“evnen af klæbestoffer og tryk-følsomme bånd til at holde sig til plast afhænger i høj grad på deres overflade energi,” Kremer påpeger. “Kompositmaterialer, såsom stiv fiberforstærket plast, binder generelt godt i samlinger med metalkomponenter, og bruges derfor ofte som lette udskiftninger til metaldele i lignende kamphjelme og fritidskøretøjer.”
bilindustrien har længe været førende inden for blandede materialer., Plast-metal automotive applikationer omfatter front-end moduler, pedal kasser, bremsepedaler, driver airbag afdækning, sæde, pander, reservehjul wells, manifold dækker og cross-car bjælker.
” afhænger af applikationen og de betingelser, som materialet skal udføre,” siger Vasant Pednekar, senioringeniør hos plastproducent Lan .ess Corp. “For eksempel bruges nylon typisk, hvor der kræves højere temperaturkrav eller højere holdbarhed .,”
selvom plast-til-metal-applikationer er populære i bilindustrien, bruges samlinger mellem de to materialer også til at samle apparater, forbrugsvarer, elektronik, medicinsk udstyr og vindmøller.
elektroniske producenter tilslutter plast-og metalkomponenter, såsom interne og eksterne huse, der bruges i smartphones og andre bærbare enheder. “Ofte er den interne understøtningsstruktur tyndt rustfrit stål eller aluminium, og det er forbundet med et tykkere stykke plast,” siger Jay McKenna, global business manager for microPEM fasteners hos PennEngineering.,
både er et andet produkt med blandede materialesamlinger. Marine producenter har brugt kompositter til skrog, motorrum, Master, ror og andre komponenter i årtier. Sådanne samlinger skal være meget stærke, og de skal ofte holde op i saltvandsmiljøer.
“metaldele er altid nødvendige for at optage punktbelastninger for kompositdele og tilvejebringe et mekanisk fastgørelsespunkt, drejepunkt eller sprede en belastning for den sammensatte struktur,” bemærker andre.Rich, præsident for Element 6, et konsulentfirma, der er specialiseret i Carbon-fiber-kompositter til biler.,
Sammenføjningsmetoder
plast-eller kompositdele er typisk forbundet med metalplader eller strukturelle komponenter med enten klæbemidler eller fastgørelsesdele.
sammenføjning af plast til metaller involverer ofte mekaniske fastgørelsesdele, såsom nitter eller bolte. Dette kræver dog hulboring, hvilket kan være dyrt. Komposit-og metaltykkelserne skal øges samlet for at imødekomme spændingskoncentrationerne ved hullets og fastgørelsespunktets belastninger, hvilket ofrer vægtfordelen. Nogle fastgørelseselementer udgør også risikoen for rust og korrosion.,
Gevindindsatser er en måde at forbinde metaldele til plastdele ved hjælp af gevindbeslag. “Den mest almindelige anvendelse er presning af messing-eller stålindsatser i plastkomponenter, enten ved termisk eller ultralydsbehandling,” hævder e .is Marcus. “Dette opnås ved at smelte polymer til en knurl på metaldelen, som virker et mekanisk led, når plasten er afkølet.”
en anden gevindfastgørelsesindstilling til blandede materialesamlinger er selvklæbende fastgørelsesanordninger., Som reaktion på den øgede brug af plast fastgjort til metal har PennEngineering for nylig udviklet flere nye produkter.
” størstedelen af vores fastgørelsesdele er designet til at klæbe i metal og holder typisk to paneler sammen,” påpeger McKenna. “Vi har fundet ud af, at en fastgørelse, der strækker sig gennem det tynde metalpanel og derefter brager ind i det tykkere plastpanel, giver de bedste resultater.
“broaching-handlingen skærer sig ind i den ikke-manuelle plast og holder de to ark sammen,” forklarer McKenna., “Dette kan ofte være en løsning, der er flush på aggregatets øverste og nederste overflader.”
