Témata
Reklama

Vliv drsnosti ocelového povrchu na pevnost lepeného spoje

Lepení je v současné době hojně využívaným způsobem spojování různorodých materiálů. Při procesu lepení nesmíme opomenout znalosti týkající se funkce lepených spojů. Jedním z nejčastějších důvodů porušení spoje je nedostatečná příprava lepených povrchů

Pevnost lepeného spoje je do značné míry určena přilnavostí mezi lepidlem a spojovanými povrchy. Pro mechanismus soudržnosti lepeného spoje má význam nejen přilnavost (adheze), ale i soudržnost filmu lepidla po ztuhnutí nebo vytvrzení, kterou označujeme jako vlastní pevnost lepidla (kohezi). Přilnavost se zlepší odstraněním nežádoucích povrchových vrstev odmaštěním nebo mechanickou úpravou povrchu. Bez těchto úprav nelze dosáhnout kvalitního spoje ani s nejlepšími lepidly. U kovových materiálů jsou povrchy nejen znečištěné, ale také potažené vrstvou oxidů, které nelze pouhým odmaštěním odstranit. V takovém případě je nutné tuto vrstvu mechanicky odstranit, například broušením nebo otryskáváním.
Reklama
Reklama
Reklama

Příprava experimentu

K experimentálnímu posouzení vlivu drsnosti lepeného povrchu na pevnost lepeného spoje byly provedeny zkoušky dle normy ČSN EN 1465 Stanovení smykové pevnosti v tahu tuhých adherendů na přeplátovaných tělesech. Zkoušky byly prováděny na zkušebních tělesech zhotovených z oceli třídy 11 373 o rozměrech 100 x 25 x 1,5 mm (obr. 1). Výchozím polotovarem pro přípravu těchto plechů byly pásy válcované oceli nastříhané z tabule plechu o rozměrech 1 x 2 m. Délka a šířka zkušebního tělesa odpovídala normě, jen tloušťka byla přizpůsobena použitému polotovaru 1,5 mm (podle normy má být tloušťka 1,6 mm). Přeplátování bylo v souladu s normou 12,5 mm. Povrch vzorků byl upraven brusným plátnem o různých zrnitostech. Měření drsnosti bylo prováděno na dotykovém přístroji firmy Mitutoyo Surftest-301. Vyjádření drsnosti povrchu bylo podle normy ISO 4287.

Metodika zkoušek

Pro úpravu povrchu vzorků byla zvolena brousicí plátna o zrnitostech 40, 100, 150, 240, 360 a 400. Všechny vzorky určené pro zkoušení byly po broušení před měřením drsnosti a slepením opláchnuty vždy v perchloretylenu. Vzorky byly broušeny kolmo na směr působící síly při zkoušce smyku tahem (ČSN EN 1465). Broušená plocha určená pro vyhodnocení drsnosti byla dvojnásobně delší, než je normou stanovena plocha přelepu.
Drsnost povrchu vzorků byla měřena v pěti bodech (obr. 2), aby bylo dosaženo přesnějšího vyhodnocení. Byly zjišťovány hodnoty následujících veličin (dle ISO 4287): Ra - průměrná aritmetická úchylka posuzovaného profilu, Rt - celková výška profilu, Rz - největší výška profilu (obr. 3).
Po vyhodnocení drsnosti byly vzorky přiřazeny do párů, naneseno lepidlo v příslušné tloušťce a lepené díly zafixovány. Příslušná tloušťka lepené vrstvy byla zajištěna pomocí dvou distančních drátků (obr. 1). Takto vzniklý spoj byl ponechán v laboratoři po dobu uvedenou v návodu příslušného lepidla k dosažení úplného vytvrzení při laboratorní teplotě.
Zkouška smyku tahem byla prováděna na univerzálním trhacím stroji ZDM 5. Po porušení vzorku byla odečtena maximální síla ze stupnice, změřena plocha přelepu a vypočtena pevnost lepeného spoje.
Při posouzení vlivu drsnosti lepeného povrchu byla zkoušena dvě lepidla:
  • lepidlo A - dvousložková epoxidová pryskyřice, míchaná v hmotnostním poměru 100 hm. dílů pryskyřice ku 6,5 hm. dílům tvrdidla, vytvrzující při normální nebo zvýšené teplotě do 60 °C. Toto lepidlo se zpracovává do 30 minut, vytvrzení proběhne do 48 hodin. Je vhodné pro lepení kovů, hliníku, dřeva, keramiky a skla;
  • lepidlo B - dvousložkové epoxidové lepidlo, míchané v poměru 1 : 1, vytvrzující při normální teplotě, která nesmí klesnout pod 5 °C. Lepicí směs je zpracovatelná do 1 hodiny, dokonalé vytvrzení nastane za 12 hodin. Toto lepidlo je vhodné pro lepení kovů, keramiky a plastických hmot.
  • Vyhodnocení provedených experimentů

