“A ragasztók és a nyomásérzékeny szalagok műanyaghoz való tapadásának képessége nagyban függ a felületi energiától”-mutat rá Kremer. “A kompozit anyagok, mint például a merev szálerősítésű műanyagok, általában jól kötődnek a fém alkatrészekhez, így gyakran használják könnyű fém alkatrészek pótlására, például harci sisakokban vagy szabadidős járművekben.”
az autóipar már régóta vezető szerepet tölt be a vegyes anyagok összeállításában., Műanyag-fém autóipari alkalmazások közé tartozik a front-end modulok, pedál dobozok, a fékpedált, vezető légzsák házak, ülés, edények, pótkerék wells, sokrétű kiterjed, mind a határokon autó gerendák.
” az alkalmazástól és az anyag elvégzésének körülményeitől függ” – mondja Vasant Pednekar, a Lanxess Corp műanyaggyártó vezető mérnöke. “például a nejlont általában akkor használják, ha magasabb hőmérsékleti követelményekre vagy nagyobb tartósságra van szükség.,”
míg a műanyag-fém alkalmazások népszerűek az autóiparban, a két anyag közötti illesztéseket készülékek, fogyasztási cikkek, elektronika, orvostechnikai eszközök és szélturbinák összeszerelésére is használják.
az elektronikai gyártók csatlakoznak a műanyag és fém alkatrészekhez, például az okostelefonokban és más hordozható eszközökben használt belső és külső házakhoz. “Gyakran előfordul, hogy a belső tartószerkezet vékony rozsdamentes acél vagy alumínium, amely egy vastagabb műanyagdarabhoz kapcsolódik” – mondja Jay McKenna, a PennEngineering mikropem rögzítőinek globális üzleti vezetője.,
a hajók egy másik termék, vegyes anyagú szerelvényekkel. A tengeri gyártók évtizedek óta használnak kompozitokat hajótestekhez, motortérekhez, árbocokhoz, kormánylapátokhoz és egyéb alkatrészekhez. Az ilyen szerelvényeknek nagyon erőseknek kell lenniük, és gyakran sós vízkörnyezetben kell tartaniuk magukat.
“A fém alkatrészekre mindig szükség van az összetett alkatrészek pontterhelésének felvételéhez, valamint mechanikus rögzítési pont, forgáspont vagy terhelés elosztásához az összetett szerkezet számára”-jegyzi meg Andrew Rich, az Element 6 elnöke, egy autóipari szénszálas kompozitokra szakosodott tanácsadó cég.,
csatlakozási módszerek
a műanyag vagy kompozit alkatrészeket jellemzően ragasztókkal vagy kötőelemekkel ellátott fémlemezekhez vagy szerkezeti alkatrészekhez kötik.
a műanyag fémekhez való csatlakozása gyakran mechanikus kötőelemeket, például szegecseket vagy csavarokat tartalmaz. Ez azonban lyukfúrást igényel, ami drága lehet. A kompozit-és fémvastagságot összességében növelni kell, hogy a furat-és rögzítőpont-terheléseknél a feszültségkoncentráció megfeleljen a súly előnyének. Egyes kötőelemek a rozsda és a korrózió kockázatát is hordozzák.,
a menetes betétek az egyik módja annak, hogy a fém alkatrészeket menetes kötőelemekkel csatlakoztassák a műanyag alkatrészekhez. “A leggyakoribb alkalmazás a sárgaréz vagy acélbetétek műanyag alkatrészekbe történő préselése, akár termikus, akár ultrahangos feldolgozással” – állítja EWI Marcus. “Ezt úgy érjük el, hogy a polimert a fémrészen egy csomóba olvasztjuk, amely a műanyag lehűtése után mechanikus kötéssel működik.”
egy másik menetes rögzítő lehetőség a vegyes anyagú szerelvényekhez az önzáró kötőelemek., A fémhez csatlakoztatott műanyag fokozott használatára válaszul a PennEngineering a közelmúltban számos új terméket fejlesztett ki.
“rögzítőelemeink nagy része fémre szegeződik, és jellemzően két panelt tartanak össze” – mutat rá McKenna. “Azt találtuk,hogy a legjobb eredményeket nyújtja egy rögzítő, amely a vékony fém panelen keresztül terjed, majd a vastagabb műanyag panelbe kerül.
