Navrhování lepených spojů pro dosažení menšího namáhání
V optimalizaci návrhu spojů pro použití lepidel a lepicích pásek existují kompromisy. Při „optimalizaci“ hraje důležitou roli množství použitého materiálu, náklady na opracování nebo vhodnost pro zpracování. Dva níže uvedené příklady ukazují, jak by se měla při zlepšování spoje pro lepidla brát v úvahu pevnost podle potřeby nebo náklady.
Rohový spoj
Toto základní provedení využívající kolmého tupého spoje není pro lepení ideální. Hlavním druhem namáhání je páčení, které je pro lepení velmi nepříznivé. Úpravou původního návrhu se přidá další součást k posílení spojení původních součástí. Tím se přerozdělí část zatížení páčením na smykové zatížení, čímž se spojení posílí. Rázovým silám může zabránit i mechanická součást vnější výztuže. Tento spoj však vyžaduje použití druhého kusu materiálu a pravděpodobně by vyžadoval i dvoukrokový proces lepení.
Vylepšený návrh zlepšuje chování a výrobu. Je lepší než druhý návrh, protože nyní spoj nevyžaduje další díly ani práci. Tento spoj vyžaduje dva kusy materiálu s minimální složitostí obrábění a jeho sestavení probíhá v jednom kroku. Je také pevnější než jiná provedení, protože páčivé síly jsou zcela nahrazeny kompresní silou, která je nejvýhodnějším druhem namáhání u lepeného spoje.
-
Základní rohový spoj zatížený páčením
Toto základní provedení s využitím kolmého tupého spoje je pro lepení nejméně příznivé. Hlavním druhem namáhání je páčení, které je pro lepení velmi nepříznivé.
-
Zesílený rohový spoj
Úpravou původního návrhu se přidá další součást k posílení spojení původních součástí. Tím se přerozdělí část zatížení páčením na smykové zatížení, čímž se spojení posílí. Rázovým silám může zabránit i mechanická součást vnější výztuže. Tento spoj však vyžaduje použití druhého kusu materiálu a pravděpodobně by vyžadoval i dvoukrokový proces lepení.
-
Optimální návrh rohového spoje
Vylepšený návrh zlepšuje chování a výrobu. Je lepší než druhý návrh, protože nyní spoj nevyžaduje další díly ani práci. Tento spoj vyžaduje dva kusy materiálu s minimální složitostí obrábění a jeho sestavení probíhá v jednom kroku. Je také pevnější než jiná provedení, protože páčivé síly jsou zcela nahrazeny kompresní silou, která je nejvýhodnějším druhem namáhání u lepeného spoje.
Přeplátovaný spoj
U přeplátovaného spoje je obvykle lepidlo namáháno ve smyku. I když dokonalý návrh udržuje za všech okolností lepidlo ve smyku, co se stane, je-li přeplátovaný spoj zatížen páčením nebo smykem, které nejsou dokonale v rovině?
Jednoduchý překrývající se spoj, i když je u lepení velmi běžný, nemusí vždy poskytovat potřebnou pevnost. Jednoduchý přeplátovaný spoj je často zatížen ve smyku. Smyk však působí mírně mimo rovinu, a díky tomu, jak se spoj protahuje, začne se smyk měnit na páčení. Tím se určité zatížení soustředí na přední hrany přeplátovaného spoje.
Pro zlepšení spoje lze do jednoho z podkladů naprojektovat „čepový spoj“, který nyní přesune zatížení do roviny a pomůže v lepidle udržovat smykové zatížení. Lepidlo je však mírně mimo rovinu zatížení, což může stále soustřeďovat určité zatížení páčením, zatímco se kloub protahuje.
K dalšímu zlepšení je možné využít spoj se dvěma přesahy. Nyní jsou oba podklady zpracovány nebo vytvarovány tak, že se vzájemně překrývají. Tím jsou zatížení i lepidlo udrženy při působení smyku v rovině. Jsou-li podél ramene síly sestavy přítomny páčivé síly, může stále ještě docházet k určité koncentraci namáhání.
-
Přeplátovaný spoj zatížený smykem a páčením
Jednoduchý překrývající se spoj, i když je u lepení velmi běžný, nemusí vždy poskytovat potřebnou pevnost. Jednoduchý přeplátovaný spoj je často zatížen ve smyku. Smyk však působí mírně mimo rovinu, a díky tomu, jak se spoj protahuje, začne se smyk měnit na páčení. Tím se určité zatížení soustředí na přední hrany přeplátovaného spoje.
-
Přeplátovaný čepový spoj snižuje zatížení páčením
Pro zlepšení spoje lze do jednoho z podkladů naprojektovat „čepový spoj“, který nyní přesune zatížení do roviny a pomůže v lepidle udržovat smykové zatížení. Lepidlo je však mírně mimo rovinu zatížení, což může stále soustřeďovat určité zatížení páčením, zatímco se kloub protahuje.
-
Zatížení páčením lze dále snížit spojem s dvojím přesahem
K dalšímu zlepšení je možné využít spoj se dvěma přesahy. Nyní jsou oba podklady zpracovány nebo vytvarovány tak, že se vzájemně překrývají. Tím jsou zatížení i lepidlo udrženy při působení smyku v rovině. Jsou-li podél ramene síly sestavy přítomny páčivé síly, může stále ještě docházet k určité koncentraci namáhání. -
Pro maximální pevnost použijte šikmý spoj s dvojitým přesahem
Nejúčinnější přeplátovaný spoj má ve dvojitém přesahu zabudovaný šikmý plát. To poskytuje stejné výhody působení v rovině jako v případě spoje s dvojitým přesahem, ale „šikmý plát“ poskytuje dodatečnou pevnost, když jsou přítomny páčivé síly.
Další kritéria při návrhu přeplátovaného spoje
Každé z těchto vylepšení zajišťuje u sestavy přeplátovaného spoje větší pevnost a normalizaci namáhání. Každé vylepšení však také zvyšuje složitost, náklady a čas. Ještě dalším kritériem je formát lepidla vzhledem ke geometrii spoje. Je-li spoj navržen s trojrozměrným pokrytím lepidlem, jako u čepových spojů nebo spojů s dvojitým přesahem, je aplikace často omezena na použití tekutého lepidla. Vzhledem k tomu, že pásky mohou poskytovat výhody v efektivitě výroby a výrobní kapacitě, je důležité při navrhování lepeného spoje vzít v úvahu všechny aspekty, aby byl optimalizován pro konkrétní aplikaci.
-
Vzdělávací série vědy o lepení je sestavena jako komplexní úvod do vědy o lepení a používání lepidel a lepicích pásek v konstrukčních aplikacích. Navštivte stránku Věda o lepení, kde si můžete zobrazit všechny články nebo si zvolte jedno z následujících vybraných témat.
Potřebujete pomoc při vyhledání správného produktu pro váš projekt? Potřebujete-li radu ohledně produktu, technickou radu nebo radu ohledně aplikace nebo chcete spolupracovat s technickým specialistou společnosti 3M, kontaktujte nás nebo zavolejte na číslo +420 848 100 303.
Potřebujete pomoc při vyhledání správného produktu pro váš projekt? Potřebujete-li radu ohledně produktu, technickou radu nebo radu ohledně aplikace nebo chcete spolupracovat s technickým specialistou společnosti 3M, kontaktujte nás nebo zavolejte na číslo +420 848 100 303.
