Forrasztás

A forrasztások olyan közvetett, anyaggal - záró, esetlegesen oldható szilárd kötések, amelyeket fémes vagy nemfémes, de felületükön fémmel bevont alkatrészekhez alkalmazunk. A kötés fémes adalékanyag (forrasz) segítségével jön létre, felületi ötvöző, adhéziós és diffúziós folyamat következtében.

A forrasztásnak főként a hegesztéshez viszonyítva az előnye, hogy vele különféle fémeket és bizonyos nemfémes anyagokat is összeköthetünk, ha az utóbbiakon fémes bevonat van. Előnye továbbá, hogy nagyobb munkasebességgel végezhető. (pl. több forrasztási helyen egyidejűleg lehet dolgozni), a forrasztott kötések oldhatók, a hő okozta feszültségek csekélyek, az alkatrészek nem húzódnak el, a forrasztási eljárások egyszerűek és a különböző követelményekhez jól hozzáilleszthetők. A forrasztás célja gyakran nem csupán az alkatrészek összekötése, hanem a szilárdság növelése, a jó tömítés és vezetőképesség létesítése.

Egyedi, sorozat - valamint tömeggyártásra egyaránt alkalmazható. A forrasztás alkalmazhatóságát korlátozza az összekötésre kerülő alkatrészek maximális üzemi hőmérséklete, amelynek feltétlenül a forrasz olvadáspontja alatt kell lennie.

A gyakorlatban - az adottságoktól és feltételektől függően - sokféle forrasztási eljárást használnak, amelyek az olvadáspont, illetve a forrasz szilárdsága alapján feloszthatók lágyforraszokra, vagy keményforrasztásokra, ezenkívül megkülönböztethetők a forrasz és a forrasztási hely felmelegítési módja alapján is:

• A lágyforrasztás hőmérséklete 450 ^oC alatti (általában 260.300 ^oC). Munkahőmérsékletnek az alkatrész azon legalacsonyabb hőmérsékletét nevezzük, amelyen a forrasz megömlik, szétterjed és kötni képes. Ezt az eljárást szinte minden fémhez alkalmazhatjuk, de gyakran célszerű az alkatrészek előzetes ónozása. Az elektrotechnikában szívesen használják villamos vezetők kötésére, mivel a lágyforrasszal készített kötések újbóli felmelegítéssel könnyen oldhatók. Előnye a keményforrasztáshoz viszonyítva, hogy a forrasztást könnyen elvégezhetjük, az alkatrészek nem húzódnak el, az összekötésre kerülő alkatrészek keménysége nem csökken és a varratok tömörek lehetnek. Hátrányként említhető csekély szilárdsága, és az a tény, hogy a lakkozáshoz szükséges kb. 500 ^oC-os beégető- és kemencelakkozás esetén nem használható, továbbá, hogy a galvánbevonatokhoz különleges intézkedéseket kell foganatosítani.
• A keményforrasztás, amelynek munkahőmérséklete már 450 ^oC  fölött van (rendszerint 720 ^oC, vagy annál magasabb), akkor használjuk, ha a kötés szilárdsága és üzemi h 212f52c őmérséklete szempontjából nagyobbak a követelmények. A keményforrasztási varrat szilárdsága megközelíti a hasonló jellegű hegesztési varrat szilárdságát.

Forrasztáskor - függetlenül a forrasztandó alapfémektől, a felmelegítés módjától nés a szükséges hőmérséklettől - a következő műveletek végzendők:

1. A munkadarab előkészítése
2. A munkadarabok megtisztítása a felületét borító idegen anyagoktól.
3. A forrasztási hely felmelegítése a forrasztási hőmérsékletre.
4. A forrasztási hely tisztítása folyasztószerrel.
5. A forraszanyag adagolása, megolvasztása és a kötés elkészítése (forrasztási folyamat).
6. A forrasztási helyek lehűtése és utánkezelése.

A forrasztott kötések csak nyírásra terhelendők. A kötés szilárdságát a forrasz szilárdsága határozza meg. Fontos a forrasztási felületek helyes kialakítása. Az alapanyag és a forrasz lehetőleg azonos hőtágulási tényezőjű kell, hogy legyen. A forrasztott kötés szilárdsága a hőmérséklet emelkedésével csökken. Nagyobb terheléseknél a forraszok szilárdsága, a hidegfolyás miatt igen csekély, különösen akkor, ha még járulékosan nagy hőmérsékletek is fellépnek.

F=A*t_meg=l*b*t_b/Z_i

F: átviendő erő

b: forrasztott varrat szélessége

Z_i: biztonsági tényező

l: a forrasztott varrat hossza

t : a varrat statikus nyíró szilárdsága

t_meg: a varrat megengedett nyírási terhelése

Forrasztás pákával:

A forrasztási helyek felmelegítését és a forrasz megömlését villamos árammal vagy gázzal melegített, megfelelő alakú és méretű rézélű(vagy rézcsúcsú) forraszpákával végezzük. A forrasztáshoz szükséges folyósító anyagot előzetesen vagy egyidejűleg adagoljuk. Ez az eljárás kizárólag kisebb vagy közepes méretű, nem túl vastag falú és nem nagy felületű alkatrészek lágyforrasztására alkalmas.

Lángforrasztás

A rendszerint előzetesen összekötött alkatrészeket lánggal közvetlenül hevítjük fel. Hőforrásként gázt vagy gáz-levegő keveréket használunk. A forraszt a forrasztás során helyezzük el vagy előzetesen betesszük a forrasztandó alkatrészek közé, de folyósító anyagra feltétlenül szükség van. A lángforrasztást főleg nagyobb felületek és vastagabb alkatrészek lágy és keményforrasztásához alkalmazzák.

Merítéses forrasztás

Az előkészített (tisztított és előzetesen összekötött keményforrasztáshoz pedig előmelegített) forrasztandó alkatrészeket teljes egészükben vagy csupán a forrasztás helyén megfelelő méretű kádban lévő folyékony forraszba mártjuk és a forrasztás hőmérsékletére melegítjük. A folyósító anyaggal a bemerítés előtt vagy a bemerítés folyamán nedvesítjük be.

A merítéses eljárást főként lágyforrasztáshoz, ritkábban keményforrasztáshoz (a sófürdős forrasztáson kívül) alkalmazzák. Előnye az egyenletes felmelegedés, a kiterjedtebb forrasztási felületek (varratok) összekötése és több kötési hely egyidejű forrasztásának a lehetősége.

Keményforrasztás sófürdőben

Az előkészített és forrasszal ellátott alkatrészeket sófürdőbe mártják (folyósító anyagot helyettesítő megoldás). A megolvasztott só átviszi a hőt az összekötendő alkatrészekre és - vegyi redukció segítségével - meggátolja, hogy oxidréteg képződjék. A forraszanyag - felhasználás csekély. Ezt az eljárást főként több forrasztási hellyel kötendő nagyobb alkatrészek keményforrasztásához használják.

Ultrahangos forrasztás

Fürdőben gerjesztett nagyfrekvenciájú hanghullámok szétrombolják az oxidréteget, megkönnyítik az ötvözési folyamatot és javítják a folyósító anyag hatását. Az ultrahangot egyéb forrasztási eljárásokhoz (elsősorban könnyűfémek forrasztására) is előnyösen használhatjuk.

Védőgázas forrasztás (forrasztás kemencében)

Az előzetesen letisztított, forrasszal ellátott és összekötött alkatrészeket gáz vagy villamos fűtésű boltozatos, köpenyes vagy tolókemencében melegítjük fel. A forrasztási felület kötőképességét vagy forrasztását folyósító anyaggal, gyakrabban azonban a redukáló védőgáz (főként nitrogén, oxigén keverék és részben elégetett fűtőgázok) hozzávezetésével érjük el. A kemencés forrasztást főként keményforrasztáshoz használják, lágyforrasztáshoz csak ritkán, amikor konstrukciós szempontból a rés- forrasztástechnikát részesítjük előnyben, amelynél a forraszt előre behelyezik a résbe és az összekötendő alkatrészeket forrasztás előtt egymáshoz rögzítik. Nagy előnye, hogy egyidejűleg több kötés készíthető vele, továbbá, hogy a forrasztási folyamat hőkezeléssel is összekapcsolható.

Indukciós forrasztás

Az előkészített alkatrészeket (tisztítva, forrasszal és folyósítóanyaggal ellátva és esetleg összekötve) nagyfrekvenciájú elektromágneses mezőbe helyezzük, amelyben gyorsan felhevíthetők. Főként keményforrasztáshoz, részben lágyforrasztáshoz is, különösen nehezen hozzáférhető vagy hőérzékeny alkatrészek közelében alkalmazzák. Mivel a forrasztás időtartama rövid, az alkatrészek felmelegedése belülről történik, a forrasztott felületen oxidáció alig keletkezik. Ezen kívül a nagy frekvenciájú mező frekvenciájának, teljesítményének és időtartamának változtatásával, valamint a megfelelő hűtési rendszabályokkal a hőmérséklettartomány és a felmelegítendő terület messzemenően változtatható.

Hidegforrasztás

A hideghegesztéshez hasonlóan kemény fémeket összenyomással úgy köthetünk, hogy közéjük a puhább fémet forraszként helyezzük. Ehhez az eljáráshoz nincsen szükség sem hőhatásra, sem folyósító anyagra. A nyomás és az általa okozott deformáció az oxidréteget szétroncsolja, így az alapanyagok és a forrasz molekulárisan köthet.

Forrasztás áramló forraszanyaggal (Hullámforrasztás)

A merítéses forraszfürdőben keletkezett hullám éle felmelegíti és bevonja a vízszintes irányban mozgó alkatrész előre ónozott forrrasztási helyit (ezt az eljárást pl. nyomtatott huzalozás esetén villamos szerkezeti elemek összekötésére használják).A forraszhullámot egy szivattyú hozza létre, amely a megömlesztett forraszt keringeti, illetve nyomja keresztül egy résen. A hullám alakja a réskiképzéstől függ. A legegyszerübb berendezés omega alakú hullámot állít elő. A szerelt lemezeket 0.5-3m/min sebességgel célszerű áthúzni a forraszhullámon. . Az áramló folyékony forraszt a szennyeződéstől fémrészecskéktől és oxidoktól) állandóan tisztítják, ennek következtében nagy a felhasznált forraszanyag mennyisége.Ezt követi majd egy melegítési zóna, amely hatására az oldószer elpárolog, majd pedig a kötés megszilárdul. Ezután pedig különféle technológiával megszüntetik az esetleges rövidzárakat, amit a szétfröccsent forraszanyag okoz. Ezzel a technológiával nagy termelékenység érhető el.

A folyósító anyag

A kifogástalan forrasztott kötés döntő feltétele, hogy a forrasztási felületek fémesen tiszták, azaz oxidmentesek legyenek.. A mechanikai tisztítási eljáráson kívül gyakran előzetes vegyi tisztítás is szükséges. Erre a célra olyan folyósító anyagokat használnak, amelyek oxidoldók és fedő hatásúak

(a forrasztás folyamán az újbóli oxidációt meggátolják), vagy csupán a fedést biztosítják. A finommechanikában túlnyomórész lágyforrasztást alkalmazunk. Lágyforrasztáshoz az alábbi folyósító anyagokat használjuk.

Forrasztóvíz (cink-clorid vizes oldata, ill. cinkklorid és szalmiák teljesen vagy részlegesen telített állapotban). Alkalmazható durvább forrasztásokhoz. Ennek a rendszerint korróziót okozó anyagnak a maradványait el kell távolítani.

Forrasztózsír(cin-clorid, szalmiák és gyanta, faggyú és olaj keveréke, esetleg alapanyaggal, pl, ónnal keverve). Általános munkákhoz, különösen lemezkötésekhez használjuk. Korróziót okozó hatásuk miatt eltávolítandók.

Gyantás folyósító anyag (kolofónium) aktív szerves kötőanyagok nélkül vagy ilyen járulékokkal (karbamid, ammóniumlaktát, sztearinsav, hidrazin) a finommechanika és az elektrotechnika finomabb forrasztásaihoz használják (villamos vezetők és szerkezeti elemek kötéseihez). A gyantás folyósitó anyagok korróziót nem okoznak, azonban gyengén redukáló hatásúak, ezért nem szükséges az eltávolításuk. Ezért csak fémesen tiszta, gyengén oxidált vagy előzetesen "ónozott" felületekhez felelnek meg.

Alkohol, glicerin, vazelin, glikol, oxálsav stb. :fémesen tiszta forrasztási felületekhez alkalmas, finomabb munkák esetén.

Forraszok

Forraszként fémeket, gyakrabban fémötvözeteket használunk, amelyek különböző és gyakran igen kis eltérésekkel lépcsőzött összetételekben állnak rendelkezésre. A forraszanyagok megtalálhatók a forraszanyag katalógusokban.

Szerkezeti kialakítások

Lemezforrasztás                                  Lemezcsatlakozás Rúd beforrasztás

Lemezforrasztás                                  Csőcsatlakozás Cső-fedél csatlakozás

Hegesztés

A hegesztés sorén a munkadarabot hővel, nyomással vagy mindkettővel egyesítjük oly módon, hogy a munkadarabok között nem oldható, az anyagok természetének megfelelő fémes (kohéziós) kapcsolat jön létre. Hegesztéssel két vagy több munkadarab egyesíthető (kötőhegesztés), vagy adott tulajdonságú felületet lehet kialakítani (felrakóhegesztés).

Hegesztési eljárások csoportosítása

A villamos ív által végzett ömlesztőeljárások hőforrása a gázközegben végbemenő nagy hőmérsékletű kisülés, ami az alapanyagok (és többnyire hozaganyag) megömlesztése útján hozza létre a kötést.

A termokémiai elven működő eljárások energiaforrása hőtermelő (exoterm) kémiai reakció, amelynek során a fejlődő hő ömleszti meg a munkadarabot és a hozaganyagot. Ide sorolható a gázhegesztés és az aluminotermikus hegesztés.

A sugárenergia által végzett ömlesztőhegesztések hőforrása nagy teljesítményű elektronsugár vagy lézersugár.

Az elektromos ellenállás elvén működő eljárások során a hegesztéshez szükséges hő ellenálláshő, amely fejlődhet a megömlesztett salak Joule-hője által (villamos salakhegesztés), érintkezési ellenállás útján (pont-, vonal-, fóliás vonal-, dudor- és tompahegesztés stb.). Ez esetben a kötés hő- és erő együttes hatására jön létre.

A mechanikai energia felhasználásán alapuló eljárásokhoz szükséges hő mechanikai energiából származik (súrlódás, sajtolás, képlékeny alakváltozás stb.). Az ide sorolható főbb eljárások: dörzs-, ultrahangos-, hidegsajtoló és robbantásos hegesztés.

Ellenállás-hegesztés

Ellenállás-hegesztéskor a kohéziós kötés, hő- és erőhatás együttes alkalmazásával jön létre. A kötés létesítéséhez szükséges hőt a munkadarabon átvezetett, ill. indukált áramnak az átmeneti ellenálláson, valamint a munkadarabban fejlődött hője adja.

Ellenállás-ponthegesztés

Olyan ellenállás-hegesztési eljárás, amelynek során a pontszerű hegesztési varrat a munkadarabban ponthegesztő elektródák között jön létre, és a varrat közelítőleg olyan területű, mint az elektródák csúcsai. Az eljárás során az elektródákra külső erőhatást fejtenek ki.

2. ábra

Az ellenállás ponthegesztés elve

A ponthegesztés általában 0,05.6 mm vastagságú alkatrészek átlapolt kötéseinek kialakítására alkalmas. A hegesztés végezhető egyenárammal vagy váltakozóárammal. A folyamat gyakorlatilag három szakaszra osztható:

1. Az áram bekapcsolásával létrejön a villamos érintkezés a munkadarabok között. A szilárd fém felhevül és kitágul, ezáltal a munkadarabok közötti rés megnő, majd az elektródaerő hatására a megolvadt fém kinyomódik a munkadarabok közötti résbe, és kialakul a hegesztési lencse záróövezete.

2. Az érintkezési felölet tovább nő, és az adott munkadarab vastagságától függő átmérőjű lencse képződik. A felületi oxidréteg feltöredezik és elkeveredik a megömlött fémben, a fém tovább tágul és képlékeny alakváltozást szenved.

3. A hegesztőáram kikapcsolása után a fém lehűl és kristályosodik. A kristályosodási folyamat a nyomóerő változtatásával szabályozható. A hegesztendő fém termomechanikai igénybevétele hat a lencse és annak közvetlen közelében lévő fém tulajdonságaira.

A munkadarabok ellenállása a hőmérséklet növekedésével nő. Az érintkezési ellenállás függ a fémfelület tisztaságától, felületi érdességétől, s kellően tiszta felületek és megfelelő nyomóerő esetén értéke gyakorlatilag nullára csökkehet.

A hegesztett kötés kialakulásának szempontjából lényeges az átmeneti ellenállás, amelynek értéke a hőmérséklet növekedésével szintén csökken.

Az olvadt mag hűlése a kokillában lehűlő öntött fém hűlésével hasonlítható össze. A lencse alakú fém a szélektől a közép felé haladva hűl, annál gyorsabban, minél nagyobb a hőmérséklet-gradiens. Gyors hűlése esetén előfordulhat, hogy az ömledékben levő gázok a varratban maradnak. Megfelelő nagyságú nyomóerővel ez a hiba megszüntethető.

Ultrahangos hegesztés

A műanyagok hegesztésére kiválóan alkalmas az ultrahangos hegesztés ezért a továbbiakban kiemelten ezzel foglalkozom.

Ultrahangos hegesztéskor a kohéziós kötés felületi nyomás, valamint piezoelektromos vagy magnetostrikciós elven gerjesztett ultrahangrezgések által valósul meg (4. ábra).

4. ábra

Az ultrahangos hegesztés elve

1. Rezgő, 2. Akusztikai transzformátor, 3. Szonotróda, 4. Munkadarabok, 5. Üllő

A magnetostrikciós rezgőt nagyfrekvenciás generátor táplálja. A váltakozó mágneses tér hatására a vasmag hosszirányú méretváltozásai következtében a villamos rezgésekből mechanikai, longitudinális rezgések keletkeznek. E rezgéseket az akusztikai transzformátor felerősítve továbbítja a szonotródán át az üllőn fekvő munkadarabhoz. A sajtolóerő következtében a hegesztendő felületeken a rezgés hatására létrejövő elcsúszás maradandó alakváltozást okoz. A hegesztés során a pillanatnyi hőmérséklet elérheti a fémek olvadási hőmérsékletét, a kötés átlagos hőmérséklete azonban kisebb.

Ultrahangos hegesztéssel, ha a szonotróda kialakítása megfelelő, finommechanikai kötések, továbbá egyenes és körvonal menti varratok is készíthetők. Az eljárás egyaránt lehetőséget nyújt azonos, ill. különböző fémek, fémötvözetek egyesítésére.

6. Indukciós hegesztés (Kód: 74)

Erős váltakozó villamos tér a hegesztendő alkatrészekben feszültséget indukál és bennük ennek hatására erős örvényáramok keletkeznek. Az elektródák megfelelő kialakításával ez a hatás a hegesztési övre koncentrálható. A váltakozó villamos tér frekvenciája az indukciós elven működő gépeknél a középfrekvenciás (f~20 kHz) vagy a nagyfrekvenciás (f=0,5...3,0 MHz) tartományban van.

6. ábra

Indukciós hegesztés

1. Hevítő tekercs, 2. Hevítési sáv

Műanyagok hegesztése

A műanyaghegesztés általában a sajtoló hegesztések közé tartozik. Az összes termoplasztikus műanyag hegeszthető.

Az egyes eljárások alkalmazása az összekötendő alkatrészek anyagától és a félgyártmányok alakjától függ. A hegesztési hőmérsékletet meghatározott értéken belül kell tartani, mert csak így biztosítható a tökéletes hegesztés, másrészt megakadályozható az összehegesztendő anyagok bomlása. A szükséges hegesztési hőmérséklet az anyagok jellegétől függően 80 és 380 C között fekszik. A hegesztés helyének szilárdsága az alkatrészek eredeti szilárdságának kb. 50...60%-a.

Műanyagok hegesztését megvalósíthatjuk az előzőekben említett ultrahangos hegesztéssel (5. fejezet) valamint forrógázas-, fűtőtestes-, dörzs-, dielektromos nagyfrekvenciás-, hőimpulzusos hegesztéssel.

Forrógázas hegesztés

Megkülönböztetünk hozaganyaggal (hegesztőpálcával) végzett és hozaganyag nélküli hegesztést. Az összekötésre kerülő alkatrészeket a hegesztés helyén forrógázzal (forrólevegővel) hevítjük a hegesztési hőmérsékletre. Hozaganyag esetén a huzalt vagy rudat a képlékeny-folyékony állapotban levő hegesztési horonyba nyomjuk. Ha hozaganyagot nem használunk, a forrógázas hegesztés főként átlapolt kötésekhez előnyös. A felmelegített hegesztési helyeket a lemezvastagsághoz viszonyítva minimálisan öttöl nyolcszorosig terjedő átlapolási mérettel nyomjuk össze és hegesztjük.

Fűtőtestes hegesztés

Ez az eljárás is végezhető hozaganyaggal vagy anélkül.

A hegesztési helyet az alkalmazásnak is megfelelően kialakított, villamos fűtőtesttel hevítjük. Ha hozaganyagot is használunk, a fűtőtestet fúvókaszerűen képezzük ki. A hozaganyagot az összekötendő alkatrészekkel egyidejűleg melegítjük fel, ez folyékonyan kerül ki a fúvókákból és az összekötendő alkatrészekkel összehegged.

Ha a fűtőtestes hegesztéshez nem használunk hozaganyagot, az összekötésre kerülő darabokat megfelelően kialakított fűtőtesttel hevítjük fel, majd összesajtoljuk. Ezt a hegesztési eljárást hozaganyag nélkül rendszerint csak vékony lemezekhez és fóliákhoz használják.

A hegesztett kötések jelölése műszaki rajzon

A hegesztett kötések jelölésést a műszaki rajzon a 7. ábra szemlélteti. Eszerint a nyilas mutatóvonal, szaggatott azonosító vonal és varrat jele jelzi a kapcsolódó felületen.

7. ábra

Varrat jelölése műszaki rajzon az MSZ ISO 2553 alapján

1 Nyilas mutatóvonal, 2a Referenciavonal, 2b Azonosítóvonal, 3 A varrat jele

9. ábra

Egyoldali tompa ½ V varrat

10. ábra

Sarokvarrat

Ragasztás

A ragasztás több ezer éves, de igazi sikert csak a szintetikus polimerek megjelenését követően ért el. Ma az élet minden területén találkozunk ragasztott tárgyakkal, napjainkra a ragasztás sok területen nélkülözhetetlen technológiai műveletté vált.

A ragasztás az anyaggal záró nem oldható (korlátozottan oldható) kötések csoportjábasorolható. A ragasztás legnagyobb előnye a forrasztáshoz, és a hegesztéshez képest, hogy nem éri hőterhelés a munkadarabot. A ragasztóanyag a kötésben rezgéscsillapító, jól szigetelő, zajcsökkentő hatásokat fejt ki, ezzel szemben viszonylag kicsi a terhelhetősége, és nagy technológiai körültekintést igényel.

^{A ragasztás elmélete:}

^{A jó ragasztókötés-szilárdság kialakulásának alapvető feltételei:}

^{a ragasztandó anyag felület ragasztóanyag általi nedvesítése. Ennek előfeltételei:}

^{o         a ragasztandó anyag és a ragasztóanyag megfelelő felületi energia viszonyainak megválasztása, ill. kialakítása,}

^{o         a ragasztó folyékony halmazállapota.}

^{a nedvesítést követően a ragasztandó anyag-ragasztó között kialakuló kölcsönhatások rögzítése, vagyis a kötésszilárdítás.}

^{Ragasztóanyagok, ragasztás:}

^{A ragasztóanyagok azok a nemfémes anyagok, amelyek szilárd anyagok felületét tapadással és saját szilárdságukkal köti össze anélkül, hogy az összekötött anyagok szerkezeti felépítése vagy eredeti tulajdonságai lényegesen megváltoznának.}

^{A ragasztóanyagok csoportosítása:}

^{1; Természetes (módosított):}

^{Növényi: pl. cellulózészterek, cellulózéterek, keményítő, kaucsuk-latex}

^{Állati: pl. kazinenyv, glutinenyv, véralbumin enyv}

^{Ásványi: pl. üveg, kerámia, bitumen}

^{2; Szintetikus:}

^{Polikondenzációs: pl. fenoplasztok, poliészterek, poliszulfidok, poliamidok}

^{Poliaddíciós: pl. poliuretánok, epoxigyanták}

^{Polimerizációs: pl. polibutadién, polisztirol, poliakrilátok, poli(vinil-acetát)}

^{Ragasztókötés-szilárdulás:}

^{A ragaszthatóság előfeltétele a ragasztandó anyag nedvesítése a folyékony ragasztó által, de a jó kötésszilárdsághoz a ragasztó szilárdulása szükséges.}

^{A szilárd halmazállapotú kötés kialakulása különböző, fizikai vagy kémiai, illetve vegyes folyamatok eredménye lehet, melynek során a ragasztandó anyag - ragasztó között kialakuló kölcsönhatások rögzítődnek.}

^{A kötésszilárdság függ:}

^{a ragasztandó anyag és a ragasztó anyagi tulajdonságaitól,}

^{a ragasztó helyes kiválasztásától,}

^{a ragasztás kivitelezésétől.}

^{A ragasztás technológiája}

^{A ragasztási technológia ragasztójának kiválasztásához nem elegendő a ragasztandó anyag és a ragasztókötéssel szemben támasztott néhány fontosabb követelmény ismerete, a jó ragasztó kiválasztásához a teljes ragasztási technológia részleteinek rögzítése, pl. ragasztandó anyag fizikai tulajdonságai, felületi jellemzői, a ragasztó kémiai jellemzői, a ragasztás módja, eszközei, kötés szilárdítás, szilárdsági igények, élettartam igények.}

A ragasztó előkészítése és felhordása

^{Klasszikus értelemben a ragasztó készítés alatt a komponensek üzemi hőmérsékletre való temperálása, összemérése és keveréssel történő homogenizálása és viszkozitásának beállítása értendő. A ragasztó felhordása a ragasztókompozíció előkészítését követően következhet a ragasztó felhordása a ragasztott felületre. A felhordás módja lehet kézi vagy gépi, szakaszos vagy folyamatos, 1000 pontszerű, csíkos vagy teljes felületű; függ a ragasztó halmazállapotától és egyéb tulajdonságaitól.}

Ragasztás a gépgyártásban

^{A fém-fém ragasztásokban legnagyobb szerepe az epoxigyanta alapú ragasztóknak, ezek módosított változatainak és a módosított fenoplaszt bázisú kombinációknak van. Kisebb javítású munkákhoz gyakran használnak ciano-akrilát ragasztót is.}

^{Alkalmazható:}

^{fémlemezek ragasztásra,}

^{gépelemek ragasztása,}

^{szerszámgyártás ragasztással,}

^{járműiparban,}

^{repülőgépgyártásban,}

^{hajógyártásban.}

Ragasztástechnika

Ballai János, Loctite, 2002.04.03.

Történet:

• Kina őskorban használta az enyvet és a lakkot.
• 1953, GE laboratóriumában Kriebl professzor felfedezi az Anerób anyagokat ( levegőtől elzárt ). NASA részére kutatott. Monomerek viselkedése levegőtöl elzárt térben.à megallapítja a LOCTITE-t
• 1959-ben megveszik a Ciánakrilát ragasztó szabadalmi jogát a KODAK-tól
• Fejlesztési irány régen a hadiipar volt, manapság pedig a FORMA 1. McLaren csapat technikai partnere a Loctite-t. Felhasználás a motorban és a karosszériában is.

Esettanulmányok 1999-ből.:Csavarrögzítők, Csőmenettömítések, Felülettömítések, Résrögzítők, Kuplingszerkezetek ragasztása

1. Levegő páratartalma+nyomás hatására kötő Ciánakrilát ragasztó.
   Felületelőkészítés nehezen ragasztható anyagoknál, primer anyagok felhasználásával. (Szilikon. PE,PP), amelyből az autóipar a PE, és a PP nagymértékben használja.
2. Ragasztás adagoló fejjel.
3. Kétkomponensű ragsztás (A+B). Külön száron jön ki, kézi vagy statikus keverő!!
4. Szilikonok ragasztástechnikája.
1. Körgyűrű ragasztás halogén lámoával.
2. Adagolófejjel szintén lámparagsztás
3. Orvostechnika, UV-ra keményedő ragsztók. Max 310˘C. Külső és belső gyűrű ragasztása légzőmaszknál UV kamrában 365nm fényben.
5. Elektronikai felhasználás. 3609-s Chip ragsztó, utána hullámforrasztás
6. Jó hővezetőképességű ragsztóanyag!!
7. Csavarrögzítés: Kiesés elleni védelem. Vibráció, a lejtő megcsúszik egymáson. A menetrésbe egy folyékony halmazállapotú műanyag, ami kikeményedik. Megakadályozza az elketrokémiai korróziót is. Gáz és folyadék ellen szigetelt.
8. Tőcsavar rögzítése
1. Kis szilárdságúà bomntható
2. Közepes szilárdságúà nehezen bontható
3. Nagy szilárdságúàcsak klg. Szerszámmal bontható, 250-350°C bontható
9. OPEL gyár. Csavarrögzítés az olajteknőnél.
10. OPELà a hagyományos motorok síktömítése kezd túlhaladott lenni, ezért folyékony síkömítéseket kezdenek használni. Levegőtől elzárva, nyomás hatására köt. Speciális szilikon.
11. Csavarrögzítés nehézkes felvitele esetén a rögzítő anyag mikrokapszulákkban. DryLock rendszer. Csak tömeggyártásban használatos. A mikrokapszula szine utalé a kötés erősségére. Előnye a biztos ragsztófelvitel.
12. UV fényre kötő ragasztó, ami a csavar végét zárjaà Illetéktelen oldás elleni védelem. Hő hatására oldható.
13. Nagy viszkozitású csavarrögzítők a csőmenettömítők.
14. Felülettömítés. Régen gumi, papír,bőr stb. A tűrések nehezen méretezhetők a vastagságtűrés miatt.
    Együttmozgó, együttvibráló anyagoknál anerób tömítések. RÁBAà felülettömítés. Javításnál meghagyják a hagyományos tömítést, de minden esetben Loctite-t használnak. Levegőtől elzárva köt, ezért kétféle csomagolás, félig teli tubus, vagy mikrobuborékos konstrukció.
    Nem együttmozgó konstrukció esetén Szilikonok. Jó az olajállósága, de nem benzinálló. Rugalmas, max 250°C, jó vibrációálló. Max nyúlás 200-300%. A nyúlásérték miatt lecsapott felületeket használnak, így a 0.1mm rés helyett 1-1.5mm rés keletkezik, és ide nyomom be a ragasztót. Kína merev tömítőt használ, és konstrukciósan biztosítja a rugalmasságot.
    Az így kialakított konstrukció jól méretezhető, könnyen összerakható. Motoroknál a minimum megteendő út 200 000 nmérföld.
15. Résrögzítés, Tengely-Agy kötéseknél.
    pld. Acél tengely réz agy kötése. Problémát okoz az eltérő elektrokémiai potenciál és a hőtágulási tényező. A ragasztással ez kiküszöbőlhető. A kötés szilárdsága jól méretezhető. A csapágyrögzítő bontható egyedül, a többi nem.
16. Vákuumimpregnálás
    Öntvényhiba esetén, forgácsolás után javító eljárás. (UV fény hatására látszik a javítás). Az AUDI használja Győrben. Motor és sebességváltónál. Eljárás:
    A víznél folyékonyabb anyaggal feltőltik.àVákuummal megszívják, hogy jól feltőltődjék. (levegő el, anyag be)àLecentrifugálják, öblítikà90°C kádba teszik, ahol kikeményedik.
17. Poliuretánànagyon jól ragasztható. Pld szélvédőüveg ragasztása. Előnye: 1.5-2 szeres lesz a karosszéria merevsége, hátránya, nem lehet rajta kiesni, mert többrétegűek az üvegek.

Beolvasztásos kötések:

Ezek a kötések merev, oldhatatlan, anyagzáró megoldások. A beolvasztás jellegétől függően megkülönböztetjük a beolvasztást fémbe, és a beolvasztást üvegbe. Az elsőt a finommechanikában kevésbé használjuk, mivel a beolvasztásra kerülő alkatrész helyzetét az öntőformába még külön szerkezettel kell biztosítani.

Beolvasztás fémbe

A beolvasztást homokból készített öntvényekbe csak akkor alkalmazzuk, ha az alkatrészek helyzetével kapcsolatos tűrésekre vonatkozóan nem nagyok a követelmények. A beolvasztás fröccsöntésbe a helyzettűrések szempontjából kedvezőbb, mivel a helyzettűréshez szükséges készülék az öntőformába bedolgozható.

