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钢轴在环氧树脂失效之前经常断裂

作者:admin 发布时间:2019-04-28 03:38

  在许多情况下,工程师希望粘合剂不仅仅是替换机械紧固件。例如,环氧树脂,丙烯酸树脂,聚氨酯和聚酯粘合剂可降低成本,承受负荷,抵抗恶劣环境,并增加缓冲和结构完整性。它们还可以增强美观性,减轻重量和装配时间,或者组装机械紧固件无法使用的部件。粘合剂比以往任何时候都更需要加入难以粘合的基材,例如不同的材料,具有不同热膨胀系数的组件,或涂层表面,以抵抗粘附。新配方可快速固化,适应大多数制造技术,并提供持久,灵活的粘合。

  对于粘接金属,玻璃或塑料,粘合剂通常使用双重密封接头和阻尼振动。以下示例说明了这些通用系统的一些优点。

  在这个为期一周的课程中,我们将看到两个低成本但功能丰富的电子设计自动化(EDA)程序:CircuitStudio和KiCad。

  在英国,德国和明尼苏达州Eden Prarie的Starkey Laboratories办事处,一种新的助听器设计方法要求改变粘合剂。挑战:加快生产周期并提高公差 - 同时不牺牲质量或性能。

  对于他们的定制设备,Starkey工程师使用Loctite 190系列中的化合物将电气元件粘合到位并充当助听器的外壳。“人们的耳朵就像指纹,”Loctite高级应用工程师Patrick Courtney说。“助听器必须定制,才能舒适。”

  在康涅狄格州Rocky Hill的Loctite工程师的帮助下,Starkey团队开发了一种配方和固化工艺,现已在全球公司的实验室中使用。经过严格的测试,他们从两部分室温固化粘合剂转变为单组分,低粘度,紫外线固化丙烯酸。

  “室温固化粘合剂在加工时间和公差控制方面产生了一些问题,”Courtney解释道。为了定制适合辅助设备的微型电子设备,必须保持壳壁厚度以达到精密公差。

  通过使用自流平,UV固化配方成型外壳,工程师缩短了加工时间并改善了公差控制。但设计变更不是简单的交换。“困难的方面是助听器是肤色的;用户可以从四种颜色中选择,”考特尼解释道。由于紫外线固化粘合剂通常是透明的,因此考特尼和他的同事必须与颜料供应商密切合作,选择颜色匹配设备并正确混合颜色。

  一旦它们具有正确的颜色,工程师就必须解决其他两个性能因素:固化时间和粘度。在测试了几种化学品后,Loctite和Starkey工程师开发了紫外线敏感光引发剂和可见光光引发剂的混合物,以微调壳的快速固化周期。它们还获得了适合现有工艺设备的粘度,而不会改变硬度计,模量或其他性能参数。

  考特尼说:“我们采取了专门的流程,并给予了快速周转。”“现在,从模具投入到交付时间为24小时。”

  赛道可能是测试汽车保持在一起的最严重环境之一。一些爱好者可能会惊讶地发现,美国跑车俱乐部(SCCA)赛车,如由Dick Valentine驾驶的雪佛兰Camaro,在一些最苛刻的连接应用中依赖于粘合剂。

  当底盘设计团队Riley&Scott,Inc.,Indianapolis寻找紧固系统将钛和铝车身板以及悬架和传动系统部件粘合到他们专业的管架底盘时,他们选择了粘合剂。

  底盘提供Camaro的核心刚度和强度,暴露在溶剂中,温度超过177摄氏度(350华氏度),并且剧烈振动。不断变化的动态条件意味着粘合剂必须连接具有不同热膨胀系数的基材。更重要的是,在每盎司重要的应用中,船上没有额外重量的余地。

  设计工程师Bill Riley从马萨诸塞州罗克兰的Venture Tape公司选择了配方1155高粘度聚酯薄膜。他说,双面涂层薄膜很好地适应了非常平坦的面板和底盘框架的不平整表面。体重是另一个关键因素。“这部电影可以减轻你的体重,因为你可以把它放在你想要的地方。你不必担心流失或让面板上有额外的粘合剂,”莱利补充道。

  也许更重要的是,胶片的高剪切强度增加了汽车的结构完整性,校长马克斯科特说。“从节省应用的时间开始,节省了大量成本。”

  为了测试汽车,工程师将汽车的一端安装在悬架上,另一端用杠杆臂扭转。“我们对底盘的抗扭刚度进行了大量的静态测试,我们可以从过去的经验中看出这部电影将立即起作用,”莱利解释道。

  其他Venture Tape粘合剂在全球范围内用于福特和克莱斯勒汽车,用于防火墙密封剂,行李箱衬里和窗户密封剂。

  在泰勒马德高尔夫公司(Taylormade Golf),“与你的头一起”的表达不仅仅是典型的令人痛苦的联想。几年前,这家国际高尔夫俱乐部制造商发现粘合剂失效导致其球杆的头部和杆身分离。

  “我们之前使用过另一种环氧树脂,”产品经理Will Priest解释道。“它不是最强的胶水,它与材料粘合钢和石墨的差异不相容。”例如,Taylormade工程师还发现,这种粘合剂不能承受热汽车行李箱到凉爽地下室的热循环。“头部飞走了 - 这是一个严重的责任问题,”普里斯特补充道。

  为了将碳钢或石墨轴粘合到不锈钢或钛的头上,Taylormade在加利福尼亚州洛杉矶的Ciba-Geigy公司进行了调查。“Ciba-Geigy工程师帮助我们做出改变,”Priest说。“我们选择了具有催化剂HY994的双组分环氧树脂AW136和新的应用工艺。”