“az üregelő művelet a nemduktilis műanyagba vág, és a két lapot együtt tartja” – magyarázza McKenna., “Ez gyakran olyan megoldás lehet, amely az összeszerelés felső és alsó felületén síkban van.”
ragasztó kötés legyőzi sok kapcsolatos kérdések segítségével menetes kötőelemek csatlakozni Vegyes anyag szerelvények. A teljes ragasztott érintkező felület részt vesz a terheléskezelésben. Ezenkívül a ragasztó és az alapozó kombináció elkülöníti az egyik felületet a másiktól, ami csökkenti a galvanikus kölcsönhatásból eredő problémákat.
a ragasztás hatékonyabb terheléskezelést biztosít, így mindkét anyag vastagsága és súlya csökkenthető. Nincsenek lyukak a fúráshoz, az illesztéshez vagy a tömítéshez.,
a ragasztók azonban nem azonnali, mint a mechanikus kötőelemek. A ragasztók a technológiától függően másodperceket, perceket és esetenként órákat is igénybe vehetnek a rögzítéshez és végső soron a gyógyításhoz. A gyártóknak meg kell várniuk a szerelvény befejezését az alkatrészek mozgatása előtt.
a kontroll szintén tényező. Az adagolt ragasztó mennyiségét, a ragasztó pontos helyét, valamint a szerelvényre alkalmazott szorítóerőt gondosan ellenőrizni kell, vagy a kötés veszélybe kerül.
míg a ragasztók gyakorlatilag bármilyen műanyagot köthetnek bármilyen fémhez, egyes anyagok jobban működnek, mint mások., “A nejlon és az ABS jellemzően a legegyszerűbb műanyag, amely fémekhez csatlakozik” – írja a Henkel ‘ s Small. “A műanyag kötési szilárdsága nem mindig ideális, ha rendkívül sima műanyagokkal, például polipropilénnel vagy nehezen köthető műanyagokkal, például polietilénnel dolgozik. De az alapozók nagymértékben növelhetik a kötés szilárdságát a műanyagokhoz.
“szinte minden ragasztási technológia felhasználható a műanyagok fémekhez való kötésére” – teszi hozzá kicsi.
” a Cianoakrilátok, akrilok, epoxiák, uretánok, elasztomerek és szilikonok mind megbízhatóan kötik a műanyagokat a fémekhez.,”
A Hybrid structural instant adhesive nevű új technológia (amelyet idén ősszel vezet be a Henkel) fokozza a műanyag-fém kötési alkalmazásokat. Ötvözi a gyorsan kikeményedő cianoakrilát ragasztókat a hagyományos szerkezeti technológiákkal, például epoxi vagy metil-metakriláttal.
“ezek kétrészes, szobahőmérsékleten keményedő ragasztók, amelyeket kettős patron adagolóval alkalmaznak” – mondja Small. “A cianoakrilátok gyors rögzítési sebességét kínálják a szerkezeti technológia tartósságával.,
“A hibrid szerkezeti azonnali ragasztók a legtöbb műanyag készítményt, beleértve a nehezen köthető műanyagokat is, fém szubsztrátumokhoz köthetik” – állítja Small. “A legfontosabb az, hogy gyorsabban csinálják. A lámpatest sebessége megkülönbözteti a hibridet a tiszta szerkezeti technológiától. Hibridek lámpatest kevesebb, mint három perc alatt.”
bár jelenleg lehetetlen hegeszteni a műanyagot fémre, számos új R&d projekt rendelkezik potenciállal.,
Avraham Benatar, az Ohio Állami Egyetem Anyagtudományi mérnöki docense kifejlesztett egy módszert a hőre lágyuló műszer fémhez való csatlakoztatására fűtött szerszám segítségével. A fém hordozót finom knurl mintával texturált, előre beállított ideig melegítjük úgy, hogy egy magas hőmérsékleten tartott forró szerszámhoz nyomjuk. Ezután a forró lemezt visszahúzják,a hűvös hőre lágyuló lapot előre beállított ideig a forró fém felületéhez nyomják.
a forró fém megolvasztja a hőre lágyuló felületet, ami áramlást és nedvesedést eredményez., Az olvadt műanyag a csomókba áramlik, így a műanyag lehűl és megszilárdulva mechanikusan összekapcsolódó kötést hoz létre. A fűtési idő növelése általában növeli az ízület szilárdságát, amíg el nem éri az optimumot.
Benatar szerint a nagy sűrűségű polietilén (HDPE)-acél ízületek, amelyeket a technikával készített, kissé erősebbek és következetesebbek, mint a HDPE-alumínium ízületek. A fix fűtési idő, polikarbonát-és HDPE-acél ízületek erősebbek, mint a polipropilén-és akril-acél ízületek.,
A Japán Oszakai összekötő-és Hegesztéskutató Intézet mérnökei kifejlesztettek egy új eljárást, a súrlódó laphegesztést. Nemrég végeztek egy tesztet, amely sikeresen csatlakozott az alumínium-és nejlon alkatrészekhez. A hegesztési paraméterek széles skáláján nagy nyírószilárdságú lapcsuklókat kaptunk.
Leave a Reply