Techniki wytwarzania

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Techniki wytwarzania
Elastyczne
złącza klejone
merów powstają w wyniku procesów
wieloetapowej syntezy chemicznej.
W porównaniu z poliuretanami poli-
mery modyfikowane silanami mają
wiele zalet. Nie wymagają przed nało-
żeniem natryskiwania lub nakładania
pędzlem na powierzchnię podkładu,
który jest niezbędny do uzyskania od-
powiedniej przyczepności szczeliw po-
liuretanowych. W polimerach modyfi-
kowanych silanami podkład gwaran-
tujący dobrą przyczepność nawet do
na stole sterowanych komputerowo
obrabiarek i centrów obróbkowych,
a operacje mocowania mogą być zin-
tegrowane z innymi funkcjami stero-
wanymi przez komputer. Możliwe są
także kombinacje urządzeń próżnio-
wych z klasycznymi, mechanicznymi
systemami mocowania detali.
Do mocowania odlewów aluminio-
wych opracowano płyty mocujące
o bardzo dokładnie obrobionych,
płasko-równoległych powierzchniach
z precyzyjnie wykonanymi wyżłobie-
niami, zapewniające całkowitą elimi-
nację zagrożenia detali deformacją.
Aluminiowe odlewy ciśnieniowe są
mocowane dwustronnie między dwo-
ma płytami w sposób umożliwiający
ich dwustronną obróbkę. Dla każdej
z powierzchni odlewów można swobo-
dnie wybrać obszar mocowania. Urzą-
dzenie zapewnia eliminację wibracji
podczas obróbki i dostęp do odlewów
ze wszystkich stron.
Płaskie tarcze o różnych średnicach
można bardzo wygodnie mocować na
płycie adapterowej o wymiarach
1200 x 600 mm (fot. 3). Płyta jest za-
opatrzona w kołki ustalające do pozyc-
jonowania jej na płycie rastrowej. Moż-
na na niej mocować jednocześnie do
8 tarcz o 3 różnych średnicach zewnęt-
rznych i wewnętrznych (płaskie pierś-
cienie lub podkładki), a także wycinać
z jednego arkusza blachy o wymiarach
1200x600 mm i grubości do 8 mm
8 krążków lub pierścieni o różnych
średnicach. Zarówno wycięte krążki,
jak i pozostała część arkusza blachy
pozostaje po wycinaniu przyssana do
płyty, co skutecznie zabezpiecza na-
rzędzia, np. frezy przed uszkodzeniem
i zapewnia bezpieczeństwo obsługi.
Płyty adapterowe są oferowane
w 5 wariantach przystosowanych do
mocowania detali o różnych średni-
cach, (kd)
W różnych dziedzinach produkcji
przemysłowej klejenie skutecznie kon-
kuruje z tradycyjnymi łączeniami ele-
mentów, jak spawanie, nitowanie i po-
łączenia śrubowe. Procesy klejenia są
stosunkowo proste i łatwe do auto-
matyzacji, niezbyt energochłonne
i dzięki dużej powierzchni styku łączo-
nych elementów dają połączenia
0 sporej wytrzymałości.
Jedną z wyjątkowych zalet klejenia
jest możliwość wykonywania połączeń
elastycznych. Elastyczne połączenia
klejone wyróżniają się znacznie grub-
szą warstwą kleju niż w połączeniach
sztywnych. Elastyczne kleje pełniące
równocześnie funkcje materiałów
uszczelniających mają zdolność dużej
deformacji pod wpływem obciążenia
1 powrotu do poprzedniego kształtu
i wymiarów po ustąpieniu siły odkształ-
cającej.
Wytrzymałość połączeń elastycz-
nych jest od kilku do kilkudziesięciu
procent mniejsza niż klejonych połą-
czeń sztywnych - najbardziej spada
wytrzymałość na rozciąganie i obcią-
żenia rozciągająco-ścinające. Właści-
wości klejonych połączeń elastycz-
nych mogą być w dużym stopniu stero-
wane przez dobór rodzaju kleju i jego
składu chemicznego (domieszek). Je-
dnak podstawowe wymagania to zdol-
ność do elastycznych odkształceń
i przyleganie do podłoża.
Początkowo dość powszechną pra-
ktyką było stosowanie jedno- i dwu-
składnikowych szczeliw poliuretano-
wych i silikonowych, które okazały się
również dobrymi klejami elastycznymi.
