DT44

Loctite i Teroson w serwisie samochodowym Kompendium praktycznej wiedzy Autor: mgr inż. Stefan Myszkowski

Dodatek techniczny do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 44/Lipiec 2012

Spis treści

Dodatki techniczne dostępne w wersji elektronicznej na www.intercars.com.pl

Produkty firm

1.

Zabezpieczanie połączeń gwintowych

2

1.1.

1.2.

1.3.

1.4.

Przyczyny luzowania się połączeń gwintowych Samoodkręcanie się połączeń gwintowych Typowe zabezpieczenia połączeń gwintowych Zabezpieczenie połączeń gwintowych z wykorzystaniem klejów 1.5. Dobór kleju do zabezpieczania połączeń gwintowych 1.6. Nanoszenie kleju na połączenia gwintowe 1.7. Śruby i nakrętki powlekane wstępnie klejem 2.

Uszczelnianie gwintów rurowych

3.

Uszczelnianie powierzchni

9 10

3.1. Trudności z zapewnieniem szczelności połączonym powierzchniom 3.2. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych, uszczelkami dociskowymi 3.3. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych uszczelką anaerobową 3.4. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy elastycznych, uszczelką silikonową 3.5. Doszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych, uszczelnionych uszczelkami dociskowymi

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

Kleje do szyb samochodowych

Poduszki powietrzne a szyba przednia Rodzaje klejów do szyb Kontrola wytrzymałości kleju do szyb Czas gotowości do jazdy i czas całkowitego utwardzenia kleju do szyb 4.5. Informacje o „czasie gotowości do jazdy” na etykietach klejów do szyb

17

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

1. Zabezpieczanie połączeń gwintowych

Od autora

Szanowni czytelnicy, od najmłodszych lat towarzyszę rajdom samochodowym.

W połowie lat osiemdziesiątych, na samochodach rajdowych zespołu fabrycznego FSO Sport pojawiły się reklamy firmy Loctite. Poniżej dowód - Polonez 2000, załogi Janusz Szerla/ Marek Oziębło, na trasie Rajdu Zimowego w 1987.

Również w samochodach serwisowych, głównie zagranicznych zespołów, widziałem produkty firmy Loctite. Zadawałem sobie wówczas pytanie, do czego służą? Podpytywałem serwisantów - często nie byli zbyt rozmowni. Dopiero na początku lat dziewięćdziesiątych, wizyta pracowników tej firmy na Politechnice Wrocławskiej, pozwoliła mi bliżej poznać te produkty.

Producenci samochodów starają się, aby ich produkt był niezawodny, nie wyciekały z niego płyny eksploatacyjne, a jednocześnie bezpieczny. Byłoby to trudne do zrealizowania bez produktów firm Loctite i Teroson, marek należących do koncernu Henkel (tak, to ten, który również produkuje proszki do prania), dlatego coraz więcej technologii firm Loctite i Teroson jest stosowanych w pojazdach. Chcę je Państwu trochę przybliżyć.

Stosowanie środków obu firm jest wskazane, a często konieczne, podczas napraw w serwisie, aby spełnić wymagania technologii napraw producenta pojazdu. Niektóre z nich mogą jednak stwarzać serwisom problemy (np. demontaż części), szczególnie, jeśli pracownicy ich nie znają.

Ze swojego doświadczenia dodam, że wykorzystując środki obu firm można naprawić różne elementy (skleić, zregenerować), unikając ich wymiany na nowe. Aby to uczynić z sukcesem, trzeba najpierw dobrać odpowiedni produkt, co nie zawsze jest łatwe. Polecam odwiedziny strony internetowej www.loctite.pl, lekturę materiałów informacyjnych oraz uczestnictwo w szkoleniach o produktach Loctite i Teroson organizowanych przez Inter Cars - byłem, warto.

Dziękuję za pomoc przy przygotowaniu tego materiału Pani Annie Zgódce i Panu Radosławowi Salamonikowi z firmy Henkel Polska.

Stefan Myszkowski stefan.myszkowski@skk.auto.pl Zdjęcie na okładce - Loctite

2

Dodatek techniczny

1.1. Przyczyny luzowania się połączeń gwintowych To następstwo nieuniknionych procesów zachodzących w połączeniach gwintowych, błędów konstrukcyjnych lub obsługowych.

Na rys.1 są widoczne kołnierze 1 i 2 skręcone śrubą z nakrętką. Śruba jest obciążona siłą FS (suma siły wywołanej dokręceniem śruby i siły zewnętrznej obciążającej śrubę).

Jeśli chropowatość kołnierza 2 będzie nadmierna, to wskutek nacisku powierzchniowego podkładki pod nakrętką, kołnierz 2 osiądzie o wartość „A”.

Również jeśli materiał kołnierza 2 będzie miał za mała wytrzymałość na ściskanie, to nacisk powierzchniowy podkładki pod nakrętką, spowoduje, że materiał pod nakrętką, po upływie jakiegoś czasu, osiądzie o wartość „A” (rys.1) - nazywamy to pełzaniem materiału. W każdym z obu przypadków, nastąpi zmniejszenie naprężenia wstępnego w śrubie (to tak, jakbyśmy trochę rozkręcili połączenie gwintowe), co zwiększa ryzyko samoodkręcania się połączenia gwintowego - patrz podrozdział 1.2.

Rys.1

Na zjawisko samoodkręcania się połączeń gwintowych narażone są np. kołnierze uszczelnione uszczelką (rys.2).

Po ich skręceniu, siłą FS rozciągająca śrubę jest równoważona przez siły FU, z którymi uszczelka naciska na kołnierze. Jednak z upływem czasu sprężystość uszczelki maleje (mówimy o tzw. relaksacji naprężeń), co powoduje jej osiadanie, oznaczone na rys.2 jako przesunięcie kołnierza o wielkość „B”.

W konsekwencji maleje siła FS rozciągająca śrubę, co zwiększa ryzyko samoodkręcania się połączenia gwintowego.

Kolejną przyczyną sprzyjającą samoodkręcaniu się połączeń

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.2

Rys.4

gwintowych jest trwałe wydłużanie się śrub pod wpływem przyłożonego obciążenia. Zawsze obciążenie śruby siłą osiową powoduje jej wydłużanie się. Jeśli następuję to w tzw. zakresie sprężystym, to po odjęciu siły wydłużenie zanika.

Jeśli jednak przyłożona siła powoduje również odkształcenie plastyczne śruby, to po odjęciu siły, odkształcenie sprężyste zaniknie, ale plastyczne trwale pozostanie.

Zobaczmy to na przykładzie śruby 1 (rys.3), która łączy elementy 2 i 3. Po dokręceniu, na śrubę 1 działa siła FD1, która śrubę rozciąga (rys.3a). Początkowo śruba 1 ma długość L1. Jeśli śruba dodatkowo zostanie obciążona siłą FO, w osi śruby, wówczas wydłuży się do wartości L2 (rys.3b). Elementy 1 i 2 będą się mogły nawet od siebie oddalić w kierunku osi śruby, co przesadnie pokazuje rysunek (rys.3b).

Jeśli jednak suma sił FD1 i FO, oprócz odkształcenia sprężystego, spowoduje również odkształcenie plastyczne, to po odjęciu siły FO, pozostanie odkształcenie plastyczne (rys.3c). Śruba będzie miała wówczas długość L3, mniejszą od długości L2 (gdy działały siły FD1 i FO) ale większa od długości początkowej śruby L1 (gdy tylko działała siła FD1). Większa długość śruby spowoduje, że elementy 2 i 3 będą dociskane z mniejszą siłą FD2, co zwiększa ryzyko wzajemnych przemieszczeń obu elementów oraz samoodkręcania się połączenia gwintowego.

odkształcenie plastyczne, już w fazie dokręcania lub spowodować, że nastąpi to gdy złącze gwintowe zostanie obciążone siłą, dla której zostało obliczone, przy której odkształcenie plastycznie nie powinno wystąpić.

Dodam dla wyjaśnienia, że dokręcanie śrub za duża wartością momentu obrotowego może spowodować ich

1.2. Samoodkręcanie się połączeń gwintowych Dokręcone połączenie gwintowe: śruba (rys.3) lub śruba z nakrętką (rys.4), pracuje jak sprężyna - ściska ze sobą wszystkie łączone elementy siłą FS (rys.4). Powoduje ona, że siły tarcia występujące na gwincie, pod łbem śruby i pod nakrętką oraz pomiędzy powierzchniami łączonych elementów, zabezpieczają połączenie gwintowe przed samoodkręcaniem się. Jeśli wartość siły FS maleje, np. z powodów podanych na rys.1, 2 i 3, wówczas maleją również siły tarcia, które utrzymują połączenie gwintowe w stanie skręcenia.

Gdy połączenie gwintowe jest poddane zmiennym obciążeniom wzdłużnym, poprzecznym (kierunek A, rys.4), drganiom, lub zmianom temperatury, istotnym dla materiałów połączenia, sprzyja to samoodkręcaniu się połączenia gwintowego (obrót O, rys.4). Samoodkręcanie się nakrętki powoduje dalszy spadek siły osiowej FS, co sprzyja jej dalszemu samoodkręcaniu się. Z tych powodów, konieczne jest zabezpieczanie połączeń gwintowych przed samoodkręcaniem się.

Rys.3

Dodatek techniczny

3

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

1.3. Typowe zabezpieczenia połączeń gwintowych

Rys.5 (Źródło: Loctite)

Rys.6 (Źródło: Loctite)

Zabezpieczenie podatne. Zasada działania tych zabezpieczeń polega na zwiększeniu sprężystości połączenia gwintowego, w celu utrzymania w nim siły wzdłużnej, mimo np. wydłużania się śruby. W tym celu stosuje się podkładki stożkowe lub sprężyste (rys.5). Zabezpieczenie to nie jest jednak skuteczne, gdy występują obciążenia zmienne w kierunku prostopadłym do osi śruby.

Zabezpieczenie elementów gwintowanych przed wypadaniem. Te zabezpieczenia pozwalają na niewielkie poluzowanie się złącza, ale nie pozwalają na rozpadnięcie się połączenia. W ten sposób zabezpieczają Np. podkładki zaginane (rys.6) i zawleczki (rys.7).