    Při zkoušení pevnosti v tahu na ocelových vzorcích za použití lepidla A bylo dosaženo maximální pevnosti při tloušťce lepené vrstvy 0,16 mm a při drsnostech Ra v rozmezí hodnot 0,37 až 0,48 ?m (obr. 4), Rt v rozmezí hodnot 3,93 až 4,69 ?m a Rz v rozmezí hodnot 2,74 až 3,28 ?m. Tyto hodnoty drsnosti byly dosaženy brusným plátnem o zrnitosti 400. Při tloušťce lepené vrstvy 0,16 mm byla naměřena průměrná pevnost 11,94 MPa, maximální pevnost dosahovala 14,17 MPa. Při použití tohoto lepidla došlo vždy k adhezním poruchám (obr. 5).
    Při použití lepidla B bylo dosaženo nejvyšší průměrné pevnosti 16,96 MPa při tloušťce lepené vrstvy 0,11 mm. U této lepené vrstvy bylo dosaženo maximální pevnosti 18,95 MPa v rozmezí hodnot drsnosti Ra 2,27 až 2,4 ?m (obr. 5), Rt v rozmezí hodnot 22,43 až 24,4 ?m a Rz v rozmezí hodnot 16,02 až 15,88 ?m. U tohoto lepidla bylo maximální pevnosti dosaženo úpravou povrchu brusným plátnem o zrnitosti 40. Při použití tohoto typu lepidla se vyskytovala pouze kohezní porucha (obr. 6).
    Z provedených experimentů vyplývá, že každé lepidlo má na oceli různou pevnost při různé tloušťce vrstvy lepidla a různých drsnostech povrchu. Nelze jednoznačně stanovit optimální tloušťku vrstvy lepidla a drsnost, která by byla univerzálně použitelná pro všechna lepidla.
    Ing. Miroslav Müller
    KMaST TF ČZU v Praze
    Reklama
    Vydání #9
    Kód článku: 30908
    Datum: 03. 09. 2003
    Rubrika: Výroba / Spojování a dělení
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Tvoříme historii vodního paprsku

    Každá investice do podniká je spojena s velkým očekáváním. Jistou dávku důvěryhodnosti ve správnou investice může dávat také historie firmy i samotné technologie. Technologie řezání vysokotlakým vodním paprskem Flow slaví v tomto roce již 50 let, resp. 40 let v případě abrazivního vodního paprsku.

    Vplyv ochrannej atmosféry pri zváraní hliníkových zliatin

    Ľahké neželezné kovy ako hliník, horčík, titán a ich zliatiny, ktoré sú používané najmä v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle, musia spĺňať vysoké a často protichodné nároky ako je napríklad dostatočná pevnosť pri zachovaní vysokej ťažnosti alebo dobrá korózna odolnosť. Inak povedané, využívajú sa tam, kde ich náhrada dostupnejšími materiálmi nie je možná. Na zváranie materiálov z ľahkých neželezných kovov je potrebné použiť takú technológiu zvárania, ktorá bude ich vlastnosti degradovať čo najmenej. Celý rad štúdií a doterajších praktických skúseností ukazujú, že väčšina problémov vznikajúcich pri konvenčnom zváraní oblúkovými metódami môže byť potlačená použitím laserového lúča.