Nowszą grupą elastycznych materia-
łów uszczelniających, doskonale speł-
niających funkcje klejów elastycznych,
są polimery modyfikowane silanami
(krzemowodory) wyróżniające się re-
aktywnością pod wpływem wilgoci.
W ich sieci krystalicznej występują
punkty (węzły), które w obecności wil-
goci atmosferycznej inicjują procesy
wulkanizacji polimerów. Materiały pod-
stawowe do otrzymywania tych poli-
słabo przyjmujących powłoki powierz-
chni, np. aluminiowych, z polerowanej
stali lub tworzyw sztucznych, jest in-
tegralnym składnikiem tworzywa.
W efekcie ich użycia uzyskuje się
oszczędności czasu i pracy.
Drugą zaletą tych szczeliw jest od-
porność na oddziaływanie promienio-
wania ultrafioletowego. Wprawdzie
w większości połączeń klejonych klej
jest chroniony przed światłem przez
łączone obiekty, ale przy klejeniu np.
szyb odporność na ultrafiolet jest klu-
czowa dla jakości i trwałości połączeń.
Trwające 6 tygodni intensywne na-
świetlanie materiału światłem z dużą
zawartością ultrafioletu nie spowodo-
wało żadnych zmian jego właściwości.
W tych samych warunkach na innych
klejach pojawiły się wyraźne rysy i pęk-
nięcia.
Kleje modyfikowane silanami są nie-
szkodliwe dla środowiska i zdrowia
ludzi, nie zawierają rozpuszczalników
ani silikonów. Sąbezwonne, łatwo ob-
rabialne i ich powierzchnie można ma-
lować, uzyskując dobrą przyczepność
i gładkość powłok. Zapewniają mocne
i szczelne połączenia, także między
bardzo różnymi materiałami, wskutek
dobrej przyczepności do podłoża i nie-
złej wytrzymałości mechanicznej po
zakończeniu reakcji utwardzania, ale
16
MTM 3/04
Techniki wytwarzania
jednocześnie zachowują trwale elas-
tyczność. Dzięki tej elastyczności siły
działające na złącza są amortyzowa-
ne, a powstające naprężenia (zwłasz-
cza dynamiczne) rozkładane w czasie
i w przestrzeni.
Podczas nanoszenia na miejsca po-
łączeń kleje i szczeliwa umożliwiają
wyrównywanie niedokładności wyko-
nania i nierówności powierzchni łączo-
nych części. Zmniejszają także hałas
i wibracje podczas pracy dzięki zdolno-
ści tłumienia drgań. W konstrukcjach
z takimi połączeniami minimalizuje się
ryzyko uszkodzeń powodowanych
zmęczeniem materiału.
Pełne wykorzystanie zalet klejów
modyfikowanych silanami zależy od
właściwego zaprojektowania kształtu
złącza i łączonych części. Celem jest
uzyskanie równomiernego rozłożenia
naprężeń przy działaniu różnych sił na
połączenie podczas pracy. Należy uni-
kać długotrwałego oddziaływania sił
statycznych oraz obciążeń rozszcze-
piających złącze i łuszczących mate-
riał. Obciążenia nie powinny powodo-
wać koncentracji naprężeń na brze-
gach połączeń klejonych. Grubość wa-
rstwy kleju powinna być tym większa,
im większe są przewidywane odkształ-
cenia połączeń. Grubsza warstwa ela-
stycznego kleju równomierniej rozkła-
da obciążenia, ale wraz z grubością
warstwy zmniejsza się (niezbyt szyb-
ko) wytrzymałość połączeń.
Do wykonywania elastycznych połą-
czeń różnych materiałów można wyko-
rzystywać szeroką paletę różnych kle-
jów/szczeliw z polimerów modyfiko-
wanych silanami. Są wśród nich kleje
jedno- i dwuskładnikowe różniące się
przebiegiem procesu utwardzania.
Utwardzanie należy rozumieć jako
osiąganie finalnej postaci fizycznej
i chemicznej, a nie osiąganie jakiegoś,
zwłaszcza dużego stopnia twardości
w sensie potocznym.
Kleje jednoskładnikowe utwardzają
się w zetknięciu z wilgocią atmosfery-
czną. Proces jest tym szybszy, im
większa wilgotność względna powiet-
rza i im większa powierzchnia kontaktu
materiału z atmosferą. Kleje dwuskład-
nikowe ulegająutwardzaniu po wymie-
szaniu dwóch składników wchodzą-
cych ze sobą w reakcję. Proces ten
jest na ogół znacznie szybszy niż
w klejach jednoskładnikowych i nieza-
leżny od wilgotności otoczenia. Są
stosowane przede wszystkim przy du-
żych przestrzennie i głębokich połą-
czeniach, w których wilgoć atmosfery-
czna nie ma praktycznie dostępu do
położonych dalej od brzegu warstw
kleju.
