Lepení kovů

Lepení kovů

Lepení kovů je proces spojování materiálů (adherendů), při kterém se dosahuje trvalé spojení stejných, popřípadě různých materiálů prostřednictvím lepidel (adheziv).

Lepidlo na kovy je možné definovat jako látku schopnou utvořit pevné a trvalé spojení mezi dvěmi kovovými materiály. Uvedená schopnost závisí od adheze k povrchům lepených materiálů a od koheze samotného lepidla. Lepení kovů má v porovnání s jinými technologiemi spojování materiálů nesporné výhody. Např. vysoká pevnost, těsnost spojů, odolnost vůči korozi, možnost spojování různých kovových materiálů navzájem (kombinační lepení), možnost spojování velmi tenkých kovových materiálů, výroba lepených spojů s velmi dobrou tepelnou, zvukovou, elektrickou izolací, ale také s možnou elektrickou vodivostí. Lepené spoje se často používají při spojování slitin lehkých kovů a lepení neželezných kovů. Lepené spoje ocelových materiálů mají, v porovnání se svarovými spoji, v některých případech vyšší pevnost. Velmi důležitým faktorem lepených spojů je jejich vysoká bezpečnost při poruše.

Technologie lepení kovů

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

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

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

Příprava materiálů na lepení

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

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

Příklady použití povrchové úpravy kovových materiálů před lepením.

Příprava lepidla na kov

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

Hlavní zásady navrhování lepených kovových konstrukcí

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

Příklady konstrukčního provedení koutových spojů.

Příklady konstrukčního provedení koutových spojů.

Lepidla vhodná k lepení kovů

Při výběru lepidla pro lepení kovů musíme vycházet z toho, že jde o materiály zcela nepropustné. Z tohoto důvodu přicházejí v úvahu jen taková lepidla, tmely a metody lepení, které zaručují, že se v průběhu lepení neuvolní těkavé látky, které by snižovali kohezi a adhezi filmu lepidla. Z tohoto důvodu nelze použít roztoková a disperzní lepidla.

Výjimkou jsou kontaktní lepidla na bázi chloroprenového a polyuretanového kaučuku (UHU KONTAKT, UHU KONTAKT gel, UHU metall, UHU power transparent, BISON kit, BISON tix, BISON kit transparent). Tato lepidla se nanesou na obě lepené plochy, nechají se zavadnout a až jsou na dotek téměř nelepivá přitlačí se k sobě mírným tlakem.

Pro běžné lepení kovů se používají lepidla reaktivní. V současné době se používají především epoxidová reaktivní lepidla, která se velmi dobře hodí jak pro havarijní opravy, renovační technologie, tak pro konstruování. Epoxidová lepidla se vyrábí jako jednosložková, dvousložková a vícesložková. V běžné praxi se používají zejména epoxidová lepidla dvousložková neplněná vhodná pro konstrukční spoje (UHU plus endfest 300, BISON epoxy 5 minutes, UHU plus sofortfest 2min) a epoxidová lepidla plněná práškovými plnivy vhodná zejména pro havarijní opravy a renovační technologie (UHU metall epoxy, BISON epoxy metal). Lepidla plněná práškovými plnivy (kovová, minerální plniva) se vyrábějí v různých viskozitách od tekutých typů, která se používají pro lepící svařování za studena (např. oprava trhlin, lunkrů, prosaků aj.) až po tzv. epoxidovou plastelínu, která slouží pro opravy nádrží, chladičů, větších proražených otvorů aj. (UHU repair all, BISON epoxy repair). Pro lepení a opravy malých ploch se používají epoxidová lepidla rychlá, která dosahují manipulační pevnosti po 2 až 10 minutách, pro konstrukční spoje a renovační technologie se používají epoxidová lepidla s dobou zpracovatelnosti 30 minut až 3 hodiny a manipulační pevnosti je dosaženo po 5 až 6 hodinách, funkční pevnosti je obvykle dosaženo po 24 hodinách. Teplotní odolnost epoxidových lepidel neplněných je od -50°C až do +100°C, plněných od -50°C až do +150°C. Při výběru epoxidového lepidla k lepení kovů je pro nás důležitý údaj o pevnosti (smyková pevnost v tahu). Pevnost lepidel pro domácí použití bývá kolem 13-15 MPa. Lepidla s pevností nad 20 MPa jsou označována jako vysokopevnostní. S těmito hodnotami lze počítat u oceli a chemicky upravených hliníkových slitin. U barevných kovů a jejich slitinách jsou pevnosti výrazně nižší.

Další skupinou lepidel pro lepení kovů jsou dvousložková reaktivní polyuretanová lepidla. Jsou zpracovatelná i za nízkých teplot, lepené spoje jsou pevné, pružné a odolné dynamickému namáhání. Odolávají povětrnostním vlivům, vodě a průmyslovým médiím. Smyková pevnost v tahu je cca 16 MPa a teplotní odolnost do 100°C. Velmi moderní pro konstrukční lepení kovů jsou dvousložková lepidla na bázi methakrylátových esterů, která vykazují vysokou smykovou pevnost v tahu až 24 MPa, vysokou rázovou pevnost, tepelnou (od -50°C až do +150°C) a chemickou odolnost. Tyto lepidla vykazují excelentní pevnosti při lepení oceli, chrómu a hliníku a také jsou výborné pro kombinační lepení zejména s plasty.

Pro lepení malých slícovaných povrchů kovů se používají jednosložková reaktivní kyanoakrylátová (vteřinová) lepidla (UHU sekundenkleber, BISON super glue). K těsnění a stabilizaci polohy rozebíratelných dílců slouží anaerobní akrylátová lepidla. Slouží výhradně k lepení kovů. Vytvrzují po zamezení přístupu vzduchu do spoje za katalytického působení kovových iontů. Pokud chceme lepit ke kovu nekovové díly, je nutné použít na nekovový díl aktivátor. Hlavní oblastí použití anaerobních lepidel je zajišťování šroubových spojů proti vibracím a korozi, těsnění závitových spojů, upevňování ložisek na hřídele i do otvorů, těsnění dělících rovin aj. (BISON metal lock). Akrylátová anaerobní lepidla se dodávají v několika pevnostních kategoriích od 5 do 40 MPa a v několika viskózních třídách, od kapilárních typů s maximální šířkou spáry 0,08mm do tixotropních pastovitých typů s maximální šířkou spáry 0,5mm.

Pro plošné a elastické montážní lepení kovů se v současnosti používají lepidla na bázi MS – polymerů, která patří mezi ty nejmodernější a mají široké uplatnění zejména v automobilovém, leteckém, lodním průmyslu, strojírenství apod. Jsou vhodná nejenom pro lepení kovů navzájem, ale také pro kombinační lepení zejména s plasty, pěnovým polystyrenem, glazovanými materiály, sklem, zrcadly, keramikou apod. MS-polymery vykazují vysokou pevnost a elasticitu, nepotřebují podkladový nátěr, mají výbornou tepelnou a chemickou odolnost (UHU MS POLYMER, BISON POLY MAX).

Související články

AUDIO: Epoxidové plastelíny

AUDIO: Epoxidové plastelíny

AUDIO: Epoxidové plastelíny a výhody této hmoty oproti klasickému lepidlu

AUDIO: Epoxidové plastelíny a výhody této hmoty oproti klasickému lepidlu

VIDEO: Rady ptáka Loskutáka - Epoxidová lepidla

VIDEO: Rady ptáka Loskutáka - Epoxidová lepidla

VIDEO: Rady ptáka Loskutáka - Epoxidové plastelíny

VIDEO: Rady ptáka Loskutáka - Epoxidové plastelíny

Dvousložková lepidla (Epoxidy)

Dvousložková lepidla (Epoxidy)

Související produkty

UHU KONTAKT GEL 42 g

Nestékavé chloroprenové kontaktní lepidlo

UHU KONTAKT GEL 42 g
93 Kč
*Včetně DPH 21%

UHU KONTAKT TEKUTÝ 42 g

Univerzální chloroprenové kontaktní lepidlo

UHU KONTAKT TEKUTÝ  42 g
83 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON EPOXY 5 MINUT 24 ml

Průzračně čiré dvousložkové epoxidové lepidlo se zpracovatelností 5 minut

BISON EPOXY 5 MINUT 24 ml
172 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON EPOXY METAL 24 ml

Vysokopevnostní, vysokoodolnostní dvousložkové epoxidové lepidlo s kovovým zabarvením a zpracovatelností 45 minut

BISON EPOXY METAL 24 ml
206 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON METAL LOCK 10 ml

Lepidlo na zajištění šroubů

BISON METAL LOCK 10 ml
174 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON TIX GEL 50 ml

Kontaktní lepidlo - gelové

BISON TIX GEL 50 ml
88 Kč
*Včetně DPH 21%

UHU METALL 30 g

Kontaktní lepidlo pro lepení kovů (a v kombinaci s jinými materiály)

UHU METALL 30 g
66 Kč
*Včetně DPH 21%

UHU PLUS endfest 300 24 ml

Vysokopevnostní dvousložkové epoxidové lepidlo

UHU PLUS endfest 300 24 ml
211 Kč
*Včetně DPH 21%

UHU REPAIR ALL 58 g

Dvousložková epoxidová plastelína se zpracovatelností 5 minut

UHU REPAIR ALL 58 g
142 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON KIT TRANSPARENT 50 ml

Univerzální čiré kontaktní lepidlo

BISON KIT TRANSPARENT 50 ml
89 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON EPOXY REPAIR 56 g

Dvousložková epoxidová plastelína

BISON EPOXY REPAIR 56 g
115 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON POLY MAX original express 425 g

Rychleschnoucí univerzální montážní lepidlo/tmel na bázi MS-Polymeru

BISON POLY MAX original express 425 g
199 Kč
*Včetně DPH 21%

BISON Super Glue Gel 3 ml

Vteřinové gelové lepidlo

BISON Super Glue Gel 3 ml
59 Kč
*Včetně DPH 21%

Sdílet


Navštivte i naše další stránky

Bison

www.bison-lepidla.cz

Lepidla a tmely BISON nabízí ucelený sortiment vysoce kvalitních produktů, jak běžným spotřebitelům, tak řemeslníkům a profesionálům.

UHU

www.uhu.cz

Lepidla UHU se na českém trhu zaměřují na oblast lepení v kanceláři, ve škole a v domácnosti. Dále UHU nabízí specializovaná lepidla pro profesionální použití. Značka UHU je po více jak 70 let leaderem na evropském trhu, v Německu se stala synonymem pro lepidlo.

Alteco

www.alteco.cz

Vteřinová lepidla (Super Glue) a epoxidová lepidla japonské značky ALTECO jsou známa na celém světě. Velmi populární jsou též barevné popisovače ALTECO Paint Marker.

Samson

www.samson-lepidla.cz

SAMSON - vlastní značka společnosti Z - TRADE. Produkty distribuované pod touto značkou vynikají svou kvalitou a cenovou dostupností. Některé produkty nemají v této cenové kategorii a kvalitě konkurenci.

AirMax

www.pohlcovacevlhkosti.cz

Pohlcovače vlhkosti Air Max® zabraňují vzniku plísní, kondenzaci vlhkosti a odstraňují zatuchlý zápach. Jedná se o tichý a čistý systém regulace vlhkosti bez použití elektrické energie.