Współczesne nadwozia samochodów osobowych mają coraz częściej charakter wielomateriałowy. W konstrukcjach typu body-in-white, obok tradycyjnych gatunków stali, stosuje się stale o podwyższonej i ultrawysokiej wytrzymałości, stopy aluminium oraz elementy wykonane z materiałów kompozytowych, dobierane celowo do funkcji poszczególnych obszarów nadwozia.

Zmiana materiałowa istotnie wpływa na technologię napraw powypadkowych. Naprawa nadwozia przestaje być wyłącznie odtworzeniem geometrii i wyglądu elementu, a coraz częściej wymaga identyfikacji materiału, doboru właściwej technologii oraz ścisłego przestrzegania procedur producenta pojazdu i systemu lakierniczego.

W tym kontekście tradycyjna rutyna warsztatowa bywa niewystarczająca, a jej bezrefleksyjne stosowanie może prowadzić do błędów, które ujawniają się dopiero w trakcie eksploatacji pojazdu. Szczególnie wrażliwym etapem procesu naprawczego jest część lakiernicza.

Różnice pomiędzy stalą, stopami aluminium i materiałami kompozytowymi dotyczą zachowania się powierzchni po obróbce, podatności na zanieczyszczenia oraz mechanizmów adhezji i degradacji powłok. Błędy na etapie przygotowania podłoża i doboru systemu powłokowego prowadzą do wad, takich jak:

• utrata przyczepności,
• korozja podpowłokowa
• czy pęcherze,

obniżając trwałość naprawy mimo pozornie poprawnego efektu wizualnego.W dalszej części artykułu omówiono różnice między naprawą i lakierowaniem elementów wykonanych ze stopów aluminium oraz materiałów kompozytowych, ze szczególnym uwzględnieniem odmiennych procedur przygotowania powierzchni i wymagań procesowych.

Designed by Freepik

Ilustracja 1. Materiały ścierne i narzędzia używane wcześniej do obróbki stali mogą przenosić cząstki żelaza, które wprowadzone w powierzchnię stopu aluminium stają się lokalnymi ogniskami korozji elektrochemicznej.

Elementy nadwoziowe ze stopów aluminium

Specyfika podłoża i konsekwencje technologiczne w procesach lakierniczych

W naprawach powypadkowych elementów nadwoziowych, wykonanych ze stopów aluminium kluczowym zagadnieniem technologicznym jest zapewnienie trwałej adhezji systemu powłokowego do podłoża przy jednoczesnym ograniczeniu ryzyka degradacji powłok w trakcie eksploatacji pojazdu. W przeciwieństwie do elementów stalowych elementy wykonane ze stopów aluminium charakteryzują się wysoką reaktywnością chemiczną materiału bazowego, co bezpośrednio wpływa na sposób przygotowania powierzchni oraz organizacji procesu lakierniczego.

Po odsłonięciu materiału stopu aluminium w wyniku obróbki mechanicznej dochodzi do szybkiego tworzenia się warstwy tlenku aluminium, która powstaje samorzutnie w warunkach atmosferycznych i stanowi barierę pasywacyjną o istotnym znaczeniu technologicznym [1]. Naturalnie powstająca warstwa tlenku aluminium chroni stop przed korozją ogólną, jednocześnie utrudnia uzyskanie stabilnej adhezji powłok.

W technologii lakierniczej oznacza to konieczność prowadzenia procesu w ściśle określonym reżimie czasowym, szczególnie w odniesieniu do momentu aplikacji warstw pośrednich. W praktyce naprawczej problem ten występuje przede wszystkim w procesach typu refinish, czyli lakierowania naprawczego pojazdów eksploatowanych.

Refinish obejmuje zespół operacji prowadzonych po usunięciu uszkodzeń powypadkowych, w tym przygotowanie podłoża, aplikację podkładów, warstw nawierzchniowych i ich utwardzanie, przy czym proces ten realizowany jest w warunkach warsztatowych, a nie w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych. W tym kontekście szczególnego znaczenia nabierają procedury technologiczne opracowywane przez producentów systemów lakierniczych.

Procedura dotycząca przygotowania elementów wykonanych ze stopów aluminium wskazuje na konieczność niezwłocznego przejścia od obróbki mechanicznej do etapu gruntowania lub chemicznego przygotowania powierzchni. Warstwa tlenku aluminium może bowiem może odtworzyć się w krótkim czasie od zakończenia szlifowania, co w przypadku przekroczenia dopuszczalnego odstępu czasowego wymaga ponownego przygotowania podłoża [2].

