Minder lassen, meer verlijmen

Innovatieve verbindingstechnieken IN autoherstelmarkt

De hoogdagen van lassen in de automotivesector liggen intussen achter ons. Voor aluminium werd die verbindingstechniek in navolging van de luchtvaart al definitief aan de kant geschoven en in staal gaat het langzaam ook die kant op. Elke vorm van warmte-inbreng zorgt namelijk voor zwakke plekken in de verbinding. 2K-verlijmen heeft de vrijgekomen plaats ingenomen, weliswaar in combinatie met andere alternatieven, zoals SPR en BSF. Want rekenen op de cohesiekracht van lijm alleen, is nooit een goed idee.

Het succes van lijm verklaard

In hedendaagse koetswerkconstructies maken lijmen steeds vaker deel uit van de verbindingstechniek waarmee bedrijven platen en onderdelen aan elkaar vastmaken. Twee redenen liggen daaraan ten grondslag.

Hybride materialen

Vandaag werken constructeurs met verschillende materialen. Met name in verstevigingen komt dat vaak voor: een combinatie van staal, aluminium en zelfs carbon in een en hetzelfde onderdeel vormt lang geen uitzondering meer. Die mix van materialen leidt echter wel tot verschillende spanningsvelden.

Vandaar dat het vermijden van contactcorrosie een aandachtspunt is geworden bij het verbinden van twee of meerdere dergelijke onderdelen. In dit verhaal neemt een 2K-lijm de rol op van buffer. Door lijm te gebruiken als een soort van isolatielaag verhinder je dat twee – of zelfs drie – verschillende materialen rechtstreeks met elkaar in contact komen. Van contactcorrosie kan er dan ook geen sprake meer zijn.

flexibiliteit inbouwen

Het koetswerk van een wagen is voortdurend onderhevig aan krachten, die ook alle richtingen opgaan. De verbinding mag daarom niet te bros zijn, anders zal ze als gevolg van de ontstane torsie gewoon breken. Lijm voegt flexibiliteit toe aan een verbinding. Stel je een rivet voor die twee platen bij elkaar houdt. Zonder lijm heeft die verbinding niet de nodige rek om bijvoorbeeld schokken op te vangen. Het gat waarin de rivet zit, zou gewoon uitscheuren. En dat wil je natuurlijk niet.

Lijm en rivetten vormen het ideale duo: rivetten houden de onderdelen op hun plaats, lijm vangt trillingen op

Lijm kan het niet alleen

Verlijmen mag dan wel enkele zeer interessante voordelen hebben, de combinatie met andere verbindingstechnieken is een absolute must. Anders zou je weleens voor heel onaangename verrassingen kunnen komen te staan. Op een verbinding werken verschillende spanningen in (zie kader) en lijm reageert niet op alle spanningen even goed. Wel integendeel. De beste prestaties verkrijg je wanneer de belasting wordt gespreid over de volledige oppervlakte van de hechtlijn. Dat is zo bij trek-, compressie- en afschuifspanning. Omgekeerd kunnen breuk- en afpelspanningen leiden tot een vroegtijdige breuk van de verbinding. In dergelijke gevallen concentreert de spanning zich immers typisch eenzijdig aan de voorzijde. Daar kan lijm niet goed mee om. Het verklaart meteen waarom lijm en rivetten of klinknagels (daarover straks meer) het ideale duo vormen: terwijl de rivetten de onderdelen op hun plaats houden, biedt lijm de flexibiliteit die nodig is om trillingen en schokken op te vangen.

MOGELIJKE SPANNINGEN DIE OPTREDEN IN LIJMVERBINDINGEN

• Trekspanning. De trek spreidt zich gelijkmatig uit over het oppervlak en volgt een rechte richting weg van de verbinding.
• Afschuifspanning. Deze spanning ontstaat wanneer twee platen over elkaar heen schuiven in horizontale richting.
• Breukspanning. Dit is een voor lijm minder gunstige vorm van spanning omdat de trekkracht zich bevindt op één rand van de verbinding. Aan de andere kant is er geen belasting. Treedt op bij twee stugge ondergronden.
• Afpelspanning. Lijkt op breukspanning. Ook hier krijgt de verbinding af te rekenen met een ongelijke belasting over de hechtlijn. Maar omdat een van de twee ondergronden flexibel is, concentreert de spanning zich nog meer dan bij breukspanning op de rand van de verbinding.

2K-lijmsoorten

Lijmen zijn een chemisch product waarvan de samenstelling verschilt per fabrikant. De meeste in de automotive toegepaste 2K-lijmsoorten zijn gemaakt op basis van epoxy en een verharder. Het aanbod is groot en men sleutelt continu aan de samenstelling voor betere prestaties.

Een ontwikkeling in dit verband vormt bijvoorbeeld de toevoeging van glasparels. Die moeten ervoor zorgen dat er altijd een minimale speling tussen de twee te verbinden platen zit en dat de lijm niet volledig weggedrukt kan worden. Zo verzekeren ze de hechting.

Welke lijm kiezen?

Gezien het rijke aanbod en de eventuele kwalijke gevolgen van een verkeerde keuze, raden we ten stelligste aan om niet zelf te gaan experimenteren: het is de fabrikant die in de technische info aangeeft welke lijm er gebruikt moet worden. Volg hem daarin, want los van de merkgebonden verschillen, bestaat er een algemeen onderscheid tussen een structurele 2K-lijm en een niet-structurele.

De cohesiekracht van die eerste, duurdere lijmsoort ligt hoger dan van de laatste. Niet-structurele 2K-lijm mag je om die reden alleen gebruiken voor het verlijmen van panelen die minder zwaar belast worden, zoals een achtervleugel, maar zeker niet voor dragende onderdelen. Dit soort beslissingen, die specialistische kennis vereisen, moet je aan de fabrikant overlaten.

Niet-structurele 2K-lijm mag zeker niet gebruikt worden voor dragende onderdelen

Combinatie met SPR en BSF

Zoals eerder uitgelegd, moet je verlijmen altijd combineren met een tweede verbindingstechniek. Omdat de OEM's ze vaak zelf toepassen in hun originele verbindingen, gaat het in de praktijk meestal over self-piercing rivets (SPR) en break stream fasteners (BSF).

SPR's

Een SPR is een rivet of klinknagel met een speciale coating die doorheen de plaat wordt geperst. Er komt dus geen voorboring aan te pas. Aan de achterkant wordt de klinknagel met behulp van een doordruktang en een aangepaste stempel vastgeklemd. Met andere woorden, wil je een SPR gebruiken, dan moet je toegang hebben tot de beide paneelzijden.

Om een SPR te vervangen, heb je tegenwoordig twee keuzes: ofwel ga je voor een andere SPR, ofwel voor een flow form rivet (FFR). Die tweede optie is relatief recent. Daarbij wordt een beroep gedaan op een speciaal toestel met een zeer hard snijdende kop om de opening te maken in het reeds bestaande gat en in het nieuwe onderdeel. Het voordeel van deze methode is dat je gebruik kan maken van het bestaande gat om de panelen met de FFR opnieuw te verklinken. In het geval van een nieuwe SPR moet er naast het eerste een tweede gat gemaakt worden.

BSF's

BSF is een verzamelnaam voor een ander type van klinknagels. Onder meer de hemlocks en monobolts behoren tot deze categorie. In tegenstelling tot bij SPR's wordt bij dit type wel eerst een gat geboord. Een ander verschil is dat je niet aan de achterzijde hoeft te kunnen. Bij SPR's maar ook bij FFR's was dat wel het geval. Dat betekent dus ook dat je een BSF niet door een FFR of een SPR kunt vervangen. Het aanschroeven van de BSF's gebeurt met een trektang.

Goede voorbereiding cruciaal

Op een paar jaar tijd is het aanbod aan rivetten – zeker met de komst van FFR's – enorm toegenomen. Van SPR's heb je zeker al een vijftiental soorten. In bepaalde achtervleugels kom je tot wel zeven verschillende types tegen. Het aantal BSF's ligt trouwens niet veel lager. Het verschil schuilt niet alleen in de lengte of de aandrukkracht, maar ook in het esthetische aspect. Afhankelijk van waar het paneel moet komen en de zichtbaarheid ervan, kan er bijvoorbeeld gekozen worden voor een rivet met verzinkte kop en afgeronde randen.

Net zoals bij de keuze van de lijm is het aan de fabrikant om aan te geven welke rivet gekozen moet worden om de oude verbinding te vervangen. Gezien de grote variatie komt daar wel de nodige voorbereiding bij kijken. Weet dat je na het aanbrengen van de lijm – de technische info vertelt of dat al dan niet op het blote metaal moet of dat er eerst een primer aangebracht moet worden – bij een temperatuur tussen 20 en 23 °C ongeveer een uur de tijd hebt vooraleer de lijm hard begint te worden. Leg alle rivetten daarom op voorhand klaar en prent je goed op voorhand in waar elke klinknagel moet komen. Anders wordt het een hopeloze race tegen te klok.

In samenwerking met Educam, het kennis- en opleidingscentrum van de autosector en aanverwante sectoren (www.educam.be)