Beolvasztás üvegbe

A kötés üveg és más anyagok, pl. keramikus anyagok, fémek stb. között létesül. A beolvasztás előfeltétele, hogy az anyagok a hőtágulási tényezője megközelítőleg azonos legyen. Különösen olyan esetben fontos ez, amikor gázzáró kötést készítünk. A zsugorodás miatt a befogó anyag a hőtágulási tényezője valamivel nagyobb legyen a másiknál. Az üveg-fém beolvasztásokhoz platinát, wolframot, molibdént, rézbevonatú huzalt ( vas-nikkel ötvözetű maggal), valamint vasnikkel- és krómacél ötvözeteket használunk. 

Beolvasztási folyamatban az üveget sűrűn folyó állapotig hevítjük, majd az ugyancsak felhevített, de még szilárd másik anyaggal, nyomás alatt kötjük össze. Lényeges, hogy a fémes anyagot az üveg tökéletesen körülvegye (összenyomásos beolvasztás, 1. ábra).

Ekkor jól tapadó közbenső üvegréteg keletkezik, mivel a fémes részek oxidrétege megfelelően magas az üvegben feloldódik. Ha ilyen beolvasztást pl. az üvegalkatrész alakja miatt nem valósíthatunk meg, akkor a másik anyagból álló darabot először üveggel körülolvasztjuk, majd a kötést ún. folyasztott beolvasztással létesítjük (2. ábra).

A beolvasztásos kötéseket főként vegyi készülékeken és a vákuumtechnikában használjuk; pl. izzólámpák, csövek gázzáró vezetékeinek bekötéséhez.

Beágyazások:

A beágyazás szilárd, rendszerint fémalkatrészek és képlékenyen alakítható (önthető, sajtolható) és utólag keményedő anyagokból készült alkatrészek szilárd, oldhatatlan és alakkal záró kötése. Ha az öntéssel vagy sajtolással kialakított test (beágyazó test) önálló szerkezeti rész, akkor a beágyazás közvetlen (6. ábra). Ha azonban a beágyazó test csak több fémes alkatrész összekötésére való, a beágyazás közvetett (7. ábra).

Közvetlen beágyazást általában olyan alkatrészeknél használunk, amelyeket kötési szempontból (szilárdság, forraszthatóság) vagy gazdasági okok miatt (ritka, drága anyagok) egyetlen darabból nem lehet előállítani. A beágyazáshoz a működést meg kell osztani a munkadarab egyes részei között.

Beágyazások kialakítása

A kötés rendszerint forró állapotban készül, közben jelentős feszültségek lépnek fel (zsugorodás), amelyek a kapcsolódó darabot igénybe veszik. Ezek a nyomófeszültség alatt álló beágyazott alkatrészt nem veszélyeztetik, annál inkább viszont a húzó- és hajlítófeszültséggel igénybevett beágyazó testet. Éppen ezért a beágyazó alkatrész anyagától függően kell kialakítani a beágyazó alkatrészek konstrukciós szempontjait.

Fröccsöntéses vagy sajtolásos kötésnél a szerszámformában levő, beágyazásra kerülő darabokra jelentős erők hatnak, amelyek oka a beágyazandó test áramlási ellenállása. Kifogástalan a beágyazás, ha megfelelően alakítjuk ki a beágyazó testet (a fő áramvonalak helyzete kedvező) és a beágyazandó testet, utóbbi kellő szilárdságú és előírt helyzetét tartja.

beágyazandó darabok kialakítása

A beágyazandó alkatrészek kialakítása a beágyazási erőviszonyoktól, majd a működésből származó támadó erőktől függ.

A beágyazott résznek a beágyazó darabbal mereven kell kapcsolódnia. Ezt a követelményt kielégíti már az alkatrészek egymásra feszüléséből származó erővel zárás. Hogy ezt az erővel-zárást külső erők meg ne bonthassák, a beágyazandó darabot alakkal-zárással kell biztosítani. Ha a beágyazandó test hengeres, meg kell akadályozni a csúszását hossztengelye irányában. Ezt az összekötendő részek megfelelő kialakításával érhetjük el.

A 3. ábra néhány alakkal-záró megoldást mutat.

a) b) c) d) e) f) g) h)

3. ábra. Menetes csapok beágyazása műanyagba

A csapok rögzítése: a),b) keresztirányú recézés; c),d) hosszirányú rovátkolás; e),h) bemarás; f),g) alakváltozás

Az a és b ábrán keresztben recézett felületű alkatrészek további biztosítására nincs szükség. A csupán egyszerű hosszanti rovátkolású alkatrészeket a hosszirányú csúszás ellen körben futó horonnyal vagy vállal kell biztosítani (c és d ábra). Ha a beágyazásra kerülő darabon menet van, akkor elfordulás ellen kell biztosítani ( e ábra). Ha azonban sem rovátkolás, sem menet nincsen a beágyazandó darabon, a helyzetet bevágással (h ábra), hosszanti horonnyal, szétfeszített végekkel (g ábra), vagy ellapítással (f ábra) kell biztosítani. Ha sajtolt tárcsákat, vagy hasonló alkatrészeket agyba, ill perselybe kell ágyazni (4. ábra), célszerű a b, c és d ábrák szerint az elfordulás elleni biztosítás lyukakkal, furatokkal, hézagokkal. A hosszirányú elmozdulást a beágyazó test akadályozza meg.

a) b) c) d)

4. ábra. Tárcsa beágyazása műanyag perselybe

a) konstrukciós elrendezés; b-d) biztosítás elcsavarodás ellen

Ha a sajtolt lemezdarab négyszögletes keresztmetszetű, külön elfordulás elleni biztosítás nem szükséges, de meg kell gátolni a hosszirányú elmozdulást (pl. sajtolt furatokkal, egy-, vagy kétoldali kivágásokkal, (5. ábra).

