Er det muligt at samle en bil med lim?

Mange bilproducenter, inklusive BMW, har brugt bilindustrielle klæbemidler i stedet for bolte eller svejsninger til at fastgøre plastbeklædning til køretøjer. Se vores billedgalleri til bilmotorer. Johannes Simon / Getty Images

Når du forestiller dig samlebåndet på en au-to-fabrik, ser du sandsynligvis svejsemaskiner, nitter, bolte og skruer, der fastgør alle dele af en bil sammen. Du kan blive overrasket over at høre, at mange bilproducenter bruger lim til at sætte nogle dele sammen på moderne køretøjer. Dette er ikke den slags lim, du finder i en skolebørns rygsæk, eller den slags billim, du muligvis bruger til at samle en plastikmodel - bilkonstruktionslim er avancerede materialer kaldet epoxier, der kan tilpasses til at binde til næsten enhver overflade og tåler en lang række ekstreme temperaturer.

Brug af lim i bilfremstilling er ikke en måde at skære hjørner på eller gøre en ringere bil. Moderne klæbemidler giver en masse tekniske fordele i forhold til traditionelle metoder til fastgørelse af to dele sammen. Faktisk danner klæbestoffer normalt en binding stærkere end de materialer, de binder sammen. Klæbemidler kan være nøglen til at bygge lettere, mere effektive biler, og når der anvendes nye materialer som kulstofkompositter, kan klæbemidler muligvis være den eneste måde at binde dem sammen, da kulstoffiberpaneler ikke kan svejses sammen.

Selvklæbende biler er naturligvis ikke perfekte - der er et par miljøhensyn og nogle applikationer, som de bare ikke fungerer særlig godt til. Hvilke klæbemidler fungerer bedst til de mange forskellige dele af en bil? Og hvordan vil brugen af ​​klæbemidler ændre bilindustrien? Som et resultat, vil vi se billigere biler? I bekræftende fald, vil de være i sikkerhed? Fortsæt med at læse for at finde ud af det.

Dette bagvindue vil være belagt med klæbemiddel, inden det placeres på en Dodge Caliber. Mary Knox Merrill / Christian Science Monitor / Getty Images

Anvendelse af klæbemiddel i bilfremstilling er en lidt mere kompliceret proces end bare at skære på noget lim og holde de to dele sammen. For det første er bilkonstruktionslimer fremstillet af kemikalier, der kaldes epoxy. En epoxy findes i to dele, en harpiks og en katalysator. Når de to komponenter kombineres, starter katalysatoren en kemisk reaktion i harpiksen, og harpiksen udvikler sine bindingsegenskaber, når blandingen hærder. Hærdningstiderne for epoxy kan variere fra kun et par minutter til en dag eller endda længere. I nogle tilfælde kan hærdning hjælpes ved bagning eller en anden form for påført varme. Nogle epoxier helbreder endda ved anvendelse af ultraviolet lys.

Der er to typer epoxier, der ofte bruges: polyurethanepoxier og glasagtige matrixepoxier. Glasagtige matrixepoxier er ekstremt stærke og stive, og de modstår klipning -- lateral adskillelse af de bundne dele - ved meget høje kraftniveauer. Polyurethan-epoxier er mere fleksible, men de bryder under forskydningskræfter ved langt lavere kraftniveauer end glasagtige matrixepoxier. En nyere to-trins ansøgningsproces kaldes synergistisk gummihærdning giver epoxier med høj styrke større fleksibilitet, så de er mindre tilbøjelige til at brud under stress [kilde: Smock].

Yderligere komplicerer klæbemiddelprocessen de unikke behov i en bilproduktionslinie. I nogle tilfælde skal klæbemidler påføres en hel del af bilen i en enkelt batch. Når nogle ekstra dele er fastgjort og bundet, kan det være nødvendigt, at sektionen gennemgår en rengørings- og malingsproces, før de sidste stykker er fastgjort. Klæbemidlet har brug for evnen til at forblive på plads, når det suges til væskesprøjter, elektroaflejring og andre monteringsprocesser. For at undgå brug af dyre forhærdningsovne kan denne hærdefunktion indbygges i klæbemidlet, men det kræver en masse test og en vis imponerende kemi.

Det bedste sted at bruge et strukturelt klæbemiddel er et sted, hvor de primære kræfter er enten kompression, hvor de sammenføjede stykker skubbes sammen, eller klippe, hvor styrken forsøger at skubbe de sammenføjede overflader mod hinanden, som at trykke dine hænder sammen og forsøge at skubbe dem fra hinanden.

Strukturelle klæbemidler er typisk ikke gode at bruge, hvis kraften, der virker på forbindelsen, ville trække de to stykker fra hinanden, da de fleste klæbemidler har dårlig skrælstyrke. Et andet dårligt sted for et strukturelt klæbemiddel ville være et sted, hvor der er kræfter, der vil bøje samlingen, hvilket kunne tillade samlingen at kløbe og derefter skrælle [kilde: Gilles].

Ud over epoxierne bruges urethanskum også i visse områder af en bil. Mens de har klæbeegenskaber, bruges disse skum mere til deres egenskaber som tætningsmidler end som strukturelle fastgørelsesmidler.

Auto lim

For mange mennesker lyder bilindustrien selvklæbende på et køretøjs karosseripaneler måske ikke ud af spørgsmålet, men hvad med limning af motoren? Kan et auto-klæbemiddel stå op til den varme og det tryk, som motorerne er i stand til at producere? Ja, klæbemidler kan - og i øjeblikket bruges - bruges i motorer. Faktisk fastgøres ventildæksler, indsugningsmanifolds og oliepander ved hjælp af blot et par bolte og et klæbemateriale, der danner en fluid- eller lufttæt pakning eller tætning.

Tata Nano bruger klæbemidler til bil til at fastgøre karosseripaneler - og for at reducere vægten. STOFFEKOFFRINI / AFP / Getty Images

Brug af klæbemidler har nogle store fordele i forhold til andre fastgørelsesmetoder. Et klæbemiddel fordeler belastninger bedre end en plastsvejsning eller en nitte. Forestil dig to kropspaneler, der er fastgjort med et par plastsvejsninger. Hver gang bilen rammer et stød, kører stødets kraft gennem bilen. Når det passerer over disse to karosseripaneler, bærer punktsvejsningerne hele styrken. Dette fører til spændingsfrakturer i området nær svejsningerne. Et klæbemiddel tillader, at panelerne fastgøres over et bredere overfladeareal og fordeler kraften på en mere effektiv måde. En god svejsning ville opnå den samme ting, undtagen svejsninger er så stive, at de ikke overfører kraft særlig godt. Klæbemidler, især polyurethanepoxier, har evnen til at bøje og absorbere noget af kraften og overføre resten af ​​det jævnt over overfladen. Dette er en af ​​grundene til, at flyvemaskineproducenterne har brugt klæbemidler i årevis.

Klæbemidler muliggør også anvendelse af lettere strukturelle materialer. Svejsninger og bolte kræver tykke, tunge stålstykker for at forankre dem. Med et klæbemiddel kan der anvendes tyndere stål, eller fabrikanten kan skifte til alternative materialer såsom aluminium eller kulstofkompositter. Disse materialer kan ikke svejses, som stål kan, så klæbemidler er ofte den bedste mulighed. Den indiske bilproducent Tata reducerede delvis vægten af ​​deres ultrakompakte Nano ved hjælp af klæbemidler til at fastgøre visse karosseripaneler.

Temperaturen påvirker klæbemidler, men de epoxier, der bruges til at samle biler, smelter ikke, før de er opvarmet til 400 grader Fahrenheit (204,4 grader Celsius) eller mere, og de knækker ikke, før de er afkølet til minus 40 grader Fahrenheit (minus 40 grader celsius). Det er klart, at dette er ekstreme temperaturvariationer, som de fleste mennesker aldrig ville støde på i deres levetid. For den gennemsnitlige driver er temperaturen ingen bekymring.

Det er ikke at sige, at klæbemidler er uden deres mangler. Bilindustrien har ikke meget langvarige data om brug af klæbemidler, og nogle sætter spørgsmålstegn ved deres evne til at stå op til 10 eller 20 års brug. Strukturelle klæbemidler er blevet brugt af europæiske producenter i adskillige år, så tillid vokser i klæbemidlers levetid.

Der er en potentiel negativ bivirkning ved anvendelse af klæbemiddel - dyrere reparationer. Hvis en klæbemiddelt konstruktionsdel går i stykker, har de fleste værksteder ikke de nødvendige faciliteter til at rebondere klæbemidlet. I stedet for skulle de bruge en forbundet komponent, der er sendt af producenten, og muligvis tvinge bilens ejer til at betale for mere end bare den ødelagte del. En god kropsforretning kan håndtere en kosmetisk reparation ved at skære det beskadigede afsnit væk og lappe en ny del med klæbemidler, der er specielt designet til dette formål.

Mens klæbemidler får bredere brug i dag, er brugen af ​​dem i auto samling ikke rigtig ny. Bilvindskærme er blevet holdt på plads af polyurethan-epoxier i årtier, og i de sidste ti år eller deromkring har producenter som Saturn og endda BMW knyttet plastbeklædning til deres biler med klæber i stedet for bolte eller svejsninger. Når autodesignere udforsker nye teknologier og nye materialer, kan vi se brugen af ​​klæbemidler skyrocket i de næste par år. Alligevel vil der sandsynligvis altid være et sted på samlebåndet for en svejser.

Relaterede artikler

• Hvad der gør superlim så super?
• Hvad er verdens billigste bil?
• Sådan fungerer fly
• Kan kulfiber løse oliekrisen?
• Multipurpose Lim
• svejsning

Flere gode links

• Lim og tætningsmasse industri
• Svejsemagasin
• Dow Automotive

Kilder

• Lim- og fugemasseindustri. "Strukturlimer til avanceret bilproduktion." 1. september 2007. (7. august 2008) http://www.adhesivesmag.com/Articles/Cover_Story/BNP_GUID_ 9-5-2006_A_10000000000000161632
• Gilles, Kimberley. "Fremstilling af samlinger med konstruktionslim." Svejsemagasin. (7. august 2008) http://weldingmag.com/processes/news/wdf_38771/
• Sabatini, Jeff. "Kan du lime en bil sammen?" Automotive Design og produktion. August 1999. (8. august 2008) http://www.autofieldguide.com/articles/089903.html
• Smock, Doug. "GM vil bruge nye strukturelle klæbemidler i vid udstrækning." Design Nyheder. 24. marts 2008. (8. august 2008) http://www.designnews.com/blog/Engineering_Materials/858-GM_Will_Use_-New_Structural_ Adhesives_Extiously.php