Zabezpieczenie połączeń gwintowych przez samoodkręcaniem się. Ta metoda zabezpiecza połączenie przez zwiększenie sił tarcia występujących w połączeniu. Można to uzyskać z wykorzystaniem:

• dwóch nakrętek (rys.8) - wadą tego rozwiązania jest większy koszt, wymiary i masa połączenia, ale zaletą dostępność rozwiązania;

• nakrętki z wkładką nylonową (rys.9) - są to nakrętki jednorazowe;

• podkładki z kołnierzem zębatym; • śruby z kołnierzem żebrowym.

Nowoczesnym i skutecznym środkiem do zabezpieczania połączeń gwintowych przed samoodkręcaniem się, są kleje, jeśli pozwalają na to warunki pracy złącza gwintowego, np. temperatura.

Rys.7 (Źródło: Loctite)

1.4. Zabezpieczenie połączeń gwintowych z wykorzystaniem klejów

Rys.8 (Źródło: Loctite)

Firma Loctite, oferuje do zabezpieczania połączeń gwintowych kleje jednoskładnikowe, płynne lub półstałe z grupy produktów anaerobowych (rys.10). Po naniesieniu na gwint i skręceniu połączenia gwintowego, klej do zabezpieczania gwintów wypełnia przestrzenie pomiędzy zwojami gwintu (rys.11) i rozpoczyna się proces jego utwardzania.

Kleje z grupy anaerobowych:

• utwardzają się w temperaturze pokojowej; • proces utwardzania rozpoczyna się po wyeliminowaniu kontaktu z tlenem;

• rolę katalizatora w procesie utwardzania spełnia

Rys.9 (Źródło: Loctite)

4

Dodatek techniczny

metal (miedź, stal), którego obecność sprzyja procesowi polimeryzacji.

W przypadku klejów do gwintów, po wypełnieniu przestrzeni pomiędzy zwojami gwintów i wniknięciu w najdrobniejsze szczeliny, dzięki cesze kapilarności, klej pozbawiony kontaktu z tlenem i stykający się z metalem, zaczyna się utwardzać. Utwardzony klej zakleszcza się w mikronierównościach obu łączonych części.

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.10 (Źródło: Loctite)

Kleje z grupy anaerobowych cechują się:

• wysoką wytrzymałością na ścinanie; • odpornością na temperatury, w zakresie od -55 do 230OC; • krótkim czasem utwardzania; • działaniem uszczelniającym, przy doskonałej odporności chemicznej;

Rys.12 Porównanie przebiegu luzowania się połączeń gwintowych, przez określenie zmiany siły napięcia wstępnego połączenia gwintowego, w zależności od ilości cykli obciążenia połączenia gwintowego (obciążenie udarowe i drgania, działające prostopadłe do osi śruby). Za 100% przyjęto siłę napięcia wstępnego, bezpośrednio po skręceniu złącza. Badania zostały wykonane na urządzeniu badawczym firmy Loctite. (Źródło: Loctite)

• odpornością na drgania.

Skuteczność zabezpieczenia połączeń gwintowych przed samoodkręcaniem się, z wykorzystaniem różnych środków zabezpieczających, przedstawia rys.12. Widać na nim, że zabezpieczenie klejem połączenia gwintowego, podczas próby mającej na celu spowodowanie samoodkręcania się złącza gwintowego, czyli zmniejszenie siły naprężenia wstępnego śruby, pozwala przez cały czas tej próby, utrzymać stałą wartość siły naprężenia wstępnego śruby, bliską wartości uzyskanej po dokręceniu połączenia gwintowego.

Niektóre z płynnych klejów, jeszcze w stanie płynnym, ułatwiają dokręcanie połączeń gwintowych, ponieważ wartość współczynnika tarcia między zwojami gwintu jest porównywalna z wartością współczynnika tarcia dla gwintów pokrytych olejem.

Rys.11 (Źródło: Loctite)

1.5. Dobór kleju do zabezpieczania połączeń gwintowych Dla danego połączenia i warunków pracy, należy dobrać odpowiedni produkt. Nie zawsze jest to łatwe, ze względu na ich różnorodność w ofercie firmy Loctite.

Najłatwiejsza sytuacja jest wówczas, jeśli w fabrycznej dokumentacji serwisowej jest podane oznaczenie kleju, który należy zastosować. Często, nawet jeśli ją posiadamy, to są w niej podane oznaczenia producenta samochodu, których nie ma w katalogu firmy Loctite. Wątpliwości mamy też jeśli np. chcemy klejem zastąpić tradycyjne zabezpieczenie.

W obu przypadkach konieczny jest samodzielny dobór środka - pomocne mogą być w nim wskazówki zamieszczone poniżej oraz informacje z tabeli 1. W przypadku wątpliwości, wskazany jest kontakt z osobami z krajowego przedstawicielstwa firmy Loctite.

Postać kleju. Większość klejów jest oferowana w konsystencji płynnej. Dwa w konsystencji półstałej, w sztyfcie (rys.10).

Kleje w konsystencji płynnej różnią się od siebie lepkościami.

Gdy zależy nam, aby klej miał szczególnie dobre własności kapilarne, aby wypełniał możliwie małe szczeliny, wówczas należy wybrać klej o możliwie małej lepkości, np. Loctite 270, 2400 lub 2700 (dane dostępne w materiałach firmy Loctite).

Klej w postaci płynnej, po miejscowym nałożeniu, rozpływa się po zwojach gwintu. Niestety ma tendencję do ściekania z gwintu. Tej wady nie mają kleje w konsystencji półstałej. Łatwiej jest wkręcać śrubę nim pokrytą np. w kierunku pio-

Dodatek techniczny

5

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.13 (Źródło: Loctite)

Rys.14 (Źródło: Loctite)

nowym lub pokryć kilka śrub klejem, przed montażem, bez obawy, że klej ścieknie. Niedogodnością jest dłuższy czas nanoszenie na gwint kleju w konsystencji półstałej (nierozpływa się po gwincie).

Zakres temperatur pracy. Dla większości produktów jest on taki sam - od -55 do +150 °C. Kilka klejów skutecznie zabezpiecza również przy wyższych temperaturach - patrz tabela 1.

Rozmiar gwintu. Dla każdego kleju podany jest maksymalny rozmiar gwintu, do którego zabezpieczenie jest skuteczne, oraz możliwy będzie jego demontaż.

Wytrzymałość kleju. Orientacyjnie są używane określenia: niska, średnia i wysoka. Bardziej dokładną informacją jest wartość momentu obrotowego, która przy odkręcaniu zerwie zabezpieczenie klejem śruby M10 (po zerwaniu zabezpieczenia, możliwe jest dalsze odkręcanie).

Widać z danych w tabeli 1, że kleje (po związaniu), cechuje różna wytrzymałość. Klej Loctite 243 (rys.13), który w ocenie firmy Loctite ma uniwersalne zastosowanie, cechuje średnia wytrzymałość. Gdy zależy nam na silniejszym zabezpieczeniu połączenia gwintowego (złącze poddane jest silniejszemu działaniu czynników, które sprzyjają samoodkręcaniu się) lub połączenie przeznaczone jest tylko wyjątkowo do demontażu, zalecone jest użycie np. kleju Loctite 270.

Pamiętać jednak należy, że wraz ze wzrostem wytrzymałości kleju, rośnie trudność późniejszego demontażu połączenia gwintowego.

Materiał łączonych elementów gwintowanych. Szybkość utwardzania się kleju anaerobowego zależy od rodzaju materiału, z którym styka się klej. Jeśli materiałem śruby jest zwykła stal lub mosiądz, to klej anaerobowy utwardza się najszybciej. Jeśli natomiast śruba:

szlachetną utwardza się znacznie wolniej. Jeśli śruba jest wykonana ze zwykłej stali, to już po ok. 15 min Loctite 222 utwardzi się na tyle, że nie odkręcimy jej ręką. Jeśli jednak śruba będzie wykonana ze stali szlachetnej, to nastąpi to dopiero po ok. 360 min.

Jeśli śruba jest wykonana z materiału, który nie sprzyja procesowi utwardzenia kleju, wówczas dla skrócenia czasu utwardzania można zastosować klej zalecany do tego typu materiałów, np. Loctite 270 i 2701.

Oczywiście powyższe informacje odnoszą się również do materiału, w którym jest wykonany gwintowany otwór.

Czas, po którym ręką nie można rozkręcić połączenia gwintowego. Konieczne jest już użycie do tego celu narzędzi. Ten czas jest zależny od materiału, z którym styka się klej.

Przykładowo:

• wykonana jest ze stali wysokostopowej, nierdzewnej; • pokryta jest cynkiem, chromem, warstwą tlenków lub powłoką anodową; to proces utwardzania może przebiegać wolniej, a więc, trzeba będzie dłużej czekać, na osiągnięcie przez klej pełnej wytrzymałości. Szybkość utwardzania większości klejów, np.

Loctite 243, 248, 268, jest podobna dla różnych materiałów.

Są jednak takie, np. Loctite 222, który w kontakcie ze stalą

6

Dodatek techniczny

• dla śruby ze stali zwykłej lub szlachetnej i kleju Loctite 243, ten czas wynosi 10 min;

• dla śruby ze stali zwykłej i kleju Loctite 248 ten

czas wynosi 10 min, ale dla tego samego kleju i śruby ze stali szlachetnej ten czas wynosi 20 min.

Czas uzyskania pełnej wytrzymałości. Przykładowo, w temperaturze 22OC dla klejów:

• Loctite 243 i 2400, ten czas wynosi 2 h; • Loctite 270 i 2700, ten czas wynosi 3 h; • Loctite 222, ten czas wynosi 6 h.

Odporność na smar i olej. Najlepiej jeśli, klej jest nanoszony na czystą (bez korozji) i odtłuszczoną powierzchnię gwintu. Jednak w praktyce warsztatowej trudno czasami spełnić ten warunek. Z tego powodu takie kleje jak: Loctite 243, 270 lub 278 „tolerują”, powierzchnia gwintu, które nie są dokładnie odtłuszczone.

