Инновационные отливаемые крепежи для компонентов из УПВ

На выставке JEC в Париже в авто-шоукес был представлен отливаемый крепеж, разработанный Böllhoff Otalu (Ла Равуар, Франция) — французской дочерней компанией немецкого поставщика крепежей Böllhoff (Билефельд).

Ян Бернар, менеджер продукта Böllhoff IMTEC HR (In-Molding TECnology High mechanical Resistance), объясняет: IMTEC HR разработан с инновационными отделами авто-OEM. «Нас просили поработать над тяжелыми структурами для высокой производительности. Можно сделать очень прочные композитные детали, но слабое место — сборка. Нужны полные сборки, например, сиденья, крепящиеся к полу». Бернар отмечает: в металле это делалось слепыми заклепками или сварными гайками на полу. «Но теперь пол может быть композитным. Как к такому крепиться?»

Цели разработки

Крепеж должен быть достаточно прочным для композитной детали, но также экономичным и подходящим для высокосерийного производства. «Крепление к металлическому полу легко автоматизировать полностью роботизированными процессами. Идея IMTEC HR — индустриализированное решение для композитов без ручных операций». IMTEC HR совместим с термореактивными и термопластиковыми процессами: RTM, прессовка, литье под давлением/наплавка.

Процесс интеграции

• Литье под давлением: крепеж робототехнически устанавливается на штифт, закрепленный на форме. Штифт позиционирует крепеж и защищает внутреннюю резьбу от смолы. Затем композит робототехнически кладется в форму. Форма закрывается, пластик впрыскивается, деталь извлекается с интегрированным крепежем.
• Прессовка: аналогично, но штифт — пластиковая отверточная «колпак», также отодвигает материал для вставки крепежа, исключая сверление. Это экономит время и не режет волокна. Колпак защищает резьбу и удаляется после извлечения детали.

«Нет лишних операций после производства пола», — Бернар. «Верим, это делает композитные полы или другие структурные детали доступными по производственной стоимости. Воспроизводит использование слепых заклепок на металле — крепеж уже в детали. Сиденье крепится стандартными методами. Уравнивает поле: детали крепятся к композитному полу так же, как к металлическому».

Коррозионная стойкость и варианты

Для защиты от гальванической коррозии IMTEC HR доступен в цинкированной стали и нержавейке (последняя — в основном для УПВ). Разные версии: болты (шпильки), гайки, распорки. «Можем менять размеры отверстий и габариты крепежа под требования», — Бернар.

Специальная форма для поглощения энергии

Форма напоминает Big Head и Spida Fixings, но отличается — разработана для постепенного высвобождения энергии при аварии. «Достаточно прочный для высокой механики, но поглощает энергию в краш-тестах, избегая катастрофического хрупкого разрушения. Обеспечивает эластичную затем пластическую деформацию без разрыва. Без этого поведения композитный пол в точке крепления деформируется и ломается или металлический крепеж ломается. Это была проблема адаптации крепежей для композитов».

Лепестки крепежа спроектированы для вглубления в композит при формовке. «Необходимо спроектировать крепеж для вглубления в деталь, а не оставания в форме». Фланец крепежа находится за композитной деталь и не уменьшает толщину сечения — важно для сохранения структурных свойств.

Специальная версия IMTEC HR разработана с Cetim для совместимости с производственной линией QSP (Quilted Stratum Process — высокоавтоматизированное производство композитных деталей). По статье Cetim, патентная IMTEC HR для QSP показывает 30–75% рост прочности на вырыв и 60–75% улучшение сдвиговой прочности по сравнению с обычными крепежами.