Elektrik Motorlarının Montajında Neden Yapıştırma Kullanılmalı ve En Uygun Yapıştırıcı Tipi Nasıl Olmalı


Dr. Karl Bitzer

Ürün Müdürü
Delo Endüstriyel Yapıştırıcılar
Türkiye Resmi Distribütörü Bond Teknik

 

Günlük yaşamda elektrik motorları kullanımı çok yaygındır. Tesla otomobillerini ele alalım: Elektrik motor  çekiş istemi. Fakat elbette elektrik motorları sadece çekiş sisteminde güç üretmek için kullanılmaz. Cam açma – kapama, koltuk ayarları, sunroof vb . pek çok noktada kullanılırlar. Motorları mutfağımızda elektrikli bisikletlerde motorlarda her yerde görebiliriz. Gelişen teknoloji ile birlikte motorlar daha küçük ve verimli hale gelmektedir, bu durum montaj için yeni zorluklar doğurmaktadır. Yapıştırma üretim ve operasyon proseslerinde birçok avantaj barındırır, mühendislere çok geniş aralıkta yapıştırıcı seçme olanağı tanıyarak tasarımda esneklik sağlar.

Tüm elektrik motor üreticilerinin bir genel hedefi vardır: Motorları daha küçük ve güçlü yaparken aynı zamanda verimliliği artırmak. Bu hedefe ulaşmak için mühendisler pek çok konuya odaklanmalı. Örneğin; mıknatıs ve bobin arasında olabilecek en küçük boşluğu bırakma ve laminasyon.

Yapıştırıcılar ile Daha Güçlü Birleştirme
Günümüzde kullanılan birleştirme metotları (mekanik sıkıştırma veya mıknatısların sarılması) motor fonksiyonları
ve üretim prosesleri anlamında limitlerine ulaşmıştır. Örneğin; motor ebatlarında küçülme maliyetleri artıran, hassasiyeti artmış üretim toleransları gerektirir. Verimli elektrik motor üreticileri nadir bulunan doğal mıknatıslar kullanırlar. Bu malzemeler korozyona yatkın olduğundan yüzeyleri nikel veya epoksi reçine ile kaplanır. Bu kapmalar montaj sırasında hasar alabilir ve dış etkilere açık hale gelir.

Şekil 1. Tipik yapıştırma bölgeleri (Resim: DELO)

Bilinen uygulamalara kıyasla yapıştırma çeşitli avantajlara sahiptir: Mıknatıs ve laminasyonların birleştirilmesi,
şaft ve rotorların birleştirilmesi.

Yapıştırıcı sadece yüksek üretim toleransları ve temas/ sürtünme kaynaklı korozyonları tolere etmez aynı zamanda
elektrik motorunun ürettiği yüksek dinamik kuvvetlere karşı yüksek darbe dayanımı sağlar. Titreşim sönümleme karakteristikleri gürültüleri azaltarak akustik iyileşme sağlar. Homojen stres dağılımı sayesinde, yapıştırıcı housing ve stator’un farklı termal katsayılarından kaynaklanan termal gerilmeleri tolere edebilir. Boşluk doldurma özelliği kaymaları ve şaft bölgesindeki oynamaları engeller.

Şekil 2. Yapıştırıcı gerilimlerin dengeli dağılmasını sağlar (Resim: ebm-papst)

Yapıştırma sıklıkla üretim maliyetlerini düşürmeye yardım eder. Bunu üreticilerin daha geniş toleranslarda çalışmasına ve otomasyona izin vererek ve ısı kaynağı kullanılmasına gerek kalmayarak sağlar.

Şekil 3. Mıknatısların yapıştırılması (f.l.t.r.) (Resim: DELO)

Bunların yanında yapıştırma elektrik motorun içindeki hassas parçaları nem, agresif kimyasallar ve mekanik streslerden korumak için de kullanılır. Sargı için titreşim koruma ve aşındırıcı maddelere karşı koruma, kaynak noktaları için korozyona karşı koruma sağlar.

Uygun Yapıştırıcı Seçimi
Elektrik motorlarının değişen boyutları ve maruz kaldıkları farklı çevresel etkilerden dolayı standard dizayn veya üretim prosesi yoktur. Yine de ana yapıştırıcı gruplarının güçlü ve zayıf yönlerinin değerlendirilmesi ile başlanması tavsiye edilir. Daha sonar seçilen ürün grubuna ve yapıştırılacak bileşenlere göre testler organize edilmelidir.

Akrilik ve poliüretan tabanlı yapıştırıcılar yaygın olmak ile birlikte orta seviyede sürdürülebilirlik performansı sebebi ile üst sınıf ürünler için uygun değillerdir. Bunların dışında 3 grubu göz önünde tutabiliriz: Metal yapıştırıcılar, 1 bileşenli epoksi reçineler ve 2 bileşenli epoksi reçineler. Bu yapıştırıcılar farklı özelliklere sahip olmakla birlikte, temelde uygun oldukları farklı proses ve uygulama tiplerine göre sınıflandırılırlar.

Tek Bileşenli Epoksi Reçineler
Tek bileşenli epoksi reçinelerin özellikleri mükemmeldir. 220°C’ye kadar çok iyi yapışma mukavemeti sergilerler. Bu tek bileşenli epoksi reçinelerin yüksek pik sıcaklıklarda geçici olarak değil kalıcı olarak kullanılabileceği anlamına gelir (Sınıf C). İlave olarak bu sınıf yüksek kimyasal dayanıma, boşluk doldurma kabiliyetine ve nikel kaplama yüzeylere kuvvetli yapışma özelliklerine sahiptir.

Bu durumda ısı ile kürleme zorunludur ve standart yapıştırıcılarda yaklaşık olarak 20-40 dakika ısı ile kürlenmelidir. Enerji sarfiyatı düşünülürse küçük motorlar için hava sirkülasyonlu fırınlar kullanılır. Orta ebatlı motorlar ve yüksek hacimli üretim için indüksiyon ısıtma tercih edilebilir. İndüksiyon ısıtma elektrik iletkenliği olan parçaların yapıştırılmasında en hızlı yoldur ve ısıtma sürelerini önemli ölçüde azaltır. Hızlandırılmış proseslerde ısıtma süresi 1 dakikaya kadar çekilebilir.

İki Bileşenli Epoksi Reçineler
Daha büyük bileşenler için üreticiler genellikle iki bileşenli epoksi reçineleri tercih etmektedir. Bu yapıştırıcılar iyi boşluk doldurma özelliği, sıyrılma mukavemeti ve gerilmelerin homojen dağılması özelliklerini bir arada sergilerler.

İki bileşenli epoksi reçineler genelde oda sıcaklığında kürlenirler. Bu genelde diğer metodlara kıyasla uzun sürer fakat bu proses ilave ısı ile hızlandırılabilir. Örneğin 80°C, beş dakika ilk elleçleme mukavemetine ulaşmada oldukça yeterlidir ve tamamen kürleme için ilave beş dakikaya ihtiyaç vardır. İndüksiyon ile ulaşılan 100°C ‘de parçalar 10 Mpa değerinde bir yapışma mukavemetine neredeyse 1 dakikada ulaşabilir. Yine de son kürleme işlemi oda sıcaklığında tamamlanır. İlave ısı kaynaklarını katalizör gibi düşünebiliriz.

Yüksek sıcaklıklarda kürlenen tek bileşenli ürünlere kıyasla bu görece düşük sıcaklıklar parçaların ısınma süresini kısaltarak üretimde düşük enerji tüketimi anlamına gelir. İlave olarak iki bileşenli epoksi yapıştırıcılar düşük kürleme sıcaklığı sebebi ile sıcaklığa hassas mıknatıslar ve plastiklerin yapıştırılmasında da kullanılır (Sınıf H).

Eğer talep edilir ise daha hızlı kürleme prosesi için UV kürleme laması tedarik edilerek ısı ve UV kürlemeli hibrit ürünler tercih edilebilir.

Şekil 4. Laboratuar teknisyenleri UV –Hibrit yapıştırıcı testlerini
yapıyor (Resim: DELO)

Metal Yapıştırıcılar
200°C sıcaklığa kadar çıkan kullanım şartlarında, methacrylate tabanlı metal yapıştırıcılar oda sıcaklığında kürlenmesine rağmen yüksek ısı dayanımına sahiptir. Yüksek darbe dayanımı ile birlikte pürüzsüz yüzeylere çok iyi tutunma sağlarlar. Metal yapıştırıcılar sadece 250 μm yapıştırıcı film kalınlığına kadar kullanılabilir. Şaft yapıştırmada kullanılırlar. Bu bölgede yapıştırma toleransları çok dardır. Düşük film kalınlıkları bu yapıştırıcıların seçilmesini gerekli kılar.

Tamamen Koruma
“Dual Curing” hibrit yapıştırıcılar tercih edilebilir. Bu yapıştırıcılar UV ışığa maruz kaldıkları an kürlenmeye başlarlar. Fakat asıl mukavemet değerlerine ısı veya nem ile kürlemede ulaşırlar. Daha hızlı prosesler sayesinde proses devam ederken UV ışığa maruz kalmayan bölgeler oda şartlarında veya ısı altında kürlenirler.

Şekil 5. Koruyucu olarka yapıştırıcı (Resim: DELO)

Çok yüksek özelliklerde performans gerektiren uygulamalarda, örneğin agresif yağlara mükemmel dayanım veya yüksek sıcaklık altında düşük termal genleşme gerekli ise stabil yapıştırıcı seçimi çok önemlidir. Delo olarak 1 bileşenli veya 2 bileşenli yapıştırıcılarımızda özel kimyasal formülleri sayesinde 1 ppm/K termal genleşme katsayısına ulaşabilmekteyiz.

Özet
Motorlar daha küçük ve güçlü hale geldikçe yapıştırma daha gerekli olmaktadır. Çok çeşitli çalışma şartları ve çok farklı malzemeleri bir araya getirebilme yeteneği ile tasarım ve Ar-Ge mühendislerinin ilk tercihleri arasında yer alacaktır.

Bazı maddeler methacrylates tabanlı yapıştırıcılara tutunmada direnç gösterirler. (Örneğin yüksek performanslı motorlarda kullanılan Neodmiyum mıknatıslar). Bu proseslerde sprey ile bir aktivatör kullanılmalıdır. Aktivatör kullanımı tutunmayı önemli ölçüde arttırır ve kürlenme süresini çok ciddi miktarda azaltır. Daha da hızlandırılmış çevrim süreleri isteniyorsa, hızlı kürleme için “dual curing” olarak isimlendirilen hibrit yapıştırıcılar tercih edilebilir. İlk sabitleme işlemi için UV ışık kaynağı yapıştırılan alana 10 saniye kadar tutulur. Bu süre sonunda parçaların ilk tutunması gerçekleşir. Montaj prosesi devam ederken bekleme sürelerinde yapıştırıcı tamamen kürlenir. Bu üretimde esneklik sağlar.

 

Yorumunuz

  • (görüntülenmeyecektir)