i ich zastosowanie w motoryzacji

Dotychczas w technice motoryzacyjnej stosowane były przeważnie tradycyjne rodzaje połączeń – spawanie i zgrzewanie (zwłaszcza w budowie nadwozi) oraz śrubowe. W wielu konkretnych przypadkach nigdy nie zostaną one zastąpione nowymi, alternatywnymi rodzajami łączenia, lecz w niektórych sytuacjach, już od jakiegoś czasu stosowane są nowe technologie wykonywania połączeń elementów.

Znaczny rozwój w przemyśle chemicznym doprowadził do coraz częstszego stosowania klejów przy łączeniu elementów w pojazdach samochodowych. Wytwarzane obecnie kleje umożliwiają łączenie różnych materiałów, przy zachowaniu znacznej trwałości połączeń. Klejenie polega na łączeniu materiałów przy użyciu dodatkowego składnika, jakim jest klej. W procesie klejenia występują zjawiska adhezji oraz kohezji kleju.



Kleje w technice motoryzacyjnej dotychczas najczęściej stosowane są do mocowania elementów wykonanych z tworzyw sztucznych.

Adhezja – polega na przyczepności kleju do powierzchni łączonych elementów.
Kohezja – polega na oddziaływaniu siły działającej między cząsteczkami samego kleju.

Najwłaściwsze warunki w procesie klejenia zachodzą, gdy siły adhezji i kohezji mają zbliżoną wartość. W technice motoryzacyjnej kleje znajdują coraz szersze zastosowanie. Stosowane są do mocowania znaków firmowych i napisów na nadwoziach, wykładzin wygłuszających, elementów wykończenia wnętrza, różnego rodzaju listew ozdobnych, szyb i niektórych fragmentów nadwozia. Coraz częściej kleje stosuje się również w połączeniach śrubowych, do zabezpieczania przed odkręcaniem elementów łączonych oraz do uszczelniania połączenia gwintowego.Do niewątpliwych zalet połączeń klejonych zaliczyć można z całą pewnością:
- uszczelnienie eliminujące zjawisko korozji, na które narażone są połączenia mechaniczne;
- prostota wykonania (zwłaszcza w przypadku skomplikowanych kształtów łączonych elementów);
- brak zwiększenia masy łączonych elementów.

Połączenia klejone mają jednak również wady. Są nimi:
- trudna do obliczenia wytrzymałość złącza;
- skomplikowany demontaż.

Przy konstruowaniu połączenia klejonego i doborze odpowiedniego kleju należy brać pod uwagę następujące czynniki:
- parametry wytrzymałościowe połączenia;
- warunki temperaturowe pracy;
- odporność termiczną;
- odporność na uderzenia;
- materiał łączonych elementów;
- maksymalną szczelinę pomiędzy elementami łączonymi;
- czas utwardzania.

Przy wykonywaniu połączeń klejonych należy eliminować możliwość powstawania naprężeń rozrywających. Bardzo istotny wpływ na jakość połączenia klejonego ma prawidłowe przygotowanie powierzchni. To najważniejszy etap całego procesu technologicznego klejenia. Przygotowanie powierzchni polega przede wszystkim na właściwym odtłuszczeniu powierzchni i usunięciu jakichkolwiek pokryć, których wytrzymałość jest mniejsza niż wykonywanego połączenia klejonego. Przy łączeniu metali i tworzyw sztucznych, w ramach procesu przygotowania powierzchni stosowane jest jej zmatowienie, zdecydowanie zwiększające przyczepność.

Przy naprawie pojazdów samochodowych stosowane są obecnie następujące rodzaje klejów:
- epoksydowe;
- anaerobowe;
- silikonowe;
- akrylowe (modyfikowane);
- utwardzane w promieniach UV;
- cyjano-akrylanowe.

