Точное нанесение для герметизации и склеивания

Автор: Майк Боззелли (Mike Bozzelli), технический директор подразделения технологий работы со специальными материалами (AFTD), Graco Inc.

Функциональность' продукции может зависеть от создания идеального соединения или уплотнения внутри детали — и, если вы планируете наносить клей или герметик, нанесение слоя материала идеальной формы является критически важной задачей. Если валик материала имеет несовершенную форму, деталь считается бракованной, что в конечном итоге приводит к значительным финансовым затратам. Для получения валика материала идеальной формы необходимо контролировать материал от начала и до конца. Чтобы контролировать материал, необходимо определить тип валика материала, который вы планируете наносить, а затем выбрать подходящее оборудование для нанесения, соответствующее вашей области применения.

На первом этапе необходимо сделать выбор между склеиванием и герметизацией.

Склеивание — это процесс соединения или скрепления двух элементов, необходимый для предотвращения разъединения отдельных частей детали, в то время как герметизация используется для предотвращения утечки или проникновения веществ, таких как жидкости, в деталь. Герметизация и склеивание используются при производстве различных продуктов; в каждом из случаев необходимы определенные технические характеристики валика. К числу этих характеристик относятся профиль валика, а также его высота и ширина.

Склеивание и герметизация могут быть выполнены с использованием 1-компонентного (1К) или 2-компонентного (2К) материала. Однокомпонентные материалы обычно наносятся внутрь или поверх детали без перемешивания с другим материалом. Это могут быть высокотемпературные термоплавкие материалы, силиконы, уретаны, эпоксидные смолы или УФ-отверждаемые материалы Их отверждение может происходить при помощи растворителей, нагрева или в результате реакции на влажность воздуха.

К стандартным областям применения однокомпонентных материалов относятся: герметизация солнечных панелей, производство оконных блоков, автомобилестроение (нанесение уретановых герметиков для лобовых стекол, приклеивание задних фар, приклеивание зеркал к корпусам, склеивание пластиковых корпусов антиблокировочной тормозной системы (АБС)), а также приклеивание динамиков, торцевых крышек фильтров и герметизация швов.

Штампованные уплотнительные прокладки и прокладки, полученные литьем под давлением, уже много лет являются стандартным решением при проектировании. Однако, при производстве штампованных уплотнительных прокладок происходит большой расход материала. В большинстве случаев производители выбрасывают почти весь лист материала, чтобы получить тонкую прокладку. Прокладки, изготовленные литьем под давлением, решают проблему отходов материала, но требуют значительных инвестиций в инструментальные средства для изготовления форм для отливок. Оба метода также имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что в случае необходимости изменения конструкции потребуются существенные затраты.

На самом начальном этапе уплотняющий валик представляет собой альтернативу штампованным или отлитым под давлением прокладкам. В идеале, они не должн'ы отличаться друг от друга при сравнении. Валик должен быть однородным по всей своей длине и иметь одинаковую высоту, ширину и твердость (жесткость). 

Идеальный валик не должен иметь никаких дефектов, включая избыточную твердость или мягкость, уменьшение или увеличение ширины валика в любой точке валика. В этом заключается одно из преимуществ деталей, изготовленных методом штамповки и литья под давлением, поскольку все они имеют цельную конструкцию. Наносимый валик материала должен начинаться в какой-то фиксированной точке, проходить все расстояние, сохраняя неизменной высоту, ширину и форму, а затем заканчиваться в другой фиксированной точке — зачастую в той же точке, из которой происходило его нанесение. Если вы' используете двухкомпонентный материал, он также должен оставаться смешанным с неизменным соотношением компонентов, чтобы обеспечить необходимую твердость.  

Увеличение ширины валика происходит в результате разных причин, но чаще всего — в результате увеличения давления материала. При этом уменьшение ширины чаще всего обусловлено снижением уровня давления. Когда у вас происходит увеличение ширины в начале валика его часто называют «голова змеи», поскольку валик материала в этом случае напоминает настоящую змею. На другом конце валика нередко имеется «хвост», где поперечное сечение валика материала резко уменьшается, оставляя за собой небольшую полоску материала

Дефекты наносимого валика материала могут стать причиной возникновения дефектов детали, которую придется выбросить или переделать.  Затраты, связанные с появлением дефектов валиков материала, могут быть довольно существенными, поскольку при их подсчете следует учитывать такие параметры, как стоимость детали, часы работы и потеря воспроизводимости в результате переделки и дополнительных затрат на материалы. Если неисправная деталь не будет обнаружена во время производственного процесса, это может стать причиной возникновения гарантийного случая, а также необходимости возмещения ущерба. 

В отличии от валика герметика, высота, ширина и твердость не являются критически важными характеристиками валика клея. Это связано с тем, что сборка деталей производится пока материал еще влажный (или, по крайней мере, в некоторой степени пластичный) и может перемещаться.  При нанесении валика клея наиболее важными факторами являются размещение, правильный объем материала и, в случае двухкомпонентных материалов, соблюдение соотношения компонентов. Несмотря на то, что очень важно обращать внимание на такие вещи, как «змеиные головы» и «хвосты», по сути, более важно получить нужное количество материала в нужном месте, чтобы он правильно распределился в процессе сборки.

Если нанесено недостаточное количество материала, возникнут пустоты. В случае избыточного количества материала, он будет выдавливаться на другие участки, где он не нужен. Размещение будет значительно способствовать возникновению обеих ситуаций. В случае двухкомпонентных материалов, если правильное соотношение и смесь материалов не соблюдаются, материалы не склеиваются должным образом, даже если все выглядит довольно приемлемо.

Ключ к идеальным валикам материала, независимо от того, для чего они'нужны, — это контроль материала. Поршневые насосы прямого вытеснения с сервоприводом, установки PR70 и клапаны Graco' PD44, 1053, 1093 представляют собой идеальное решение для стабильного выполнения требований, предъявляемых к нанесению валиков материала.

По своей конструкции поршневые клапаны прямого вытеснения позволяют устранить влияние, оказываемое двумя очень важными переменными факторами: температурой и вязкостью. Большинство материалов изменяют вязкость при изменении температуры. Как правило, большинство материалов становятся тоньше при повышении температуры и имеют тенденцию становиться толще при более низких температурах. Если вы просто производите подачу материала под давлением и полагаетесь на открытие и закрытие клапана в течение фиксированного промежутка времени, это, вероятно, станет серьезной проблемой, с которой придется как-то справляться. 

Открыв клапан утром, когда материал холодный и плотный, вы получите меньше материала, чем вы ожидали. Вы можете компенсировать это, отрегулировав давление подачи. Однако, когда в течение дня установка прогреется, потребуется снова отрегулировать давление, поскольку материал становится менее плотным, и система осуществляет подачу большего объема материала. При этом возникает нежелательное вмешательство оператора в управление технологическим процессом и, вероятно, возникает необходимость утилизации или исправления деталей.

Что касается количества самого материала, упомянутые ранее «змеиные головы», «хвосты» и перепады давления, нарушающие структуру валика, не берутся в расчет. Установки и клапаны прямого вытеснения с сервоприводом обеспечивают возможность работы с учетом всех ранее указанных параметров и в большинстве случаев позволяют полностью их исключить. Система сервопривода обеспечивает постоянное воздействие и, следовательно, постоянное давление на материал от начала до конца валика, устраняя недостаточную или избыточную ширину валика.

Благодаря своей конструкции клапан прямого вытеснения каждый раз содержит один и тот же объем материала, поэтому каждый раз он производит подачу одного и того же количества материала. Это означает, что по мере изменения плотности материала в течение дня количество наносимого материала остается всегда одинаковым. Благодаря этим двум конструктивным особенностям оператор может полностью контролировать материал от начала до окончания процесса нанесения валика.

В следующих статьях мы дадим советы и рекомендации по совместному применению этих технологий с оборудованием, предназначенным для перемещения, таким как роботизированные манипуляторы и платформы XYZ, для нанесения идеальных валиков даже из самых сложных материалов.