När du föreställer dig löpande bandet vid en bilfabrik föreställer du dig förmodligen svetsmaskiner, nitar, bultar och skruvar som fäster alla delar i en bil tillsammans. Du kanske blir förvånad över att få veta att många biltillverkare använder lim för att binda ihop vissa delar på moderna fordon. Det här är inte den typ av lim som du hittar i en skolbarns ryggsäck, eller den typ av billim som du kan använda för att sätta ihop en plastmodell - konstruktionslim för bilar är avancerade material som kallas epoxi som kan anpassas för att bindas 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 sämre bil. Moderna lim erbjuder många tekniska fördelar jämfört med traditionella metoder för att fästa två delar tillsammans. Faktum är att lim vanligtvis bildar en bindning som är starkare än de material som de binder samman. Lim kan vara nyckeln till att bygga lättare, effektivare bilar, och när nya material som kolkompositer används kan lim vara det enda sättet att binda dem eftersom kolfiberpaneler inte kan svetsas samman.
Självklart är lim för bilar inte perfekta - det finns några miljöhänsyn och vissa applikationer som de helt enkelt inte fungerar särskilt bra för. Vilka lim fungerar bäst för de många olika delarna av en bil? Och hur kommer användningen 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.
Att applicera lim i biltillverkning är en något mer komplicerad process än att bara slänga på lite lim och hålla ihop de två delarna. För det första är konstruktionslim för bilar tillverkade av kemikalier som kallas epoxier . En epoxi kommer i två delar, en harts och en katalysator. När de två komponenterna kombineras startar katalysatorn en kemisk reaktion i hartset, och hartset utvecklar sina bindningsegenskaper när blandningen härdar. Härdningstider för epoxin kan variera från bara några minuter till en dag eller till och med längre. I vissa fall kan härdningen underlättas av bakning eller någon annan form av applicerad värme. Vissa epoxier härdar till och med med ultraviolett ljus.
Det finns två typer av epoxi som vanligtvis används:polyuretanepoxier och glasartade matrisepoxier. Glasartade matrisepoxier är extremt starka och styva och de motstår skjuvning -- lateral separation av de bundna delarna -- vid mycket höga kraftnivåer. Polyuretanepoxier är mer flexibla, men de går sönder under skjuvkrafter vid mycket lägre kraftnivåer än glasartade matrisepoxier. En nyare tvåstegsappliceringsprocess som kallas synergistisk gummihärdning ger höghållfasta epoxier större flexibilitet så att de är mindre benägna att spricka under stress [källa:Smock].
Att ytterligare komplicera limappliceringsprocessen 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 limmats kan sektionen behöva gå igenom en rengörings- och målningsprocess innan de sista delarna fästs. Limmet behöver förmågan att sitta på plats när det utsätts för vätskesprayer, elektrolytisk utfällning och andra monteringsprocesser. För att undvika användningen av dyra förhärdningsugnar kan denna härdningsförmåga vara inbyggd i limmet, men det kräver mycket testning och en del imponerande kemi.
Det bästa stället att använda ett strukturellt lim är på en plats där de primära krafterna antingen är kompression , där de sammanfogade delarna skjuts ihop, eller skjuvning , där kraften försöker glida de sammanfogade ytorna mot varandra, som att trycka ihop händerna och försöka glida isär dem.
Strukturella lim är vanligtvis inte bra att använda om kraften som verkar på fogen skulle dra isär de två delarna eftersom de flesta lim har dålig fårhållfasthet . En annan dålig plats för ett strukturellt lim skulle vara en där det finns krafter som skulle böja fogen, vilket kan tillåta fogen att klyva och sedan skala [källa:Gilles].
Förutom epoxierna används uretanskum även i vissa delar av en bil. Även om de har vidhäftande egenskaper, används dessa skum mer för sina egenskaper som tätningsmedel än som strukturella fästelement.
AutolimFör många låter kanske inte billim på fordonets karosspaneler uteslutet, men hur är det med att limma motorn? Kan ett autolim stå emot värmen och trycket som motorer kan producera? Ja, lim kan användas - och används för närvarande - i motorer. Faktum är att ventilkåpor, insugningsrör och oljetråg vanligtvis fästs med bara några få bultar och ett självhäftande material som bildar en vätske- eller lufttät packning eller tätning.
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 punktsvetsar. Varje gång bilen träffar en gupp, rör sig kraften från gupp genom bilen. När den passerar över dessa två kroppspaneler bär punktsvetsarna all kraft. Detta leder till spänningsbrott i området nära svetsarna. Ett lim skulle göra det möjligt för panelerna att fästas över en bredare yta och fördela kraften på ett mer effektivt sätt. En bra sömsvets skulle åstadkomma samma sak, förutom att svetsar är så stela att de inte överför kraft särskilt bra. Lim, speciellt polyuretanepoxi, har förmågan att böja och absorbera en del av kraften och överföra resten av den jämnt över ytan. Detta är en av anledningarna till att flygplanstillverkare har använt lim i flera år.
Lim tillåter också användning av lättare strukturmaterial. Svetsar och bultar kräver tjocka, tunga stålstycken för att förankra dem. Med ett lim kan tunnare stål användas, eller så kan tillverkaren byta till alternativa material som aluminium eller kolkompositer. Dessa material kan inte svetsas som stål kan, så lim är ofta det bästa alternativet. Den indiska biltillverkaren Tata minskade vikten på sin ultrakompakta Nano delvis genom att använda lim för att fästa vissa karosspaneler.
Temperaturen påverkar limmen, men epoximaterialen som används för att montera bilar smälter inte förrän de är uppvärmda till 400 grader Fahrenheit (204,4 grader Celsius) eller mer, och de spricker inte förrän de kyls till minus 40 grader Fahrenheit (minus 40 grader Fahrenheit). grader Celsius). Uppenbarligen är dessa extrema temperaturvariationer som de flesta aldrig skulle stöta på under sin livstid. För den genomsnittlige föraren är temperaturen inget bekymmer.
Därmed inte sagt att lim är utan sina brister. Bilindustrin har inte mycket långtidsdata om användningen av lim, och vissa ifrågasätter deras förmåga att stå emot 10 eller 20 års användning. Strukturella lim har använts av europeiska tillverkare i flera år, så förtroendet för limmets livslängd växer.
Det finns en potentiell negativ bieffekt av limanvändning - dyrare reparationer. Om en självhäftande konstruktionsdel går sönder, kommer de flesta verkstäder inte att ha de faciliteter som krävs för att binda om limmet. Istället skulle de behöva använda en förbunden komponent skickad av tillverkaren, vilket möjligen tvingar bilens ägare att betala för mer än bara den trasiga delen. En bra karosseriverkstad kan hantera en kosmetisk reparation genom att skära bort den skadade delen och lappa in en ny del med lim speciellt utformade för detta ändamål.
Även om lim får en bredare användning idag, är deras användning vid bilmontering inte riktigt ny. Bilvindrutor har hållits på plats av polyuretanepoxier i decennier, och under de senaste tio åren eller så har tillverkare som Saturn och till och med BMW fäst plastbeklädnad på sina bilar med lim istället för bultar eller svetsar. När bildesigners utforskar ny teknik och nya material kan vi se användningen av lim skjuta i höjden under de närmaste åren. Trots det kommer det nog alltid att finnas en plats på löpande bandet för en svetsare.
Relaterade HowStuffWorks-artiklar
Fler bra länkar
Källor