Kleje epoksydowe są klejami dwuskładnikowymi zawierającymi żywicę i utwardzacz. Ich zaletą jest tworzenie połączenia o bardzo dużej wytrzymałości. Wadą natomiast jest mała elastyczność. Ze względu na sposób utwardzenia, rozróżnić można w tej grupie dwa rodzaje klejów. W pierwszym przypadku utwardzanie następuje w temperaturze pokojowej poprzez samoistne utwardzenie po wymieszaniu obu składników. Drugi rodzaj wymaga podwyższonej temperatury. Po wymieszaniu dwóch składników niezbędne do utwardzenia jest podgrzanie. Tego typu kleje stosuje się przede wszystkim do naprawy części wykonanych z metali: naprawy otworów, uzupełniania ubytków metalu powstałych w wyniku korozji, naprawy skorodowanych kołnierzy i przewodów rurowych oraz poprawnego formowania kształtów uszkodzonych części. Kleje tego typu można obrabiać mechanicznie: nawiercać, gwintować, szlifować. Stosowane są do uszczelniania układu ssącego i wydechowego (ze względu na wysoką odporność temperaturową). Kleje anaerobowe (beztlenowe) utwardzają się w atmosferze beztlenowej, w miejscu połączenia metalowych powierzchni. Kleje anaerobowe stosowane są między innymi do zabezpieczania śrub i nakrętek przed samoodkręcaniem się pod wpływem drgań. Kleje anaerobowe o średniej wytrzymałości (kolor niebieski) wykorzystuje się np. do zabezpieczania śrub koła zamachowego, nakrętek wału korbowego, korka spustowego oleju. Kleje w kolorze zielonym, czyli te o znacznie wyższej wytrzymałości, znajdują zastosowanie przede wszystkim do zabezpieczania śrub i nakrętek, których nie ma potrzeby odkręcania przez cały okres ich eksploatacji. Kleje anaerobowe stosowane są również do uszczelniania gwintów w połączeniach hydraulicznych i pneumatycznych. Ich zaletą jest bardzo szybkie utwardzanie. Kleje anaerobowe w kolorze żółtym nie tylko uszczelniają, ale również zabezpieczają połączenie przed korozją i przed rozluźnieniem pod wpływem drgań. Kolejnym zastosowaniem tej grupy klejów jest mocowanie łożysk, tulei i kół zębatych na wałkach. W przypadku połączeń z luzem od 0,06 mm do 0,11 mm (na stronę) stosuje się kleje bez wypełniacza w kolorze zielonym, natomiast dla luzów od 0,11 mm do 0,24 mm stosuje preparaty z wypełniaczem w kolorze srebrno-szarym. Ten rodzaj klejów anaerobowych zapewnia samocentrowanie się elementów klejonych na wałkach. Jeszcze innym zastosowaniem klejów anaerobowych jest uszczelnianie połączeń płaskich (kołnierzy, obudów przekładni, misek olejowych itp.). Zastosowanie w praktyce znajdują dla połączeń łatwo demontowalnych – kolor zielony, dla połączeń trudno demontowalnych – kolor różowy, dla połączeń elastycznych – kolor czerwony i dla połączeń szybko utwardzających się – kolor pomarańczowy. Kolejną grupą klejów stosowanych w technice motoryzacyjnej są silikony, utwardzane przez reakcję z wilgocią otoczenia. Wykorzystywane są do klejenia i uszczelniania połączeń elastycznych, doszczelniania uszczelek stałych lub uszczelniania elementów o małej sztywności. Charakteryzują się dużą odpornością na wysokie temperatury. Często przy naprawie pojazdów samochodowych stosowane są kleje akrylowe (modyfikowane). Utwardzają się one w atmosferze beztlenowej i kontakcie z aktywatorami. W trakcie procesu klejenia jeden element jest powlekany klejem, a drugi aktywatorem. Klej zaczyna reagować w momencie kontaktu obu elementów. Ostatnią grupą klejów używanych przy obsłudze samochodów są cyjano-akryle. Reakcja utwardzenia następuje bardzo szybko, w momencie przechodzenia pary wodnej zalegającej na elementach łączonych do kleju znajdującego się między nimi. Wykorzystuje się je do łączenia elementów z tworzyw sztucznych.

mgr Andrzej Kowalewski