Istotnym elementem technologii napraw stopów aluminium jest także dobór oraz organizacja narzędzi i materiałów stosowanych w procesach przygotowania powierzchni. Narzędzia wykorzystywane do obróbki stopów aluminium, takie jak:

• szlifierki mimośrodowe,
• krążki ścierne
• czy szczotki,

nie muszą różnić się konstrukcyjnie od narzędzi stosowanych do stali.

Kluczowe znaczenie ma jednak to, że nie mogą być one stosowane zamiennie. Materiały ścierne i narzędzia używane wcześniej do obróbki stali mogą przenosić cząstki żelaza, które wprowadzone w powierzchnię stopu aluminium stają się lokalnymi ogniskami korozji elektrochemicznej.

Zjawisko to jest jedną z głównych przyczyn wad powłok lakierniczych, które ujawniają się po okresie eksploatacji pojazdu [1,3]. Z tego względu w praktyce naprawczej zaleca się organizacyjne rozdzielenie narzędzi i materiałów przeznaczonych do obróbki stali oraz stopów aluminium.

Można to zrobić, wydzielając odrębne zestawy narzędzi, jednoznacznie znakując materiały ścierne, a w przypadku zakładów o większej skali działalności – także fizycznie wydzielając strefy robocze. Takie podejście jest standardem w programach certyfikacyjnych producentów pojazdów i organizacji branżowych zajmujących się technologią napraw nadwozi wielomateria-łowych [3,4].

Dobór warstw pośrednich oraz parametrów aplikacji w procesach lakierniczych elementów, które są wykonane ze stopów aluminium, powinien być każdorazowo zgodny z procedurą OEM oraz kartami technicznymi producentów materiałów lakierniczych. Dokumentacje techniczne podkładów epoksydowych dopuszczonych do stosowania na stopach aluminium zawierają odmienne wymagania dotyczące przygotowania podłoża niż w przypadku stali.

Obejmują one m.in. inne zakresy gradacji szlifowania oraz precyzyjnie określone parametry aplikacji i utwardzania. Parametry te należy traktować jako integralny element procedury technologicznej, a nie jako zmienne podlegające dowolnej modyfikacji w warunkach warsztatowych [4].

Trwałość systemu powłokowego uzależniona jest od dyscypliny procesowej, kontroli czasu pomiędzy kolejnymi etapami przygotowania powierzchni, eliminacji zanieczyszczeń krzyżowych oraz ścisłego przestrzegania procedur technologicznych określonych przez producentów pojazdów i systemów lakierniczych [1–4]. Dodatkowym aspektem technologicznym, który należy uwzględnić w naprawach elementów wykonanych ze stopów aluminium, jest charakter pyłów powstających w trakcie obróbki mechanicznej.

Pyły aluminium, szczególnie o drobnej frakcji, charakteryzują się wysoką reaktywnością chemiczną oraz znaczną powierzchnią właściwą, co w określonych warunkach może prowadzić do ich zapłonu lub gwałtownego spalania. Zjawisko to wiąże się nie z temperaturą topnienia materiału, lecz z kinetyką reakcji utleniania cząstek o bardzo małych rozmiarach, dla których bariera energetyczna zapłonu jest istotnie obniżona [5].

W dokumentach technicznych dotyczących bezpieczeństwa pracy w naprawach powypadkowych wskazuje się, że pyły aluminium mogą ulegać zapłonowi w obecności źródła energii inicjującej, takiego jak iskra mechaniczna, ładunek elektrostatyczny lub rozgrzany element urządzenia. W przypadku konkretngo stężenia pyłu w powietrzu możliwe jest również wystąpienie zjawiska gwałtownego spalania o charakterze wybuchowym.

Z tego względu pyły aluminium klasyfikowane są jako palne pyły metaliczne, a ich obecność wymaga odmiennych zasad postępowania niż w przypadku pyłów powstających przy obróbce stali [5]. Z punktu widzenia organizacji procesu oznacza to:

• konieczność stosowania skutecznych systemów odciągu pyłów,
• regularnego czyszczenia stanowisk pracy
• oraz unikania akumulacji pyłów w obrębie urządzeń szlifierskich i instalacji wentylacyjnych.

źródło: Porsche

Ilustracja 2. Nadwozie Taycana łączy wysokowytrzymałe stale z elementami aluminiowymi, co stawia nowe wymagania przed lakiernikami i blacharzami. Odpowiedni dobór chemii i technik aplikacji powłok jest tu równie ważny jak sama konstrukcja karoserii.

W literaturze branżowej podkreśla się również, że instalacje odpylające przeznaczone do obróbki aluminium nie powinny być łączone z instalacjami obsługującymi stanowiska obróbki stali, ponieważ mieszanina pyłów metalicznych o różnych właściwościach fizykochemicznych może zwiększać ryzyko zapłonu [5]. W tym sensie wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy stanowią integralny element technologii napraw elementów aluminiowych i powinny być uwzględniane równolegle z wymaganiami jakościowymi dotyczącymi trwałości powłok lakierniczych.

Proces suszenia i wygrzewania powłok lakierniczych na elementach wykonanych ze stopów aluminium wymaga odmiennego podejścia technologicznego niż w przypadku elementów stalowych, mimo że nominalne temperatury robocze kabin lakierniczych są często zbliżone. Różnice te wynikają przede wszystkim z odmiennych właściwości fizycznych materiałów.

Stopy aluminium charakteryzują się znacznie wyższą przewodnością cieplną, której typowe wartości mieszczą się w zakresie ok. 150–220 W/(m·K) – w zależności od składu stopu, podczas gdy dla stali konstrukcyjnych stosowanych w nadwoziach wartość ta wynosi zwykle 40–60 W/(m·K). Oznacza to, że elementy wykonane ze stopów aluminium znacznie szybciej przewodzą ciepło w całej objętości materiału.

Jednocześnie stopy aluminium wykazują mniejszą pojemność cieplną w przeliczeniu na jednostkę objętości w porównaniu ze stalą. Choć ciepło właściwe stopów aluminium jest wyższe i wynosi ok. 0,85–0,95 kJ/(kg·K), to ich gęstość jest istotnie niższa (ok. 2,7 g/cm³) niż gęstość stali (ok. 7,8 g/cm³).

W efekcie pojemność cieplna objętościowa elementów wykonanych ze stopów aluminium jest niższa niż w przypadku elementów stalowych, co powoduje, że do podniesienia temperatury aluminium o określoną wartość wymagana jest mniejsza ilość energii cieplnej. W procesach lakierowania naprawczego typu refinish, producenci systemów lakierniczych oraz dokumentacje OEM najczęściej dopuszczają suszenie i wygrzewanie powłok na elementach aluminiowych w temperaturach rzędu 50–60°C, przy czym wartość ta odnosi się do temperatury elementu, a nie wyłącznie do temperatury powietrza w kabinie lakierniczej.

W kartach technicznych podkładów epoksydowych i akrylowych przeznaczonych do stosowania na stopach aluminium wskazuje się, że typowy czas wygrzewania w temperaturze 60°C wynosi ok. 30 min, liczonych od momentu osiągnięcia przez element wymaganej temperatury, co oznacza konieczność uwzględnienia czasu nagrzewania samego podłoża [4]. W praktyce technologicznej istotne znaczenie ma fakt, że aluminium charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną.

Powoduje to szybkie nagrzewanie się elementu, ale jednocześnie sprzyja powstawaniu lokalnych różnic temperatur w obszarach o zmiennej grubości materiału, w strefach przetłoczeń oraz w miejscach, gdzie zastosowano grubsze warstwy materiałów wypełniających lub podkładowych. Zjawisko to ma bezpośredni wpływ na przebieg procesów odparowania rozpuszczalników oraz sieciowania powłok.

Zbyt intensywne nagrzewanie może prowadzić do przedwczesnego zamknięcia powierzchni warstwy lakierniczej, przy jednoczesnym uwięzieniu lotnych składników w głębszych warstwach, co w konsekwencji zwiększa ryzyko powstawania pęcherzy lub lokalnych odspojeń powłoki w późniejszym okresie eksploatacji [2,4]. Z tego względu w procedurach refinish dla elementów wykonanych ze stopów aluminium zaleca się stosowanie łagodniejszych reżimów cieplnych oraz unikanie gwałtownych przyrostów temperatury.

W dokumentacjach technologicznych podkreśla się, że proces suszenia powinien być poprzedzony odpowiednim czasem odparowania międzywarstwowego w temperaturze otoczenia, a następnie prowadzony w sposób zapewniający równomierne nagrzewanie całego elementu. Szczególną ostrożność zaleca się przy stosowaniu promienników podczerwieni, ponieważ mogą one powodować znaczne lokalne przegrzanie powierzchni elementu, nieodzwierciedlone w pomiarze temperatury powietrza w kabinie [1,4].

W kontekście wieloetapowych napraw istotne znaczenie ma również liczba cykli suszenia. W przypadku elementów aluminiowych producenci systemów lakierniczych oraz OEM wskazują, że wielokrotne powtarzanie cykli wygrzewania, nawet w temperaturach uznawanych za umiarkowane, zwiększa ryzyko kumulacji energii cieplnej w materiale i nasila zjawiska niepożądane, związane z migracją wilgoci i gazów w strukturze powłok.

Z tego względu zaleca się ograniczanie liczby cykli wygrzewania do minimum technologicznie niezbędnego oraz planowanie procesu w taki sposób, aby maksymalna liczba warstw była utwardzana w ramach jednego, kontrolowanego cyklu cieplnego [1,2]. W dokumentacjach OEM dotyczących napraw nadwozi wielomateriałowych podkreśla się ponadto, że procesy suszenia i wygrzewania elementów aluminiowych powinny być analizowane w kontekście ich połączenia z innymi materiałami konstrukcyjnymi.

Elementy wykonane ze stopów aluminium są często zespolone z elementami stalowymi lub kompozytowymi, co powoduje, że lokalne nagrzewanie się jednego materiału może prowadzić do niepożądanego oddziaływania cieplnego na sąsiadujące strefy o odmiennych właściwościach mechanicznych i technologicznych. W tym ujęciu kontrola parametrów suszenia i wygrzewania staje się elementem zarządzania całym procesem naprawy, a nie wyłącznie zagadnieniem jakości powłoki [1,3].

Podsumowując, proces suszenia i wygrzewania powłok lakierniczych na elementach wykonanych ze stopów aluminium powinien być prowadzony przy precyzyjnie kontrolowanych parametrach temperatury i czasu, z uwzględnieniem rzeczywistej temperatury elementu, liczby cykli cieplnych oraz sposobu dostarczania energii. Przestrzeganie zaleceń producentów systemów lakierniczych i dokumentacji OEM w tym zakresie stanowi warunek uzyskania trwałej powłoki lakierniczej oraz ograniczenia ryzyka wad ujawniających się w trakcie eksploatacji pojazdu oraz konieczności powtarzania czynności naprawczych, co generuje dodatkowe koszty [1–4].

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Diagnostyka

Porównanie emisji hałasu w samochodach z napędem konwencjonalnym, elektrycznym i hybrydowym

Obecnie dużą wagę przywiązuje się do ochrony środowiska, także w kontekście wpływu oddziaływania motoryzacji na środowisko naturalne. 

Oleje i smary

Badanie oleju silnikowego jako narzędzie diagnostyczne

Olej silnikowy gra ważną rolę w prawidłowej pracy silnika spalinowego. Jego podstawowym zadaniem jest zapewnienie odpowiednich warunków smarowania współpracujących elementów, ograniczenie tarcia i chłodzenie, a także ochrona powierzchni roboczych przed nadmiernym zużyciem. 

źródło: POLEKSMOT 

Elementy nadwoziowe wykonane z materiałów kompozytowych

Ograniczenia materiałowe i konsekwencje dla procesów lakierniczych

We współczesnych konstrukcjach nadwozi coraz częściej wykorzystuje się elementy wykonane z materiałów kompozytowych, zarówno w pojazdach klasy premium, jak i w wybranych segmentach pojazdów masowych. Materiały kompozytowe stosowane we współczesnych konstrukcjach nadwoziowych nie stanowią jednorodnej grupy materiałowej, a ich właściwości technologiczne, mechaniczne i powierzchniowe są w dużym stopniu determinowane zarówno rodzajem zastosowanego wzmocnienia, jak i charakterem osnowy polimerowej.

Z punktu widzenia napraw powypadkowych oraz procesów lakierniczych szczególne znaczenie mają kompozyty na osnowie polimerowej wzmacniane włóknami, w tym CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) oraz materiały formowane typu SMC (Sheet Molding Compound). Różnią się one nie tylko parametrami wytrzymałościowymi, lecz także budową warstwy powierzchniowej i jej kompatybilnością z systemami powłokowymi [6,7].

Kompozyty CFRP charakteryzują się wysokim udziałem włókien węglowych o znacznej sztywności i wytrzymałości właściwej, zespolonych z osnową epoksydową lub poliuretanową. W zastosowaniach nadwoziowych CFRP wykorzystywane są głównie w elementach o podwyższonych wymaganiach konstrukcyjnych i masowych, takich jak panele strukturalne, dachy czy elementy wzmacniające.

Z technologicznego punktu widzenia istotne jest, że powierzchnia elementów CFRP rzadko stanowi bezpośrednio odsłoniętą osnowę epoksydową. Najczęściej jest ona pokryta dodatkową warstwą ochronną lub lakierem bazowym nanoszonym na etapie produkcji elementu, którego zadaniem jest zabezpieczenie materiału przed degradacją środowiskową oraz zapewnienie jednorodnej powierzchni estetycznej.

Uszkodzenie tej warstwy w trakcie naprawy odsłania osnowę polimerową o ograniczonej energii powierzchniowej, co istotnie wpływa na adhezję wtórnych systemów lakierniczych [8]. Kompozyty GFRP wzmacniane włóknami szklanymi, wykazują mniejszą sztywność i wytrzymałość niż CFRP, lecz charakteryzują się większą odpornością na uszkodzenia oraz niższym kosztem wytwarzania.

Z tego względu znajdują zastosowanie głównie w elementach poszycia zewnętrznego, panelach nadwoziowych oraz osłonach aerodynamicznych. W przypadku GFRP osnowa polimerowa jest najczęściej oparta na żywicach poliestrowych lub winyloestrowych, których właściwości powierzchniowe różnią się od żywic epoksydowych.

Powierzchnia elementów GFRP może wykazywać większą porowatość oraz podatność na absorpcję wilgoci, co w procesach lakierniczych wymaga szczególnej kontroli przygotowania podłoża oraz ograniczenia intensywności oddziaływania cieplnego. Niewłaściwe przygotowanie powierzchni GFRP prowadzi do zwiększonego ryzyka pęcherzy powłoki, jak również do utraty adhezji na granicy powłoka–podłoże [6,9].

Materiały SMC stanowią odrębną grupę kompozytów, w których krótkie włókna szklane są rozproszone w osnowie polimerowej i formowane w procesie prasowania w podwyższonej temperaturze. Z punktu widzenia technologii napraw SMC są materiałami szczególnie istotnymi, ponieważ szeroko stosuje się je w seryjnych pojazdach jako elementy poszycia zewnętrznego, takie jak błotniki, maski czy klapy.

Charakterystyczną cechą elementów SMC jest obecność warstwy wierzchniej w postaci żelkotu lub warstwy powierzchniowej o zwiększonej zawartości żywicy, której zadaniem jest zapewnienie odpowiedniej jakości estetycznej oraz ograniczenie porowatości materiału. Warstwa ta gra kluczową rolę w procesach lakierniczych, ponieważ stanowi właściwe podłoże dla systemów powłokowych, a jej uszkodzenie lub całkowite usunięcie prowadzi do odsłonięcia struktury kompozytu o znacznie gorszych właściwościach adhezyjnych [7,9].

Znaczenie warstwy wierzchniej w elementach kompozytowych jest zasadnicze z punktu widzenia trwałości naprawy lakierniczej. W odróżnieniu od materiałów metalicznych, gdzie obróbka mechaniczna prowadzi do jednorodnego odsłonięcia materiału bazowego, w przypadku kompozytów usunięcie warstwy powierzchniowej skutkuje ekspozycją osnowy polimerowej oraz włókien wzmacniających, co istotnie zmienia charakter podłoża.

Powierzchnie takie charakteryzują się niską energią powierzchniową, niejednorodnością chemiczną oraz zwiększoną zdolnością do absorpcji wilgoci i lotnych składników, co bezpośrednio przekłada się na ryzyko wad powłokowych. Z tego względu w procedurach naprawczych OEM i zaleceniach producentów systemów lakierniczych szczególny nacisk kładzie się na zachowanie integralności warstwy wierzchniej lub jej kontrolowane odtworzenie przed aplikacją powłok nawierzchniowych [6–9].

W konsekwencji zróżnicowanie materiałów kompozytowych stosowanych w nadwoziach pojazdów wymusza indywidualne podejście technologiczne do każdego rodzaju podłoża. Identyfikacja rodzaju kompozytu oraz ocena stanu warstwy powierzchniowej stanowią punkt wyjścia do prawidłowego zaprojektowania procesu lakierniczego, a przenoszenie jednolitych procedur pomiędzy CFRP, GFRP i SMC bez uwzględnienia ich specyfiki materiałowej prowadzi do wzrostu ryzyka wad i obniżenia trwałości naprawy.

W praktyce napraw powypadkowych elementów wykonanych z materiałów kompozytowych zasadniczym ograniczeniem procesowym jest wąskie okno temperaturowe, w którym możliwe jest prowadzenie suszenia i wygrzewania powłok lakierniczych bez ryzyka degradacji materiału bazowego. W przeciwieństwie do elementów stalowych i wykonanych ze stopów aluminium, gdzie dopuszczalne temperatury wygrzewania powłok często sięgają 60–80°C, elementy kompozytowe wykazują mniejszą tolerancję na oddziaływanie cieplne, wynikającą z właściwości osnowy polimerowej.

Dla kompozytów powszechnie stosowanych w elementach poszycia zewnętrznego bezpieczny zakres temperatury suszenia w procesach lakierowania naprawczego ogranicza się najczęściej do 40–60°C, przy czym w wielu procedurach OEM górna granica 60°C traktowana jest jako wartość maksymalna, a nie nominalna. Praktyka warsztatowa pokazuje, że długotrwałe utrzymywanie temperatury w pobliżu górnej granicy, zwłaszcza przy wielokrotnych cyklach suszenia, prowadzi do lokalnego uplastycznienia osnowy, nawet jeżeli temperatura zeszklenia (Tg) danego materiału deklarowana przez producenta jest wyższa.

Wynika to z faktu, że elementy kompozytowe w pojazdach seryjnych nie są projektowane z myślą o ponownym wygrzewaniu w warunkach naprawczych, a ich struktura może zawierać strefy o obniżonej odporności cieplnej, wynikające z procesu formowania. W przypadku kompozytów epoksydowych wzmacnianych włóknami węglowymi, stosowanych głównie w pojazdach o wysokich wymaganiach konstrukcyjnych, temperatura zeszklenia osnowy może osiągać wartości powyżej 120°C, jednak również w tym przypadku procedury naprawcze OEM zazwyczaj nie dopuszczają suszenia powłok lakierniczych w temperaturach zbliżonych do Tg.

W praktyce refinish bezpieczne temperatury suszenia dla takich elementów również ograniczane są do zakresu maksymalnie 60°C, a w wielu przypadkach zalecane jest suszenie w temperaturze otoczenia z wydłużonym czasem odparowania i utwardzania. Kluczowym błędem technologicznym w lakierowaniu elementów kompozytowych jest przenoszenie schematów suszenia opracowanych dla metali, w szczególności stosowanie intensywnego nagrzewania bezpośrednio po aplikacji materiału lakierniczego.

Zbyt szybki przyrost temperatury powoduje zamknięcie się powierzchni powłoki przy jednoczesnym uwięzieniu rozpuszczalników i wilgoci w podłożu lub w warstwach pośrednich. W przypadku materiałów kompozytowych zjawisko to jest dodatkowo nasilone przez porowatość materiału oraz obecność mikropustek w strukturze osnowy.

W efekcie po ochłodzeniu i w trakcie eksploatacji pojazdu ujawniają się charakterystyczne wady w postaci pęcherzy, lokalnych odspojeń powłoki lub utraty przyczepności na granicy powłoka–podłoże. Szczególnie problematyczne jest stosowanie promienników podczerwieni do suszenia elementów kompozytowych.

Ze względu na ograniczoną przewodność cieplną oraz niejednorodność strukturalną kompozytów, nagrzewanie promiennikowe prowadzi do znacznych gradientów temperatury między warstwą powierzchniową a wnętrzem elementu. W praktyce oznacza to możliwość lokalnego przekroczenia dopuszczalnej temperatury osnowy polimerowej przy jednoczesnym braku jednoznacznych sygnałów ostrzegawczych w pomiarze temperatury powietrza.

Skutkiem mogą być trwałe deformacje elementu, mikropęknięcia osnowy lub osłabienie wiązania między włóknem, a osnową, które nie zawsze są widoczne bezpośrednio po zakończeniu naprawy. Z technologicznego punktu widzenia proces lakierowania elementów kompozytowych powinien być projektowany w taki sposób, aby minimalizować liczbę cykli cieplnych oraz ograniczać maksymalną temperaturę oddziaływania.

Preferowane są:

• dłuższe czasy odparowania w temperaturze otoczenia,
• umiarkowane suszenie kabinowe w dolnym zakresie temperatur
• oraz bezwzględna kontrola temperatury samego elementu. 

Takie podejście znacząco redukuje ryzyko wad powłokowych i degradacji materiału bazowego, które w przypadku kompozytów mają charakter nieodwracalny.

Gdzie kończy się rutyna, a zaczynają nowe wyzwania

Konsekwencje proceduralne i kompetencyjne dla warsztatów

Jak wykazano w tym artykule, różnice pomiędzy materiałami nie ograniczają się do odmiennej techniki prostowania czy łączenia, lecz bezpośrednio wpływają również na procesy lakiernicze. W tym kontekście rutyna warsztatowa, rozumiana jako stosowanie sprawdzonych, lecz uniwersalnych schematów technologicznych, staje się potencjalnym źródłem błędów.

Granica między poprawną praktyką a nieprawidłową technologią coraz częściej przebiega na poziomie znajomości procedur OEM, kart technicznych materiałów oraz właściwej interpretacji ograniczeń materiałowych. Z tego względu kompetencje personelu wykonującego naprawy lakiernicze muszą obejmować nie tylko umiejętność aplikacji materiałów, lecz również zdolność do oceny, czy dana metoda, parametr lub urządzenie są dopuszczalne dla konkretnego rodzaju podłoża.

Rosnąca złożoność konstrukcji nadwozi powoduje również, że odpowiedzialność warsztatu nie kończy się na wykonaniu naprawy zgodnie z subiektywną oceną jakości. W przypadku pojazdów objętych procedurami producenta brak zgodności z wytycznymi OEM może skutkować utratą gwarancji, odpowiedzialnością cywilną lub zakwestionowaniem naprawy w procesach likwidacji szkód. W tym sensie szkolenia, certyfikacje oraz wewnętrzne procedury kontroli jakości przestają być elementem fakultatywnym, a stają się warunkiem bezpiecznego funkcjonowania zakładu naprawczego w realiach współczesnej motoryzacji.

Literatura:
[1] ASM Handbook, Volume 13A: Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM International.
[2] PPG Industries, Automotive Refinish Technical Data Sheets – Aluminum Substrates.
[3] I-CAR, Aluminum Repairability and Refinish Guidelines.
[4] Montañez J. et al., Corrosion and surface contamination of aluminum alloys in automotive repair, Surface and Coatings Technology.
[5] OEM Collision Repair Manuals – Aluminum Repair (BMW Group, Audi AG, Jaguar Land Rover).
[6] ASM International, ASM Handbook, Volume 21: Composites, ASM International, Materials Park (OH), USA, 2001.
[7] Mallick, P.K., Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design, 3rd Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2007.
[8] Mouritz, A.P., Introduction to Aerospace Materials, Woodhead Publishing, Elsevier, Cambridge, 2012.
[9] Strong, A.B., Fundamentals of Composites Manufacturing: Materials, Methods and Applications, 2nd Edition, Society of Manufacturing Engineers (SME), Dearborn, 2008.

Autorzy publikacji: Janusz Cebulski, Dorota Pasek, Wioletta Cebulska

Artykuł został przygotowany przez ekspertów ze Stowarzyszenia Rzeczoznawców Motoryzacyjnych i Maszynowych oraz Biegłych POLEKSMOT. Członkowie Stowarzyszenia stanowią grupę specjalistów w dziedzinach związanych z motoryzacją, budową oraz eksploatacją maszyn i urządzeń, a także szeroko rozumianą inżynierią materiałową. Więcej informacji o Stowarzyszeniu można znaleźć na stronie: poleksmot.pl.