Kleje konstrukcyjne to materiały łączące przeznaczone do przenoszenia obciążeń, stosowane do łączenia metali, materiałów kompozytowych, tworzyw sztucznych i innych podłoży w dronach oraz systemach bezzałogowych. Technologie klejów epoksydowych, akrylowych, poliuretanowych, foliowych oraz elastycznych znajdują zastosowanie w konstrukcjach bezzałogowych statków powietrznych (UAV), pojazdów naziemnych (UGV), statków morskich (USV), pojazdów podwodnych (AUV) oraz pojazdów zdalnie sterowanych (ROV), w tym w płatowcach, elementach kadłubów, mocowaniach ładunku, zespołach napędowych, akumulatorach i układach elektronicznych.
Na tej stronie przedstawiono wiodących dostawców klejów konstrukcyjnych, oferujących rozwiązania pozwalające na rozłożenie obciążeń na połączeniach przy jednoczesnym ograniczeniu zależności od elementów złącznych.
Przeczytaj Przegląd technologii
Kleje konstrukcyjne tworzą połączenia nośne między metalami, kompozytami, tworzywami sztucznymi i innymi materiałami bez konieczności stosowania wyłącznie śrub, nitów lub spawania. W dronach i systemach bezzałogowych klejenie konstrukcyjne pozwala zmniejszyć liczbę elementów złącznych, wspiera konstrukcję lekką oraz rozkłada obciążenia na większą powierzchnię połączenia.
ET5429 firmy Permabond
Wybór kleju zależy nie tylko od opublikowanych wartości wytrzymałości. Na właściwości użytkowe wpływają takie czynniki, jak materiały podłoża, przygotowanie powierzchni, geometria połączenia, grubość warstwy kleju, temperatura, drgania, zmęczenie materiału, wilgoć, ekspozycja na czynniki chemiczne, warunki utwardzania oraz wydajność produkcji. W związku z tym technologie klejów epoksydowych, akrylowych, poliuretanowych i innych spełniają różne wymagania w konstrukcjach bezzałogowych statków powietrznych (UAV), bezzałogowych pojazdów lądowych (UGV), bezzałogowych statków wodnych (USV), bezzałogowych pojazdów podwodnych (AUV) oraz zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych (ROV).
Epokoksowe kleje konstrukcyjne są szeroko stosowane tam, gdzie priorytetami są wysoka wytrzymałość, sztywność, odporność na czynniki środowiskowe oraz trwałe połączenie. Wysokowytrzymały klej epoksydowy może łączyć metale, materiały kompozytowe, ceramikę oraz niektóre tworzywa sztuczne, w zależności od składu i przygotowania powierzchni. Systemy epoksydowe o właściwościach konstrukcyjnych znajdują szczególne zastosowanie w trwałych połączeniach płatowców, paneli oraz zespołów kompozytowych.
Klej strukturalny akrylowy, w tym systemy metakrylanowe, zapewnia szybki wzrost wytrzymałości, odporność na pękanie oraz skuteczne wiązanie na szerokiej gamie podłoży. Dzięki stosunkowo szybkiemu utwardzaniu systemy klejów strukturalnych akrylowych sprawdzają się w środowiskach produkcyjnych, w których istotne znaczenie ma skrócenie czasu mocowania.
Wiele poliuretanowych klejów konstrukcyjnych zapewnia większą elastyczność niż sztywne systemy epoksydowe. Dzięki temu połączenia mogą lepiej znosić drgania, uderzenia, ruchy termiczne oraz różnice w sztywności podłoży. Odporność na temperaturę, wilgoć oraz inne właściwości środowiskowe zależą od konkretnego składu i muszą być dostosowane do przewidywanych warunków eksploatacji.
Konwencjonalne kleje cyjanoakrylowe szybko osiągają wytrzymałość roboczą i mogą być przydatne w przypadku małych, ściśle dopasowanych elementów lub połączeń drugorzędnych. Ich zdolność do wypełniania szczelin, odporność termiczna, odporność na uderzenia oraz trwałość środowiskowa różnią się znacznie w zależności od składu. Nie należy ich zatem traktować jako uniwersalnego zamiennika klejów konstrukcyjnych stosowanych w lotnictwie i kosmonautyce w połączeniach nośnych pierwszego rzędu.
Kleje i uszczelniacze silikonowe znajdują zastosowanie tam, gdzie połączenia muszą wytrzymywać ruchy, rozszerzalność cieplną, wibracje lub oddziaływanie czynników środowiskowych. Ich rola zasadniczo różni się od roli klejów konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości, ponieważ elastyczność, uszczelnienie i rozpraszanie naprężeń są często ważniejsze niż wysoka sztywność połączenia lub zdolność przenoszenia obciążeń.
Kleje w postaci folii zapewniają kontrolowaną ilość materiału wiążącego w postaci wstępnie uformowanej warstwy. Są one szeroko stosowane w kontrolowanych procesach klejenia w przemyśle lotniczym, w konstrukcjach kompozytowych, panelach warstwowych oraz strukturach o strukturze plastra miodu, gdzie istotna jest stała grubość warstwy kleju oraz równomierny rozkład kleju. W zależności od systemu może być wymagane utwardzanie w podwyższonej temperaturze oraz zastosowanie ciśnienia, w tym ciśnienia wytwarzanego podczas obróbki w worku próżniowym.
Kleje jednoskładnikowe upraszczają przygotowanie materiałów, ale mogą wymagać ciepła, wilgoci, promieniowania UV lub innego mechanizmu utwardzania. Kleje dwuskładnikowe wymagają połączenia składników reaktywnych przed nałożeniem i są dostępne w postaci klejów epoksydowych, akrylowych, poliuretanowych oraz innych kompozycji chemicznych. Należy łącznie uwzględnić metodę utwardzania, czas przydatności do użycia, czas wiązania, wymagania dotyczące przechowywania oraz tempo produkcji.
TA437 firmy Permabond
Kleje konstrukcyjne stosowane w lotnictwie mogą łączyć poszycia, żebra, dźwigary, usztywnienia, panele warstwowe, owiewki oraz inne konstrukcje lotnicze bezzałogowych statków powietrznych (UAV). Klejenie konstrukcyjne rozkłada obciążenia na całym obszarze połączenia i pozwala ograniczyć liczbę otworów na elementy złączne, co sprzyja stosowaniu lekkich konstrukcji kompozytowych i mieszanych. W przypadku konstrukcji nośnych konieczne jest również uwzględnienie obciążeń powodujących odrywanie i rozszczepianie, zmęczenia materiału, wad połączeń, kontroli jakości, przygotowania powierzchni oraz spójności procesu produkcyjnego.
W pojazdach bezzałogowych (UGV) można stosować wysokowydajne kleje konstrukcyjne do paneli karoserii, wkładek konstrukcyjnych, zespołów kompozytowych, konstrukcji ochronnych i pancernych oraz mocowań wyposażenia. Elastyczne lub wzmocnione systemy mogą być odpowiednie w sytuacjach, w których występują znaczne drgania, wstrząsy, uderzenia oraz powtarzające się obciążenia wywołane przez podłoże.
Morskie systemy klejów konstrukcyjnych umożliwiają łączenie kompozytowych sekcji kadłubów, owiewek, osłon, wsporników oraz elementów zewnętrznych. Kleje przeznaczone do tych platform muszą zostać poddane ocenie pod kątem odporności na zanurzenie, temperaturę, ekspozycję na słoną wodę, ciśnienie hydrostatyczne oraz cykle ciśnieniowe (w stosownych przypadkach), a także kompatybilności z otaczającymi materiałami. Nie należy zakładać, że połączenie klejowe jest odpowiednie dla głównego połączenia kadłuba utrzymującego ciśnienie bez przeprowadzenia specjalistycznej kwalifikacji pod kątem właściwości konstrukcyjnych, warunków środowiskowych oraz odporności na ciśnienie.
Klej do bezzałogowych statków powietrznych (UAV) lub klej do połączeń konstrukcyjnych może służyć do mocowania obudów czujników, interfejsów ładunku, anten, kopuł radomowych, wsporników oraz wewnętrznych elementów nośnych. Klejenie może okazać się przydatne w sytuacjach, w których wiercenie mogłoby uszkodzić cienki panel, laminat kompozytowy, szczelną obudowę lub konstrukcję przepuszczającą fale radiowe.
Kleje konstrukcyjne mogą służyć do mocowania wybranych uchwytów silników, obudów, magnesów, wsporników oraz zespołów związanych z napędem, o ile są one zakwalifikowane pod kątem przewidywanych temperatur, drgań, zmęczenia materiału, uderzeń i obciążeń mechanicznych. Zespoły obrotowe mogą również wywierać obciążenia odśrodkowe i termiczne. Konstrukcja połączenia powinna ograniczać lokalne naprężenia odrywania i rozszczepiania.
Moduły akumulatorowe i elementy elektroniczne mogą wymagać połączeń klejowych połączonych z izolacją elektryczną, kontrolą drgań lub przenoszeniem ciepła. Kleje konstrukcyjne przewodzące ciepło mogą zapewniać mocowanie mechaniczne, tworząc jednocześnie ścieżkę termiczną między komponentami. Właściwości termiczne należy zrównoważyć z obciążeniami mechanicznymi, łatwością konserwacji, wymaganiami dotyczącymi utwardzania oraz właściwościami elektrycznymi, które należy zweryfikować, a nie zakładać.
Kwalifikacja powinna odzwierciedlać w jak największym stopniu odpowiednie podłoża, przygotowanie powierzchni, grubość warstwy kleju, proces utwardzania, geometrię połączenia, obciążenia, wahania produkcyjne oraz warunki środowiskowe. Powszechnie stosowane metody ASTM mogą dostarczyć danych porównawczych oraz informacji dotyczących kontroli procesu w zakresie klejenia strukturalnego.
Metody te pomagają scharakteryzować materiały i procesy łączenia, jednak wyniki badań próbek wymagają interpretacji inżynierskiej. Norma ASTM D4896 ostrzega przed bezpośrednim wykorzystywaniem wartości wytrzymałości próbek z pojedynczym zakładką jako dopuszczalnych naprężeń projektowych dla połączeń konstrukcyjnych. W przypadku zastosowań krytycznych należy również uwzględnić zmęczenie materiału, starzenie się pod wpływem czynników środowiskowych, pełzanie (w stosownych przypadkach), tryb zniszczenia, wahania produkcyjne, możliwości kontroli oraz badania na poziomie poszczególnych elementów.
Wybór kleju konstrukcyjnego do samolotów, kleju konstrukcyjnego do zastosowań morskich lub ogólnego materiału do łączenia w systemach bezzałogowych wymaga uwzględnienia całego procesu montażu i produkcji. Do ważnych czynników wyboru należą:
Wymagania produkcyjne również wpływają na wybór między strukturalnymi klejami epoksydowymi, akrylowymi, poliuretanowymi i innymi technologiami. Kleje dwuskładnikowe, systemy szybkiego utwardzania, automatyczne dozowanie oraz, w niektórych zastosowaniach, strukturalne kleje utwardzane promieniowaniem UV mogą skrócić czas montażu. Systemy utwardzane promieniowaniem UV wymagają zapewnienia wystarczającej ilości światła, aby dotrzeć do wymaganego obszaru połączenia, przy czym wszystkie mechanizmy utwardzania muszą pozostawać zgodne z geometrią połączenia i kontrolą procesu.
W przypadku produkcji wielkoseryjnej odpowiedni do zautomatyzowanego montażu dronów może być szybko utwardzający się klej o wysokiej wytrzymałości, o ile zapewnia on odpowiedni czas pracy, powtarzalne dozowanie, odpowiedni czas utrwalenia oraz potwierdzoną długoterminową wydajność. Najlepszym klejem konstrukcyjnym jest zatem taki system, który spełnia wymagania konstrukcyjne, środowiskowe, produkcyjne, kontrolne oraz naprawcze danej platformy bezzałogowej.
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Kleje konstrukcyjne, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.