    Inovovaná fiber laserová centra

    Dnešní výrobci plechových dílů vyžadují vysoce flexibilní, efektivní a inteligentní řešení. Nové inovace ve výrobě vláknového laseru Prima Power byly navrženy a vyvinuty tak, aby splňovaly tato očekávání. Platino Fiber Evo je nejnovější verzí platformy Platino s více než 2 000 instalací po celém světě, vylepšenou o důležité technologické inovace.

    Související články
    Nové úkoly v technologii vodních paprsků

    Jednou za dva roky pořádá Oddělení desintegrace materiálů Ústavu geoniky Akademie věd ČR konferenci o technologii vysokorychlostních vodních paprsků. Letos organizátoři pro své setkání vybrali nádherné a inspirativní prostředí Lednicko-Valtického areálu, zapsaného do seznamu světového a kulturního dědictví UNESCO. V pořadí již pátá konference této série přitáhla pozornost mnoha zahraničních a tuzemských odborníků.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Lepení ve výrobě karoserie

    Lepení patří k velmi dynamicky se rozvíjejícím odvětvím spojování materiálů. Jeho rozvoj v automobilovém průmyslu je dán komplexními požadavky na karoserii, vývojem nových materiálů a jejich povrchových úprav i zvyšujícími nároky na užitné vlastnosti skeletu vozu. Vnitřní i vnější konstrukce moderních vozidel tvoří celá řada speciálních kovových i nekovových materiálů a plastů, které je nutné fixovat a u nichž konvenční technologie spojování již nedostačují.

    Geniální laser

    Působivý výkon, nové technologie a vysoká energetická účinnost – to je charakteristika laserů Génius. Nový Laser Genius je předvojem Prima Power 2D vláknových (fiber) laserů nové generace určených pro technologii řezání. Vyniká vysokou produktivitou, přesností a účinností, a zejména inovativním konstrukčním řešením stroje vyrobeného kombinací syntetického granitu a uhlíkových vláken.

    Technologie dělení materiálu pomocí vláknového laseru

    Pálicí stroj UBRA představuje na českém trhu jednu z dalších možností, jak využít technologie dělení materiálu pomocí vláknového (fiber) laseru. To je v zásadě pravda, ale z vlastního pohledu jeho výrobce spíše „polopravda“. Stroj totiž v sobě nese nejen nesporné výhody vlastní technologie, ale úročí zkušenosti jeho konstruktérů spojené se stavbou CNC pětiosých obráběcích center.

    Řetězová evoluce

    Řetězy byly po celá desetiletí vyráběny stejnou technologií – krácení ocelového drátu nebo tyče, tvarování a následné odporové svařování nebo svařování metodou na tupo do požadovaného finálního tvaru. To jsou však energeticky náročné procesy.

    Zelená vlna pro svařování mědi

    Pulzní zelený laser svařuje měď s vysokou opakovatelností a nepatrným rozstřikem taveniny, a to nezávisle na kvalitě povrchu.

    Svařovací robot do malých prostor

    Robot malých rozměrů Racer 999, ideální pro stísněné prostory, byl nainstalován do výrobní linky ve firmě, která se zabývá mechanickými postupy při výrobě dělených profilů pro montáž ložisek. Uvedená společnost potřebovala zvýšit produktivitu a účinnost svých procesů. Bylo třeba najít řešení v oblasti laserového svařování dělených profilů.

    Nové pistole pro dávkování dvousložkových lepidel

    Společnost Nordson EFD nabízí nové ruční, pneumatické a bezšňůrové pistole pro dávkování dvousložkových lepidel, které se vyznačují provozní odolností, ergonomickým provedením a uživatelskou přívětivostí.

    Výroba a opravy pomocí laseru

    Hesla jako 3D-Drucken a Additive Manufacturing jsou všudypřítomná. Na všech kontinentech je zřejmá snaha podporovat aditivní technologie. Avšak co se za tím skrývá? V Aachen se tomuto tématu věnuje Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT und Produktionstechnologie IPT.

    Inovativní lahve pro technické plyny

    Společnost Linde Gas představila na tiskové konferenci v Praze novou řadu lahví na technické plyny nazvanou Genie. Nový typ lahví se významně liší od běžných ocelových lahví použitím zajímavých inovativních řešení, která podstatně zvyšují uživatelský komfort při práci s technickými plyny.

    Harmonizace ve svařování

    Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit