierea secțiunii deteriorate și prin plasarea unei părți noi cu adezivi special concepute în acest scop.

În timp ce adezivii capătă o utilizare mai largă până astăzi, utilizarea lor în asamblarea automată nu este cu adevărat nouă. Parbrizele auto au fost ținute pe loc de epoxii de poliuretan timp de zeci de ani, iar în ultimii zece ani, producători precum Saturn și chiar BMW au atașat placajele din plastic la mașinile lor cu adezivi în loc de șuruburi sau suduri. Pe măsură ce proiectanții auto explorează noi tehnologii și materiale noi, este posibil să vedem folosirea adezivilor de dispare în următorii ani. Chiar și așa, probabil va exista întotdeauna un loc pe linia de asamblare pentru un sudor.

Articole similare

• Ceea ce face super lipici atât de super?
• Care este cea mai ieftină mașină din lume?
• Cum funcționează avioanele
• Fibra de carbon poate rezolva criza petrolului?
• Lipici polivalente
• Sudare

Mai multe legături grozave

• Industria adezivilor și sigilanților
• Revista de sudură
• Dow Automotive

surse

• Industria adezivilor și sigilanților. "Adezivi structurali pentru fabricația automobilistică avansată." 1 septembrie 2007. (7 august 2008) http://www.adhesivesmag.com/Articles/Cover_Story/BNP_GUID_ 9-5-2006_A_10000000000000161632
• Gilles, Kimberley. "Realizarea îmbinărilor cu adezivi structurali." Revista de sudură. (7 august 2008) http://weldingmag.com/processes/news/wdf_38771/
• Sabatini, Jeff. "Poți să lipici o mașină împreună?" Proiectare și producție auto. August 1999. (8 august 2008) http://www.autofieldguide.com/articles/089903.html
• Smock, Doug. "GM va folosi noi adezive structurale." Stiri de proiectare. 24 martie 2008. (8 august 2008) http://www.designnews.com/blog/Engineering_Materials/858-GM_Will_Use_ -New_Structural_Adhesives_Extensively.php