Madame Lelica

Quando si progetta un prodotto per la produzione di massa, gli ingegneri devono tenere conto dei materiali, non solo in termini di requisiti di resistenza o peso, ma anche dal punto di vista dell’assemblaggio. La maggior parte dei componenti fabbricati oggi sono realizzati in resine plastiche, metallo o entrambi. Quando tutte le parti dell’assemblaggio sono realizzate con lo stesso materiale, la scelta di una soluzione di incollaggio può essere relativamente semplice: basta trovare “la migliore resina epossidica per la plastica” o il miglior adesivo per il metallo .,

Tuttavia, quando è necessario unire materiali dissimili, come plastica e metallo, il processo decisionale diventa un po ‘ più sfumato. Il risparmio di peso è sempre stato una priorità per i produttori aerospaziali, ma con la crescente tendenza alla ponderazione leggera nell’industria automobilistica, la domanda di un modo affidabile per legare il metallo alla plastica è ancora più pressante.,

Altre applicazioni che legame metallo alla plastica sono:

• Polipropilene, alluminio per veicoli pannelli
• Uretano per acciaio per guarnizioni e tenute
• Policarbonato alluminio per batteria custodie

Multi-Materiale di Incollaggio di Sfide

Ci sono un sacco di opzioni per la giunzione di materiali—se-plastica-plastica o metallo-metallo—ma le selezioni per entrare in plastica che in metallo sono più limitate. Le parti in plastica sono tipicamente unite a componenti metallici utilizzando adesivi o elementi di fissaggio meccanici., Poiché quest’ultima opzione richiede spesso fori di perforazione, che possono essere costosi e dispendiosi in termini di tempo, gli adesivi possono essere preferibili se il tuo obiettivo è ridurre al minimo i tempi di ciclo o i costi unitari.

Altri vantaggi del legame adesivo includono la diffusione dei carichi su tutta la superficie incollata piuttosto che concentrarli nei punti di fissaggio e fungere da isolatore tra le superfici incollate per evitare la possibilità di interazioni galvaniche indesiderate tra substrati e elementi di fissaggio., Fornendo una gestione del carico più efficiente, l’utilizzo di un adesivo può anche consentire di ridurre lo spessore e il peso dei materiali incollati.

Anche se il vostro go-to adesivo per la plastica può eseguire mirabilmente in applicazioni da plastica a plastica, potrebbe non essere il miglior adesivo da plastica a metallo. Selezionare la migliore colla per applicazioni plastica-metallo significa prendere in considerazione molteplici fattori. Più specificamente, gli ingegneri devono considerare l’energia superficiale relativa, il modulo elastico e l’espansione termica dei materiali che stanno legando.,

Energia superficiale

Per trovare la migliore resina epossidica per la plastica, è necessario sapere se la plastica che si sta utilizzando ha alta energia superficiale (HSE) o bassa energia superficiale (LSE). Sulle plastiche HSE, come ABS o policarbonato, gli adesivi scorrono più facilmente, bagnando la superficie per formare un forte legame. Al contrario, la maggior parte degli adesivi e dei nastri hanno difficoltà ad aderire alle materie plastiche LSE, come il polietilene o il polipropilene.

Se l’energia di superficie è la tua unica preoccupazione, le plastiche HSE sono la scelta ovvia; ma, come la maggior parte degli ingegneri sa, non è saggio selezionare un materiale sulla base di una singola proprietà. Il costo è sempre un fattore nella produzione e, sfortunatamente, le plastiche HSE tendono a costare più di LSE.

Modulo elastico

Noto anche come modulo di elasticità, un modulo elastico rappresenta la resistenza di un materiale alla deformazione non permanente sotto stress, definita come la pendenza della sua curva di sforzo-deformazione nella regione di deformazione elastica., Più alto è il modulo elastico, più rigido è il materiale.

Se stai lavorando con un adesivo solo per plastica o metallo, l’elasticità del materiale non è davvero un problema, ma se hai bisogno di incollare la plastica al metallo, dovrai considerare il modulo elastico di entrambi i materiali e il valore target per il tuo adesivo da plastica a metallo. In genere, quando è necessario legare il metallo alla plastica, si vorrà mirare a un legame che ha un modulo elastico da qualche parte tra il modulo dei due materiali.,

Espansione termica

La misura in cui il tuo assemblaggio—o parti di esso—cambierà in forma, area o volume in risposta alla temperatura è sempre una preoccupazione nella progettazione e nella produzione del prodotto, ma è esacerbata nei casi di incollaggio multi-materiale. I metalli e le materie plastiche hanno diversi coefficienti di espansione termica, quindi la migliore colla per il legame tra plastica e metallo soddisferà questa differenza.

Idealmente, il coefficiente di dilatazione termica per l’adesivo stesso sarebbe trascurabile., Tuttavia, può svolgere un ruolo nelle prestazioni del gruppo come temperature fluttuano. Oltre a considerare il CTE dell’adesivo, la flessibilità e l’allungamento dell’adesivo influenzeranno se il legame si muoverà con i substrati mentre si espandono o si contraggono.

Come unire materiali dissimili

La domanda chiave al centro di qualsiasi applicazione adesiva è quanta forza di adesione è necessaria.,

Un tipico adesivo non strutturale ha una forza di adesione inferiore a 1.000 psi, mentre gli adesivi strutturali o portanti hanno una forza di adesione pari o superiore a 1.000 psi.

Per parti non strutturali, come interruttori a membrana e mazzi di strumenti, l’adesivo di laminazione ultra-pulito 3M 502FL si lega a contatto dopo aver pulito i substrati per la polvere. Gli adesivi di laminazione 3M possono anche legare la plastica LSE a metalli leggermente oliati con una preparazione superficiale minima e possono resistere a temperature fino a 350° F, rendendoli adatti alle applicazioni di assemblaggio elettronico.,

Per gli adesivi strutturali, gli adesivi strutturali 3M Scotch-Weld sono acrilici a 2 parti che legano materie plastiche LSE e HSE con forze superiori ai materiali incollati. Questo può eliminare i passaggi aggiuntivi coinvolti nell’utilizzo di viti o rivetti ed evitare le restrizioni della saldatura di plastica.

Un’altra opzione adesiva è 3 M VHB nastri , che sono abbastanza forte per sostituire rivetti e viti per molte applicazioni., In grado di legare sia la plastica HSE che LSE, il supporto in schiuma acrilica a cellule chiuse può assorbire urti, vibrazioni umide e flettersi in risposta all’espansione e alla contrazione termica, rendendolo una buona opzione come adesivo da plastica a metallo.

Scegliere la migliore colla da plastica a metallo

Se stai cercando di incollare la plastica su metallo, devi selezionare l’adesivo giusto per la plastica che stai usando.,

Il policarbonato e l’ABS sono in genere le plastiche più facili da unire ai metalli, mentre le plastiche estremamente lisce o LSE come il polipropilene e il polietilene rappresentano una sfida maggiore. I primer, come 3M Scotch-Weld Instant Adhesive Primer AC77, possono fare molto per aumentare la forza di adesione su materiali con bassa energia superficiale.

In definitiva, il legame multi-materiale consiste nel trovare un compromesso tra le proprietà di materiali diversi, come plastica e metallo., Per unire con successo materiali dissimili, è necessario considerare la loro energia superficiale relativa, il modulo elastico e il coefficiente di espansione termica.

Se non siete sicuri di quale adesivo migliori compromessi tra le proprietà del materiale dei vostri substrati, prendere in considerazione contattare un esperto che può aiutare a identificare le migliori soluzioni progettuali.

Vuoi più contenuti utili come questo da 3M? Iscriviti per rimanere in contatto!

Questo post è sponsorizzato da 3M. Tutte le opinioni sono mie. – Ian Wright

3M, Scotch-Weld e VHB sono marchi di fabbrica di 3M.