a) b) c)

5. ábra. Keskeny sajtolt darabok beágyazása műanyagba

a)-c) kihúzódás elleni biztosítások

A beágyazó test kialakítása

A beágyazó test kialakítása természetesen elsősorban a szerkezeti rész feladatától (funkciójától függ). A funkcióval meghatározott alaktól függően kell tehát az alakra vonatkozó mindazon részleteket rögzíteni, amiket a beágyazó anyag és a beágyazási eljárás adottságai megkövetelnek. Ebből szempontból ismerni kell a beágyazó anyag és a technológia minden jellemzőjét. Minél magasabb hőmérsékleten dolgozzák fel a beágyazó anyagot és minél nagyobb a hőtágulási tényező értéke, annál nagyobbak a kész beágyazó test által felveendő húzóerők. A keresztmetszetek ill. falvastagságok megfelelő választásával gondoskodjunk arról, hogy a beágyazó test fel ne szakadjon vagy az egyoldalról ható húzóerő következtében el ne húzódjék és ki ne domborodjon (6. ábra).

6. ábra. Beágyazás helyes és helytelen kialakítása

A beágyazó test alakja erősen befolyásolja a beágyazandó alkatrész igénybevételeit a beágyazási folyamatban. A befecskendező csatornának a beágyazandó alkatrészhez viszonyított helyzete szintén döntően megszabja a beágyazó anyag fő áramlásának nagyságát és helyzetét. A beágyazó test alakja olyan legyen, hogy a beágyazó anyag fő áramlási iránya a beágyazandó alkatrész mellett elhaladhasson és utóbbit csak minimálisan vegye igénybe. Ha ez nem lehetséges, biztosítani kell az öntő- vagy sajtolóformában a jó rögzítést, az elegendő hajlítószilárdságot vagy szükség esetén külön támaszokkal a stabilitást. Egyébként a kifogástalan, tehát a belső feszültségmentes beágyazás megköveteli, hogy a beágyazó test falvastagsága lehetőleg egyenletes legyen; az anyaghalmozódást el kell kerülni.

7. ábra. Műanyagba közvetve ágyazott forrasztott csatlakozó darab

Az egyes darabokat csak annyira vágjuk ki, hogy a beágyazó testen kívül még összefüggjenek. A végleges szétválasztás a beágyazás után következik.

Tapasztott kötések

a tapasztott kötések olyan oldhatatlan merev kötések, ahol az alkatrészek közötti nemkívánatos üregeket kitölthetjük. A tapasztást főként akkor alkalmazzuk, ha az elemek geometriai alakját igen durva gyártási tűrésekkel egyértelműen nem lehet meghatározni és ezért egyéb kötésmódok nem jöhetnek számításba. a kötéshez szükséges üreget már a konstrukciós kialakítás során biztosítani kell.

A tapaszanyagot képlékeny állapotban visszük a hézagokba. Keményedés ill. kötés után az anyag adhézióval biztosítja a kapcsolatot.

Járulékos nyomásra általában nincsen szükség, mégis célszerű a kötések biztonságát alakkal záró kialakítással növelni.

A tapasztást burkolatok vagy hasonlók üvegtábláinak tömítésére is használják kiegészítő kötésként.

Hátrányos tulajdonságai miatt ("folynak", elpárolognak, duzzadnak, zsugorodnak, nem vízzárók és nem olajzárók, a fémeket vegyileg megtámadják stb.) tapaszkötést csak akkor használjunk, ha egyéb kötési eljárások nem alkalmazhatók.

Tapaszok

A tapasztóanyagok fizikai vagy kémiai átalakulás során szilárdulnak meg. Az előbbi csoportba tartoznak az olvadó tapaszok (pl. kolofónium-, kén- és viasz-lakk), amelyek szobahőmérsékleten szilárdak, használatkor felmelegítjük (esetleg alkoholt is hozzáadunk), utána ismét megszilárdulnak. A másik csoport a kötő tapaszok. A tapasz kötések kötési ideje timsó vagy dextrinoldat hozzáadásával meghosszabbítható.

Az olvadó tapaszok közé tarozik az ablaktapasz, mely lenolaj kencéből és iszapolt hegyi krétából álló keverék. A vízüveg-tapasz sav- és tűzálló. Alapanyaga vízüveg, amelyhez különféle adalékokat adunk. Simító ólomtapasszal (mérgező!) fát, keramikus anyagokat, üveget és fémet lehet összekötni, keményedése után rendkívül jók a mechanikai tulajdonságai. A gyantatapasz különféle gyanta, amelyhez adalékként kovaföldet vagy hasonlót adunk.

Meg kell említenünk még a kötő tapaszok közül a gipsz és a márvány-cementet (nem víz- és olajzáró), a magnéziatapaszt (olajzáró, de nedves levegőben a fémeket oxidálja), a porcelántapaszt és a pecsétviaszt.

Tapaszkötések kialakítása

A tapaszkötések legjobban fémeknek keramikus, rendszerint érdes alkatrészekkel való kötéséhez használhatók, mivel a mechanikus terhelést a tapaszanyag egyenletesen viszi át az érdes alapanyagra. A tapasztandó szerkezeti egységek kialakításánál számításba kell vennünk a tapasz és az alkatrészek eltérő hőtágulási tényezőit, valamint a tapasz "elfolyását". Jellegzetes megoldásokat mutat a 21. ábra: betapasztott kőpersely élágyazásnak (a), üvegcső csavarmenetes hüvelyben (b), izzólámpa üvegballonja fémaljzatban (c), fém alkatrészek kerámiaanyagokban (d), üvegablak "begittelése" burkolatba (e).