  从密封胶设备公司(密歇根州奥克帕克公司)切换到非常精确的计量混合系统,而不是手工混合环氧树脂,立即得到了改善。接下来,Taylormade工程师重新设计了他们的应用技术。他们以前在轴的尖端涂上粘合剂,安装头部,然后将其加捻,在粘合剂形成的称为插鞘的部分涂上均匀的粘合剂。

  但是工程师们怀疑这种技术并没有提供良好的联系。为了检查润湿表面,他们使用了玻璃插鞘。“果然,你可以看到气泡,”普里斯特说。“粘合区域的气袋阻止了适当的润湿;我们的覆盖率只有50%左右。”

  现在,工程师用0.2克的重量密封空心高尔夫球杆的末端。然后,他们将大约1毫升的环氧树脂分配到插鞘的底部,而不是将其涂在轴上。自动压机施加约1034kPa(150psi)以将轴压入杆颈。这迫使轴和杆颈内部之间的高粘度环氧树脂。普里斯特解释说,工程师故意使用一些多余的环氧树脂,当轴到达底部时,额外挤压出来。“我们消除了这些过剩,我们知道我们有100%的覆盖率。”

  连续流动。新的环氧树脂并不意味着牺牲制造速度。“我们开展连续流程制造,”Priest说。“我们需要我们的环氧树脂快速固化。烤箱会产生巨大的瓶颈,我们必须有大量的库存。”

  带加热环的固化站通过传导实现快速固化。半圆形元件夹住插鞘并将环氧树脂加热到127摄氏度(260华氏度)约两分钟。Ciba-Geigy的工程师表示,除了速度快,快速固化还能促进粘合剂中的化学交联,从而增强强度。

  为了量化这些改进,Taylormade工程师进行了拉力测试。他们将球杆的杆身从头部切开约8英寸,然后将其安装在试图拉开头部的机器上。“我们使用旧的环氧树脂和旧方法获得了大约1,500 lbf(6,672N)的拉伸强度,我们现在获得的最小强度为3,000 lbf(13,345N),典型强度为4,000至5,000 lbf(17,793N - 22,241N) ),“牧师说。事实上,钢轴在环氧树脂失效之前经常断裂,他补充道。

  为了模拟实际动态,Taylormade工程师还开发了一种冲击测试系统:摆锤上的大锤子可以产生100次冲击,然后球杆必须通过3000 lbf的拉力测试。“我们的许多竞争对手的俱乐部只能承受15或20次冲击,然后头部会飞走,”普里斯特说。

  现在,工程师在日本Togane和加利福尼亚州Carlsbad的生产基地使用新的环氧树脂。牧师说:“从那时起,我们就没有在这个领域发生债券失败。”

  用于汽车车身面板的新型透明涂层可为恶劣环境提供高性能保护,而光滑的玻璃则适用于空气动力学型材。窘境:如何将玻璃粘接到表面处理以明确抵抗任何事物?

  “你有一个透明涂层,旨在抵御酸雨和其他一切的损害,你必须用粘合剂将其直接粘合到玻璃上。这是一个艰难的挑战,”Essex Specialty Products市场开发经理Steve Henderson说。 ,特洛伊,密歇根州。

  在位于密歇根州沃伦的克莱斯勒杰斐逊工厂,以及位于比利时布鲁塞尔和其他欧洲工厂的通用汽车公司的OPEL工厂,埃塞克斯的新型聚氨酯粘合剂解决了这一问题并提高了质量。

  对于克莱斯勒1995年的吉普切诺基来说,这种粘合剂消除了挡风玻璃和后玻璃组装中的困难步骤。Essex配方15706 BETASEAL玻璃粘合剂直接粘合到环保汽车饰面 - 无需底漆。

  亨德森解释说,在这个过程中使用底漆证明克莱斯勒很难,因为粘合表面被A级涂层包围。由于装配需要底漆,因此必须由操作人员密切监控敏感过程,以确保没有其他表面受到溶剂的影响 - 并且时间对于良好的粘合是至​​关重要的。

  团队合作产生良好的化学反通过与油漆配方设计师,玻璃制造商和克莱斯勒工程师合作,埃塞克斯开发了一种无底漆涂料粘合剂,用于粘合新的面漆,并且无需底漆即可粘附在玻璃上。

  “最大的挑战之一是让变革对制造业透明化。他们可以将新配方与现有设备结合使用,以避免任何资本支出,”亨德森说。与之前的配方一样,新的聚氨酯粘合剂是机器人应用的。氨基甲酸乙酯以珠子形式挤出到固定玻璃中,然后自动安装在汽车中。该粘合剂也适用于现有的玻璃和PVC封装底漆。

  除了消除与垫圈一起使用的机械紧固件和金属挡风雨条之外,聚氨酯粘合剂还消除了:

  成本和挥发性有机化合物的底漆。需要操作人员应用它。分配底漆的设备。设备维护和占地面积要求。由于滴水造成的残割。延长停机时间后重新启动。

  克莱斯勒工程师表示,新型粘合剂还具有制造灵活性。而不是底漆干燥时间决定玻璃必须安装在哪里,安装可以在装配线上移动,以优化生产率。

  该粘合剂使用低导电配方,用于带有电子元件的车辆,如挡风玻璃或后玻璃中的无线电天线。而且因为它们增加了车辆结构的强度和弹性,它们可以帮助汽车制造商满足联邦机动车辆安全标准,例如车顶破碎法规,并添加Essex工程师。

  克莱斯勒的工程师说,通过消除对涂料的需求,粘合剂提供了其他几种可能性。潜在应用:装饰粘接和其他汽车用途,可以替代焊接或紧固件。