Är det möjligt att montera en bil med lim?

  • Jacob Hoover
  • 0
  • 3829
  • 653
Många biltillverkare, inklusive BMW, har använt fordonsstrukturlim i stället för bultar eller svetsar för att fästa plastbeklädnad på fordon. Se vårt bildgalleri för bilmotorer. Johannes Simon / Getty Images

När du föreställer dig monteringslinjen vid en au-to-anläggning, föreställer du dig antagligen svetsmaskiner, nitar, bultar och skruvar som fäster alla bilens delar. Du kanske blir förvånad över att få veta att många biltillverkare använder lim för att fästa vissa delar på moderna fordon. Detta är inte den typ av lim du hittar i en skolbarnas ryggsäck, eller den typ av billim som du kan använda för att montera en plastmodell - fordonsstrukturlim är avancerade material som kallas epoxier som kan anpassas för att binda till nästan vilken yta som helst och tål ett brett spektrum av extrema temperaturer.

Att använda lim i biltillverkning är inte ett sätt att skära hörn eller göra en underlägsen bil. Moderna lim ger många tekniska fördelar jämfört med traditionella metoder för att fästa två delar tillsammans. I själva verket bildar lim oftast en bindning som är starkare än de material som de sammanfogar. Lim kan vara nyckeln till att bygga lättare och effektivare bilar, och när nya material som kolkompositer används kan lim vara det enda sättet att binda dem eftersom kolfiberpaneler inte kan svetsas samman.

Naturligtvis är autolim inte perfekt - det finns några miljöhänsyn och vissa applikationer för vilka de bara inte fungerar särskilt bra. Vilka lim fungerar bäst för de många olika delarna av en bil? Och hur kommer användning av lim att förändra bilindustrin? Som ett resultat kommer vi att se billigare bilar? Om så är fallet, kommer de att vara säkra? Fortsätt läsa för att ta reda på det.

Det bakre fönstret kommer att beläggas med lim innan det placeras på en Dodge Caliber. Mary Knox Merrill / Christian Science Monitor / Getty Images

Att applicera lim i biltillverkning är en lite mer komplicerad process än att bara skära på lite lim och hålla de två delarna ihop. För en sak är bilkonstruktionslim av kemikalier som kallas epoxi. En epoxi finns i två delar, ett harts och en katalysator. När de två komponenterna kombineras startar katalysatorn en kemisk reaktion i hartset och hartset utvecklar sina bindningsegenskaper när blandningen härdar. Härdningstiderna för epoxin kan variera från bara några minuter till en dag eller till och med längre. I vissa fall kan härdning hjälpa till med bakning eller någon annan form av applicerad värme. Vissa epoxier botar även med applicering av ultraviolett ljus.

Det finns två typer av epoxier som vanligtvis används: polyuretanepoxier och glasartade matrisepoxier. Glasartade matrisepoxier är extremt starka och styva och de motstår skjuvning -- lateral separering av de bundna delarna - vid mycket höga kraftnivåer. Polyuretanepoxier är mer flexibla, men de bryter under skjuvkrafter vid mycket lägre kraftnivåer än glasartade matrisepoxier. En nyare tvåstegs ansökningsprocess kallas synergistisk gummihärdning ger epoxier med hög hållfasthet större flexibilitet så att de är mindre benägna att spricka under stress [källa: Smock].

Ytterligare komplicerar klisterapplikationsprocessen är de unika behoven hos en bilproduktionslinje. I vissa fall måste lim appliceras på en hel del av bilen i en enda sats. Efter att några ytterligare delar har fästs och fastnat kan sektionen behöva gå igenom en rengörings- och målningsprocess innan de sista delarna fästs. Limet behöver förmågan att hålla sig på plats när den sugas till vätskesprutor, elektrodeposition och andra monteringsprocesser. För att undvika användning av dyra förhärdningsugnar kan denna härdningsförmåga byggas in i limet, men det kräver mycket testning och en del imponerande kemi.

Det bästa stället att använda ett konstruktionslim är på en plats där de primära krafterna är antingen kompression, där de sammanfogade bitarna skjuts ihop, eller klippa, där kraften försöker skjuta de sammanfogade ytorna mot varandra, som att trycka ihop händerna och försöka skjuta dem isär.

Strukturella lim är vanligtvis inte bra att använda om kraften som verkar på fogen skulle dra de två bitarna isär eftersom de flesta lim har dåliga Skalstyrka. En annan dålig plats för ett strukturellt lim skulle vara en där det finns krafter som skulle böja fogen, vilket kan låta fogen klyva och sedan skala [källa: Gilles].

Förutom epoxierna används uretanskum också i vissa delar av en bil. Medan de har vidhäftningsegenskaper används dessa skum mer för sina egenskaper som tätningsmedel än som strukturfästelement.

