“het vermogen van kleefstoffen en drukgevoelige tapes om zich aan kunststoffen te hechten hangt sterk af van hun oppervlakte-energie”, aldus Kremer. “Composietmaterialen, zoals hardvezelversterkte kunststoffen, hechten over het algemeen goed in samenstellingen met metalen componenten en worden daarom vaak gebruikt als lichtgewicht vervangingen voor metalen onderdelen in bijvoorbeeld gevechtshelmen en recreatieve voertuigen.”
de auto-industrie is al lange tijd een leider op het gebied van assemblages van gemengde materialen., Kunststof-op-metaal automotive toepassingen omvatten front-end modules, pedaal dozen, rem pedalen, bestuurder airbagbehuizingen, stoelpannen, reservewiel putten, spruitstuk covers en cross-car balken.
“afhankelijk van de toepassing en de omstandigheden waarin het materiaal moet presteren”, zegt Vasant Pednekar, senior engineer bij kunststoffabrikant Lanxess Corp. “nylon wordt bijvoorbeeld meestal gebruikt wanneer hogere temperatuurvereisten of een hogere duurzaamheid nodig zijn.,”
terwijl toepassingen van kunststof op metaal populair zijn in de auto-industrie, worden verbindingen tussen de twee materialen ook gebruikt voor het assembleren van apparaten, consumptiegoederen, elektronica, medische apparatuur en windturbines.
elektronische fabrikanten voegen plastic en metalen onderdelen samen, zoals interne en externe behuizingen die worden gebruikt in smartphones en andere draagbare apparaten. “Vaak is de interne draagconstructie dun roestvrij staal of aluminium, en dat is verbonden met een dikker stuk plastic,” zegt Jay McKenna, global business manager voor micropem bevestigingsmiddelen bij PennEngineering.,
boten zijn een ander product met samenstellingen van gemengde materialen. Maritieme fabrikanten gebruiken al tientallen jaren composieten voor rompen, motorcompartimenten, masten, roeren en andere componenten. Dergelijke samenstellingen moeten zeer sterk zijn, en ze moeten vaak stand houden in zoutwater omgevingen.
“metalen onderdelen zijn altijd nodig om puntbelastingen op te nemen voor composietonderdelen en een mechanisch bevestigingspunt, draaipunt of spreid een belasting voor de composietstructuur te bieden,” merkt Andrew Rich op, president van Element 6, een adviesbureau dat gespecialiseerd is in koolstofvezel composieten in de automobielsector.,
verbindingsmethoden
kunststof-of composietdelen worden gewoonlijk met kleefstoffen of bevestigingsmiddelen aan metalen platen of structurele onderdelen verbonden.het verbinden van kunststoffen met metalen omvat vaak mechanische bevestigingsmiddelen, zoals klinknagels of bouten. Echter, dit vereist gat boren, die duur kan zijn. De composiet-en metaaldiktes MOETEN in het algemeen worden verhoogd om de spanningsconcentraties bij de belasting van het gat en het bevestigingspunt op te vangen, waardoor gewichtsvoordeel wordt opgeofferd. Sommige bevestigingsmiddelen vormen ook het risico van roest en corrosie.,
inzetstukken met schroefdraad zijn een manier om metalen delen met kunststof delen te verbinden met behulp van bevestigingsmiddelen met schroefdraad. “De meest voorkomende toepassing is het persen van messing of stalen inserts in kunststof componenten, hetzij door thermische of ultrasone verwerking, “beweert Ewi’ s Marcus. “Dit wordt bereikt door het smelten van polymeer in een knurl op het metalen deel, die een mechanische verbinding werkt zodra de kunststof is afgekoeld.”
een andere optie met schroefdraad voor samenstellingen van gemengde materialen zijn zelfklinkende bevestigingsmiddelen., Als reactie op het toegenomen gebruik van kunststof bevestigd aan metaal, PennEngineering heeft onlangs een aantal nieuwe producten ontwikkeld.
“De meerderheid van onze bevestigingsmiddelen zijn ontworpen om in metaal te klinken en houden meestal twee panelen bij elkaar,” wijst McKenna erop. “We hebben ontdekt dat een bevestigingsmiddel dat door het dunne metalen paneel loopt en vervolgens in het dikkere plastic paneel snijdt, de beste resultaten biedt.
“het aansnijden snijdt zich een weg in het niet-geleidende plastic en houdt de twee vellen bij elkaar”, legt McKenna uit., “Dit kan vaak een oplossing zijn die vlak is op de boven-en onderkant van de assemblage.”
lijm hechting overwint veel van de problemen in verband met het gebruik van bevestigingsmiddelen met schroefdraad voor het verbinden van samenstellingen van gemengde materialen. Het gehele verlijmde contactoppervlak neemt deel aan het belastingbeheer. Bovendien isoleert de combinatie lijm en primer het ene oppervlak van het andere, wat problemen van galvanische interactie vermindert.
Lijmverlijming zorgt voor een efficiënter belastingbeheer, zodat de dikte en het gewicht van beide materialen kunnen worden verminderd. En er zijn geen gaten te boren, uitlijnen of afdichten.,
kleefstoffen zijn echter geen instant-achtige mechanische bevestigingsmiddelen. Afhankelijk van de technologie nemen lijmen seconden, minuten en soms uren in beslag om te bevestigen en uiteindelijk uit te harden. Fabrikanten moeten wachten tot het armatuur is voltooid voordat ze onderdelen verplaatsen.
controle is ook een factor. De hoeveelheid lijm die wordt afgegeven, de precieze locatie van de lijm en de klemkracht die op het samenstel wordt uitgeoefend, moeten zorgvuldig worden gecontroleerd of de binding wordt gecompromitteerd.
hoewel kleefstoffen vrijwel elk plastic aan elk metaal kunnen hechten, werken sommige materialen beter dan andere., “Nylon en ABS zijn meestal de gemakkelijkste kunststoffen om aan metalen te verbinden”, zegt Henkel ‘ s Small. “De Hechtsterkte op de kunststof is niet altijd ideaal wanneer u werkt met extreem gladde kunststoffen zoals polypropyleen of met moeilijk te verlijmen kunststoffen zoals polyethyleen. Maar primers kunnen sterk verhogen hechtsterkte aan kunststoffen.
“bijna alle lijmtechnologieën kunnen worden gebruikt om kunststoffen aan metalen te binden”, voegt Small toe.
“Cyaanacrylaten, acrylaten, epoxieën, urethanen, elastomeren en siliconen binden kunststoffen op betrouwbare wijze aan metalen.,”
een nieuwe technologie genaamd hybride structurele snellijm (die deze herfst door Henkel wordt geïntroduceerd) zal de toepassing van kunststof op metaalverlijming verbeteren. Het combineert snel uithardende cyanoacrylaat lijmen met traditionele structurele technologieën, zoals epoxy of methylmethacrylaat.
” Dit zijn tweedelige, bij kamertemperatuur uithardende lijmen die worden aangebracht met een dispenser met dubbele cartridges, ” zegt Small. “Ze bieden de hoge armatuursnelheden van cyanoacrylaten met de duurzaamheid van structurele technologie.,
“hybride structurele snellijmen kunnen de meeste kunststofformuleringen, met inbegrip van moeilijk te verlijmen kunststoffen, aan metaalsubstraten binden”, beweert klein. “De sleutel is dat ze het sneller doen. Armatuursnelheid onderscheidt de hybride van de zuivere structurele technologie. Hybriden fixeren in minder dan drie minuten.”
hoewel het momenteel onmogelijk is om plastic op metaal te lassen, hebben verschillende nieuwe R&D projecten potentieel.,Avraham Benatar, universitair hoofddocent materials science engineering aan de Ohio State University, heeft een methode ontwikkeld voor het verbinden van thermoplasten met metaal met behulp van een verwarmd Gereedschap. Het metalen substraat is gestructureerd met een fijn knurl patroon en verwarmd voor een vooraf ingestelde tijd door het te drukken tegen een heet gereedschap dat op een hoge temperatuur wordt gehouden. Vervolgens wordt de verwarmingsplaat ingetrokken en wordt de koele thermoplastische plaat gedurende een vooraf ingestelde tijd tegen het hete metalen oppervlak gedrukt.
het hete metaal smelt het thermoplastische oppervlak, resulterend in stroming en bevochtiging., De gesmolten kunststof stroomt in de randen, waardoor een mechanisch in elkaar grijpende verbinding wanneer de kunststof afkoelt en stolt. Het verhogen van de verwarmingstijd verhoogt over het algemeen de gezamenlijke sterkte totdat een optimaal is bereikt.
volgens Benatar zijn high-density polyethyleen (HDPE)-naar-staal verbindingen die hij met de techniek heeft gemaakt iets sterker en consistenter dan HDPE-naar-aluminium verbindingen. Voor een vaste verwarmingstijd zijn polycarbonaat-en HDPE-naar-staalverbindingen sterker dan polypropyleen – en acryl-naar-staalverbindingen.,de ingenieurs van het Joining and Welding Research Institute in Osaka, Japan, hebben een nieuw proces ontwikkeld, genaamd friction lap welding. Ze hebben onlangs een test uitgevoerd die met succes aluminium en nylon onderdelen heeft samengevoegd. Over een breed scala aan lasparameters werden ronde verbindingen met een hoge afschuifsterkte verkregen.
Leave a Reply