Odporność na substancje chemiczne. Kleje anaerobowe wykazują odporność na większość cieczy i gazów używanych w przemyśle (w sprawie szczegółowej informacji o odporności, proszę o kontakt z firmą Loctite), dlatego połączenia gwintowe zabezpieczone klejem Loctite są szczelne w stosunku do większości z nich. Są również szczelne w stosunku do wilgoci, czyli zapobiegają korozji złącza. Łatwość demontażu połączenia gwintowego. Miarą

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Tabela 1 Kleje firmy Loctite do zabezpieczania połączeń gwintowych Produkt

Postać/kolor

Rozmiar gwintu

Orientacyjna wytrzymałość / moment obrotowy zrywający zabezpieczenie, dla śruby M10

Zakres temperatury pracy

Cechy szczególne

Loctite 222

płynna / fioletowy

do M36

niska / 6Nm

-55 do +150°C

Loctite 243”

płynna / niebieski

do M36

średnia / 26Nm

-55 do +180°C

Loctite 248

półstała / niebieski

do M50

średnia / 17Nm

-55 do +150°C

Loctite 268

półstała / czerwony

do M50

wysoka / 17Nm

-55 do +150°C

Loctite 270

płynna / zielony

do M20

wysoka / 33Nm

-55 do +180°C

Loctite 278

płynna / zielony

do M36

wysoka / 42Nm

-55 do +200°C

Loctite 2400

płynna / niebieski

do M36

średnia / 20Nm

-55 do +150°C

Loctite 2700

płynna / zielony

do M20

wysoka / 20Nm

-55 do +150°C

Loctite 2701

płynna / zielony

do M20

wysoka / 38Nm

-55 do +150°C

• demontaż przy użyciu zwykłych narzędzi; • do zabezpieczania śrub regulacyjnych i wkręcanych w materiały o niskiej wytrzymałości, np. aluminium czy mosiądz; • demontaż przy użyciu zwykłych narzędzi; • skuteczny przy zabezpieczaniu większości połączeń gwintowych, wykonanych z różnych materiałów; • skuteczny również przy niedokładnie odtłuszczonych gwintach; • demontaż przy użyciu zwykłych narzędzi; • nie skapuje, nie spływa • skuteczny przy zabezpieczaniu większości połączeń gwintowych, wykonanych z różnych materiałów; • demontaż możliwy po podgrzaniu do temperatury 250°C; • nie skapuje, nie spływa • do montażu śrub lub nakrętek, które nie powinny się poluzować, oraz takich, które tylko wyjątkowo są przeznaczone do demontażu; • demontaż możliwy po podgrzaniu do temperatury 250°C; • do montażu śrub lub nakrętek, które nie powinny się poluzować, oraz takich, które tylko wyjątkowo są przeznaczone do demontażu; • zalecany do zabezpieczania gwintów, wykonanych ze stali nierdzewnej, aluminium, z pokryciem galwanicznym warstwy wierzchniej lub pokrytych powłokami niezawierającymi chromu; • skuteczny również przy niedokładnie odtłuszczonych gwintach; • do montażu śrub lub nakrętek, które nie powinny się poluzować, oraz takich, które tylko wyjątkowo są przeznaczone do demontażu; • skuteczny również przy niedokładnie odtłuszczonych gwintach; • demontaż przy użyciu zwykłych narzędzi; • bardzo dobra odporność chemiczna utwardzonego produktu; • spełnia zaostrzone wymagania w zakresie wpływu na zdrowie i bezpieczeństwo pracy; • demontaż możliwy po podgrzaniu do temperatury 250°C; • bardzo dobra odporność chemiczna utwardzonego produktu; • do montażu śrub lub nakrętek, które nie powinny się poluzować, oraz takich, które tylko wyjątkowo są przeznaczone do demontażu; • spełnia zaostrzone wymagania w zakresie wpływu na zdrowie i bezpieczeństwo pracy; • do montażu śrub lub nakrętek, które nie powinny się poluzować, oraz takich, które tylko wyjątkowo są przeznaczone do demontażu; • może być stosowany do zabezpieczania gwintów wykonanych różnych metali, a szczególnie ze stali nierdzewnej, cynkowanych oraz chromowanych;

łatwości demontażu jest orientacyjna wytrzymałość kleju. Połączenia zabezpieczone klejem o niskiej lub średniej wytrzymałości, można demontować bez dodatkowych zabiegów, z użyciem zwykłych narzędzi. Połączenia zabezpieczone klejem o wysokiej wytrzymałości, trzeba przed demontażem podgrzać do temperatury ok. 250°C, aby klej uległ destrukcji - wówczas demontaż jest możliwy.

Powyższe należy uwzględnić dobierając klej, gdyż nie każde miejsce można bezpiecznie podgrzać.

Zastosowanie dedykowane. Przykładowo Loctite 222 jest zalecany do zabezpieczania śrub regulacyjnych i wkręcanych w materiały o niskiej wytrzymałości, np. aluminium czy mosiądz. W przypadku kleju Loctite 2700 podkreślana jest jego szczególna odporność termiczna i chemiczna.

zabezpieczania połączeń gwintowych, który toleruje niedokładnie odtłuszczone powierzchnie, np. Loctite 243, 270 lub 278.

Na gwint śruby wkręcanej w otwór przelotowy, gwintowany (rys.15a), na odcinku przewidywanego skręcenia, nanosimy kilka kropel kleju w postaci płynnej. Śrubę trzymamy poziomo. Klej rozpłynie się po gwincie, a po wkręceniu w otwór (rys.15b) wypełni szczelinę pomiędzy oboma gwintami.

1.6. Nanoszenie kleju na połączenia gwintowe Przed naniesieniem kleju, gwint czyścimy z korozji oraz staramy się go możliwie maksymalnie odtłuścić. Firma Loctite zaleca użycie w tym celu odtłuszczacza Loctite 7063. Jeśli nie jesteśmy tego w stanie osiągnąć, należy użyć kleju do

Rys.15 Nanoszenie płynnego kleju na śrubę wkręcaną do otworu przelotowego, gwintowanego - patrz podrozdział 1.6.. (Źródło: Loctite)

Dodatek techniczny

7

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.16 Nanoszenie płynnego kleju na śrubę lub szpilkę, na którą będzie nakręcona nakrętka- patrz podrozdział 1.6.. (Źródło: Loctite)

Rys.18 Nanoszenie kleju w postaci półstałej na gwint śruby - patrz podrozdział 1.6.. (Źródło: Loctite)

Jeśli na śrubę lub szpilkę będzie nakręcana nakrętka (rys.16), to na odcinku przewidywanego skręcenia z nakrętką, na gwint śruby, nanosimy kilka kropel kleju w postaci płynnej.

Jeśli śruby lub szpilki są wkręcane w otwory nieprzelotowe, gwintowane, to klej w postaci płynnej wprowadzamy na dno otworu (rys.17a). Jeśli bowiem klejem zostałby pokryty gwint śruby lub szpilki, to przy ich wkręcaniu w otwór nieprzelotowy, powietrze wytłaczane przez wkręcaną śrubę zepchnie część kleju z gwintu, co obniży siłę zabezpieczenia. Na dno otworu należy wprowadzić taką ilość kleju (rys.17b), aby przy wkręcaniu śruby lub szpilki została ona wytłoczona wzdłuż gwintu i pokryła go na przewidywanej długości skręcenia. Aby zmniejszyć ilość kleju wprowadzanego na dno otworu nieprzelotowego, można umieścić tam gumowy korek, który wypełni dno otworu.

Jeśli stosujemy klej w postaci półstałej, w sztyfcie (rys.18), to na przewidywanej długości skręcenia nanosimy go na gwint śruby, wykonując ruchy prostopadłe do linii gwintu.

Jeśli kleje są stosowane w temperaturze poniżej 5°C, zaleca się użycie aktywatorów. Loctite 7240 lub 7649, które wspomogą proces utwardzania. Nanosimy je na gwint przed naniesieniem kleju. Oboma aktywatorami, niezależnie od temperatury, można pokrywać również gwinty śrub wykonanych z tych materiałów lub pokrytych takimi pokryciami, w obecności których proces utwardzania kleju przebiega wolniej.

Ze względu na sposób utwardzania kleju anaerobowego do zabezpieczania połączeń gwintowanych, może on dowolnie długo być przechowywany w opakowaniu, bez ryzyka, że stwardnieje, bowiem jak już wiemy (podrozdział 1.4.)

warunkami do rozpoczęcia utwardzania jest brak kontaktu z tlenem i kontakt z metalem.

Rys.17 Nanoszenie płynnego kleju na śrubę wkręcaną do otworu nieprzelotowego, gwintowanego - patrz podrozdział 1.6.. (Źródło: Loctite)

8

Dodatek techniczny

1.7. Śruby i nakrętki wstępnie powlekane klejem Czasami kupując nową śrubę lub nakrętkę, jej gwint, na całej długości lub tylko części, jest pokryty suchą w dotyku powłoką (rys.19). Znajdują się w niej mikrokapsułki z utwardzaczem. Przy montażu połączenia gwintowego ulegają one zgnieceniu. Uwolniony utwardzacz reaguje chemicznie z drugim składnikiem kleju, naniesionym „fabrycznie” na gwint, w postaci powłoki. Powstały klej, po utwardzeniu, zabezpiecza i uszczelnia połączenie.

Zabezpieczenie połączenia gwintowego, nanoszone w postaci suchej powłoki na nową śrubę czy nakrętkę, to dla producenta samochodu gwarancja użycia właściwego środka, w prawidłowy sposób, a dla mechanika ułatwienie pracy.

W tym miejscu zwrócę jednak uwagę, że dla niektórych śrub, wymóg każdorazowego stosowania nowych śrub, może wynikać z faktu, że są one dokręcane do granicy plastyczności. Podczas eksploatacji mogą odkształcić się plastycznie a po powtórnym dokręcaniu mogą już nie gwarantować bezpieczeństwa połączenia.

Rys.19 (Źródło: Loctite)

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

2. Uszczelnianie gwintów rurowych

W tabeli 2 są zestawione uszczelniacze do połączeń rurowych oferowane przez firmę Loctite.

W ciężarówkach, pojazdach specjalnych czy w serwisie samochodowym są wykorzystywane instalacje rurowe (rys.20). Płyną nimi płyny lub gazy.

Tradycyjnie połączenia gwintowe tych elementów są uszczelnianie z wykorzystaniem:

Rys.20 (Źródło: Loctite)

• niezastygających mieszanin olejów i wypełniaczy (np. pakuły zwilżone minią ołowianą rozrobioną pokostem);

• uszczelniaczy na bazie rozpuszczalników; • taśm teflonowych • samouszczelniających się połączeń gwintowych.

Nowocześniejszą i lepszą w wielu zastosowaniach metodą uszczelniania (nie wszystkich) jest wykorzystanie uszczelniaczy anaerobowych, które oferuje firma Loctite. Po wypełnieniu szczeliny pomiędzy gwintami i utwardzeniu (rys.21) powstaje nierozpuszczalne i szczelne wypełnienie gwintu.

