Te innowacje znacząco zwiększają wymagania dotyczące szczelności połączeń. Media takie jak płyny czy gazy nie mogą wyciekać w sposób niekontrolowany, ani przedostawać się z zewnątrz. Jednocześnie elementy złączne muszą przez lata wytrzymywać obciążenia mechaniczne oraz zmieniające się warunki środowiskowe. To stawia kluczowe pytanie przed inżynierami i konstruktorami:

W jaki sposób można zaprojektować połączenia, by spełniały wymagania uszczelnienia przez cały okres użytkowania, nie komplikując przy tym ich montażu i konserwacji?

Nowoczesne podejście do tego problemu opiera się na trzech filarach:

1. Perspektywiczny inżyniering;
2. Specjalistyczne rozwiązania uszczelniające;
3. Innowacyjne metody testowania.

Perspektywiczny inżyniering: szczelność jako zasada projektowania

Szczelność połączenia nie zaczyna się od momentu wyboru elementu złącznego – musi być uwzględniona już we wczesnej fazie rozwoju. Wycieki i kosztowne naprawy można wyeliminować tylko wtedy, gdy od samego początku wszystkie istotne czynniki będą brane pod uwagę. Precyzyjna analiza obciążeń działających na połączenia powinna uwzględniać:

Rozszerzalność termiczną i różnice materiałowe

W koncepcjach lekkiej konstrukcji często łączy się aluminium, stale wysokowytrzymałe lub tworzywa sztuczne. Materiały te rozszerzają się w różnym stopniu przy zmianach temperatury, co może znacznie obciążać połączenie. Nowoczesne projektowanie uwzględnia te efekty poprzez specyficzne dostosowanie geometrii, napięcia wstępnego oraz doboru materiałów.

Obciążenia dynamiczne i zachowanie osiadowe

W zespołach takich jak obudowy akumulatorów czy ogniwa paliwowe, wibracje, zmiany ciśnienia lub cykle temperatury powodują mikroskopijne ruchy między łączonymi częściami. Bez odpowiednich środków zaradczych, ruchy te mogą kumulować się w czasie i prowadzić do nieszczelności. Analizy oparte na symulacjach pozwalają wcześnie wykryć te efekty i skompensować je przez środki konstrukcyjne.

Odporność na media i korozję

Połączenia muszą być odporne na różne media, takie jak płyny chłodzące, kondensat czy wodór. Rolę odgrywają tu nie tylko materiały odporne na korozję, ale również prawidłowa konstrukcja powierzchni kontaktowych – tak by zminimalizować potencjalne kanały przecieków. Wiodący producenci elementów złącznych, np. firma ARNOLD, oferują w tym zakresie narzędzia obliczeniowe i testy prototypów, które wspierają proces opracowania optymalnych rozwiązań łączących.

Specjalistyczne rozwiązania uszczelniające w nowoczesnych pojazdach

Każde zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym ma indywidualne wymagania dotyczące szczelności. Producenci elementów złącznych opracowują więc specjalnie dostosowane elementy, które są dokładnie dopasowane do konkretnych warunków eksploatacji:

Elementy złączne ze zintegrowaną funkcją uszczelniającą

Specjalne geometrie podgłówkowe oraz zdefiniowane siły napięcia wstępnego zapewniają równomierny nacisk powierzchniowy. Gwarantuje to brak szczelin, przez które mogłyby wydostać się płyny lub gazy.

Zoptymalizowane połączenia śrubowe dla systemów wysokonapięciowych i wodorowych

W systemach magazynowania wodoru połączenia śrubowe muszą spełniać najwyższe wymagania dotyczące szczelności, ponieważ cząsteczki wodoru mogą dyfundować nawet przez mikroskopijne szczeliny ze względu na swój rozmiar. Stosuje się tu specjalnie opracowane geometrie śrub i gwinty o wysokiej precyzji.

Powłoki oraz modyfikacje powierzchni dla trwałego uszczelnienia

W systemach akumulatorowych straty osiadowe z czasem mogą spowodować, że wcześniej szczelne połączenie zacznie przeciekać. Efekty te można skompensować specjalnie dostosowanymi powłokami lub plastycznie odkształcalnymi elementami. 

Zoptymalizowane otwory pilotażowe oraz strategie wkręcania

Prawidłowa konstrukcja otworów i gwintów znacząco przyczynia się do szczelności. Jeśli głębokość wkręcania jest dokładnie dopasowana do twardości materiału i geometrii, można uniknąć mikroszczelin, które potencjalnie mogłyby prowadzić do przecieków.

Innowacyjne metody testowe: walidacja szczelności

Nawet najlepsze rozwiązanie połączeniowe musi udowodnić swoją skuteczność w rzeczywistych warunkach. Dlatego w nowoczesnym przemyśle motoryzacyjnym konieczne jest stosowanie zaawansowanych metod testowania i walidacji, zapewniających szczelność przez cały cykl życia produktu:

Metoda gazu testowego (test szczelności helem)

Szczególnie istotna dla zastosowań wysokonapięciowych i wodorowych: dzięki wykorzystaniu helu jako gazu testowego, nawet wyjątkowo małe nieszczelności mogą być wykryte z wysoką precyzją. Metoda ta pozwala zidentyfikować problemy, które mogłyby ujawnić się dopiero po długim okresie eksploatacji.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Technika motoryzacyjna

O śrubie, która łączy produkty wysokiej wydajności z bioplastikami

Bioplastiki zyskują na znaczeniu w kluczowych gałęziach przemysłu, takich jak motoryzacja i elektrotechnika. W kwestii technologii łączenia należy jednak uwzględnić kilka istotnych aspektów.

Test różnicy ciśnień

Porównując zmiany ciśnienia w komorze testowej, można wykryć nawet minimalne nieszczelności. Metoda ta jest szczególnie odpowiednia dla większych zespołów, gdzie wodoszczelność jest niezbędna, takich jak całe obudowy akumulatorów czy zbiorniki.

Metoda słupa wody zgodnie z IPX7

Dla systemów akumulatorowych i elektroniki mocy szczególnie ważne jest, aby komponenty były wodoodporne. Metoda słupa wody testuje szczelność zgodnie z ISO 20653 i zapewnia, że połączenia funkcjonują niezawodnie nawet w ekstremalnych warunkach atmosferycznych. Metody te umożliwiają systematyczną optymalizację elementów łączących i dają konstruktorom pewność, że ich zespoły będą spełniać wymagania narzucone przez producentów pojazdów.

Praktyczne znaczenie dla warsztatów samochodowych

Dla warsztatów samochodowych zajmujących się naprawą i serwisem nowoczesnych pojazdów elektrycznych i hybrydowych, znajomość technologii uszczelniających ma kluczowe znaczenie:

Bezpieczeństwo pracy – prawidłowa obsługa elementów złącznych w układach wysokonapięciowych wymaga znajomości ich specyficznych właściwości uszczelniających;

Zachowanie gwarancji – przy wymianie elementów złącznych konieczne jest stosowanie części o identycznych parametrach uszczelniających, aby nie utracić gwarancji producenta; 

Diagnostyka awarii – nieszczelności mogą być przyczyną wielu trudnych do zidentyfikowania problemów technicznych – znajomość metod testowych pomaga w szybszej diagnozie;

Przygotowanie na przyszłość – rosnąca liczba pojazdów wodorowych będzie wymagać od warsztatów nowych umiejętności w zakresie obsługi połączeń o podwyższonych wymaganiach uszczelniających.

Przykładem rozwiązań odpowiadających na te wyzwania są systemy połączeń oferowane przez firmę ARNOLD UMFORMTECHNIK, które uwzględniają specyficzne wymagania różnych typów napędów.

Wnioski: kompleksowe podejście do szczelności

Szczelność nie jest izolowanym problemem w technologii połączeń – jest wynikiem dobrze przemyślanego procesu rozwojowego. Od początkowego pomysłu projektowego, przez dostosowane rozwiązania połączeniowe, aż po walidację – nowoczesne technologie łączeniowe wymagają całościowego spojrzenia na wszystkie etapy cyklu życia pojazdu. W miarę jak pojazdy stają się coraz bardziej zaawansowane technologicznie, wzrasta także znaczenie niezawodnych i bezpiecznych połączeń.

Niezależnie od tego, czy chodzi o akumulatory wysokonapięciowe, systemy wodorowe czy lekkie konstrukcje – odpowiednie rozwiązania uszczelniające są kluczowymi elementami zapewniającymi:

• bezpieczeństwo,
• efektywność
• oraz trwałość nowoczesnych pojazdów.

Warsztatom samochodowym, które chcą być gotowe na nadchodzące zmiany w technologiach napędowych, zaleca się śledzenie najnowszych rozwiązań w zakresie technologii łączenia oraz systematyczne podnoszenie kwalifikacji pracowników w tym obszarze.

Artykuł powstał na podstawie informacji prasowej firmy ARNOLD UMFORMTECHNIK.

Więcej informacji i rejestracja: www.schraubtec.com

Udział w targach dla zwiedzających jest bezpłatny.
Jeżeli chciałbyś odwiedzić targi, zarejestruj się już dziś na stronie organizatora, by otrzymać darmowy bilet wstępu!