Navigace: Úvodní strana - Produkty - Kontakt - Obchod

Lepení kovů

Lepení kovů je proces spojování materiálů (adherendů), při kterém se dosahuje trvalého spojení stejných, popřípadě různých materiálů prostřednictvím lepidel (adhezi). Lepidlo na kovy je možné definovat jako látku schopnou utvořit pevné o trvalé spojení mezí dvěmi kovovými materiály. Uvedená schopnost závisí od adheze k povrchům lepených materiálů a od koheze samotného lepidla.

Lepení kovů má v porovnání s jinými technologiemi spojování materiálů nesporné výhody. Např. vysoká pevnost, těsnost spojů, odolnost vůči korozi, možnost spojování různých kovových materiálů navzájem (kombinační lepení), možnost spojování velmi tenkých kovových materiálů, výroba lepených spojů s velmi dobrou tepelnou, zvukovou a elektrickou izolací ale také s možnou elektrickou vodivostí. Lepené spoje se často používají při spojování slitin lehkých kovů a lepení neželezných kovů. Lepené spoje ocelových materiálů mají v porovnání se svarovými spoji v některých případech vyšší pevnost. Velmi důležitým faktorem lepených spojů je jejich vysoká bezpečnost při poruše.

Technologie lepení kovů

Na základě teorie lepení můžeme určit tyto základní podmínky na tvorbu požadovaného lepeného spoje:

správná volba lepeného materiálu a lepidla,
správný návrh konstrukce spoje,
vhodná povrchová úprava materiálů,
dodržování předepsaného postupu při lepení,
utvoření fyzikálně-chemických a jiných podmínek vzniku pevných vazeb.

Při volbě materiálů na lepení se přihlíží na jejich chemickou povahu (chemické složení), polaritu, mechanické, povrchové, fyzikální a chemicko-fyzikální vlastnosti. V případě lepidel jsou to: chemická povaha, viskozita lepidla, povrchové napětí, bod vzplanutí. způsob vytvrzování, tepelná roztažnost a mechanické vlastnosti. Princip lepení a jeho pracovní postup se všeobecně skládá z přípravy povrchu lepených materiálů, přípravy lepidla, nanášení lepidla, montáže spoje o utvoření pevného spoje (např. vytvrzování). Kvalitu lepeného spoje můžeme ovlivnit: způsobem nanášení lepidla, tloušťkou nanesené vrstvy, podmínkami při vytvrzování (tlak, teplota. čas), použitím ultrazvuku, tepelného ovlivnění lepidla různými zdroji ohřevu (např. infračervený anebo laserový paprsek), přípravou povrchu materiálu a úpravou lepidla na jeho použiti.

Příprava materiálů na lepení

Příprava materiálů na lepení se skládá z dělení, obrábění, čištění, odmašťování a slícování lepených dílců. Cílem přípravy povrchu je dosáhnout maximální adheza a zabránit podoxidování lepidla. Povrchová úprava adherendu je jednou z nejdůležitějších operací při lepení. Navrhuje se dle druhu a stavu lepeného materiálu, druhu použitého lepidla, provozních požadavků a životnosti spoje, únosnosti výrobních nákladů apod. Na čištění a odmašťování se používají: alkalická odmašťovadla, tamponování rozpouštědly a odmašťování v párách rozpouštědla. Vhodná odmašťovadla jsou např. IPA (isopropylalkohol), technický aceton, butanon-2 (MEK – metyletylketon), perchloretylen. Nevhodná jsou laková rozpouštědla a benzin. Poměrně často se používá moření materiálů v různých kyselinách (hliník a jeho slitiny). V domácích podmínkách lze vystačit s mořením ve 20% roztoku louhu sodného (NaOH). V případě moření se obvykle dosahuje vyšší pevnosti spojů než při mechanické úpravě povrchu. Z hledisko kvality lepených spojů je důležitá také drsnost povrchu lepených ploch. V domácí duně vystačíme s ocelovým kartáčem a smirkovým plátnem se zrnitostí 100 až 120, v průmyslových aplikacích – viz tabulka 1.

Tabulka 1: Příklady použití povrchové úpravy kovových materiálů před lepením.
Materiál	Odmašťovadlo	Povrchová úprava materiálu před lepením	Vlastní lepení po povrchové úpravě materiálu do oxidace materiálu
Hliník a jeho slitiny	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 320–400 anebo pískování oxidem hlinitým anebo chemické moření (vysoká pevnost).	do 1 hod.
Litina	MEK, aceton, IFA	Broušeni smirkem zrnitosti 220–320, uhlová bruska anebo pískování.	do 15 min.
Měď	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 400.	do 15 min.
Konstrukční a nerezové oceli	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 320–400 anebo pískování.	ocel do 1 hod. nerez do 6 hod.
Titan	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 320–400 anebo pískování.	do 15 min.
Hořčík	MEK, aceton, IFA	Jemným pilníkem zdrsnit povrch.	do 15 min.
Mosaz	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 320–400.	do 15 min.
Zinek	MEK, aceton, IPA	Broušení smirkem zrnitosti 400.	–
Cín	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitostí 400.	do 15 min.
Pochromované kovy	MEK, aceton, IFA	Broušení smirkem zrnitosti 400.	–
Poniklované kovy	MEK, aceton, IFA	Vrstvu niklu mechanicky anebo chemicky odstranit.	–

Příprava lepidel

Ve všech případech je nutné dodržet předpis výrobce lepidla. Jednosložková lepidla zpravidla není potřeba před lepením upravovat. V případě dvousložkového lepidla je nutné obě složky dobře promíchat. V současné době již existují systémy pro přesné a automatické mísení a dávkování dvousložkových epoxidů (UHU plus dvoukartuš s automatickým mísicím systémem pro epoxidová lepidla), které je výhodné využívat při konstrukčních aplikacích zejména v průmyslu a řemeslné výrobě. U epoxidových lepidel závisí druh použitého tvrdidla na vytvrzovací teplotě.

Hlavní zásady navrhování lepených kovových konstrukcí

Lepenou konstrukci je nutné rozdělit na části co nejméně složité a vhodné k lepení. Při lepení je třeba přísně dodržet technologický předpis a vyhnout se dvojitému lepení, které je při montáži vystavené odlupujícím silám. Na lepení se nehodí dílce s velikým a složitým zakřivením. Nejběžnější jsou jednoduše přeplátované spoje. Lepší výsledky z hlediska pevnosti se dosahuji u tenčích plechů. Spoje je třeba situovat tak, aby byly namáhány ve smyku a ne na odlupování. Lepidlo si konstruktér vybírá dle požadavků na pevnost spoje, podle technologie zpracování a samozřejmě podle ceny. Příklady konstrukčního provedení koutových spojů