Ten typ uszczelniacza posiada następujące zalety (wybrane):

• w stanie płynnym, podczas montażu, pełni rolę środka smarnego;

• połączenie jest szczelne, niezależnie od momentu do-

Rys.21 (Źródło: Loctite)

kręcenia, dzięki czemu łączonych elementów nie trzeba dokręcać „do oporu”; jeśli przykładowo skręcamy rurkę 1 (rys.22) i kolanko 2, tak można obrócić kolanko względem rurki, aby połączyć je z kolejnym elementem instalacji;

• uszczelnia aż do granicy pęknięcia rury; • nawet po wielu latach połączenie można łatwo rozkręcić; • nie utwardzają się poza złączem, więc nadmiar uszczelniacza można łatwo usunąć.

Uszczelniacz anaerobowy ma też kilka wad:

• nie może być wykorzystywany w instalacjach, którymi płynie tlen lub środki silnie utleniające;

• nie może pracować w temperaturach powyżej 200OC; • nie zaleca się ich stosowania do uszczelniania gwintów

Rys.22 (Źródło: Loctite)

o rozmiarze większym niż 3”.

Tabela 2 Uszczelniacze firmy Loctite do gwintów rurowych Produkt

Postać/kolor

Rozmiar gwintu

Orientacyjna wytrzymałość

Zakres temperatury pracy

Loctite 542

płynna / brązowy

do 3/4”

średnia

-55 do +150°C

• dedykowany do uszczelniania i zabezpieczania gwintów o małych średnicach, w układach hydraulicznych i pneumatycznych oraz w małych połączeniach gwintowanych;

Loctite 577

żel / zółty

do 3”

średnia

-55 do +150°C

• • • • • •

Cechy szczególne

uszczelniacz ogólnego stosowania metalowych gwintów rurowych; oba łączone elementy muszą być metalowe; natychmiast uszczelnia instalacje niskociśnieniowe; odporny na paliwa, oleje, oleje hydrauliczne i płyny chłodnicze; dobrze sprawdza się w instalacjach klimatyzacyjnych; zabezpiecza złącza przed luzowaniem się pod wpływem drgań;

Dodatek techniczny

9

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

3. Uszczelnianie powierzchni 3.1. Trudności z zapewnieniem szczelności połączonym powierzchniom Jeśli przyjrzymy się powierzchni w skali mikro, to okaże się, że nawet najlepiej obrobiona jest nierówna - nazywamy to chropowatością (rys.23a). Drugim rodzajem błędu powierzchni jest falistość (rys.23b). Podobnie jak fala na morzu, to powtarzające wzniesienia i zagłębienia materiału.

Trzecim rodzajem błędu powierzchni jest błąd kształtu, czyli odchyłka kształtu rzeczywistego od idealnego kształtu teoretycznego. Jednym z takim błędów, istotnych ze względu na zachowanie szczelności, jest odchyłka płaskości (rys.23c).

Rys.24. Kierunkowość struktury powierzchni, przykładowo: a) po obróbce frezem walcowym; b) po obróbce frezem czołowym.

3.2. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych, uszczelkami dociskowymi Materiał uszczelnienia. Są bardzo różne: papier (przeważnie specjalnie impregnowany), skóra, fibra, tworzywa sztuczne, guma, metale i inne. Uszczelki posiadają kształty dobierane do uszczelnianego połączenia (rys.25).

Rys.23. Rodzaje tzw. błędów powierzchni: a) chropowatość; b) falistość; c) błąd kształtu, np. płaskości.

Jeśli rzeczywistą płaszczyznę 2 ułożymy na teoretycznie idealnie płaskiej płaszczyźnie 1 (w praktyce warsztatowej jest to płyta traserska lub płyta grubego szkła), to okaże się, że rzeczywista płaszczyzna nie jest idealnie płaska - cechuje ją zawsze określony błąd płaskości A. Wszystkie wspomniane błędy: chropowatość, falistość, i błąd kształtu sumują się.

Wartości każdego z nich nie może przekroczyć określonej przez konstruktora wartości, ponieważ jest to jeden z warunków uzyskania szczelności połączenia.

Ponadto, zależnie od sposobu produkcji (rzadko) np. odlewania, lub sposobu obróbki mechanicznej (głównie), mówimy o tzw. kierunkowości struktury powierzchni.

Są to charakterystyczne ślady na powierzchni, które pozostawia określona metoda produkcji lub obróbki mechanicznej (charakterystyczne ślady, które pozostawia po sobie narzędzie skrawające) - patrz rys.24.

Od wszystkich wymienionych powyżej czynników, które dotyczą powierzchni, a także od:

Rys.25. Uszczelki dociskowe - różnorodność materiałów i kształtów. (Źródło: Loctite)

Cechy uszczelnianych połączeń. Aby nastąpiło uszczelnienie, uszczelka musi być ściśnięta pomiędzy uszczelnianymi kołnierzami. W reakcji, również ona naciska na ściskane kołnierze. Kołnierze muszą być w stanie przenieść to obciążenie, dlatego mówimy o kołnierzach sztywnych. Kołnierze w rzeczywistości odkształcają się, ale w zakresie, który nie pogorszy szczelności połączenia. Uszczelki dociskowe nie zwiększają sztywności połączenia.

Dla uszczelki dociskowej musi być przewidziana określona szczelina. Przy konstrukcjach, w których po połączeniu np.

• rodzaju uszczelnianego czynnika i jego cech (gaz, płyn, lepkość dla płynów, zdolność do przenikania przez materiały dla gazów, aktywności chemicznej);

• temperatury pracy; • wartości ciśnienia i jego zmienności; • obciążenia połączenia siłami zewnętrznymi; • częstotliwości koniecznego demontażu; zależy dobór rodzaju sposobu uszczelnienia. Nie jest to łatwe.

10

Dodatek techniczny

Rys.26. Uszczelka dociskowa, np. płaska, nie zawsze jest w stanie zapewnić szczelność połączenia łączonych kołnierzy 1 i 2, bowiem materiał uszczelki może nie być w stanie wypełnić niektórych nierówności 3 kołnierza. Zjawisko to narasta, jeśli: zmniejszył się docisk uszczelnianych kołnierzy, uszczelka jest już zestarzała (utraciła elastyczność) lub powierzchnie kołnierzy są porysowane. (Źródło: Loctite)

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.27. Stopniowa utrata sprężystości przez uszczelkę powoduje spadek siły, z którą kołnierze połączenia są do niej dociskane (rys.a i b). Pomiędzy uszczelką a kołnierzami może nawet powstać przerwa (rys.c). Patrz podrozdział 3.2.. (Źródło: Loctite)

dwóch elementów, konieczne jest zachowanie wymiaru z małym zakresem tolerancji, mierzonego pomiędzy połączonymi elementami, np. odległości pomiędzy osiami dwóch otworów, z których każdy jest położony w innym elemencie, uszczelka dociskowa pomiędzy tymi elementami nie może być stosowana. W trakcie produkcji lub kolejnych montaży, nie zapewni ona powtarzalności takiego wymiaru, z wymaganą małą tolerancją.

Uszczelka dociskowa może zapewnić szczelność, jeśli po ściśnięciu wypełnia wszystkie nierówności powierzchni (rys.26). Z tego powodu powierzchnia kołnierzy musi być odpowiednio„gładka”, wykonana w małą tolerancją błędu płaskości.

W innym wypadku nie zostanie uzyskana oczekiwana szczelność. Ściśnięcie uszczelki pomiędzy kołnierzami (rys.27a) powoduje, że wraz z upływem czasu maleję sprężystość uszczelki (rys.27b). W konsekwencji może nastąpić częściowa utrata szczelności, a połączenia gwintowe będą miały większą skłonność do samoodkręcania się (patrz rys.2). W skrajnym przypadku, może pojawić się szczelina pomierzy kołnierzami a uszczelnieniem (rys.27c), a więc całkowita utrata szczelności. Zmniejszenie siły, z którą ściskana jest uszczelka, może również spowodować, że ciśnienie wypchnie uszczelkę z pomiędzy kołnierzy (rys.28).

Innym problemem w połączeniach kołnierzowych uszczelnianych uszczelką dociskową, jest to, że największe siły docisku uszczelki występują bezpośrednio pod łbami śrub (rys.29), natomiast pomiędzy nimi siły te są mniejsze, co może być przyczyną deformacji kołnierzy, a w konsekwencji nieszczelności. Tej deformacji sprzyjają również: różny współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału kołnierzy, obciążenia zewnętrzne złącza i drgania.

Demontaż uszczelnienia. Nie stanowi problemu. Wyjątkiem może być tylko sytuacja, gdy część uszczelki przywrze do kołnierza - wówczas trzeba go usunąć mechanicznie.

Montaż i kontrola uszczelnianego połączenia. Jeśli uszczelka jest prawidłowo wykonana, np. pasuje na rozstaw otworów mocujących, otwory w uszczelce pokrywają się z kanałami w kołnierzach, wówczas nie stanowi on

Rys.28. Ciśnienie działające na uszczelkę, niedostatecznie ściskaną pomiędzy kołnierzami (a), może spowodować jej wypchnięcie z pomiędzy uszczelnianych kołnierzy (b). (Źródło: Loctite)

Rys.29. Deformacja kołnierzy, uszczelnianych uszczelką płaską. (Źródło: Loctite)

problemu. Zaletą uszczelki dociskowej jest natychmiastowe uszczelnienie po połączeniu kołnierzy. Po jakimś okresie czasu pracy uszczelnienia, konieczna jest ponowna kontrola dokręcenia śrub.

3.3. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych uszczelką anaerobową Materiał uszczelnienia. Uszczelniacz polimerowy, z grupy produktów anaerobowych. Nakładany jest w postaci płynnej, a rolę uszczelki spełnia po procesie utwardzania, który przebiega analogicznie jak proces utwardzania klejów do śrub - patrz podrozdział 1.4..

Cechy uszczelnianych połączeń. Badania wykazują, że nawet przy najlepiej obrobionych w warunkach produkcji seryjnej powierzchniach uszczelnianych kołnierzy (koszty!), rzeczywisty styk metalu z metalem, nie jest większy niż 25 do 35 %. Płynny uszczelniacz anaerobowy, pomiędzy oboma uszczelnianymi kołnierzami, wypełnia całkowicie nierówności powierzchni. Uszczelniacz anaerobowy, ze względu na sposób utwardzania, może uszczelniać tylko kołnierze metalowe.