Klæbebinding overvinder mange af de problemer, der er forbundet med at bruge gevindskårne fastgørelsesdele til at tilslutte blandede materialesamlinger. Hele den bundne kontaktflade deltager i belastningsstyring. Derudover isolerer klæbemidlet og primerkombinationen en overflade fra en anden, hvilket reducerer problemer fra galvanisk interaktion.
klæbende binding giver mere effektiv belastningsstyring, så tykkelsen og vægten af begge materialer kan reduceres. Og der er ingen huller til at bore, justere eller forsegle.,
imidlertid er klæbemidler ikke øjeblikkelige som mekaniske fastgørelsesdele. Afhængigt af teknologien tager klæbemidler sekunder, minutter og lejlighedsvis timer at fikse og i sidste ende helbrede. Fabrikanter skal vente på, at armaturet skal udfyldes, før de flytter dele.
kontrol er også en faktor. Den mængde klæbemiddel, der udleveres, den nøjagtige placering af klæbemidlet og klemmekraften, der påføres enheden, skal kontrolleres omhyggeligt, ellers kompromitteres bindingen.selvom klæbemidler kan binde stort set enhver plast til ethvert metal, fungerer nogle materialer bedre end andre., “Nylon og ABS er typisk den nemmeste plast at slutte sig til metaller,” siger Henkels Small. “Bindingsstyrke til plastik er ikke altid ideel, når du arbejder med ekstremt glatte plastmaterialer som polypropylen eller med svær at binde plast som polyethylen. Men primere kan i høj grad øge bindingsstyrken til plast.
“næsten alle klæbende teknologier kan bruges til at binde plast til metaller,” tilføjer Small.
“Cyanoacrylater, akryl, EPO .ier, urethaner, elastomerer og silikoner binder alle pålideligt plast til metaller.,”
en ny teknologi kaldet hybrid structural instant adhesive (introduceres i efteråret af Henkel) vil forbedre plast-til-metal bonding applikationer. Det kombinerer hurtighærdende cyanoacrylatklæbemidler med traditionelle strukturelle teknologier, såsom EPO .y eller methylmethacrylat.
“disse er todelt, stuetemperatur hærdende klæbemidler påført ved hjælp af en dobbeltpatron dispenser,” siger Small. “De tilbyder de hurtige Fi speedsture hastigheder af cyanoacrylater med holdbarheden af strukturelle teknologi.,
” Hybrid strukturelle øjeblikkelige klæbemidler kan binde de fleste plastformuleringer, herunder svær at binde plast, til metalsubstrater,” hævder små. “Nøglen er, at de gør det hurtigere. Fi .ture hastighed adskiller hybrid fra den rene strukturelle teknologi. Hybrider armatur på mindre end tre minutter.”
selvom det i øjeblikket er umuligt at svejse plast til metal, har flere nye R&d-projekter potentiale.,Avraham Benatar, lektor i materialevidenskabsteknik ved Ohio State University, har udviklet en metode til sammenføjning af termoplast til metal ved hjælp af et opvarmet værktøj. Metalsubstratet er struktureret med et fint knurl-mønster og opvarmet i en forudindstillet tid ved at trykke det mod et varmt værktøj, der holdes ved en høj temperatur. Derefter trækkes varmepladen tilbage, og det kølige termoplastiske ark presses mod den varme metaloverflade i en forudindstillet tid.
det varme metal smelter den termoplastiske overflade, hvilket resulterer i Flo.og befugtning., Den smeltede plast strømmer ind i knurls, hvilket skaber et mekanisk sammenlåsende led, når plasten afkøles og størkner. Forøgelse af opvarmningstiden øger generelt ledstyrken, indtil et optimalt er nået.
ifølge Benatar er højdensitetspolyethylen (HDPE)-til-stålsamlinger, han har skabt med teknikken, lidt stærkere og mere konsistente end HDPE-til-aluminiumsamlinger. For en fast opvarmningstid er polycarbonat – og HDPE-til-stål-samlinger stærkere end polypropylen – og akryl-til-stål-samlinger.,
ingeniører ved Joining and Weldingelding Research Institute i Osaka, Japan, har udviklet en ny proces kaldet friktion lap svejsning. De gennemførte for nylig en test, der med succes sluttede aluminium og nylon dele. Lap Samlinger med høj forskydningsstyrke blev opnået over en lang række svejseparametre.
Leave a Reply