Lepidla vhodná k lepení kovů

Při výběru lepidla pro lepení kovů musíme vycházet z toho, že jde o materiály zcela nepropustné. Z tohoto důvodu přicházejí v úvahu jen taková lepidla, tmely a metody lepení, které zaručují, že se v průběhu lepení neuvolní těkavé látky, které by snižovaly kohezi a adhezi filmu lepidla. Z tohoto důvodu nelze použít roztoková a disperzní lepidla. Výjimkou jsou kontaktní lepidla na bázi chloroprenového a polyuretanového kaučuku (UHU kontakt kraftkleber, UHU kontakt kraftkleber gel, UHU metall, UHU power transparent). Tato lepidla se nanesou na obě lepené plochy, nechají se zavadnout a až jsou na dotek téměř nelepivá, přitlačí se k sobě mírným tlakem. Pro běžné lepení kovů se používají lepidla reaktivní. V současné době se používají především epoxidová reaktivní lepidla, která se velmi dobře hodí jak pro havarijní opravy a renovační technologie, tak i pro konstruování. Epoxidová lepidla se vyrábí jako jednosložková, dvousložková a vícesložková. V běžné praxi se používají zejména epoxidová lepidla dvousložková neplněná, vhodná pro konstrukční spoje (UHU plus endfest 300 kg, UHU plus 5 min schnellfest, UHU plus 2 min sofortfest) a epoxidová lepidla plněná práškovými plnivy, vhodná zejména pro havarijní opravy a renovační technologie. Lepidla plněná práškovými plnivy (kovová, minerální plniva) se vyrábějí v různých viskozitách od tekutých typů, které se používají pro lepící svařování za studena (např. oprava trhlin, lunkrů, prosaků aj.) až po tzv. epoxidovou plastelínu, která slouží pro opravy nádrží, chladičů, větších proražených otvorů aj. (UHU repair all powerkit). Pro lepení a opravy malých ploch se používají epoxidová lepidla rychlá, která dosahují manipulační pevnosti po 2 až 10 minutách, pro konstrukční spoje a renovační technologie se používají epoxidová lepidla s dobou zpracovatelnosti 30 minut až 3 hodiny a manipulační pevnosti je dosaženo po 5 až 6 hodinách, funkční pevnosti je obvykle dosaženo po 24 hodinách. Teplotní odolnost epoxidových lepidel neplněných je od −50 °C až do +100 °C, plněných od −50 °C až do +150 °C. Při výběru epoxidového lepidla k lepení kovů je pro nás důležitý údaj o pevnosti (smyková pevnost v tahu). Pevnost lepidel pro domácí použití bývá kolem 13–15 MPa. Lepidla s pevností nad 20 MPa jsou označována jako vysokopevnostní. S těmito hodnotami lze počítat u oceli a chemicky upravených hliníkových slitin. U barevných kovů a jejich slitin jsou pevnosti výrazně nižší. Další skupinou lepidel pro lepení kovů jsou dvousložková reaktivní polyuretanová lepidla. Jsou zpracovatelná i za nízkých teplot, lepené spoje jsou pevné, pružné a odolné dynamickému namáhání. Odolávají povětrnostním vlivům, vodě a průmyslovým médiím. Smyková pevnost v tahu je cca 16 MPa a teplotní odolnost do 100 °C. Velmi moderní pro konstrukční lepení kovů jsou dvousložková lepidla na bázi methakrylátových esterů, která vykazují vysokou smykovou pevnost v tahu až 24 MPa, vysokou rázovou pevnost, tepelnou (od −50 °C až do +150 °C) a chemickou odolnost. Tato lepidla vykazují excelentní pevnosti při lepení oceli, chromu a hliníku a také jsou výborná pro kombinační lepení zejména s plasty (UHU plus acrylit).

Pro lepení malých slícovaných povrchů kovů se používají jednosložková reaktivní kyanoakrylátová (vteřinová) lepidla (UHU sekundenkleber super glue). K těsnění a stabilizaci polohy rozebíratelných dílců slouží anaerobní akrylátová lepidla. Slouží výhradně k lepení kovů. Vytvrzují po zamezení přístupu vzduchu do spoje za katalytického působení kovových iontů. Pokud chceme lepit ke kovu nekovové díly, je nutné použít na nekovový díl aktivátor. Hlavní oblastí použití anaerobních lepidel je zajišťování šroubových spojů proti vibracím a korozi, těsnění závitových spojů, upevňování ložisek na hřídele i do otvorů, těsnění dělících rovin aj. (UHU schraubensicher). Akrylátová anaerobní lepidla se dodávají v několika pevnostních kategoriích od 5 do 40 MPa a v několika viskózních třídách, od kapilárních typů s maximální šířkou spáry 0,08 mm do tixotropních pastovitých typů s maximální šířkou spáry 0,5 mm. Pro plošné a elastické montážní lepení kovů se v současnosti používají lepidla na bázi MS polymerů, která patří mezi ty nejmodernější a mají široké uplatnění zejména v automobilovém, leteckém, lodním průmyslu, strojírenství apod. Jsou vhodná nejenom pro lepení kovů navzájem, ale také pro kombinační lepení zejména s plasty, pěnovým polystyrenem, glazovanými materiály, sklem, zrcadly, keramikou apod. MS-polymery vykazují vysokou pevnost a elasticitu, nepotřebují podkladový nátěr, mají výbornou tepelnou a chemickou odolnost (UHU kleben montieren dichten MS Polymer).

Ing. Miroslav Gregor

^ Návrat nahoru

Mapa stránek