Kołnierze, przeznaczone do uszczelniania uszczelką anaerobową, posiadają następujące cechy:

• śruby mocujące kołnierze, mają niewielki rozstaw - 1, rys.31;

• uszczelniacz jest prawie niewidoczny pomiędzy kołnierzami - 2, rys.31;

• kołnierze są usztywnione żebrami - 3, rys.31, również w sąsiedztwie otworów na śruby, od strony wewnętrznej kołnierzy (brak rysunku);

Rys.30. Wypełnienie nierówności powierzchni łączonych kołnierzy, przez uszczelniacz anaerobowy. (Źródło: Loctite)

Dodatek techniczny 11

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

• kołnierze mają dużą szerokość; • krawędzie kołnierzy nie są wykańczane ani fazką ani łukiem - rys.32a, co jest charakterystyczne dla kołnierzy uszczelnianych silikonem;

• uszczelniane powierzchnie cechuje wysoka jakość obróbki i małe odchyłki kształtu, dla zachowania dopuszczalnej wielkości szczeliny pomiędzy kołnierzami;

• powierzchnie obu kołnierzy, są swoim lustrzanym

bowego wałkiem, która pozwala nanieść cienką i równą warstwę uszczelniacza na powierzchnię (nie omawiam jej w tym opracowaniu).

Jeśli otwory śrub, które łączą uszczelniane kołnierze są przelotowe i istnieje ryzyko, że uszczelniany czynnik (gaz, ciecz) może przeniknąć wzdłuż gwintu, ponieważ otwór przelotowy wnika do przestrzeni wypełnionej tym czynnikiem, to ścieg uszczelniacza układamy wokół otworów śrub (rys.37a).

Gdy nie ma ryzyka wystąpienia nieszczelności, ponieważ

odbiciem - rys.32b;

• w jednym z kołnierzy, mogą być osadzone kołki ustalające - 4 na rys.31 i rys.32c.

Uszczelniane kołnierze muszą cechować się dużą sztywnością, gdyż szczelina pomiędzy nimi, zależnie od rodzaju uszczelniacza anaerobowego, nie może być większa niż 0,1 do 0,25 mm - patrz tabela 3. Uszczelniacz anaerobowy, po utwardzeniu, zwiększa sztywność łączonych kołnierzy.

Ponieważ kołnierze uszczelniane uszczelniaczem anaerobowym stykają się bezpośrednio ze sobą, dlatego nie osiadają w trakcie eksploatacji. Ten rodzaj uszczelniacza może być stosowany wówczas, gdy po połączeniu dwóch elementów, wartość jakiegoś wymiaru, z małym zakresem tolerancji, mierzonego pomiędzy połączonymi elementami np. średnica gniazda pod łożyska ślizgowe (jedna połowa gniazda jest wykonana w jednym łączonym elemencie, a druga połowa w drugim łączonym elemencie - patrz rys.33) musi być zachowana, zarówno podczas produkcji jak i po kolejnych montażach w warunkach serwisu.

Demontaż uszczelnienia. Dla ułatwienia demontażu uszczelnienia anaerobowego, w jednym z kołnierzy wykonane jest wgłębienie (rys.34) lub jeden z kołnierzy posiada nadlew (rys.35). Demontaż połączenia kołnierzy uszczelnionego uszczelniaczem anaerobowym, rozpoczynamy od odkręcenia wszystkich śrub. Następnie, z pomocą śrubokręta włożonego we wgłębienie (rys.34) lub opartego o nadlew (rys.35), tworzymy dźwignię. Siła uzyskana dzięki dźwigni, rozrywa uszczelnienie anaerobowe na całym obwodzie kołnierza.

Wybór uszczelniacza. Oferta uszczelniaczy anaerobowych jest ujęta w tabeli 3. W razie wątpliwości sugeruję kontakt z przedstawicielami firmy Loctite.

Montaż i kontrola uszczelnianego połączenia. Jeśli demontowane było połączenie już wcześniej uszczelniane, to przy pomocy produktu Loctite 7200, plastikowej względnie drewnianej skrobaczki i ściereczki, należy usunąć resztki uszczelki anaerobowej. Po naniesieniu Loctite 7200, należy go pozostawić na 10 min, aby rozpuścił uszczelkę.

Niezależnie od tego czy uszczelniamy połączenie nowych części, czy uprzednio rozdzielonych, bezpośrednio przed naniesieniem uszczelniacza, obie uszczelniane powierzchnie odłuszczamy zmywaczem Loctite 7063.

Uszczelniacz nanosimy bezpośrednio z opakowania, ściegiem (rys.36), tylko na jedną z uszczelnianych powierzchni. Ścieg uszczelniacza układamy na środku kołnierza (rys.36).

Jest również metoda nanoszenia uszczelniacza anaero-

12

Dodatek techniczny

Rys.31. Połączenie kołnierzy dwóch części obudowy skrzyni biegów, uszczelnione uszczelką anaerobową - patrz podrozdział 3.3.. (Źródło: Loctite)

Rys.32. Cechy kołnierzy sztywnych, wskazujące na ich przygotowanie do uszczelniania uszczelniaczami anaerobowymi - patrz podrozdział 3.3.. (Źródło: Loctite)

Rys.33. Płyta dolna bloku silnika, z gniazdami półpanewek głównych wału korbowego - przykład elementu uszczelnianego uszczelniaczem anaerobowym. (Źródło: Loctite)

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Tabela 3 Oferta uszczelniaczy anaerobowych firmy Loctite do uszczelniania powierzchni kołnierzy sztywnych Produkt

Kolor

Szerokość uszczelnianej szczeliny

Zakres temperatury pracy

Loctite 510

różowy

do 0,25mm

-55 do +200OC

Loctite 518

czerwony

do 0,25mm

-55 do +150OC

Loctite 5188

czerwony

do 0,25mm

-55 do +150OC

Loctite 573

zielony

do 0,1mm

-55 do +150OC

Loctite 574

pomarańczowy

do 0,1mm

-55 do +150OC

Cechy szczególne • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • zwiększa sztywność złączy kołnierzowych; • średnio demontowalny; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • o konsystencji żelowej; • doskonale nadaje się do aplikacji sufitowych oraz na powierzchniach pionowych (nie ścieka); • daje natychmiastowe uszczelnienie, przy niskim ciśnieniu • średnio demontowalny; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • posiada własności fluorescencyjne; • elastyczny w wysokiej temperaturze; • bardzo dobra siła adhezji (siła łącząca uszczelniacz z uszczelnianą powierzchnią), z aluminium i stopami pochodnymi; • skuteczny również przy niedokładnie odtłuszczonych powierzchniach; • średnio demontowalny; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • wolno utwardzający się uszczelniacz, który umożliwia dłuższe pozycjonowanie łączonych kołnierzy, dlatego zalecany jest do uszczelniania dużych kołnierzy metalowych, których montaż może potrwać nawet kilka godzin; • łatwo demontowalny; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • posiada własności fluorescencyjne; • szybko utwardzający się uszczelniacz, do złączy kołnierzowych o małej powierzchni; • średnio demontowalny;

Uszczelniacze anaerobowe utwardzają się w czasie od kilku minut do kilku godzin, co zależy od:

• rodzaju wybranego uszczelniacza (uszczelniacze do uszczelniania dużych powierzchni kołnierzy, utwardzają się kilka godzin);

• rodzaju metalu uszczelnianych kołnierzy Rys.34.

Rozdzielanie kołnierzy uszczelnionych uszczelniaczem anaerobowym, śrubokrętem włożonym do wgłębienia w jednym z kołnierzy. (Źródło: Loctite)

(analogicznie jak w przypadku klejów do śrub) Połączenie uszczelniane uszczelniaczem anaerobowym nie wymaga dokręcania w trakcie eksploatacji.

śruby łączące kołnierze nie mają kontaktu z uszczelnianym czynnikiem, wówczas ścieg uszczelniacza można ułożyć tylko po jednej stronie otworów śrub, po której, po skręceniu połączenia, będzie znajdował się uszczelniany czynnik (rys.37b).

Po zetknięciu ze sobą uszczelnianych powierzchni, pokrytych uszczelniaczem anaerobowym, należy je niezwłocznie względem siebie ustawić (jeśli nie ma kołków ustalających) i dokręcić, bowiem z chwilą:

• odcięcia kontaktu uszczelniacza anaerobowego z tlenem z powietrza;

• w kontakcie z metalem; rozpoczyna się utwardzanie uszczelniacza.

Rys.35. Rozdzielanie kołnierzy uszczelnionych uszczelniaczem anaerobowym, śrubokrętem opartym o nadlew na jednym z kołnierzy. (Źródło: Loctite)

Rys.36. (Źródło: Loctite)

Rys.37. Układanie ściegu uszczelniacza: a) wokół otworu na śrubę łączącą kołnierze; b) z jednej strony otworu na śrubę łączącą kołnierze Patrz podrozdział 3.3.. (Źródło: Loctite)

Dodatek techniczny 13

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

3.4. Uszczelnianie powierzchni kołnierzy • konstrukcja cienkościenna, z małą ilością lub bez żeber usztywniających; elastycznych, uszczelką silikonową Materiał uszczelnienia. Uszczelniacz silikonowy, to uszczelniacz nakładany w postaci pasty, który po procesie polimeryzacji może pełnić rolę uszczelki. Polimeryzacja przebiega w temperaturze otoczenia, przez reakcję z wilgocią otoczenia. Aby w danym miejscu uszczelniacza nastąpiła polimeryzacja, muszą w to miejsce wniknąć cząsteczki wody, dlatego szybkość polimeryzacji silikonu zależy od wilgotności względnej powietrza.

Proces polimeryzacji silikonu postępuje od strony zewnętrznej do wnętrza. Uszczelka silikonowa, która z zewnątrz, w dotyku ręką, jest sucha, w środku może być jeszcze niezpolimeryzowana. Ze względu na mechanizm polimeryzacji, jej głębokość ogranicza się do 10 - 15 mm.

Uszczelniacz silikonowy cechują:

• doskonała odporność cieplna, zależna od rodzaju uszczelniacza;

• elastyczność, wytrzymałość i znaczna wydłużalność; • dobra odporność chemiczna na różne

• większy rozstaw śrub mocujących kołnierze.

Powierzchnie kołnierzy mogą się cechować niższą jakością obróbki oraz dużą tolerancją wykonania. Szczelina pomiędzy uszczelnianymi kołnierzami, może mieć szerokość od prawie niewidocznej (styk metal-metal), do maksymalnie 1 mm (rys.38).

Uszczelniacz silikonowy po polimeryzacji:

• nie zwiększa sztywności połączenia; • umożliwia niewielkie względne ruchy łączonych elementów;

• nie osiada, dlatego zapewnia śrubom łączącym stałe naprężenie.

Uszczelką silikonową można uszczelniać połączenia pomiędzy elementami z tych samych lub różnych materiałów, oraz produkowanych w ten sam lub różny sposób - przykładowo:

• dwa odlewane elementy metalowe; • odlewany element metalowy i wytłoczka z blachy stalowej;

• odlewany element metalowy

rodzaje płynów i gazów;

• doskonałe wypełnianie szczelin.

Cechy uszczelnianych połączeń. Łączone kołnierze może cechować mniejsza sztywność, niż kołnierzy przewidzianych do uszczelniania uszczelkami stałymi lub anaerobowymi.

Z tego powodu kołnierze oraz całe elementy może cechować:

i element z tworzywa sztucznego.

Cechą charakterystyczną kołnierzy przeznaczonych do uszczelniania uszczelniaczem silikonowym jest to, że kołnierz jednego z niech, od strony wewnętrznej, jest wykończony:

Tabela 4 Oferta uszczelniaczy silikonowych firmy Loctite do uszczelniania powierzchni kołnierzy elastycznych Produkt

Kolor

Szerokość uszczelnianej szczeliny

Zakres temperatury pracy

Loctite 5699

szary

do 1mm

-55 do +200OC

Loctite 5910

czarny

do 1mm

-55 do +200OC

Loctite 5920

miedziany

do 1mm

-55 do +350OC

Loctite 5926

niebieski

do 1mm

-55 do +250OC

Loctite 5980

czarny

do 1mm

-55 do +200OC

14

Dodatek techniczny

Cechy szczególne • osiąga suchość w dotyku ręką po 30min; • po 24 godzinach polimeryzuje na głębokość 2,5mm; • do złącz kołnierzowych mających stały kontakt z wodą i glikolem; • może być stosowanych do części metalowych, lakierowanych i wykonanych z tworzyw sztucznych; • nie powoduje korozji; • osiąga suchość w dotyku ręką po 40min; • po 24 godzinach polimeryzuje na głębokość 2,75mm; • do złącz kołnierzowych mających stały kontakt z olejem; • zalecany do uszczelniania większych szczelin; • może być stosowanych do części metalowych, lakierowanych i wykonanych z tworzyw sztucznych; • słaby zapach, nie powoduje korozji; • osiąga suchość w dotyku ręką po 40min; • po 24 godzinach polimeryzuje na głębokość 2,5mm; • do złączy kołnierzowych pracujących w wysokich temperaturach, np. dla wysilonych silników; • może być stosowanych do części metalowych, lakierowanych i wykonanych z tworzyw sztucznych; • słaby zapach, nie powoduje korozji; • osiąga suchość w dotyku ręką po 60min; • po 24 godzinach polimeryzuje na głębokość 2,5mm; • elastyczny uszczelniacz silikonowy do złącz kołnierzowych o różnym kształcie i wielkości, pracujących w różnych warunkach; • może być stosowanych do części metalowych, lakierowanych i wykonanych z tworzyw sztucznych; • osiąga suchość w dotyku ręką po 30min; • po 24 godzinach polimeryzuje na głębokość 1mm; • umożliwia szybko uzyskanie szczelności; • może być stosowanych do części metalowych, lakierowanych i wykonanych z tworzyw sztucznych; • długotrwale zachowuje swoje własności; • nie powoduje korozji; • nie zawiera substancji niebezpiecznych;

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

• fazką (odlewy) - rys.39; • łukiem (odlewy lub wytłoczki) - rys.40.

Rys.38. Szczelina pomiędzy kołnierzami uszczelnionymi silikonem, może mieć różną wielkość, również wzdłuż obwodu połączenia. (Źródło: Loctite)

W przestrzeniach utworzonych przez fazkę lub łuk, zbiera się nadmiar uszczelniacza silikonowego, tak by nie dostał się on do uszczelnianej przestrzeni. Również w tym celu, na środku jednego z kołnierzy może być wykonany tzw. rowek retencyjny (bez rysunku).

Demontaż uszczelnienia. Jest podobny do demontażu połączenia uszczelnianego uszczelniaczem anaerobowym, ale należy uwzględnić to, że silikon jest elastyczny. Przebieg rozdzielania kołnierza uszczelnionego uszczelniaczem silikonowym, przedstawia rys.41.

Wybór uszczelniacza. Oferta uszczelniaczy anaerobowych jest ujęta w tabeli 4. Proszę w kolumnie „Cechy szczególne”, zwrócić uwagę na:

• czas, po którym dany uszczelniacz silikonowy jest suchy w dotyku ręką (to nie oznacza, że uległ polimeryzacji w całym przekroju);

• głębokość polimeryzacji po 24 godzinach (ten czas

Rys.39. Kołnierz odlewanej miski olejowej, przewidziany do uszczelnienia silikonem, wykończony od strony wewnętrznej fazką - rys.a. Wymiary fazki przedstawia rys.b.

Rys.40. Kołnierz odlewanej miski olejowej, przewidziany do uszczelnienia silikonem, wykończony od strony wewnętrznej łukiem - rys.a. Wymiary łuku o promieniu „r” przedstawia rys.b.

daje orientacyjną informację o czasie koniecznym do polimeryzacji uszczelki w jej całym przekroju).

W razie wątpliwości sugeruję kontakt z przedstawicielami firmy Loctite.

Montaż i kontrola uszczelnianego połączenia. Jeśli demontowane było połączenie już wcześniej uszczelniane silikonem, to należy mechanicznie usunąć pozostałości uszczelki. Niezależnie od tego czy uszczelniamy połączenie nowych części, czy uprzednio rozłączonych, bezpośrednio przed naniesieniem uszczelniacza, obie uszczelniane powierzchnie odłuszczamy zmywaczem Loctite 7063.

Podobnie jak w przypadku uszczelek anaerobowych, uszczelniacz nanosimy ciągłym ściegiem (bez przerw), na jeden z kołnierzy. Ilość nanoszonego materiału musi być taka, aby mogła wypełnić nieszczelności pomiędzy łączonymi elementami. Ponieważ proces polimeryzacji silikonu rozpoczyna się bezpośrednio po nałożeniu uszczelniacza, dlatego uszczelniane kołnierze należy połączyć i skręcić bezpośrednio po nałożeniu uszczelniacza (do 3 minut). Ścieg uszczel-

Rys.41. Demontaż kołnierza uszczelnionego silikonem, na przykładzie miski olejowej: a) wkładamy szpachelkę pomiędzy uszczelniane kołnierze, blisko miejsca, w którym znajduje sie wgłębienie lub nadlew na kołnierzu i uderzeniami młotka rozcinamy uszczelkę na możliwie długim odcinku obwodu (uszczelka powinna być rozcięta również w miejscu wgłębienia lub nadlewu na kołnierzu); b) wykorzystując wgłębienie lub nadlew, z pomocą dźwigni wykonanej śrubokrętem rozdzielamy łączone kołnierze; c) nożem przecinamy uszczelkę silikonową na całym obwodzie. Na każdym etapie prac uważamy, by któraś z rozdzielanych części, np. miska olejowa, nie upadła na podłogę (odlew aluminiowy może łatwo pęknąć). (Źródło: Loctite)

Dodatek techniczny 15

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

niacza silikonowego układamy wokół otworów, według tych samych zasad, jak dla uszczelniacza anaerobowego (rys.37).

Uszczelniacz silikonowy, po całkowitej polimeryzacji:

• zapewnia pełną wytrzymałość mechaniczną (szczelność połączeń) i odporność chemiczną, ale nabywa tych cech w wystarczającym stopniu, już po krótszym czasie, po którym uszczelnione połączenie może być eksploatowane (czas ten trudno jednoznacznie określić; zależy od użytego uszczelniacza, warunków pracy i wymiarów uszczelnienia).

• nie osiada, a więc nie wymaga dokręcania w trakcie eksploatacji.

Do doszczelniania uszczelek metalowych jest dedykowany uszczelniacz anaerobowy Loctite 5203. Dla niemetalowych uszczelek stałych przeznaczony jest uszczelniacz Loctite 5922 (rys.42) lub Loctite 5923 (rys.44). Ich charakterystyka techniczna jest ujęta w tabeli 5.

Uszczelkę z doszczelniaczem montujemy w następujący sposób

• nakładamy uszczelniacz na jedną stronę uszczelki; • uszczelkę montujemy na powierzchni złącza; • uszczelniacz nakładamy na drugą stronę uszczelki; • złącze montujemy w czasie zależnym od rodzaju uszczelniacza (dla uszczelniacza anaerobowego, musi to nastąpić niezwłocznie po połączeniu kołnierzy).

3.5. Doszczelnianie powierzchni kołnierzy sztywnych, uszczelnionych uszczelkami dociskowymi Rys.42. Doszczelniacz jest pomocny przy pozycjonowaniu uszczelki. (Źródło: Loctite)

Doszczelnienie, to dodatkowe uszczelnienie, z wykorzystaniem uszczelniacza, stosowane razem z uszczelką dociskową, która jest przewidziana dla określonego połączenia. Zastosowanie doszczelnienia jest możliwe w stosunku do kołnierzy sztywnych, uszczelnianych uszczelkami dociskowymi.

Doszczelnienie może być stosowane podczas montażu, aby zapobiec przesuwaniu się uszczelki, szczególnie na powierzchniach pionowych (rys.42). Użycie dodatkowego uszczelniacza jest również wskazane lub konieczne, jeśli;

Rys.43. Uszczelniacz anaerobowy Loctite 5203, wykorzystywany do doszczelniania uszczelek metalowych. Po rozdzieleniu uszczelnianych kołnierzy, łatwo go usunąć z uszczelnianej powierzchni, w postaci cienkiego filmu. (Źródło: Loctite)

• stosowana uszczelka dociskowa, nawet nowa, nie zapewnia całkowitej szczelności połączenia (małe wycieki lub tzw. pocenie się uszczelki);

• powierzchnie kołnierzy są porysowane lub zostały uszkodzone wskutek korozji;

Rys.44. Doszczelnienie uszczelki niemetalowej, uszczelniaczem Loctite 5923. Nie utwardza się on, ale pozostaje stale plastyczny. (Źródło: Loctite)

• będzie użyta ponownie już raz montowana uszczelka (nie może być pęknięta), co może spowodować, że połączenie nie będzie tak szczelne jak przy jej pierwszym użyciu, gdy była nowa.

Tabela 5 Oferta uszczelniaczy firmy Loctite do doszczelniania uszczelek dociskowych Produkt

Kolor

Zakres temperatury pracy

Cechy szczególne

Loctite 5203

czerwony

-55 do +150OC

Loctite 5922

czarny

-54 do +204OC

Loctite 5923

brązowy

-54 do +204OC

• płynny uszczelniacz anaerobowy do doszczelniania i pozycjonowania uszczelek metalowych kołnierzy sztywnych (utwardza się na powierzchniach metalowych); • maksymalna szerokość szczeliny 0,125mm; • po doszczelnieniu, złącze praktycznie niezwłocznie zapewnia szczelność; • doszczelnione kołnierze są łatwe w demontażu; • utwardzony uszczelniacz można łatwo oderwać od powierzchni kołnierza; • pasta do pozycjonowania i doszczelniania uszczelek; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • poprawia właściwości uszczelniające starych i nowych gotowych uszczelek (z papieru, korka i filcu); • wolno wysycha, co pozwala na wydłużony montaż; • po odparowaniu rozpuszczalnika tworzy elastyczną i nietwardniejącą warstwę; • złącze zapewnia szczelność po ok.4 godzinach; • pasta do uszczelniania złączy kołnierzowych lub do nakładania na gotowe uszczelki uciskowe, dla ich doszczelnienia; • doskonała odporność na olej, wodę i glikol; • pasta o niskiej lepkości (do nakładania pędzlem); • wolno wysycha, co pozwala na wydłużony montaż; • pasta stale plastyczna; • preferowana do połączeń wymagających częstego demontażu; • złącze zapewnia szczelność po ok.4 godzinach;

16

Dodatek techniczny

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

4. Kleje do szyb samochodowych Rys.45. Współpraca poduszek powietrznych i szyby przedniej: a) poduszki powietrzne w fazie napełniania, jeszcze nie opierają się o szybę przednią; b) napełnione poduszki powietrzne, dociskane do szyby przedniej.

W samochodzie były zajęte oba przednie miejsca. (Źródło: Euro NCAP)

4.1. Poduszki powietrzne a szyba przednia Z chwilą aktywacji poduszek powietrznych rozpoczyna się ich napełnianie gazem (powstaje w wyniku eksplozji ładunku wybuchowego). Powiększa się ich objętość, ale jeszcze nie opierają się one o szybę przednią (rys.45a). Po napełnieniu poduszek powietrznych, w każdą z nich uderza głowa i górna część ciała osoby podróżującej odpowiednio na fotelu kierowcy lub pasażera, wskutek czego poduszki powietrzne są dociskane do szyby przedniej (rys.45b).

Szyba ulega popękaniu, ale nie może odkleić się od nadwozia na dłuższym odcinku obwodu, niż określa to amerykański standard FMVSS 208/212 - patrz rozdział 4.2..

Obciążenie przedniej szyby, przez napełnioną poduszkę powietrzną, zależy również od jej wielkości. Poduszki powietrzne, po napełnieniu, naciskają na deskę rozdzielczą i szybę przednią. Pełnowymiarowe poduszki powietrzne, tzw. „full size airbag”, stosowane w samochodach amerykańskich, w większym stopniu obciążają szybę przednią niż deskę rozdzielczą. Natomiast mniejsze poduszki powietrzne, montowane w samochodach europejskich, odwrotnie w większym stopniu obciążają deskę rozdzielczą niż szybę przednią.

4.2. Rodzaje klejów do szyb W ofercie firmy Teroson są dwa rodzaje klejów do szyb:

• jednoskładnikowe poliuretanowe - Terostat 8596, 8597 HMLC, 8599 HMLC i 9097 PL HMLC;

• dwuskładnikowy poliuretanowy - Terostat 8630 2K HMLC. Czynnikiem, pod wpływem którego klej jednoskładnikowy poliuretanowy utwardza się (polimeryzuje), jest para wodna z powietrza. Aby polimeryzacja postępowała od strony zewnętrznej spoiny do jej wnętrza (rys.46a), para wodna musi najpierw wniknąć na określoną głębokość w spoinę, co trwa. Dopiero potem może rozpocząć się utwardzanie tej warstwy kleju, do której dotarła para wodna. Z tego powodu, jednoskładnikowy klej poliuretanowy utwardza się stopniowo, warstwami, od strony zewnętrznej do wewnętrznej (rys.46a). W trakcie utwardzania kleju jednoskładnikowego, zewnętrzna część spoiny, tzw. naskórek, jest już prawie lub całkowicie utwardzona, podczas gdy w środku spoiny proces utwardzania jeszcze się nie rozpoczął lub trwa.

Szybkość utwardzania kleju jednoskładnikowego poliuretanowego zależy od temperatury i wilgotności powietrza.

Standardowymi warunkami, w których ta prędkość jest

określana, są:

• temperatura otoczenia 23OC; • wilgotność względna powietrza 50%.

W tych warunkach szybkość utwardzania kleju jednoskładnikowego poliuretanowego wynosi od 3 do 4 mm na 24 godziny. Im niższa jest temperatura otoczenia (zakładamy, że taka sama jest również temperatura kleju), tym wolniej przebiegają reakcje utwardzania kleju. Przykładowo, obniżenie temperatury z 23OC do 10OC powoduje zmniejszenie szybkości utwardzania o ok.30%. Podobnie, gdy powietrze jest zbyt suche (wilgotność powietrza jest niska), czas utwardzania się wydłuża, bowiem wówczas mała jest zawartość w powietrzu pary wodnej, niezbędnej do procesu utwardzania.

Drugi z klejów - dwuskładnikowy poliuretanowy (2, rys.47), składa się z dwóch składników A i B (2, rys.47). Do chwili użycia kleju, są one oddzielnych pojemnikach. Przed użyciem kleju zbiorniki są łączone. Podczas wyciskania składnika A kleju, miesza się on ze składnikiem B kleju. Od tej chwili rozpoczyna się reakcja utwardzania (polimeryzacji), w następstwie reakcji pomiędzy oboma składnikami kleju.

Proces utwardzania postępuje w takim samym stopniu, w całej objętości spoiny, co obrazuje przekrój spoiny na rys.46b - spoina utwardza się w takim samym stopniu od strony zewnętrznej jak i w środku.

Rys.46. Przebieg utwardzania kleju: a) jednoskładnikowego; b) dwuskładnikowego.

Rysunek przedstawia przekrój warstwy kleju, pomiędzy szybą a blachą nadwozia.

Dodatek techniczny 17

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Rys.48. Test zderzeniowy czołowy, określony przez amerykański standard FMVSS 208/212.

Rys.47. Utwardzanie kleju jednoskładnikowego (3) i dwuskładnikowego (1), Terostat 8630 2K HMLC (2), wraz z upływem czasu. Różnice w szybkości utwardzania obu rodzajów kleju są widoczne szczególnie w pierwszych minutach tego procesu (4). (Źródło: Teroson)

Przedstawione różnice w sposobie utwardzania się kleju jedno- i dwuskładnikowego, przekładają się na różnice w szybkości utwardzania się kleju. Stopień utwardzenia kleju, czyli ilość kleju w spoinie, która utwardziła się:

• dla kleju jednoskładnikowego (3, rys.47) - od chwili nałożenia kleju z opakowania, rośnie ze stała, ale niewielka prędkością;

• dla kleju dwuskładnikowego (1, rys.47) - od chwili zmieszania składników kleju rośnie z dużą prędkością (4, rys.47), dzięki czemu już po ok. 5 godzinach, 90% kleju jest utwardzone (pozostałe 10% utwardza się powoli).

Mimo dużej szybkości utwardzania, omawiany klej Terostat 8630 2K HMLC (2, rys.47), można od chwili zmieszania do 30 min, nakładać a szybę ustawiać w otworze okiennym.

Przebieg utwardzania kleju dwuskładnikowego powoduje, że jest on szczególnie polecany do wklejania dużych szyb przednich autobusów, samochodów ciężarowych i maszyn rolniczych.

4.3. Kontrola wytrzymałości kleju do szyb Do kontroli zachowania się wklejanych szyb przednich, w trakcie wypadku, został opracowany amerykański standard FMVSS 208/212. Ma on zastosowanie do samochodów osobowych, lekkich ciężarowych i autobusów. Badaniu są poddawane samochody z zarówno jedną jak i z dwoma poduszkami powietrznymi.

18

Dodatek techniczny

W teście zderzeniowym czołowym, który ten standard wykorzystuje (rys.48), samochód jadący z prędkością ok. 50km/h (38mph) uderza całą szerokością części przedniej nadwozia (j.ang. - „head on”) w przeszkodę nieodkształcalną. Podczas tego testu, całość energii jest więc pochłaniana przez deformację przodu samochodu, na całej jego szerokości.

Po teście jest oceniane zachowanie się szyby przedniej i kleju mocującego ją do nadwozia.

W Europie nie ma specjalnego testu, który służy tylko ocenie zachowania się wklejanych szyb przednich, w trakcie wypadku, ale np. TÜV przeprowadza badania samochodów europejskich, wyposażonych w pełnowymiarowe poduszki powietrzne, tzw. „full size airbag”, zgodnie z procedurą amerykańskiego standardu FMVSS 208/212. Powstaje jednak wątpliwość, czy taka ocena odpowiada warunkom ruchu samochodów w Europie?

W Europie, organizacja Euro NCAP ocenia samochody pod względem ich bezpieczeństwa, w wielu kategoriach. Samochody oceniane są przykładowo, w kilku rodzajach zderzeń, np. czołowym, bocznym, dla których są przeprowadzane oddzielne testy zderzeniowe. Końcowa ocena samochodu przez organizację Euro NCAP uwzględnia wszystkie wykonane testy. Jednym z testów, jest również test zderzeniowy czołowy opracowany przez organizację Euro NCAP. W jego trakcie, samochód jadący z prędkością 64km/h uderza w przeszkodę odkształcalną (tak jakby samochód uderzył w tył stojącego samochodu), fragmentem przodu nadwozia o szerokości 40% szerokości przodu nadwozia samochodu (w j.ang. - 40% overlap) - patrz rys.49. Wyższa prędkość samochodu, użycie przeszkody odkształcalnej oraz uderzenie przez testowany samochód tylko fragmentem części przedniej, to wynik analiz wypadków w Europie. Kierowcy europejscy jeżdżą szybciej niż w USA, uderzają przeważnie w inne pojazdy, a nie np. w domy, a przed uderzeniem starają się je omijać, dlatego uderzają tylko fragmentem części przedniej. Firma Teroson postanowiła więc sprawdzać zachowanie się wklejanych szyb przednich, w teście zderzeniowym czołowym wg norm organizacji Euro NCAP, który symuluje wypadki tego typu w Europie.

Który z testów stawia wklejonej przedniej szybie wyższe wymagania? Różnica pomiędzy testami leży w energii kinetycznej samochodów w obu testach. Jak pamiętamy z fizyki wartość energii kinetycznej poruszającego się pojazdu, obliczamy z wzoru:

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

Na zakończenie tego podrozdziału dodam, że w obu testach manekiny symulujące kierowcę i pasażera (j.ang. - „dummy”) są zapięte w pasy bezpieczeństwa. Oba testy wykonywane z manekinami niezapiętymi w pasy bezpieczeństwa, zawsze kończyły się wynikiem negatywnym. Było to spowodowane nadmiernym obciążeniem szyby przedniej, przez głowy kierowcy i pasażera, które w nie uderzały.

Rys.49. Test zderzeniowy czołowy, wg norm organizacji Euro NCAP.

w którym:

• EK - energia kinetyczna poruszającego się samochodu (w dżulach) [J]

• m - masa samochodu [kg] • V - prędkość samochodu [m/s] Widać z wzoru, że energia kinetyczna pojazdu, którą musi pochłonąć przednia część nadwozia w chwili uderzenia czołowego, rośnie z prędkością jazdy „do kwadratu”.

W teście wykonywanym zgodnie z wymaganiami standardu FMVSS - 208/212 (rys.48), samochód o masie1000 kg, jadący z prędkością 50 km/h, posiada energię kinetyczną 96,45 kJ. Tę energię, z chwilą uderzenia w przeszkodę, przednia część nadwozia pochłania całą swoją szerokością.

W teście zderzeniowym czołowym (rys.49), wg norm organizacji Euro NCAP, taki sam samochód, o masie 1000 kg, jedzie z prędkością 64 km/h, a więc jego energia kinetyczna wynosi 158,03 kJ. Jednak tę energię, z chwilą uderzenia w przeszkodę (wprawdzie odkształcalną), pochłania tylko fragment przedniej części nadwozia o szerokości 40 % szerokości przodu nadwozia samochodu. Jest to równoznaczne z sytuacją, gdyby cała przednia część nadwozia samochodu, musiała pochłonąć

4.4. Czas gotowości do jazdy i czas całkowitego utwardzenia kleju do szyb Z klejami do szyb samochodowych są związane dwa czasy, wymienione w tytule. Pierwszy z nich - „czas gotowości do jazdy” (j.ang. - „Drive Away Time”) lub „bezpieczny czas gotowości do jazdy” (j.ang. - „Safe Drive Away Time”) to najkrótszy czas, liczony od chwili zakończenia wklejania szyby, po którym wytrzymałość kleju, pozwala na pozytywną ocenę zachowania się wklejonej szyby przedniej w określonym teście zderzeniowym czołowym (są one omówione w podrozdziale 4.3.). Ten czas jest wyznaczany przy dotrzymaniu wszystkich warunków koniecznych dla prawidłowego utwardzania się klejów do szyb. „Czasy gotowości do jazdy” wyznaczone w testach:

• teście zderzeniowym czołowym, określonym przez amerykański standard FMVSS 208/212;

• teście zderzeniowym czołowym, wg norm organizacji Euro NCAP mają różną wartość. Dłuższy jest zawsze „czas gotowości do jazdy” wyznaczony w teście zderzeniowym czołowym opartym o normy europejskie „Czas gotowości do jazdy” pozwala na określenie serwisowi czasu, po którym samochód ze „świeżo” wklejoną z szybą, może opuścić serwis, a klej gwarantuje poziom bezpieczeństwa dla kierowcy i pasażera przednich foteli, wymagany przepisami. To jednak od pracownika serwisu zależy czy uwzględni „czas gotowości do jazdy”:

• wyznaczony na podstawie bardziej liberalnego standardu amerykańskiego, jeśli producent kleju podaje tylko ten jeden?

• wyznaczony w bardziej surowym europejskim teście zderzeniowym, jeśli producent kleju podaje również jego wartość?

Po upływie „czasu gotowości do jazdy”:

• klej jednoskładnikowy ma tylko częściowo utwardzony energii kinetycznej.

Po tej analizie widać, że trudniejszy dla kleju mocującego szybę, jak i jej samej jest test zderzeniowy czołowy (rys.49), wg norm organizacji Euro NCAP. W jego trakcie część konstrukcji przedniej części nadwozia pochłania większą ilość energii. Większe są siły działające na pasażerów samochodu a więc za pośrednictwem poduszek powietrznych również na szybę przednią.

naskórek (rys.46a);

• klej dwuskładnikowy jest utwardzony w całym przekroju, ale w niewielkim stopniu (rys.46b); Drugi z czasów wymienionych w tytule - „czas całkowitego utwardzenia kleju do szyb”, to czas liczony od momentu zakończenia wklejania szyby do czasu całkowitego utwardzenia się kleju w całej objętości. Jest on liczony w godzinach (kleje dwuskładnikowe) lub dniach (kleje jednoskładnikowe).

Dodatek techniczny 19

Produkty firm Loctite i Teroson w serwisie samochodowym

4.5. Informacje o „czasie gotowości do jazdy” na etykietach klejów do szyb Zobaczmy dwa przykłady. Na etykiecie kleju Terostat 8599 HMLC (rys.50) firma Teroson informuje, że „czas gotowości do jazdy”, zarówno dla samochodów bez jak i z poduszkami powietrznymi (2) wynosi 15 min. Napis „50km/h 100% head on” jest dla nas informacją, ze ten czas został potwierdzony w teście zderzeniowym czołowym, zgodnym z amerykańskim standardem FMVSS 208/212.

Znak TÜV (1) informuje, że organizacja TÜV potwierdza informacje podawane o produkcie. W szczegółowych informacjach firma Teroson podaje, że organizacja TÜV potwierdza, swoją praktyką bazującą na wykonanych ekspertyzach, oraz testem zderzeniowym czołowym, zgodnym z amerykańskim standardem FMVSS 208/212, samochodu z dwoma pełnowymiarowymi poduszkami powietrznymi i manekinami przypiętymi pasami, podany „czas gotowości do jazdy”.

Firma Teroson, na etykiecie kleju Terostat 8597 HMLC (rys.51),dla samochodu z poduszkami powietrznymi (1) podaje dwie wartości „czas gotowości do jazdy”. Czas 1 godziny (2), został potwierdzony w teście zderzeniowym czołowym, zgodnym z amerykańskim standardem FMVSS 208/212, o czy informuje napis „50 km/h 100% head on” (3). W szczegółowych informacjach firma Teroson podaje, że organizacja TÜV potwierdza, swoją praktyką bazującą na wykonanych ekspertyzach, oraz wykonanym testem zderzeniowym czołowym, zgodnym z amerykańskim standardem FMVSS 208/212, podany „cza gotowości do jazdy” (4).

Dłuższy „czas gotowości do jazdy”, który wynosi 4 godziny (5) został potwierdzony w teście zderzeniowym czołowym, wg norm organizacji Euro NCAP, o czym informuje napis „64 km/h 40% Overlap” (6). Podobnie tu organizacja TÜV potwierdza podany „czas gotowości do jazdy” (7).

Proszę zauważyć, że dla jednego kleju są podane dwa „czasy gotowości do jazdy”, ale wyznaczone w różnych testach zderzeniowych.

Rys.51. Informacje na etykiecie kleju do szyb Terostat 8597 HMLC, o „czasach gotowości do jazdy” - patrz podrozdział 4.5..

Jakie wnioski na koniec?

• Jeśli producent podaje „czas gotowości do jazdy” proszę się jednocześnie pytać, którym teście zderzeniowym został on potwierdzony.

• Może to zabrzmi dziwnie, ale ponieważ zarówno w naszym kraju jak i w Europie jeździ się szybciej niż w USA, więc sugeruje, aby serwisy wklejające szyby kierowały się dłuższym „czasem gotowości do jazdy”, którego wartość została potwierdzona w teście zderzeniowym czołowym, wg norm organizacji Euro NCAP.

• Jeśli pracownicy serwisu wiedzą, że w pomieszczeniu, w którym pracują lub klej utwardza się po zamontowaniu szyby, temperatura jest niższa niż 23OC lub wilgotność względna jest niższa niż 50%, wówczas należy wydłużyć „czas gotowości do jazdy. Przykładowo, jeśli temperatura w miejscu pracy wynosi od 12 do 16OC, wówczas producent kleju zaleca wydłużyć ten czas dwukrotnie.

• Jeśli temperatura otoczenia jest niższa niż 5OC, wówczas samochód w wklejoną szybą, nie powinien opuszczać serwisu, do momentu utwardzenie kleju, ponieważ w temperaturach poniżej 5OC prędkość utwardzania kleju jest praktycznie zerowa. Klej mocujący szybę, może zostać wówczas przez długi okres nieutwardzony.

• Jeśli używamy kleju jednoskładnikowego, to przy wysokich temperaturach otoczenia nie jest zalecane, aby samochód ze świeżo wklejoną szybą opuszczał serwis. Wówczas część zewnętrza warstwy kleju wprawdzie szybko się utwardza, ale w środku warstwy kleju, jego nieutwardzona część ma obniżona lepkość, co obniża wytrzymałość całej warstwy kleju.

• „Czas gotowości do jazdy” zawsze odnosi się do sytuacji, gdy kierowca i pasażer, używają pasów bezpieczeństwa.

Poduszki powietrzne nie chronią osób, które nie używają pasów bezpieczeństwa.

Rys.50. Informacje na etykiecie kleju do szyb Terostat 8599 HMLC, o „czasie gotowości do jazdy” - patrz podrozdział 4.5..

20

Dodatek techniczny