Εφαρμογή του Huntsman Araldite AV 170 για δομική συγκόλληση ανόμοιων υλικών στο ελαφρύ βάρος αυτοκινήτου

Με τη διάδοση της τεχνολογίας ελαφρού βάρους αυτοκινήτων, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων υιοθετούν ευρέως τον συνδυασμό κράματος αλουμινίου και πλαστικού ενισχυμένου με ίνες άνθρακα (CFRP) για την παραγωγή βραχιόνων αμαξώματος και εξαρτημάτων χώρου κινητήρα. Λόγω της μεγάλης διαφοράς στον συντελεστή γραμμικής θερμικής διαστολής μεταξύ των δύο υλικών, οι συνηθισμένες κόλλες είναι επιρρεπείς σε αποκόλληση, ρωγμές και εξασθένηση της αντοχής κάτω από μακροχρόνιες εναλλασσόμενες υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και συνθήκες δόνησης. Ένας κατασκευαστής εξαρτημάτων επαγγελματικών οχημάτων υιοθέτησε την εποξειδική δομική κόλλα ενός συστατικού Araldite AV 170 για τη συγκόλληση μαζικής παραγωγής στηριγμάτων χώρου κινητήρα από ανθρακονήματα και πλαισίων από κράμα αλουμινίου, επιτυγχάνοντας αξιόπιστη πρακτική εφαρμογή.

Τα υποστρώματα συγκόλλησης σε αυτό το έργο είναι σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα αεροδιαστημικής ποιότητας και κράμα αλουμινίου 6063. Η προεπεξεργασία της επιφάνειας πραγματοποιήθηκε αυστηρά σύμφωνα με τις προδιαγραφές του προϊόντος: οι επιφάνειες απολιπάνθηκαν επιμελώς με ασετόν για να αφαιρεθούν λάδια, λίπη και σκόνη, ακολουθούμενη από αμμοβολή για μηχανική τραχύτητα. Μια δεύτερη επεξεργασία απολίπανσης διεξήχθη μετά την τραχύτητα και τα μέρη στέγνωσαν πλήρως για να εξασφαλιστεί εξαιρετική διεπιφανειακή πρόσφυση. Το Araldite AV 170 είναι μια θιξοτροπική πάστα χωρίς χαλάρωση κατά την εφαρμογή, κατάλληλη τόσο για χειροκίνητη όσο και για αυτόματη χορήγηση. Το πάχος της κόλλας ελέγχεται στα 0,05-0,10 mm για να εξισορροπηθεί η αντοχή στη διάτμηση του γύρου και η ομοιόμορφη συγκόλληση. Μπορεί να καλύψει κενά έως και 3 mm, τα οποία καλύπτουν καλά τις ανοχές μηχανικής κατεργασίας των εξαρτημάτων.

Η διαδικασία σκλήρυνσης υιοθέτησε το τυπικό πρόγραμμα των 60 λεπτών σκλήρυνσης στους 150℃, επιτρέποντας την πλήρη διασταύρωση της κόλλας. Μετά τη σκλήρυνση, η αντοχή στη διάτμηση του περιτυλίγματος έφτασε τα 28–30 N/mm² στους 23℃ και η αντοχή αποφλοίωσης του κυλίνδρου ήταν 5,8 N/mm. Η υψηλή σκληρότητά του ανακούφισε αποτελεσματικά την εσωτερική πίεση που προκαλείται από τη θερμική διαστολή και συστολή ανόμοιων υλικών. Μετά από 100 θερμικούς κύκλους από -30℃ έως 70℃ και μακροχρόνιες δοκιμές κραδασμών, δεν βρέθηκαν αποκόλληση ή ρωγμές στους συνδεδεμένους αρμούς, με ποσοστό συγκράτησης αντοχής πάνω από 94%. Η θερμοκρασία μακροχρόνιας συντήρησης της σκληρυμένης κόλλας είναι έως και 120℃, η οποία προσαρμόζεται τέλεια στο περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας των διαμερισμάτων του κινητήρα. Διαθέτει επίσης εξαιρετική αντοχή στο λάδι κινητήρα, την αμόλυβδη βενζίνη, το λιπαντικό και άλλες χημικές ουσίες, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις σέρβις για ολόκληρο τον κύκλο ζωής των οχημάτων.

Όσον αφορά την αποθήκευση και τη μαζική παραγωγή, η κόλλα έχει διάρκεια ζωής 2 ετών όταν φυλάσσεται στους 2–8℃ και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σταθερά για 6 μήνες στους 15–25℃ μετά την έξοδο από την ψυχρή αποθήκευση, η οποία ταιριάζει στην προετοιμασία αποθεμάτων και τη συνεχή παραγωγή βιομηχανικών γραμμών συναρμολόγησης. Μέχρι τώρα, τα συγκολλημένα εξαρτήματα αυτής της παρτίδας λειτουργούν σε οχήματα για περισσότερα από 2 χρόνια χωρίς καμία αστοχία συγκόλλησης, αποδεικνύοντας ότι είναι μια ώριμη λύση για δομική συγκόλληση ανόμοιων υλικών στην αυτοκινητοβιομηχανία.