Zaczynając omawianie wspomnianych w tytule materiałów jako spoiw czy surowców należałoby zadać pytanie: dlaczego w ogóle takie materiały stosuje się w budowie pojazdów? Przecież dobra, stara stal spełnia aż nadto swoje zadanie. Jej technologia jest znana aż do bólu studentów przygotowujących się do egzaminów z „wydymałki” lub „materiałki”*… Po co więc męczyć biednych studentów i spokojnych profesorów nowymi technologiami.
Marek Bernaciak
Właściwie jest kilka powodów, które wypada wymienić na początku. Inaczej bowiem nasze rozważania będą pozbawione tej cennej nutki racjonalizmu, jaka dodaje smaczku wszystkim wielkim konstrukcjom:
Najpierw… tak! Koszty! Materiały polimerowe wcale nie są co prawda tańsze od powszechnie kiedyś stosowanej stali, ale pomagają osiągnąć najważniejszy w budowie pojazdów cel: niską masę w stosunku do nośności pojazdu. A niska masa przy zachowaniu sztywności oznacza większą ładowność. Większa ładowność z kolei, to po prostu niższe koszty transportu, mniej paliwa na jednostkę masy ładunku… czyli to, co wszyscy chcemy osiągnąć: niższe ceny transportu.
Po drugie… też koszty. Tym razem – wykonania.
Ochrona przed korozją. Dziś już każde dziecko wie, że plastikowy samochodzik nie rdzewieje. Kleje eliminują korozję bimetaliczną, uszczelniają łącza zapobiegając wdarciu się wilgoci w niepożądane obszary.
Hałas. Klejone konstrukcje mniej drżą, kleje skutecznie utrudniają propagację wibracji.
Odporność na udary i zmęczenie. To zagadnienie wytrzymałościowe. Klejone elementy są wyjątkowo trwałe, gdy poddać je wibracjom występującym normalnie w czasie eksploatacji pojazdów. Częściowo zawdzięczamy to rozłożonym na całe złącze naprężeniom, gdyż nie spotykamy się tu ani z odkształceniami cieplnymi, ani spiętrzeniami naprężeń.
Estetyka. Złącza klejone pozwalają ukryć miejsce przejścia z jednego elementu na drugi, zwłaszcza wtedy, gdy są to elementy z różnych materiałów.
Dodatkową zaletą jest to, że wiele elementów można wyprodukować z żywic, czasem wzmocnionych włóknami szklanymi lub węglowymi, co pozwala na osiąganie niespotykanych kształtów, połączonych z technicznie doskonałą wytrzymałością, która czasem zaskakuje. Pasjonaci wiedzą, że klatka bezpieczeństwa w samochodzie F1 wytrzyma najpoważniejszy wypadek (uratowała przecież Kubicę). Ale nie wszyscy wiedzą, że wykonana z kompozytu węglowego ściana kabiny jest tak silna, że 10 cylindrowy silnik bolidu jest przykręcony bezpośrednio do niej, bez żadnych dodatkowych wzmocnień.
Jest też kilka „plusów ujemnych”**, które co prawda nie wstrzymują rozwoju technologii klejenia, ale czasem dla niewtajemniczonych stanowią niemiłe zaskoczenie. Warto więc je znać, aby uniknąć nieporozumień:
- Przygotowując się do wdrażania technologii klejenia, elastomerów, pianek, należy poznać podstawowe pojęcia, jak czas życia, czas zwilżania i podobne. Ciągle zapominają o tym nauczyć w szkole.
- Technologie klejenia wymagają powierzchni o czystości porównywalnej przynajmniej z czystością powierzchni przygotowanych do lakierowania.
- Złącza klejone mają ograniczoną wytrzymałość termiczną, najczęściej do około 120°C krótkotrwale, są jednak kleje wytrzymujące nawet długotrwale obciążenia wynoszące 180-200°C.
Po takim krótkim wstępie możemy zacząć przegląd technologii w budowie popularnych typów środków transportu. Aby Państwa zaciekawić, zacznę od tych mniej popularnych.
*Tak się za moich czasów mawiało na wydziale SIMR, ale i dziś jak słyszę, niewiele się zmieniło.
**Według byłego prezydenta Lecha Wałęsy, który kiedyś powiedział, że „są plusy dodatnie i plusy ujemne”.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 12 (27) grudzień 2009