Producentem wielu rodzajów polime-
rów modyfikowanych silanami zarówno
jedno-, jak i dwuskładnikowych, prze-
znaczonych do klejenia, jest niemiecka
firma Henkel Terosan. Do najczęściej
stosowanych należy dwuskładnikowy
klej/szczeliwo TerostatMS9360. Wią-
zanie tego kleju jest bardzo szybkie,
energicznie przebiegająca reakcja
utwardzania rozpoczyna się natych-
miast po wymieszaniu składników.
Czyni to klej bardzo przydatnym w pro-
dukcji seryjnej, gdzie czas wiązania
połączeń klejonych decyduje o wydaj-
ności.
Ważne jest przy tym, że klej jest
mało wrażliwy na ilość dodawanego
składnika-przyspieszacza, nawet zna-
czne zmniejszenie dawki nie powoduje
istotnego przedłużenia czasu wiązania
i, co ważniejsze, nie wpływa na jakość
połączeń. W skrajnych przypadkach
ten drugi składnik może w ogóle nie
być dodawany, wówczas klej jest peł-
nowartościowym, choć nieco wolniej
wiążącym, klejem jednoskładniko-
wym.
Klej odznacza się dużą przyczep-
nością do podłoża. Jest stosowany do
klejenia poszycia okładzin, listew, pły-
tek i innych elementów, także kon-
strukcyjnych, z metali i tworzyw sztu-
cznych. Jest także stosowany do wy-
konywania tymczasowych połączeń
podczas operacji montażowych i in-
nych operacji technologicznych. Za-
stępuje wówczas czasowe połączenia
śrubowe i nitowane, oszczędzając
czas i obniżając koszty operacji.
Przedstawicielem klejów i szczeliw
jednoskładnikowych jest Terostat-
MS930. Wiąże dość szybko, a po
związaniu daje miękkie i elastyczne,
a
zarazem
dość mocne połączenia.
Jest stosowany m.in. do łączenia blach
na zakładkę w zbiornikach i powierzch-
niowego łączenia warstw izolacji ter-
micznej ze ścianami zbiorników gazu
na statkach. W tym drugim zastosowa-
niu elastyczny klej tłumi przenoszenie
drgań i wibracji na wewnętrzne wy-
kładziny zbiorników, co znakomicie
poprawia bezpieczeństwo przewozu
skroplonych gazów.
Jednoskładnikowy Terostat-MS937
jest nowym szybkowiążącym klejem
zarówno w wysokich, jak i w niskich
temperaturach. Natychmiast po zwią-
zaniu połączenia uzyskują pełną wy-
trzymałość, a łączone części mogą
być poddawane obróbce i kolejnym
operacjom technologicznym. Wytrzy-
małość na rozciąganie złączy klejo-
nych tym klejem jest 3-krotnie większa
niż przy użyciu klejów poliuretano-
wych. Klej wykazuje wyjątkowo dobrą
przyczepność do powierzchni alumi-
nium i tworzyw sztucznych, (kd)
Farba zamiast
klimatyzacji
Na uniwersytecie Tongji w Szang-
haju opracowano innowacyjną farbę
zmieniającą właściwości optyczne,
a dokładniej odbijania i pochłaniania
światła w zależności od temperatury.
W temperaturze poniżej 20°C farba
ma właściwości silnie absorbujące,
a powyżej tej temperatury
zaczyna
większość światła odbijać. Farbę opra-
cowano do malowania zewnętrznych
ścian budynków, a jej właściwości
przyczyniają się do stabilizacji tem-
peratury wewnątrz budynku przy zmia-
nach temperatury zewnętrznej. W pra-
ktyce farba powoduje podniesienie te-
mperatury wewnątrz budynku o 4°C
zimą i obniżenie nawet o 8°C w czasie
upałów.
Głównym składnikiem farby są spe-
cjalne pigmenty o właściwościach za-
leżnych od temperatury. Cząsteczki
tych pigmentów są zamykane w mikro-
kapsułkach z przezroczystego polime-
ru. Mikrokapsułki dodane w odpowied-
niej proporcji do zwykłych farb nadają
im pożądane właściwości optyczne za-
leżne od temperatury, (kd)
MTM 3/04
17
[ Pobierz całość w formacie PDF ]