• Już w połowie lat 90. XX w. przeprowadzono pierwsze eksperymenty, które miały na celu sprawdzenie, czy „samochód przyszłości” może być klejony. 
• Połączenia klejowe elementów konstrukcyjnych nadwozia po lakierowaniu lub podczas procesu montażu zazwyczaj wykonuje się z użyciem klejów utwardzanych na zimno. 
• Według ekspertów zdecydowana większość wszystkich błędów podczas klejenia wynika z niewłaściwej aplikacji produktu.  
• Podgrzewanie szwów klejowych za pomocą specjalnego systemu grzewczego na podczerwień. W tym przypadku lakiernik podgrzewa blachę i znajdujący się pod nią klej za pomocą pulsującego promieniowania elektromagnetycznego.

Technologia klejenia w procesie konstrukcji pojazdów jest stosowana od dawna. Jednak przez długi czas kleje odgrywały tu raczej podrzędną rolę. Wykorzystywano je m.in. do mocowania tapicerki, montażu elementów dekoracyjnych i listew ozdobnych. Przełom w technice klejenia w konstrukcjach samochodowych nastąpił ok. 40 lat temu, kiedy producenci pojazdów wprowadzili na szeroką skalę technologię bezpośredniego klejenia szyb. To metoda montażu, w której nieruchome szyby samochodowe są trwale połączone z karoserią za pomocą specjalnego kleju.

W ten sposób połączenia klejowe po raz pierwszy przejęły zadania i funkcje istotne dla bezpieczeństwa w konstrukcji karoserii. Według specjalisty w dziedzinie technologii klejenia, firmy Henkel, klejona szyba przednia poprawia sztywność skrętną karoserii nawet o 40% (w porównaniu z konwencjonalnym oszkleniem z profili gumowych). Z tego powodu klejona przednia szyba jest istotnym elementem konstrukcji pojazdu. Odprysk lub pęknięcie szyby, które powstały po uderzeniu kamieniem, mogą więc zostać zakwalifikowane jako istotna usterka podczas badania technicznego. Auto z uszkodzoną szybą nie powinno przejść przeglądu technicznego. Jeśli taki pojazd zostanie zatrzymany do kontroli przez policję, policjant ma prawo odebrać kierowcy dowód rejestracyjny i nałożyć mandat. 

Klejenie jako kluczowa technologia

W ostatnich latach producenci samochodów dążą do zmniejszenia masy pojazdów, co pozwala na obniżenie zużycia paliwa i emisji CO₂. Złożone tworzywa sztuczne, takie jak kompozyty węglowe czy też tworzywa wzmacniane włóknami szklanymi, pozwalają na uzyskanie lekkiej i wytrzymałej konstrukcji karoserii. Dzięki temu samochody są bardziej ekonomiczne i bezpieczniejsze dla pasażerów. Nowoczesne tworzywa sztuczne charakteryzują się bowiem dużą odpornością na uderzenia i lepszą absorpcją energii w momencie zderzenia.

Jednak stosowanie w konstrukcji samochodów różnych materiałów (takich jak blachy ze stali o niskiej, wysokiej i bardzo wysokiej wytrzymałości, aluminium, magnez, włókno węglowe i tworzywa sztuczne) powoduje, że elementy z nich wykonane nie dają się łatwo połączyć ze sobą za pomocą konwencjonalnych metod łączenia termicznego. W takich przypadkach klejenie okazuje się kluczową technologią zarówno produkcji, jak i napraw nadwozi samochodowych. Umożliwia bowiem trwałe i bezpieczne połączenie różnych materiałów.

Technologia klejenia w budowie i naprawie karoserii

Już w połowie lat 90. XX w. przeprowadzono pierwsze eksperymenty, które miały na celu sprawdzenie, czy „samochód przyszłości” może być klejony. Między innymi inżynierowie Mercedes-Benz w limuzynie klasy E skleili słupek A i ścianę boczną z resztą nadwozia. W przeprowadzonych później testach zderzeniowych nadwozie pojazdu zaskoczyło wszystkich wysokim wskaźnikiem poziomu bezpieczeństwa, tym samym potwierdzając potencjał technologii klejenia.

Potwierdzona testami długość odcinków klejonych w zaprezentowanym w 1997 r. modelu klasy A wynosiła już ok. 35 m. Z nowymi materiałami klejącymi eksperymentowali także inni producenci pojazdów, co ogromnie przyspieszyło rozwój technologii klejenia. W 2014 r. długość spoin klejowych w przeciętnym samochodzie osobowym wynosiła już 130–160 m, co jest równoznaczne z użyciem 15–18 kg kleju. Trend, jak wskazują najnowsze dane, jest rosnący. Długość spoin klejowych np. w 8. generacji Porsche 911 (MY 2019) wzrosła do 180 m.

Dla wielu producentów pojazdów klejenie zewnętrznych poszyć dachu i drzwi, paneli bocznych, paneli końcowych, przegród i wielu innych elementów nadwozia jest obecnie standardem. Dlatego kleje odgrywają coraz większą rolę w konstrukcji karoserii i montażu końcowym. Specjalne kleje zderzeniowe poprawiają również wytrzymałość zderzeniową tak połączonych konstrukcji w porównaniu z nadwoziami zgrzewanymi punktowo. Elementy dodatkowe także łączy się ze sobą za pomocą odpowiednich klejów, co jednocześnie uszczelnia nadwozie i zwiększa ochronę przed korozją.

Równolegle do klejenia nadwozia na linii produkcyjnej karoserii producenci samochodów, wspólnie z producentami klejów i narzędzi, opracowali nowe metody naprawcze w celu wykonywania profesjonalnych napraw karoserii w warsztatach. Nie wszystkie bowiem metody łączenia, które zastosowano podczas produkcji, można przenieść do warsztatu. Dotyczy to lutospawania i lutowania laserowego, nitowania z pełnym przebiciem czy zgrzewania tarciowego.

Tutaj ważną rolę w połączeniu z nitowaniem, a czasem także ze zgrzewaniem punktowym, odgrywa technologia klejenia nazywana przez specjalistów od budowy karoserii „łączeniem na zimno”. W praktyce warsztatowej połączenie tych metod może uprościć procesy naprawcze i skrócić czas montażu.

Ponadto zastosowanie tej technologii wpływa na ochronę przed korozją, ponieważ zastosowana fabrycznie ochrona antykorozyjna zostaje w znacznym stopniu zachowana. Prawidłowo wykonany „proces łączenia na zimno” oferuje wiele wymiernych korzyści w naprawach karoserii w porównaniu z konwencjonalnym spawaniem.

Do najważniejszych zalet należą:

• brak konieczności podgrzewania, a tym samym brak w miejscu naprawy zmian w strukturze materiału i spadku wytrzymałości,
• brak odkształceń termicznych w obszarze połączeń,
• zachowanie ochrony antykorozyjnej powierzchni, a także możliwość jej łatwego przywrócenia,
• w wielu przypadkach większa wytrzymałość, stabilność i trwałość,
• możliwość łączenia różnych materiałów (stal, aluminium, tworzywa sztuczne, włókno węglowe itp.),
• brak toksycznych oparów i gazów, które mogą wystąpić podczas spawania blach ocynkowanych,
• prostota zastosowanej technologii.

Techniki klejenia można jednak używać do profesjonalnych napraw karoserii tylko wtedy, gdy producent pojazdu wyraźnie na to zezwala. Należy wziąć pod uwagę, że zastosowanie połączeń klejowych do celów naprawczych może zdecydowanie różnić się od procesu łączenia produkcyjnego, który pierwotnie zastosowano w konstrukcji karoserii. W każdym przypadku podstawą profesjonalnej naprawy klejowej jest zapoznanie się z materiałami i procedurami, które zostały opisane w instrukcji naprawy producenta danego modelu pojazdu.

Kleje do produkcji i napraw nadwozi

W konstrukcji nadwozia stosuje się głównie kleje jednoskładnikowe, utwardzane termicznie (1K). Zwykle nakłada się je automatycznie i utwardza w suszarce KTL w temperaturze 170–180°C. Połączenia klejowe elementów konstrukcyjnych nadwozia po lakierowaniu lub podczas procesu montażu zazwyczaj wykonuje się z użyciem klejów utwardzanych na zimno.

Do napraw karoserii w warsztatach dostępne są specjalnie opracowane kleje i odpowiednie informacje na temat metod obróbki. Zalecenia są dostosowane do potrzeb naprawy i powinny być stosowane zgodnie z przepisami danego producenta pojazdu. Kleje zaprojektowano do określonego zastosowania. Są to zazwyczaj kleje dwuskładnikowe (2K) – żywice epoksydowe, poliuretany i akrylany. Ich właściwości niewiele odbiegają od klejów oryginalnych. W porównaniu z klejami jednoskładnikowymi produkty dwuskładnikowe utwardzają się w znacznie niższych temperaturach. Zwykle do utwardzenia wystarcza temperatura pokojowa.
Kleje 2K stosuje się np. do łączenia elementów karoserii narażonych na duże obciążenia mechaniczne, takich jak dachy lub poszycia boczne. W każdym przypadku do przeprowadzenia profesjonalnych napraw należy używać kleju zatwierdzonego przez producenta pojazdu i opisanego w instrukcji naprawy, ponieważ tylko on ma wymagane właściwości.

Unikaj błędów klejenia

Technologia klejenia jest jedną z najbardziej złożonych i czasami niełatwych do opanowania czynności w naprawach karoserii. Jakość naprawy klejowej i jej funkcjonalność zależy więc w dużej mierze od przestrzegania odpowiednich wytycznych dotyczących postępowania z klejem i przygotowania powierzchni. Warunkiem rozpoczęcia procesu klejenia powinny być znajomość czynności naprawczych oraz przeszkolenie pracownika w zakresie zasad prawidłowego postępowania z klejami przeznaczonymi do naprawy karoserii. Takie szkolenie powinien przeprowadzić przedstawiciel producenta pojazdu lub zlecony przez niego szkoleniowiec, np. dostawca kleju.

Na specjalnie przygotowanych szkoleniach specjaliści od napraw karoserii dowiadują się m.in., jak prawidłowo pracować z wykorzystaniem odpowiednich instrukcji dotyczących napraw i na co zwracać uwagę przy posługiwaniu się danym klejem zgodnie z kartami katalogowymi produktów. 

Według ekspertów zdecydowana większość wszystkich błędów podczas klejenia wynika z niewłaściwej aplikacji produktu. Ważnym elementem prawidłowo wykonanej naprawy karoserii są m.in. warunki otoczenia, ponieważ wpływają na jakość i trwałość połączenia klejowego.

Podczas klejenia powietrze w pomieszczeniu nie może być zanieczyszczone pyłem ani mgłą olejową, ponieważ mogą one osadzać się na klejonych powierzchniach i pogarszać przyczepność. Niewskazane jest też wykonywanie w bezpośrednim sąsiedztwie cięcia i lakierowania oraz stosowanie produktów zawierających silikon.
Jako środków czyszczących należy używać wyłącznie produktów, które odparowują bez pozostawiania śladów. Nie należy więc stosować zmywaczy do silikonu, spirytusu, benzyn czyszczących czy preparatów do czyszczenia felg. O tym, jakie środki czyszczące są dozwolone przez producenta pojazdu, specjalista może dowiedzieć się z instrukcji napraw. 

Powierzchni klejonych, które zostały już przygotowane do klejenia i oczyszczone, nie można dotykać bez odpowiednich rękawic ochronnych. Zabronione jest korzystanie z rękawic roboczych wykonanych z winylu. Dozwolone są tylko te, które nie zawierają silikonu. Osoba, która przeprowadza naprawę karoserii, powinna przestrzegać czasu odparowania środka czyszczącego i zachować jak najkrótszy odstęp czasu między przygotowaniem i czyszczeniem powierzchni a nakładaniem kleju. Przestrzeganie procedur podczas czyszczenia i klejenia pozwoli uniknąć ponownego zabrudzenia miejsca naprawy.

Także temperatura obróbki istotnie wpływa na jakość naprawy klejowej. W kartach katalogowych producentów klejów lub w wytycznych dotyczących napraw wyraźnie podano więc dopuszczalne zakresy temperatur, których należy bezwzględnie przestrzegać. 

Obowiązuje zasada, żeby nie kleić przy temperaturach sklejanych elementów i otoczenia poniżej +15°C i powyżej +35°C. Utwardzanie spoin jest spowolnione w niskich temperaturach, a łączone elementy, które są zbyt zimne, mogą być niedostatecznie zwilżone klejem, co ostatecznie zmniejszy przyczepność. Z kolei zbyt wysokie temperatury skracają dopuszczalny czas obróbki, co również może negatywnie wpływać na jakość połączenia.

Ważnym parametrem jest również czas obróbki. Zwykle ta informacja podana jest w karcie katalogowej kleju i odnosi się do temperatury pokojowej. Krytyczna staje się sytuacja, w której przekroczono już czas obróbki, a klej nadal wydaje się wystarczająco płynny. W takim przypadku przyczepność kleju do elementu nie jest już zagwarantowana ze względu na słabszą zdolność zwilżania.

Z tego powodu większość producentów samochodów w celu zapewnienia właściwej jakości wymaga od warsztatów naprawczych podjęcia odpowiednich działań. Prawidłowości wykonanego klejenia nie można łatwo sprawdzić, nie niszcząc miejsca naprawy. Producenci zalecają prowadzenie protokołu klejenia podczas procesu naprawy. Ma to na celu zminimalizowanie błędów obróbki, zoptymalizowanie procesu naprawy oraz udokumentowanie użytych materiałów i narzędzi.

Złożona mieszanka wielomateriałowa

Zwiększająca swoją objętość mieszanka wielomateriałowa komplikuje nie tylko produkcję pojazdów na linii produkcyjnej. Sprawia trudności także podczas napraw nadwozia w warsztatach. W przypadku uszkodzenia nowe technologie wymagają także nowych, specjalnie dostosowanych procedur diagnostycznych i naprawczych. Ponadto naprawa nowoczesnego, zoptymalizowanego pod względem masy nadwozia pojazdu może być znacznie bardziej wymagająca lub jeszcze nieznana ze względu na zastosowanie nowych materiałów i związane z tym nowe procesy łączenia. 

Dotychczas do zdiagnozowania uszkodzeń powypadkowych wystarczało sprawdzenie konwencjonalnych nadwozi stalowych na ramie naprawczej do karoserii. Podczas przeprowadzania analiz pomocne były przymiary i taśmy pomiarowe. Jednak w przypadku nawet lekkich uszkodzeń karoserii nowoczesnych nadwozi może być wymagane wykonanie pomiarów nadwozia za pomocą elektronicznego urządzenia pomiarowego. Lekkie nadwozia wykonane z wielu rodzajów materiałów cechują bardzo małe tolerancje pomiarowe. Według Porsche wynoszą one obecnie ±1 mm, natomiast kiedyś standardem było do ±5 mm.

Jak rozdzielić sklejone powierzchnie

Połączenia klejone mogą utrudniać pracę blacharza podczas napraw nadwozia. Ze względu na ekstremalną siłę klejenia, w połączeniu z innymi technikami łączenia, zdeformowanych blach nie można oddzielić od siebie w zwykły sposób, np. wykorzystując dłuto do karoserii.

Niewiele pomogą także tarcze do cięcia lub szlifowania oraz rozwiercanie miejsc zgrzewania i nitowania. Aby profesjonalnie rozdzielić takie połączenia, konieczne jest zastosowanie ciepła i podgrzanie spoin. Jednak z uwagi na ochronę przed korozją i ograniczoną przestrzeń (ryzyko pożaru) nie można wykorzystać do tego palnika do spawania.

Zastosowanie opalarki także nie przyniesie oczekiwanych efektów. Podgrzanie kleju do temperatury, która umożliwi rozdzielenie blach, wymaga długiego czasu. Ciepło odpadowe utrudnia wykonywanie prac, szczególnie w  małych i zamkniętych pomieszczeniach. Dlatego w takich przypadkach specjaliści zalecają zastosowanie odpowiedniej nagrzewnicy indukcyjnej. Ciepło indukcyjne od dawna sprawdza się w usuwaniu klejonych szyb bocznych i tylnych. W tym celu nagrzewa się prądem indukcyjnym konstrukcję karoserii, tak aby za pomocą specjalnych klinów możliwe było stopniowe oderwanie szyby od zmiękczonej warstwy kleju bez uszkodzeń. W ten sam sposób można również potraktować trudniejsze do podgrzania spoiny klejowe między panelami karoserii.

Ciepło powstałe w wyniku zastosowania nagrzewnicy indukcyjnej zmiękcza klej w bardzo krótkim czasie. To sprawia, że blachy można oddzielić od siebie przy stosunkowo niewielkim wysiłku. Nie ma przy tym znaczenia, czy chodzi o połączenia typu stal-stal czy stal-aluminium. Do rozdzielenia blach aluminiowych potrzebna jest mocniejsza nagrzewnica, ponieważ aluminium jest materiałem o dobrych właściwościach przewodzących, szybciej się nagrzewa i oddaje ciepło.

Inną możliwością jest podgrzewanie szwów klejowych za pomocą specjalnego systemu grzewczego na podczerwień. W tym przypadku lakiernik podgrzewa blachę i znajdujący się pod nią klej za pomocą pulsującego promieniowania elektromagnetycznego. Metoda ta nie zdążyła się jeszcze przyjąć wśród warsztatów, ponieważ nie ma konkretnych zaleceń producentów pojazdów, jaką metodą należy rozłączać sklejone szwy w przypadku naprawy.