Комбинацията композит + алуминий се използва все по-често при конструкции, при които се търсят ниско тегло, висока механична устойчивост и възможност за съединяване на различни материали.
Такива комбинации могат да се срещнат при:
- машиностроене;
- автомобилни компоненти;
- роботизирани системи;
- транспортно оборудване;
- корпуси и панели;
- прототипи и специализирани конструкции;
-
изделия от CFRP и GFRP с алуминиеви елементи.
Механичното закрепване с болтове, винтове или нитове невинаги е оптималното решение. При подходящо проектиране индустриалното залепване може да разпредели натоварването върху по-голяма площ и да избегне необходимостта от пробиване на композитния материал.
Но надеждното залепване на композит към алуминий изисква правилно съчетание между материал, подготовка на повърхностите, лепилна технология, геометрия и условия на работа.
Какво представляват композитните материали?
Композитният материал обикновено представлява комбинация от два или повече материала, които заедно осигуряват свойства, различни от тези на отделните компоненти.
При индустриалните конструкции широко се използват например:
- CFRP – композит, усилен с въглеродни влакна;
- GFRP – композит, усилен със стъклени влакна;
- други влакнесто усилени полимерни материали.
При избора на лепило обаче не е достатъчно да знаем само, че детайлът е „композит“.
Важно е да се знае каква е полимерната матрица, как е произведен детайлът, каква е неговата повърхност и има ли покритие, разделителни агенти или други остатъци от производствения процес.
Защо композитите се комбинират с алуминий?
Алуминият предлага добро съотношение между тегло, механични характеристики и технологичност.
Композитите от своя страна позволяват създаването на леки конструкции с висока специфична якост и възможност за оптимизиране на формата.
Комбинирането им позволява например:
композитен панел + алуминиева рамка
или
композитен корпус + алуминиев монтажен елемент.
Именно зоната между двата различни материала е критична.
Защо залепването е подходящо за композит и алуминий?
Едно от основните предимства на индустриалното залепване е възможността натоварването да бъде разпределено върху сравнително голяма площ.
При механично закрепване натоварването може да бъде концентрирано около:
- отвори;
- болтове;
- винтове;
- нитове;
- други точки на закрепване.
При композитните материали пробиването на отвори може допълнително да наруши влакнестата структура и трябва да бъде отчетено още при проектирането.
Залепването позволява конструкцията да бъде разработена по различен начин.
За по-широко сравнение вижте статията „По-изгодно ли е индустриалното лепило от механичното закрепване?“:
Лепило или механично закрепване
Кое лепило е подходящо за композит към алуминий?
Няма универсално лепило за всички комбинации.
При конструктивно залепване на композит и алуминий първоначално могат да бъдат разгледани двукомпонентни епоксидни и полиуретанови технологии, но окончателният избор трябва да бъде направен според конкретните материали и натоварвания.
Двукомпонентни епоксидни лепила
Епоксидните системи са важна група при конструктивното залепване.
Те могат да бъдат подходящи, когато се търсят:
- висока механична якост;
- стабилност на залепената връзка;
- работа с метални и други конструкционни материали;
- контролирано нанасяне на двукомпонентна система.
Вижте:
Епоксидни конструкционни лепила
и:
BEST Two-Component Epoxy-Resin Adhesives
Двукомпонентни полиуретанови лепила
Полиуретановите системи също могат да бъдат разглеждани при конструкции от различни материали, особено когато приложението изисква различен баланс между механична якост и деформируемост.
Повече информация:
BEST-2K PU – двукомпонентни конструкционни лепила
Имаме и директно сравнение:
Епоксидно срещу полиуретаново лепило
Най-важният въпрос: какъв точно е композитът?
Това е една от първите информации, които трябва да бъдат уточнени.
Не бихме избирали лепило само по описание:
„Имам карбон и алуминий.“
Трябва да знаем значително повече.
При композитния детайл е полезно да се уточнят:
- видът на влакната;
- материалът на матрицата;
- начинът на производство;
- състоянието на повърхността;
- наличие на боя или друго покритие;
- използвани разделителни агенти;
- необходимата площ на залепване.
При алуминия също има значение дали повърхността е:
- необработена;
- анодизирана;
- боядисана;
- прахово боядисана;
- с друго повърхностно покритие.
Подготовка на алуминия преди залепване
Подготовката на повърхността може да има решаващо значение за крайния резултат.
Обичайно трябва да бъдат отстранени:
- масла;
- греси;
- прах;
- технологични замърсявания;
- други вещества, които могат да попречат на адхезията.
Не трябва автоматично да се приема, че всяка алуминиева повърхност се обработва по един и същи начин.
Вижте подробното ни ръководство:
Как се подготвят повърхностите преди нанасяне на индустриално лепило?
Имаме и специализирана информация за алуминий:
Лепила за алуминий – индустриални решения
Подготовка на композитната повърхност
Тук трябва да бъдем още по-внимателни.
Методът за подготовка зависи от конкретния композит и неговата повърхност.
Проблем могат да бъдат например остатъци от технологични вещества или повърхностни слоеве, върху които лепилото всъщност контактува вместо с подходящо подготвената основа.
Затова подготовката не трябва да се определя само по това, че материалът е CFRP или GFRP.
Трябва да бъде съобразена с технологията на производство и препоръките за конкретния материал и лепило.
Трябва ли да се използва праймер?
Не винаги.
Необходимостта от праймер зависи от:
материал → състояние на повърхността → лепилна технология → изисквания към приложението.
Не трябва да се добавя праймер „за всеки случай“, без да е проверена съвместимостта му.
Повече по темата:
Трябва ли да се използва праймер преди индустриалното лепило?
Различното температурно разширение е важно
Алуминият и композитният материал могат да реагират различно при промяна на температурата.
Това означава, че при нагряване и охлаждане в конструкцията могат да възникват допълнителни напрежения.
Колкото по-големи са:
- температурните промени;
- размерите на детайлите;
- разликите между материалите;
толкова по-важно става това още при проектирането.
Следователно изборът не трябва да се прави само според максималната температура, която е посочена за лепилото.
Какви натоварвания ще има конструкцията?
Трябва да се разгледат реалните условия на работа:
- статично натоварване;
- динамично натоварване;
- вибрации;
- удари;
- температурни цикли;
- влага;
- масла и други химически вещества;
- външна среда.
Имаме отделни практически материали за част от тези фактори:
Индустриални лепила при вибрации и удари
Индустриално лепило при висока температура
Лепило за влажна среда и контакт с вода
Дебелината на слоя лепило също има значение
Повече лепило не означава автоматично по-здраво залепване.
Конкретната система трябва да работи в предвидения от производителя диапазон, а геометрията на детайлите трябва да позволява подходящо нанасяне и позициониране.
При двукомпонентните продукти трябва да бъдат спазени и изискванията за:
- правилното съотношение на компонентите;
- смесването;
- работното време;
- времето за фиксиране;
- окончателното втвърдяване.
За термините вижте:
Отворено време, време за фиксиране и пълно втвърдяване
Как трябва да бъде проектирана зоната на залепване?
Здравината не зависи единствено от лепилото.
Геометрията има огромно значение.
При възможност конструкцията трябва да бъде проектирана така, че натоварването да се разпределя върху подходяща площ и да се ограничават неблагоприятните концентрирани усилия в краищата.
Затова при нов продукт е много по-добре технологията на залепване да бъде разгледана още на етап проектиране, а не след като всички детайли вече са произведени.
Трябва ли залепването да бъде тествано?
Да.
При нова комбинация композит + алуминий предварителното изпитване е особено важно.
Пробите трябва максимално да се доближават до реалното производство по отношение на:
- действителните материали;
- действителните повърхности;
- подготовката;
- начина на нанасяне;
- дебелината на слоя;
- времето за втвърдяване;
- температурата;
- натоварването;
- експлоатационната среда.
Вижте:
Защо индустриалното лепило трябва да се тества преди серийно производство?
и:
Как да тествам здравината на залепването?
Каква информация е необходима за избор на лепило за композит и алуминий?
За техническа оценка бихме поискали поне:
- Какъв е композитният материал?
- Каква е неговата матрица?
- Как е произведен композитният детайл?
- Какво е състоянието на повърхността?
- Какъв е алуминият и има ли покритие?
- Каква е площта и геометрията на залепване?
- Каква хлабина има между детайлите?
- Какви натоварвания ще има?
- Има ли вибрации или удари?
- Какъв е температурният диапазон?
- Има ли вода, масла, горива или други химически вещества?
- Какво време за работа и фиксиране позволява производството?
- Ръчно или автоматизирано ще се нанася лепилото?
- Какъв производствен обем се предвижда?
Колкото по-точна е тази информация, толкова по-смислен може да бъде първоначалният избор.
Епоксидно или полиуретаново лепило за композит към алуминий?
Не може да се даде универсален отговор.
Като първоначална ориентация могат да бъдат разгледани и двете технологии.
Епоксидната система може да бъде интересна при конструкции, при които се търсят висока механична якост и структурна стабилност.
Полиуретановата система може да бъде интересна, когато конструкцията изисква различен баланс между якост и способност да поема деформации.
Но изборът трябва да бъде потвърден спрямо реалните материали и чрез изпитване.
Често задавани въпроси
Може ли карбон да се залепи към алуминий?
Да, индустриалното залепване може да се използва при конструкции с CFRP и алуминий, но трябва да се познават конкретната матрица, състоянието на двете повърхности, натоварването и условията на експлоатация.
Може ли композитът да се залепи без пробиване?
При подходящо проектирана конструкция залепването може да позволи свързване без отвори за болтове или нитове. Дали това е допустимо за конкретния детайл трябва да бъде инженерно оценено.
Епоксидно или PU лепило е по-добро?
Зависи от приложението. Не трябва да се избира само според максималната якост от техническата таблица.
Трябва ли алуминият да се шлайфа?
Не трябва автоматично да се прилага една и съща процедура за всички алуминиеви повърхности. Подготовката зависи от сплавта, състоянието и покритието на повърхността и избраната технология.
Може ли директно да се избере BEST продукт?
Можем да определим подходящи кандидати, след като бъдат известни материалите, геометрията, натоварванията и производственият процес. При критично приложение изборът трябва да бъде потвърден чрез практически изпитвания.
Нуждаете се от лепило за композит и алуминий?
АВТЕХ Адхезивес България може да съдейства при първоначалния избор на индустриално лепило от продуктовата гама на BEST Klebstoffe.
За техническа консултация е полезно да ни изпратите информация за:
композита → алуминиевия детайл → размерите → площта на залепване → хлабината → температурата → натоварването → химическата среда → производствения процес.
Свържете се с АВТЕХ Адхезивес България
Можете да разгледате и: