Klejenie karoserii samochodowych

Klejenie karoserii samochodowych AACOLOR
9.2.2023

Zagadnienia związane z klejeniem podczas napraw karoserii samochodowych i dalszy rozwój tej metody były tematem forum branży motoryzacyjnej „Dni karoserii i uszkodzeń”, które odbyło się w Würzburgu. Jedna z przedstawionych prezentacji dotyczyła rozklejania karoserii za pomocą głębokiego mrożenia.

Klejenie karoserii nie jest nową metodą łączenia, ani w procesie produkcji, ani przy naprawie nadwozi pojazdów. Już w latach 90. XX w. Ford i Jaguar przeprowadzili testy laboratoryjne łączenia części karoserii. W większości skończyły się jednak niepowodzeniem i nie zostały wdrożone. W 1999 r. w Stuttgarcie Daimler powołał do tego celu własny zespół specjalistów. Pierwsze rozwiązania znalazły zastosowanie m.in. w modelu Mercedes-Benz S-Class serii W140. Firma BMW podążyła w tym samym kierunku z serią 7, a Audi – z A6 i A8. Od tego momentu również GM/Opel rozpoczął sklejanie nadwozi. Klejone połączenia karoserii można także spotkać w samochodach produkowanych w krajach azjatyckich.

Czynniki, które wpływają na rozwój technologi klejenia karoserii:

  • stabilność nadwozia (sztywność skrętna oraz zachowanie podczas zderzenia),
  • lekka/mieszana konstrukcja,
  • zastosowanie stali o podwyższonej wytrzymałości,
  • możliwość naprawy narzędziami dostępnymi dla warsztatów samochodowych.
Zalety i wady procesu głębokiego mrożenia
w porównaniu z ogrzewaniem spoin
KryteriaOgrzewanieGłębokie
mrożenie
Ochrona materiału+/-++
Wpływ na sąsiednie warstwy kleju--+
Wymagania dotyczące pracowników+/-- *
Koszty kwalifikacji dla pracowników+/-
Zastosowanie w trudno dostępnych miejscach+/-+/-
Inwestycje (sprzęt, narzędzia, materiały pomocnicze itp.)++/-
Czas trwania procesu usuwania+/- +

Legenda:

++    bardzo dobry
+    dobry
+/-     neutralny
-     słaby
--     bardzo słaby
*    zidentyfikowano potencjał do poprawy

źródło: prof. dr inż. T.M. Witbbeke, Wyższa Szkoła Zawodowa w Lippstadt (kfz-betrieb)

W przypadku zastosowania klejenia elementów karoserii powierzchnia połączenia jest znacznie większa i bardziej stabilna niż łączenia wykonane nitami lub za pomocą zgrzewania. Inaczej mówiąc, stabilność wiązania wzrasta wraz z powierzchnią złącza. W przypadku nadwozi o konstrukcji mieszanej łączenie poszczególnych materiałów jest często możliwe tylko za pomocą klejenia. Warto zastanowić się nad sposobami łączenia blachy z tworzywami sztucznymi lub nad korozją stykową, która występuje w przypadku bezpośredniego kontaktu metali o różnych potencjałach. Z kolei połączenie na gorąco stali o podwyższonej wytrzymałości niesie zagrożenie częściowej utraty ich specyficznych parametrów. 

Z reguły im większe jest zróżnicowanie użytych materiałów i im wyższa jest wytrzymałość zastosowanych stopów stali, tym więcej elementów karoserii jest łączonych. Należy również pamiętać, aby w przypadku uszkodzenia blacharki auta możliwa była naprawa połączeń części nadwozia.

Klejenie karoserii AACOLOR

Normy i broszury

Normy i przepisy dotyczące łączenia konstrukcji podczas napraw pojazdów:

  • Norma DIN 2304-1 (Wymagania jakościowe dla procesów klejenia),
  • Norma DIN Spec 2305-1 (Instrukcja wykonania połączeń klejonych),
  • Norma DIN Spec 2305-2 (Klejenie włóknistych materiałów kompozytowych),
  • Norma DIN Spec 2305-3 (Wymagania dotyczące osób wykonujących klejenie),
  • Broszura DVS M 2519-2 (Klejenie w naprawach karoserii),
  • Broszura DVS M 2520 (Klejenie w naprawie pojazdów użytkowych – nadwozia skrzyniowe).

Dlaczego warto wybrać metodę klejenia

Za wybraniem metody klejenia nadwozi przemawiają 2 argumenty. Po pierwsze, klejenie zastosowano już podczas produkcji samochodu lub, po drugie, do produkcji wybrano inną metodę łączenia, jednak nie może być ona zastosowana przy naprawie karoserii. Tak jest w przypadku wielu modeli samochodów i nie tylko z grupy Volkswagen, w których zewnętrzne poszycie dachu jest lutowane laserowo. Szwy praktycznie są niewidoczne i nie trzeba ich maskować. Jeśli jednak dach takiego pojazdu zostanie mocno uszkodzony przez opady gradu, nie będzie możliwości jego naprawy. Odpowiednią metodą reperacji pozostanie wymiana zewnętrznej części dachu. Nowy, wierzchni element zadaszenia zostanie przyklejony.

Połączenia były klejone już wcześniej

Firma BMW i oddział produkcji samochodów Mini również są zaawansowane w procesie klejenia podczas wykonywania napraw karoserii. Połączenia klejone stosuje się w pojazdach obu producentów od 2009 r., a nawet nieco dłużej. Oznacza to, że połączenia klejone zostały opracowane również dla serii samochodów, które wyprodukowano 12 lat temu. W odniesieniu do elementów nadwozia dotyczy to nie tylko zewnętrznego poszycia dachu, tylnych paneli bocznych, podłogi bagażnika, ale także części konstrukcji nośnej, takich jak przednie podłużnice, nadkola i belki nośne. Ich naprawy były dotychczas wykonywane zgodnie z instrukcjami wydanymi przez producenta.

W trakcie spotkań, które odbyły się podczas „Dni karoserii i uszkodzeń” (Würzburg, 2021), miały miejsce liczne prezentacje dotyczące nowego sposobu napraw karoserii samochodowych. Dużym zainteresowaniem cieszyły się pokazy dotyczące klejenia nadwozi i trudności, jakie mogą wystąpić podczas wykonywania tego typu napraw.

Głębokie mrożenie

Naprawa uszkodzeń za pomocą połączenia klejonego wymaga wcześniejszego odklejenia elementów karoserii i usunięcia pozostałości kleju. Do tej pory odbywało się to za pomocą podgrzania miejsca łączenia lub użycia stosownej siły. W Würzburgu podczas pokazów prof. dr inż. Tim Michael Wibbeke z Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Hamm-Lippstadt zaprezentował metodę przeprowadzenia naprawy z wykorzystaniem głębokiego mrożenia. Profesor ze swoim zespołem pracuje nad technologią schładzania połączeń klejonych do temperatury co najmniej -55°C.

Przy takiej temperaturze spoiny wykonane z kleju stają się bardzo kruche, a rozdzielenie elementów karoserii jest wówczas możliwe po uderzeniu z niewielką siłą. Do głębokiego mrożenia wykorzystuje się mieszaninę dwutlenku węgla i etanolu. Praktyczne testy z prototypowym nadwoziem w Porsche 911 przeprowadzono na terenie centrum KTD GmbH w niemieckim Calw.

Głównymi zaletami wydają się ochrona materiału i brak wpływu na sąsiadujące połączenia klejone. Obecnie trwają prace nad zmniejszeniem liczby wymaganego personelu (obsługa w miarę możliwości przez jedną osobę).

Podczas wykonania napraw z wykorzystaniem metody klejenia można popełnić błędy. W swoich prezentacjach zwrócili na nie uwagę Carsten Leifheit i Joachim Plotzitzka z firmy Henkel, specjalizującej się w klejach, oraz Julian Band z firmy szkoleniowej TC-Kleben. Za największe problemy uznano dostęp do instrukcji napraw, kompetencje pracowników, a także miejsce pracy i jego wyposażenie.

Treść może ulec zmianie

Instrukcje napraw zazwyczaj nie znajdują się pod ręką. Zdarza się też, że odszukane okazują się już nieaktualne. O tym, że treść instrukcji naprawy może ulec zmianie, świadczy przykład wspomnianej wcześniej naprawy podłużnicy w BMW. W celu jej naprawy wykorzystuje się dwa tzw. elementy mocujące, wykonane z aluminium powlekanego KTL, które łączą wymieniany element z wytłaczanym profilem. Uchwyty pokryte są klejem, a po zamontowaniu są otwierane za pomocą śrub rozpierających. W ten sposób stanowią część połączenia klejonego i równocześnie wspomagają docisk złącza.

Pierwotnie planowano nanieść klej bezpośrednio na metal, czyli po usunięciu powłoki KTL. Zaletą takiego rozwiązania jest duża wytrzymałość mechaniczna połączenia klejonego. Jednak dość szybko zorientowano się, że w ten sposób zmniejsza się ochrona przed korozją. W związku z tym dokonano zmian metody naprawy. Powłoka KTL pozostaje na elementach, a proces klejenia jest wykonywany na większej powierzchni. Mniejsza wytrzymałość jest więc kompensowana przez większą powierzchnię łączenia, zwiększono też w ten sposób ochronę przed korozją. Każdy, kto wykonuje naprawy klejenia karoserii, powinien mieć świadomość tej zmiany.

Zdaniem uczestników spotkania kompetencje pracowników są bardzo zróżnicowane. Przypuszcza się również, że tematy wykonania połączeń klejonych nie są właściwie przekazywane podczas szkoleń. Ponadto mechanicy mają tendencję do lekkomyślnego obchodzenia się z klejami i farbami podkładowymi – zwłaszcza jeśli chodzi o ich przechowywanie i datę przydatności. Na pojemniku z klejem bardzo rzadko zapisywana jest również data pierwszego otwarcia.

Do połączeń klejonych stosuje się klasy bezpieczeństwa od 4 do 1, co określa również kompetencje pracowników wykonujących powyższe prace. Dla klasy 4 nie ma żadnych wymagań, poza podstawową odpowiedzialnością do wykonywania łączeń. Klasa 3 wymaga przeprowadzenia szkolenia pracowników. Klasy 2 i 1 wymagają „podstawowej wiedzy o klejeniu”, jak to określił Julian Band w swojej prezentacji. Potwierdzeniem uzyskanych klas jest certyfikat posiadanych umiejętności zgodny z europejską specyfikacją DIN 2305-3.

Podczas przeprowadzania napraw z użyciem połączeń klejonych należy szczególnie zadbać o stanowisko pracy i najbliższe otoczenie. Czynności należy rozpocząć od zabezpieczenia miejsca wykonywanej naprawy. Jeśli to możliwe, trzeba dokonać jego wydzielania z opisem pracy związanej z klejeniem. Prawidłowo oznaczony obszar powinien informować o braku przejścia dla osób, które nie biorą udziału w naprawie.

Szkodliwe są również przeciągi. W okresie od wiosny do jesieni do warsztatu dostaje się pył i kurz. Należy więc zadbać, aby w takich okresach nie było przewiewu. Warto zastanowić się nad osobnym pomieszczeniem, w którym nie będą wykonywane inne prace, powodujące zmianę temperatury i wilgotności. Wydzielone wnętrze powinno być więc odpowiednio zabezpieczone przed kurzem i zanieczyszczeniami z zewnątrz. Czystość i porządek nie są tu pustym sloganem, ale koniecznością. Wskazane jest więc opracowanie i przestrzeganie harmonogramu sprzątania.

Przy pracach z klejem konieczne jest również stosowanie się do zakresu temperatur 18–30°C oraz wymaganej wilgotności otoczenia. To także przemawia za osobnym pomieszczeniem. Natężenie oświetlenia podczas wykonywania połączeń klejonych powinno wynosić min. 500 lx (optymalnie: 1000 lx).

Na koniec jeszcze uwaga o przeciwniku klejenia – silikonie. Choć ułatwia wykonywanie wielu prac, w tym przypadku wyrządza ogromną szkodę. Tam, gdzie zastosuje się silikon, nie ma przyczepności, a tym samym sklejanie jest nieskuteczne. Zatem nie ma miejsca na silikon w procesie klejenia. Brak możliwości zastosowania klejenia powinien być zresztą znany z przednich szyb, które bywają zanieczyszczone silikonem na krawędziach. 

WARTO WIEDZIEĆ
Mimo zastosowania mniejszej grubości blach nadwozie wykonane w technologii sklejenia jest sztywniejsze. Powyższa technologia ma na celu zmniejszenie ciężaru samochodów, zapewnia również, że wszystkie strefy zgniotu i odporność na duże siły, które występują przy uderzeniu, pozostają zachowane. Karoseria jest również bardziej odporna na korozję, w szczególności po naprawach blacharskich.
Rozdzielnie sklejonych blach karoserii samochodowych wymaga użycia pewnej siły, jednak blacharze w warsztatach nie zgłaszają problemów z demontażem uszkodzonych elementów.
Podczas napraw elementów karoserii z użyciem klejów konstrukcyjnych stosujemy żelazne zasady: 
  • stary klej należy zeszlifować przy po pomocy ściernicy listkowej,
  • klej nakładamy zawsze na oczyszczone z farby i lakieru elementy karoserii,
  • klej nanosimy na nadwozie i na element wymieniany,
  • najbezpieczniejszy sposób aplikacji spoiwa osiągniemy przy wykorzystaniu wyciskacza ręcznego lub akumulatorowego.

Zdaniem EXPERTa

Sławomir GołąbTechnologia klejenia w budowie i naprawie karoserii samochodów ma zastosowanie już od wielu lat. Pierwszy raz klej został wykorzystany do montażu szyb i wyparł tym samym stosowane wcześniej uszczelki.  Następnie poszerzono jego zastosowanie wraz pojawieniem się materiałów innych niż stal, czyli stopów aluminium, kompozytów z włókna węglowego. Dzięki tej technologii klejenia można w łatwy sposób łączyć ze sobą różne materiały (np. stal z aluminium czy aluminium z włóknem węglowym), których tradycyjnym spawaniem czy zgrzewaniem łączyć się nie dało. Połączenia klejone stosuje się przeważnie w połączeniu z innymi technologiami łączenia (nitowanie lub zgrzewanie) zależnie od tego, jakie materiały mają zostać ze sobą połączone. Zalety wynikające z zastosowania kleju to przede wszystkim poprawienie sztywności konstrukcji, wspomniana już wcześniej możliwość łączenia materiałów o różnej charakterystyce, jak również zabezpieczenie antykorozyjne. W procesie naprawy karoserii klej konstrukcyjny używany jest do zastąpienia fabrycznych łączeń, tzw. spoin laserowych, których w warunkach warsztatowych nie jesteśmy w stanie odtworzyć. Za przykład może posłużyć wymiana poszycia dachu. Elementy klejone fabrycznie nie stwarzają większego problemu dla warsztatu podczas naprawy. Klej po podgrzaniu podgrzewaczem indukcyjnym lub ciepłym powietrzem, np. z opalarki, staje się plastyczny i daje się łatwo rozłączyć. Podczas stosowania kleju w naprawach warsztatowych, poza starannym przygotowaniem elementów klejonych, należy przede wszystkim pamiętać o zastosowaniu kleju o odpowiednich parametrach wytrzymałościowych. Warto w tym miejscu posiłkować się instrukcją naprawy producenta. Pozwoli to na odtworzenie połączenia według zaleceń producenta.

Sławomir Gołąb
Właściel Serwisu Blacharsko-Lakierniczego  AACOLOR Sp. z o.o.

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę