2. Materiali
3. Tecnologie
4. Requisiti di progettazione
CAPITOLO 3 - TECNOLOGIE
3.2 - TECNOLOGIE DI GIUNZIONE
3.2.8 - Giunzioni adesive

Di crescente interesse è l’uso di adesivi a scopi strutturali.

Gli adesivi si definiscono “strutturali” quando la loro resistenza al taglio (per giunti a sovrapposizione) è maggiore di 70 N/mm 2.

Vantaggi (rispetto alla saldatura):

  • Maggiore precisione per l’assenza di distorsione del materiale con possibilità di utilizzare spessori più sottili;
  • Carichi distribuiti su aree maggiori;
  • Resistenza a fatica;
  • Capacità di assorbimento di urti;
  • Assenza di deperimento delle caratteristiche meccaniche proprie della zona termicamente alterata nella saldatura;
  • Riduzione della corrosione galvanica;
  • Assenza di alterazione degli eventuali rivestimenti protettivi anticorrosione;
  • Possibilità di utilizzare leghe da bonifica ad elevata resistenza.
  • Capacità di sigillatura;
  • Possibilità di accoppiare materiali differenti, con ampia libertà di scelta ed ottimizzazione in sede progettuale;
  • Aumento dello smorzamento di rumore e vibrazioni con conseguente riduzione della fatica e del rischio di frattura;
  • Elevati valori di resistenza al taglio (200-280 MPa).

Svantaggi:

  • Necessità di preparazione delle superfici;
  • Giunzioni non smontabili;
  • Sensibilità a temperature elevate con perdita della resistenza meccanica (normalmente già a 150°C);
  • Bassa resistenza al peeling e al clivaggio (soluzione: uso congiunto a rivettatura o saldatura a punti);
  • Collasso per impatti ad elevate velocità

Questi possono talvolta essere ridotti combinando l’essiccamento con altre fasi della produzione, come l’essiccamento della verniciatura;

  • Ridotta esperienza;
  • Necessità di sistemi di fissaggio durante l’incollaggio e l’essiccamento;
  • Tempi di essiccamento rilevanti;
  • Necessità di rigorosi controlli di processo per ottenere giunti di qualità;
  • Incerta affidabilità delle prestazioni con variazioni nel tempo e rispetto alla temperatura e all’umidità;
  • Necessità di adeguato immagazzinaggio degli adesivi e loro eventuale scadenza.

Acrilici

45’

1h30’-2h

8h *

80

Epossidici

30’-2h

1h-6h

24h **

180

Uretani

45’

6h

24h **

150

Principali caratteristiche di applicazione di adesivi strutturali
* Non riducibile mediante trattamento in forno
** Riducibile ad 1 h con temperature di 120- 140°C

L’essiccamento avviene a temperature superiori a 100°C, e in caso di riparazione comporta difficoltà logistiche (disponibilità di forni adatti) e pratiche (bassa resistenza alla temperatura degli allestimenti interni).

Devono essere adottate particolari tecniche di rimozione dell’adesivo, di preparazione della superficie e dell’incollaggio, specifiche per ogni tipo di adesivo adottato.

Tipo adesivo

Tossicità

Costo degli investimenti

Costo dei materiali

Complessità del processo

Temperat. del processo

Resistenza a solventi

Resistenza al calore

Durabilità

Note

Epoxide

1-3

1-2

2

2

E

3

2-3

3

Usati generalmente con grandi strutture

Toughened acrylic

1-2

1

2-3

1-2

C

2-3

2-3

2-3

Ottime prestazioni generali

Toughened epoxide
(heat cured)

1

1

2-3

1

H

3

3

3

Eccellenti adesivi strutturali

Polyurethane

2

1-2

1-2

1-2

E

2-3

2-3

2

Buone prestazioni generali, ma necessità di pretratt. superfic. con i metalli

1 = basso, 2 = medio, 3 = alto, C = a freddo, H = a caldo, E = sia a caldo che a freddo

Principali caratteristiche e applicazioni degli adesivi strutturali
(fonte: Permabond UK)



Spotweld

Rivet

ASV Epoxy Adhesive

Typ. Structural
Epoxy Adhesive

Fatigue
(10 7cycles)

Low
(2 N/mm)

Moderate
(6 N/mm)

High
(24 N/mm)

High

Impact

High

High

High

Moderate

Creep

High

High

High

Moderate

Durability
(Under load)

High

High

High

Moderate

Stiffness
(Tensile)

Low
(80 MPa)

Low

High
(1200 MPa)

High

Tabella 3.2.7 - Confronto tra proprietà meccaniche di diversi metodi di giunzione
(fonte: Alcan International Ltd)

L’impiego di adesivi strutturali può consentire anche nuovi schemi progettuali e produttivi: si possono ottenere riduzione dei costi mediante l’adozione di materiali più economici e la semplificazione delle fasi di produzione. Possono essere adottati nuove tecniche nella fabbricazione dei sotto-componenti, come la combinazione tra laminati, estrusi e pressofusi.

Gli adesivi possono essere applicati in modo più flessibile all’interno del processo di produzione mediante l’ottimizzazione e la pianificazione delle varie fasi. In questo modo si possono eliminare le operazioni superflue e i “colli di bottiglia” all’interno del flusso di produzione.

Ricerche e sviluppi futuri

Per una maggiore diffusione degli adesivi strutturali nelle applicazioni automobilistiche devono essere ancora approfonditi diversi fattori:

  • Metodi di testing industrializzabili per l’identificazione di problemi di peel e/o di taglio attuabili in tempo reale (15-20 secondi per ispezione);
  • Metodi di controllo non distruttivo;
  • Ricerche sulla preparazione superficiale;
  • Valutazione della durabilità delle giunzioni;
  • Valutazione dell’impatto ambientale.
 
 
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