Auto Lim

För många människor kanske bilklister på ett fordons karosspaneler låter inte frågan, men vad sägs om att limma motorn? Kan ett självhäftande klistra mot värmen och trycket som motorerna kan producera? Ja, lim kan användas - och för närvarande - användas i motorer. I själva verket är ventilkåpor, insugningsgrenrör och oljepannor vanligtvis fästa med bara några bultar och ett limmaterial som bildar en vätske- eller lufttät packning eller tätning.

Tata Nano använder billim för att fästa karosspaneler - och för att minska vikten. FABRIC COFFRINI / AFP / Getty Images

Att använda lim har några stora fördelar jämfört med andra fästmetoder. Ett lim fördelar belastningar bättre än en punktsvets eller en nit. Föreställ dig två kroppspaneler som är fästa med några få svetsar. Varje gång bilen träffar en ojämn kör resan av bulten genom bilen. När den passerar över de två karosspanelerna bär punktsvetsarna all kraft. Detta leder till spänningsfrakturer i området nära svetsarna. Ett lim skulle låta panelerna fästas över ett bredare ytområde och fördela kraften på ett mer effektivt sätt. En bra sömssvets skulle uppnå samma sak, förutom att svetsarna är så styva att de inte överför kraft särskilt bra. Lim, särskilt polyuretanepoxier, har förmågan att böja och absorbera en del av kraften och överföra resten av det jämnt över ytan. Detta är en av anledningarna till att flygplanstillverkarna har använt lim i åratal.

Lim möjliggör också användning av lättare konstruktionsmaterial. Svetsar och bultar kräver tjocka, tunga ståldelar för att förankra dem. Med ett lim kan tunnare stål användas, eller tillverkaren kan byta till alternativa material som aluminium eller kolkompositer. Dessa material kan inte svetsas på samma sätt som stål kan, så lim är ofta det bästa alternativet. Den indiska biltillverkaren Tata minskade vikten på deras ultrakompakta Nano delvis genom att använda lim för att fästa vissa karosspaneler.

Temperaturen påverkar lim, men epoxierna som används för att montera bilar smälter inte förrän de har värmts upp till 400 grader Fahrenheit (204,4 grader Celsius) eller mer, och de spricker inte förrän de har kylts till minus 40 grader Fahrenheit (minus 40 grader Celsius). Det är uppenbart att det här är extrema temperaturvariationer som de flesta aldrig skulle möta under sin livstid. För den genomsnittliga föraren är temperaturen ingen oro.

Det är inte att säga att lim är utan deras brister. Bilindustrin har inte mycket långsiktig information om användning av lim och vissa ifrågasätter deras förmåga att stå upp till 10 eller 20 års användning. Strukturella lim har använts av europeiska tillverkare i flera år, så förtroendet ökar i limens livslängd.

Det finns en potentiell negativ biverkning av användning av lim - dyrare reparationer. Om en limbunden konstruktionsdel går sönder kommer de flesta verkstadsföretag inte att ha de nödvändiga faciliteterna för att återfästa limet. Istället skulle de behöva använda en förbunden komponent som skickats av tillverkaren, och eventuellt tvinga bilens ägare att betala för mer än bara den trasiga delen. En bra karosseributik kan hantera en kosmetisk reparation genom att skära bort den skadade sektionen och lappa i en ny del med lim specifikt utformade för detta ändamål.

Medan lim får större användning i dag är deras användning vid automatisk montering inte riktigt ny. Bilvindrutor har hållits på plats av polyuretan-epoxier i årtionden, och under de senaste tio åren eller så har tillverkare som Saturn och till och med BMW anslutit plastbeklädnad till sina bilar med lim istället för bultar eller svetsar. När bildesigners utforskar ny teknik och nya material, kan vi se användningen av lim häftiga under de närmaste åren. Trots det kommer det förmodligen alltid att finnas en plats på monteringslinjen för en svetsare.

Relaterade artiklar

  • Vad gör superlim så super?
  • Vad är världens billigaste bil?
  • Hur flygplan fungerar
  • Kan kolfiber lösa oljekrisen?
  • Lim för flera ändamål
  • Svetsning

Fler bra länkar

  • Lim och tätningsmedel
  • Welding Magazine
  • Dow Automotive

källor

  • Lim och tätningsmedel. "Strukturlim för avancerad biltillverkning." 1 september 2007. (7 augusti 2008) http://www.adhesivesmag.com/Articles/Cover_Story/BNP_GUID_ 9-5-2006_A_10000000000000161632
  • Gilles, Kimberley. "Att skapa fogar med konstruktionslim." Welding Magazine. (7 augusti 2008) http://weldingmag.com/processes/news/wdf_38771/
  • Sabatini, Jeff. "Kan du limma en bil tillsammans?" Fordonsdesign och produktion. Augusti 1999. (8 augusti 2008) http://www.autofieldguide.com/articles/089903.html
  • Smock, Doug. "GM kommer att använda nya strukturella lim i stor utsträckning." Design Nyheter. 24 mars 2008. (8 augusti 2008) http://www.designnews.com/blog/Engineering_Materials/858-GM_Will_Use_-New_Structural_ Adhesives_Extiously.php



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar