PL183124B1 - Sposób łączenia elementów konstrukcyjnych podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami - Google Patents

Abstract

Sposób łączenia elementów konstrukcyjnych podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami, w którym wstępnie ukształtowany pierwszy element konstrukcyjny łączy się z dostosowanym kształtem drugiego elementu konstrukcyjnego za pomocą zastosowania na powierzchniach oddzielnych klejów o różnych charakterystykach reakcyjnych aż do osiągnięcia wytrzymałości umożliwiającej manipulowanie, znamienny tym, że pierwszą część konstrukcji, to znaczy sekcję blach ściany bocznej (2) umieszcza się w znany sposób w miejscu spajania 1 ustala się w postaci użytkowej, i na wybraną 1 powierzchniowo ograniczoną pierwszą powierzchnię spajania (2.1 i/lub 3.1) pierwszego elementu konstrukcyjnego czyli sekcji blach ściany bocznej (2) i/lub na drugi element konstrukcyjny czyli sekcję kształtową (3) doprowadza się pierwszą warstwę kleju (4) o zdolności do szybkiego klejenia 1 zachowania przy łączeniu określonej grubości warstwy łączącej, przy czym na wybraną drugą [powierzchnię spajania (2.2 i/lub 3.2) pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej (2) i/lub na drugi element konstrukcyjny w postaci sekcji kształtowej (3) doprowadza się drugą warstwę kleju (5) w określonej ilości 1 o własnościach wolnoutwardzalnych i przy łączeniu rozpływającego się pod wpływem grawitacji, jednakże zdolnego do płynięcia i zwilżania, i obydwa elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia ustawia się wzajemnie w pożądanym układzie przestrzennym, zbliża się nawzajem i łączy się ze sobą pod działaniem nacisku w obszarze wybranych pierwszych powierzchni spajania (2.1/3.1), przy czym pierwsza warstwa kleju (4) łączy pierwszą część konstrukcji - sekcję blach ściany bocznej (2) z drugim elementem konstrukcyjnym w postaci sekcji kształtowej (3) w obszarze pierwszych powierzchni .

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia elementów konstrukcyjnych i podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami.

Przy wytwarzaniu pojazdów szynowych przybywa prób zastępowania równoważnymi połączeniami klejowymi, przenoszących naprężenia złożone połączeń spawanych, połączeń nitowych lub połączeń śrubowych. Wiadomo, że sklejone podzespoły mogą osiągnąć charakterystyczną dla pojazdów szynowych wytrzymałość zmęczeniową przy użyciu jedno-lub dwuskładnikowych klejów poliuretanowych. Istotna wada przy stosowaniu tego rodzaju klejów polega na tym, że wymagają one spoin o określonej grubości oraz określonych czasów utwardzania zanim osiągną wytrzymałość umożliwiającą manipulowanie, przewóz i dalszą obróbkę zmontowanych podzespołów, tak że muszą być przestrzegane długie czasy utrwalania przy podtrzymywaniu określonego nacisku do spajania. Kleje umożliwiające bardzo krótkie czasy utrwalania jak kleje akrylanowe są natomiast często nieodporne na starzenie i nie mogą zapewnić tego samego rodzaju wytrzymałości zmęczeniowej.

W celu skrócenia technologicznych czasów utrwalania w opisie patentowym DE 35 25 830 Al zaproponowano łączenie cienkościennych części nadwozia za pomocą sklejania w ten sposób, że dłużej utwardzający się i wytrzymały nośny klej główny (na przykład pasmo kleju dwuskładnikowego w postaci wstęgi) nakłada się na jeden z elementów, następnie elementy przeznaczone do montowania skleja się i łączy się pod naciskiem i wreszcie w obszarach spoin klejowych sąsiadujących z klejem głównym, pod naciskiem do spajania pomiędzy elementy nakłada się klej szybkoutwardzalny (na przykład szybkoutwardzalny jednoskładnikowy klej na bazie cyjanoakrylu), przy czym klej szybkoutwardzalny już po stosunkowo krótkim czasie może przejąć funkcję dotychczasowego urządzenia do klejenia. W celu utrzymania wymaganej grubości spoin klejowych, elementy konstrukcji przeznaczone do montowania w obszarze spoin klejowych są ukształtowane w postaci niecki lub rynny. W pierwszym przykładzie wykonania klej szybkoutwardzalny wstrzykuje się pomiędzy elementy konstrukcyjne przez otwory w jednym z elementów konstrukcyjnych. Urządzenie przewidziane do wstrzykiwania kleju szybkoutwardzalnego i wprowadzania wymaganego nacisku do spajania jest skomplikowane; w opisywanym przypadku zastosowania, w zależności od miejsca wstrzykiwania, jest wymagane pewne urządzenie lub ustalanie położenia elementów w kolejności. W drugim przypadku zastosowania, na przykład w niecki jednego z elementów, klej szybkoutwardzalny wstrzykuje się za pomocą ampułek szklanych lub torebek foliowych, które przerywa się podczas procesu montażu. Dla przypadków stosowania, w których elementy konstrukcyjne powinny być ze sobą łączone z tolerancjami wykonawczymi i z określonymi grubościami warstw, bez w szczególny sposób ukształtowanych spoin klejowych, ten sposób nie daje się zastosować. Powierzchnia ozdobna otrzymuje tego rodzaju podzespół tylko dzięki dodatkowemu wyrównaniu powierzchni i pokryciu powierzchni powłoką.

W sposobie sklejania opisanym w opisie patentowym EP 0 433 513 Al, w celu zachowania określonej grubości spoin klejowych, przewiduje się w obszarze brzegowym lub wewnątrz spoiny klejowej kalibrowane elementy ograniczające i elementy odległościowe.

W opisie patentowym DD 241 768 Al określone punkty oraz obszary spoin klejowych zaopatruje się we wzniesienia z materiału lub zawierające materiał powłoki materiałowe.

183 124

Jeżeli elementy muszą być połączone ze sobą z tolerancjami wykonawczymi, obydwa ostatnio wspomniane sposoby postępowania okazują się zawodne, poza tym tego rodzaju wtrącenia spoin klejowych powodujące nieciągłości albo sposoby sztywnego rozstawienia elementów konstrukcyjnych przeznaczonych do łączenia mogą przy odpowiedniej powierzchni klejonej i każdorazowym kleju zmniejszać teoretycznie osiąganą wytrzymałość spoiny lub ewentualnie wymusić przewidywanie dużo większych powierzchni łączenia niż wymagane teoretycznie.

Oprócz tego przy stosowaniu klejów często powstaje problem, że pozostałości kleju występujące na zewnątrz obszaru powierzchni przewidzianej jako powierzchnia spoiny dają się usunąć tylko przy dużym wysiłku mechanicznym lub chemicznym, który może prowadzić do uszkodzenia elementów konstrukcyjnych. Dlatego zwykle jako ogranicznika brzegu powierzchni łączonej używa się na przykład taśm klejących, które można później znowu oddzielać. Ich wprowadzenie i późniejsze usunięcie wymaga dużych nakładów; zazwyczaj muszą one być usuwane jako odpady o szczególnym charakterze.

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia elementów konstrukcyjnych podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami, w którym wstępnie ukształtowany pierwszy element konstrukcyjny łączy się z dostosowanym kształtem drugiego elementu konstrukcyjnego za pomocą zastosowania na powierzchniach oddzielnych klejów o różnych charakterystykach reakcyjnych aż do osiągnięcia wytrzymałości umożliwiającej manipulowanie.

Istota wynalazku polega na tym, że pierwszą część konstrukcji, to znaczy sekcję blach ściany bocznej umieszczą się w znany sposób w miejscu spajania i ustala się w postaci użytkowej, i na wybraną i powierzchniowo ograniczoną pierwszą powierzchnię spajania pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej i/lub na drugi element konstrukcyjny czyli sekcję kształtową nakłada się pierwszą warstwę kleju o zdolności do szybkiego klejenia i zachowania przy łączeniu określonej grubości warstwy łączącej. Poza tym na wybraną drugą powierzchnię spajania pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej i/lub na drugi element konstrukcyjny w postaci sekcji kształtowej nakłada się drugą warstwę kleju w określonej ilości i o własnościach wolnoutwardzalnych i przy łączeniu rozpływającego się pod wpływem grawitacji, jednakże zdolnego do płynięcia i zwilżania. Następnie obydwa elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia ustawia się wzajemnie w pożądanym układzie przestrzennym, zbliża się nawzajem i łączy się ze sobą pod działaniem nacisku w obszarze wybranych pierwszych powierzchni spajania. Pierwsza warstwa kleju łączy pierwszą część konstrukcji - sekcję blach ściany bocznej z drugim elementem konstrukcyjnym w postaci sekcji kształtowej, w obszarze pierwszych powierzchni spajania, w odstępie spajania wstępnie ustalonym przez określoną grubość warstwy spajanej pierwszej warstwy kleju z tego rodzaju pierwszą wytrzymałością spajania, że po procesie spajania odłączenie i poruszanie wstępnie połączonego podzespołu, czyli sekcji ściany bocznej jest możliwe bez zmiany postaci i wzajemnego względnego położenia elementów konstrukcyjnych i druga warstwa kleju, której ilość oraz zdolność do płynięcia i zdolność do zwilżania jest tego rodzaju, że naniesiona pierwsza warstwa kleju może łączyć drugą część konstrukcji w obszarze pierwszych powierzchni spajania, która w obszarze drugich powierzchni do spajania, pomiędzy pierwszym i drugim elementem konstrukcyjnym, czyli między sekcją blach ściany bocznej i sekcją kształtową wypełnia pozostały odstęp do spajania. Wreszcie podzespół, czyli sekcja ściany bocznej pozostaje w swoim położeniu spajania lub w położeniu spoczynkowym lub włącza się w dalszym procesie technologicznym, kiedy osiąga się drugą wytrzymałość spajania dzięki utwardzeniu drugiej warstwy kleju.

Korzystnie, pierwsze powierzchnie spajania wybiera się w ten sposób, że przynajmniej część przewidzianych do spajania drugich powierzchni ogranicza się przez część pierwszej warstwy kleju i zapobiega się niepożądanemu zwilżaniu dalszych powierzchni elementów konstrukcyjnych przez klej drugiej warstwy kleju, przy czym dla pierwszej warstwy kleju stosuje się klej zdolny do sklejania stykowego i zachowujący własny kształt korpus do kleju.

W rozwiązaniu według wynalazku dla drugiej warstwy kleju stosuje się klej reaktywny, a dla pierwszej warstwy kleju używa się klej, który w porównaniu do kleju dla drugiej warstwy kleju po jego ostatecznym utwardzeniu posiada taką samą łub większą elastyczność.

183 124

W połączeniu spajanym pierwsze i drugie powierzchnie do spadania umieszcza się wielokrotnie na przemian jako wzajemnie sąsiadujące w ten sposób, że połączenie sklejane otrzymuje podwyższone zabezpieczenie przeciw zawodności w działaniu a przez zmienną grubość jednej lub obydwóch warstw kleju wyrównuje się różnice kształtu i różnice wymiarów pomiędzy elementami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do spajania.

W obszarze drugich powierzchni do spajania nanosi się powierzchniowo obok siebie przynajmniej dwa kleje o różnej lepkości i/lub w stanie utwardzonym różniące się własnościami od drugiej warstwy kleju.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób łączenia podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami, w którym wstępnie ukształtowany pierwszy element konstrukcyjny łączy się z dostosowanym kształtem drugiego elementu konstrukcyjnego za pomocą zastosowania na powierzchniach oddzielnych klejów o różnych charakterystykach reakcyjnych aż do osiągnięcia wytrzymałości umożliwiającej manipulowanie.

Istota tego wynalazku polega na tym, że pierwszą część konstrukcji, czyli sekcję blach ściany bocznej umieszcza się w znany sposób w miejscu spajania i ustala się w postaci użytkowej, a na wybraną i powierzchniowo ograniczoną pierwszą powierzchnię do spajania pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej i/lub na drugi element konstrukcyjny, to znaczy na sekcję kształtową nakłada się pierwszą warstwę kleju o zdolności do szybkiego klejenia i zachowania przy łączeniu określonej grubości warstwy łączącej. Obydwa elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia, to znaczy sekcję blach ściany bocznej i sekcję kształtową ustawia się wzajemnie w pożądanym układzie przestrzennym, zbliża się nawzajem i łączy się ze sobą pod działaniem nacisku, w obszarze wybranych pierwszych powierzchni spajania, przy czym pierwsza warstwą kleju łączy pierwszy element konstrukcyjny - sekcję blach ściany bocznej z drugim elementem konstrukcyjnym - sekcją kształtową w obszarze pierwszych powierzchni spajania w odstępie wstępnie ustalonym przez określoną grubość warstwy spajanej pierwszej warstwy kleju z tego rodzaju pierwszą wytrzymałością spajania, że odłączenie i poruszanie wstępnie połączonego podzespołu jest możliwe bez zmiany postaci i wzajemnego względnego położenia elementów konstrukcyjnych, a w obszarze wybranych drugich powierzchni spajania, w pozostały odstęp pomiędzy pierwszym i drugim elementem konstrukcyjnym, czyli między sekcją blach ściany bocznej i sekcją kształtową dostarcza się w określonej ilości i o wymaganej zdolności do płynięcia i zdolności do zwilżania drugą warstwę kleju i wreszcie podzespół, czyli sekcja ściany bocznej pozostaje w swoim położeniu spajania lub w położeniu spoczynkowym lub włącza się w dalszym procesie technologicznym, kiedy osiąga się drugą wytrzymałość spajania dzięki utwardzeniu drugiej warstwy kleju.

Korzystnie, pierwsze powierzchnie spajania wybiera się w ten sposób, że przynajmniej część przewidzianych do spajania drugich powierzchni ogranicza się przez część pierwszej warstwy kleju i zapobiega się niepożądanemu zwilżaniu dalszych powierzchni elementów konstrukcyjnych przez klej drugiej warstwy kleju, przy czym dla pierwszej warstwy kleju stosuje się klej zdolny do sklejania stykowego i zachowujący własny kształt korpus do kleju.

W rozwiązaniu według wynalazku dla drugiej warstwy kleju stosuje się klej reaktywny, a dla pierwszej warstwy kleju używa się klej, który w porównaniu do kleju dla drugiej warstwy kleju po jego ostatecznym utwardzeniu posiada taką samą lub większą elastyczność.

W połączeniu spajanym pierwsze i drugie powierzchnie do spajania umieszcza się wielokrotnie na przemian jako wzajemnie sąsiadujące w ten sposób, że połączenie sklejane otrzymuje podwyższone zabezpieczenie przeciw zawodności w działaniu a przez zmienną grubość jednej lub obydwóch warstw kleju wyrównuje się różnice kształtu i różnice wymiarów pomiędzy elementami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do spajania.

W obszarze drugich powierzchni do spajania nanosi się powierzchniowo obok siebie przynajmniej dwa kleje o różnej lepkości i/lub w stanie utwardzonym różniące się własnościami od drugiej warstwy kleju.

W porównaniu do dotychczasowych sposobów sklejania została znaleziona droga do wytwarzania podzespołów pojazdów szynowych przez sklejanie za pomocą wolnoutwardzalnych jedno-lub dwuskładnikowych klejów poliuretanowych, w których czasy oczeki

183 124 wania aż do późniejszego manipulowania wyraźnie się skraca i wymagane do tego powierzchnie technologiczne i w tym przypadku potrzeba urządzenia są znacznie mniejsze. Dzięki zdolnym do szybkiego sklejania pierwszym warstwom kleju, elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia podczas montażu mocuje się w sposób trwały w pożądanym wzajemnym położeniu i osiąga się taką pierwszą wytrzymałość spoiny, że jest możliwe natychmiastowe dalsze manipulowanie podzespołem i dla kolejnych podzespołów są dostępne stosowane urządzenia do spoinowania jak również powierzchnie obróbkowe. Własność stosowanego odpowiednio do wynalazku pierwszego kleju, aby podczas łączenia zachować określoną grubość warstwy łączącej, pozwala temu pierwszemu klejowi działać równocześnie jako rozpórka. Wskutek tego, że nakłada się go w warstwie o określonej grubości tylko na wybranych pierwszych powierzchniach przeznaczonych do spajania, w przeciwieństwie do wytwarzania tego rodzaju podzespołów za pomocą spawania, za pomocą zmiennej grubości drugiej warstwy kleju można bez trudności wyrównać większe tolerancje uwarunkowane produkcją pomiędzy elementami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do łączenia i można uniknąć odchyleń od zadanego kształtu podzespołu. Równocześnie bardzo zmniejsza się ryzyko zejścia poniżej dolnej granicy minimalnej grubości warstwy drugiego kleju, wymaganej dla optymalnej wytrzymałości lub przez niewystarczające zbliżenie elementów konstrukcyjnych niezupełnie wypełnionych spoin klejowych. To ryzyko można w pełni wykluczyć, gdy odchylenia od kształtu elementów wspólnie łączonych są zmierzone przed łączeniem i odpowiednio do wyniku pomiaru dobiera się położenie i/lub grubość warstwy pierwszego kleju.

Dzięki temu sposobowi i przy zastosowaniu klejów wskazanych w rozwiązaniu według wynalazku, w pojazdach szynowych wytwarza się bardzo skutecznie połączenia klejowe, w których idą w parze duże wydłużenie przy zerwaniu i sztywność z dużą tolerancją uszkodzeń i charakterystyczną dla pojazdów szynowych wytrzymałością zmęczeniową i połączenia z zamknięciem siłowym i zaniknięciem kształtowym przenoszące dotychczas naprężenia złożone są równoważne tym, jakich na przykład wymaga się dla ścian bocznych, ścian czołowych i sekcji dachu o zróżnicowanej budowie dla nadwozi wagonów pojazdów szynowych, które dotychczas jednakże mogły być wytwarzane przemysłowo tylko za pomocą spawania, nitowania lub łączenia śrubami.

W porównaniu do łączenia za pomocą spawania, za pomocą sposobu sklejania stosownie do wynalazku, w pierwszym rzędzie w przypadkach jego zastosowania jest osiągalne skrócenie czasu łączenia.

Za pomocą tego sposobu sklejania elementów konstrukcyjnych można łączyć różne materiały w podzespoły dla nadwozi wagonów pojazdów szynowych, przy czym przez odpowiedni dobór kleju kompensuje się różne fizyczne zachowania łączonych elementów konstrukcyjnych (na przykład wydłużenie cieplne, sprężystość).

W porównaniu do dotychczasowego spawania tego rodzaju podzespołów podczas sklejania stosownie do opisanego sposobu nie występują odchylenia od kształtu z powodu naprężeń spawalniczych i odpadają wysokie koszty koniecznych zabiegów cieplnych powodujących prostowanie.

W przeciwieństwie do używanych połączeń śrubowych, nitowych i spawanych, łączenie za pomocą sklejania zazwyczaj nie prowadzi do zauważalnych wzrokiem zmian na powierzchniach podzespołów lub powierzchniach elementów konstrukcyjnych odwróconych od łączonych powierzchni.

W porównaniu do podzespołów pospawanych, przy tego rodzaju wytworzonych połączeniach sklejanych, późniejsze zabiegi przeciwkorozyjne są o wiele bardziej niezawodne.

Zastosowanie tego sposobu sklejania w pojazdach szynowych stwarza możliwość wytwarzania podzespołów z elementów konstrukcyjnych, które już jako materiał wstępny lub w obróbce wstępnej otrzymują szczególną postać powierzchni (na przykład ochronę przeciwkorozyjną przez ocynkowanie, ozdobne laminowanie folią z tworzywa sztucznego lub szczególną ochronę dla operacji dalszej obróbki, na przykład obrobioną na gotową powierzchnię ścianki zewnętrznej z blachy pokrytą folią ochronną). Tak samo wytwarza się podzespoły, w których na przykład już podczas obróbki wstępnej są realizowane środki izolacji cieplnej

183 124 i izolacji akustycznej (i nie, jak przy łączeniu za pomocą spawania pod wgłębieniem i ewentualnej kosztownej obróbce wykończającej obszarów obciążonych cieplnie). Tym samym opisany sposób umożliwia wytwarzanie podzespołów o wysokiej funkcjonalnie jakości w połączeniu z wysokim stopniem wstępnej obróbki przy oszczędzaniu na nakładach i kosztach.

Zastosowanie tego sposobu sklejania podnosi w porównaniu do zwykłych połączeń spawanych, nitowych i śrubowych swobodę projektowania wzornictwa nadwozi wagonów.

Ponieważ elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia sposobem stosownie do wynalazku, w porównaniu do zwykłych połączeń spawanych, połączeń nitowych lub połączeń śrubowych można inaczej konstrukcyjnie kształtować, przy takiej samej funkcjonalności i wytrzymałości osiąga się oszczędności na masie elementów konstrukcyjnych i podzespołów.

Połączenia sklejane opisanego rodzaju tłumią zależnie od zastosowanego kleju powstawanie i przede wszystkim przenoszenie dalej dźwięku materiałowego przenoszonego przez ciało stałe.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiono częściowy widok sekcji ściany bocznej w obszarze łączenia sekcji blach ściany bocznej z sekcją kształtową na fig. 2 przedstawiono częściowy widok sekcji blach ściany bocznej odpowiadający fig. 1 z nałożonym klejem przed połączeniem, na fig. 3 przedstawiono przekrój przez spoinę klejową sekcji ściany bocznej odpowiadający fig. 1 i na fig. 4 przedstawiono przekrój przez sekcję ściany bocznej w obszarze łączenia sekcji blach ściany bocznej z usztywnieniem w postaci zagiętej blachy.

W przykładzie wykonania podczas łączenia sekcji ściany bocznej 1 według wynalazku postępuje się jak następuje: wstępnie obrobioną sekcję blach ściany bocznej 2 w razie potrzeby za pomocą specjalnego urządzenia umieszcza się w położeniu do spajania i ustala się w pożądanej postaci użytkowej. Przewidziane do sklecania pierwsze i drugie powierzchnie do spajania 2.1 i 2.2 sekcji blach ściany bocznej 2 oraz 3.1 i 3.2 i przynależnej dostosowanej kształtem sekcji kształtowej 3, którą w przykładzie łączy się z profili o przekroju w postaci kapelusza i wzmacniających blach węzłowych, obrabia się wstępnie stosownie do instrukcji producenta kleju. Jak to jest przestawione na fig. 2, na znakowanych pierwszych powierzchniach do spajania 2.1 sekcji blach ściany bocznej 2, każdą część dwustronnie zdolnego do stykowego klejenia korpusu do kleju 4 skleja się z sekcją ściany bocznej z blachy 2 powierzchniowo pod krótkotrwałym naciskiem stykowym akrylanową taśmą klejącą o porach zamkniętych o wysokiej sile przyczepności o grubości na przykład 2 mm, przy czym powierzchnie do sklejania korpusu do kleju 4 odwrócone od powierzchni do spajania 2.1 jeszcze pozostają pokryte folią ochronną przewidzianą przez producenta kleju. Następnie, jak również przedstawiono na fig. 2, na znakowanych drugich powierzchniach do spajania 2.2 sekcji blach ściany bocznej 2 jako drugą warstwę kleju 5, nakłada się w pewnej ilości za pomocą zwykłego sprzętu do dozowanią mieszania i nakładania, rozpływający się pod wpływem grawitacji, jednakże płynny, zimno-utwardzalny, w stanie utwardzonym ciągliwo-twardy dwuskładnikowy klej poliuretanowy o grubości warstwy, która w każdym przypadku zapewnia zwilżanie przećiwpowierzchni 3.2 i wypełnienie spoiny klejowej w pożądany sposób. Niezwłocznie po nałożeniu kleju i usunięciu pozostawionej folii ochronnej korpusu do kleju 4 przybliża się sekcję kształtową 3 w pożądanym układzie przestrzennym do sekcji blach ściany bocznej 2. Po krótkotrwałym wywieraniu nacisku w obszarze pierwszej powierzchni do spajania 2.1/3.1 sekcja blach ściany bocznej 2 łączy się z sekcją kształtową 4 (fig. 1), przy czym wskutek trwałości postaci własnej korpusów do kleju 4 w obszarze pierwszej powierzchni do spajania 2.1/3.1 utrzymuje się określony odstęp do spajania. Dzięki sklejanemu stykowo korpusowi 4 sekcję ściany bocznej 2 łączy się z sekcją kształtową 3 w obszarze pierwszej powierzchni do spajania 2.1/3.1 w odstępie do spajania określonym przez określoną grubość warstwy łączącej korpusu do kleju 4 (fig. 3). Przy odpowiednim wyborze liczby i wielkości pierwszych powierzchni do spajania 2.1/3.1 osiąga się taką pierwszą wytrzymałość połączenia, że po tym procesie łączenia może nastąpić wzajemne odłączenie, poruszanie i możliwa jest dalsza obróbka sekcji blach ściany bocznej, bez zmiany postaci i względnego położenia sekcji blach ściany bocznej 2

183 124 i sekcji kształtowej 3. Końcową stabilność i wytrzymałość zmęczeniową podzespół osiąga po utwardzeniu drugiej warstwy kleju w obszarze drugich powierzchni do spajania 2.2/3.3.

Alternatywnie do tego sposobu możne być celowe wytworzenie drugiej warstwy kleju 5 dopiero wtedy, gdy elementy konstrukcyjne 2 i 3 połączy się już za pomocą pierwszej warstwy kleju 4 w ten sposób, że odpowiednio płynny klej wtryśnie się lub zassie w pozostawione odstępy do spajania.

Kolejnym przypadkiem stosowania sposobu według wynalazku jest łączenie usztywnień w postaci zagiętej blachy 6 z sekcją ściany bocznej z blachy 2 (fig. 4), przy czym na drugą warstwę kleju 5, zamiast opisanego w powyższym przypadku stosowania rozpływającego się pod wpływem grawitacji, zimnoutwardzalnego, w stanie utwardzonym ciągliwo-twardego dwuskładnikowego kleju poliuretanowego, stosuje się rozpływający się pod wpływem grawitacji zimnoutwardzalny, w stanie utwardzonym ciągliwo-sprężysty jednoskładnikowy klej poliuretanowy.

Oprócz tego dla drugiej warstwy kleju, zamiast zwykłej pokrywającej taśmy klejącej jako ogranicznika brzegowego, można stosować korpusy do kleju 4, które po spajaniu mogą pozostać i nie muszą być usuwane z ponoszeniem kosztów oraz nie muszą być usuwane jako odpady o szczególnym charakterze.

Stwierdzono, że połączenia sklejane według jednego z opisanych sposobów posiadają wyższą tolerancję uszkodzeń niż połączenia sklejane według innych sposobów zwłaszcza wtedy, gdy pierwsza (o zdolności do szybkiego sklejania) warstwa kleju w porównaniu do drugiej (zapewniającej wytrzymałość zmęczeniową) warstwy kleju, po jej całkowitym utwardzeniu posiada taką samą lub wyższą elastyczność: w połączeniu spajanym jednorazowe lub kilkakrotnie występujące lokalne przeciążenie szkodzi miejscowo połączeniu sklejanemu w obszarze drugiej warstwy kleju. Wskutek zmiennego poziomu naprężeń i przebiegu naprężeń wewnątrz połączenia sklejanego, według wynalazku uszkodzenie zostaje jednakże przejęte przez jedną lub obydwie sąsiednie pierwsze spoiny klejowe i nie rozprzestrzenia się. Ta własność pozwala się optymalizować dzięki doborowi stosunku elastyczności pierwszego i drugiego kleju. Spoiny celowo dzieli się na segmenty w ten sposób, że pierwsze i drugie powierzchnie do spajania umieszcza się wielokrotnie na przemian jako wzajemnie sąsiadujące, wytwarza się połączenie sklejane, w którym jednorazowo lub kilkakrotnie występujące lokalne przeciążenie co najwyżej prowadzi do częściowej, ale nie całkowitej zawodności w działaniu połączenia sklejanego, ponieważ pęknięcia wychodzące z częściowego obszaru z drugim klejem zatrzymują się w sąsiednim lub w sąsiednich obszarach częściowych z pierwszym klejem.

Przy stosowaniu tego sposobu w istotny sposób dopuszcza się większe tolerancje wykonawcze, na przykład sekcji kształtowej 3 i w obszarze drugich powierzchni do spajania w porównaniu do sekcji blach ściany bocznej 2, dające się lepiej wyrównać niż w sposobie spajania za pomocą spawania, przy czym tego rodzaju różnice kształtu odbijają się na ścianie zewnętrznej sekcji ściany bocznej 1.

W celu osiągnięcia większych lub w celu wyrównania różnych odstępów do spajania, także w obszarze pierwszych powierzchni do spajania, można wykonywać korpusy kształtowe do kleju dla pierwszej warstwy kleju wielowarstwowo ze wspomnianej taśmy klejącej.

Zamiast dwustronnego zdolnego do klejenia stykowego korpusu do kleju akrylanowego jest także możliwe zastosowanie innego pierwszego materiału klejącego, w którym na przykład, na obydwóch stronach zachowującego własny kształt rdzenia materiału wypełniającego umieszcza się warstwę kleju zdolną do szybkiego klejenia.

Przy wyrównywaniu różnic kształtu i wymiarów pomiędzy elementami konstrukcyjnymi dla silnie zróżnicowanych grubości spoin klejowych i szerokości spoin klejowych w obszarze drugich powierzchni do spajania może być celowe zastosowanie więcej niż jednego kleju o różnej lepkości i/lub w stanie utwardzonym o różnych własnościach wytrzymałościowych.

W sposobie według wynalazku, w określonych przypadkach, zamiast kleju poliuretanowego zastosowanego w przykładzie wykonania, drugą warstwę kleju można realizować także za pomocą innych klejów reaktywnych, zwłaszcza klejów epoksydowych.

183 124

Opisane sposoby nadają się do użycia nie tylko przy wytwarzaniu podzespołów o zróżnicowanych rodzajach konstrukcji dła nadwozia wagonu pojazdu szynowego. Można je używać podobnie, na przykład do zamocowania podzespołu na lub w nośnej sekcji jak przy wytwarzaniu całych nadwozi wagonów z sekcji wielkowymiarowych, które łączy się według opisanych sposobów za pomocą połączeń sklejanych w obszary powierzchniowe, zachodzące na siebie lub przylegające do siebie.

Możliwe jest zastosowanie w innych dziedzinach techniki.

Fig. 2

183 124

A - A

Fig. 3

Fig. 4

183 124

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób łączenia elementów konstrukcyjnych podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami, w którym wstępnie ukształtowany pierwszy element konstrukcyjny łączy się z dostosowanym kształtem drugiego elementu konstrukcyjnego za pomocą zastosowania na powierzchniach oddzielnych klejów o różnych charakterystykach reakcyjnych aż do osiągnięcia wytrzymałości umożliwiającej manipulowanie, znamienny tym, że pierwszą część konstrukcji, to znaczy sekcję blach ściany bocznej (2) umieszcza się w znany sposób w miejscu spajania i ustala się w postaci użytkowej, i na wybraną i powierzchniowo ograniczoną pierwszą powierzchnię spajania (2.1 i/lub 3.1) pierwszego elementu konstrukcyjnego czyli sekcji blach ściany bocznej (2) i/lub na drugi element konstrukcyjny czyli sekcję kształtową (3) doprowadza się pierwszą warstwę kleju (4) o zdolności do szybkiego klejenia i zachowania przy łączeniu określonej grubości warstwy łączącej, przy czym na wybraną drugą powierzchnię spajania (2.2 i/lub 3.2) pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej (2) i/lub na drugi element konstrukcyjny w postaci sekcji kształtowej (3) doprowadza się drugą warstwę kleju (5) w określonej ilości i o własnościach wolnoutwardzalnych i przy łączeniu rozpływającego się pod wpływem grawitacji, jednakże zdolnego do płynięcia i zwilżania, i obydwa elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia ustawia się wzajemnie w pożądanym układzie przestrzennym, zbliża się nawzajem i łączy się ze sobą pod działaniem nacisku w obszarze wybranych pierwszych powierzchni spajania (2.1/3.1), przy czym pierwsza warstwa kleju (4) łączy pierwszą część konstrukcji - sekcję blach ściany bocznej (2) z drugim elementem konstrukcyjnym w postaci sekcji kształtowej (3) w obszarze pierwszych powierzchni spajania (2.1/3.1) w odstępie spajania wstępnie ustalonym przez określoną grubość warstwy spajanej pierwszej warstwy kleju (4) z tego rodzaju pierwszą wytrzymałością spajania, że po procesie spajania odłączenie i poruszanie wstępnie połączonego podzespołu, czyli sekcji ściany bocznej (1) jest możliwe bez zmiany postaci i wzajemnego względnego położenia elementów konstrukcyjnych i druga warstwa kleju (5), której ilość oraz zdolność do płynięcia i zdolność do zwilżania jest tego rodzaju, że naniesiona pierwsza warstwa kleju (4) może łączyć drugą część konstrukcji w obszarze pierwszych powierzchni spajania (3.1 lub 2.1), która w obszarze drugich powierzchni do spajania (2.2/3.2) pomiędzy pierwszym i drugim elementem konstrukcyjnym czyli między sekcją blach ściany bocznej (2) i sekcją kształtową (3) wypełnia pozostały odstęp do spajania i wreszcie podzespół, czyli sekcja ściany bocznej (1) pozostaje w swoim położeniu spajania lub w położeniu spoczynkowym lub włącza się w dalszym procesie technologicznym, kiedy osiąga się drugą wytrzymałość spajania dzięki utwardzeniu drugiej warstwy kleju (5).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przewidziane pierwsze powierzchnie do spajania (2.1/3.1) wybiera się w ten sposób, że przynajmniej część przewidzianych drugich powierzchni do spajania (2.2/3.2) ogranicza się przez część pierwszej warstwy kleju (4) i zapobiega się niepożądanemu zwilżaniu dalszych powierzchni elementów konstrukcyjnych przez klej drugiej warstwy kleju (5).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) stosuje się klej zdolny do sklejania stykowego.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) stosuje się zachowujący własny kształt korpus do kleju.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla drugiej warstwy kleju (5) stosuje się klej reaktywny.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) używa się klej, który w porównaniu do kleju dla drugiej warstwy kleju (5) po jego ostatecznym utwardzeniu posiada taką samą lub większą elastyczność.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w połączeniu spajanym pierwsze i drugie powierzchnie do spajania (2.1/3.1, 2.2/3.2) umieszcza się wielokrotnie na przemian jako wzajemnie sąsiadujące w ten sposób, że połączenie sklejane otrzymuje podwyższone zabezpieczenie przeciw zawodności w działaniu.
8. 8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że przez zmienną grubość jednej lub obydwóch warstw kleju (4, 5) wyrównuje się różnice kształtu i różnice wymiarów pomiędzy elementami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do spajania.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 7, albo 8, znamienny tym, że w obszarze drugich powierzchni do spajania (2.2/3.2) nanosi się powierzchniowo obok siebie przynajmniej dwa kleje o różnej lepkości i/lub w stanie utwardzonym różniące się własnościami od drugiej warstwy kleju (5).
10. 10. Sposób łączenia podzespołów pojazdów szynowych za pomocą spajania klejami, w którym wstępnie ukształtowany pierwszy element konstrukcyjny łączy się z dostosowanym kształtem drugiego elementu konstrukcyjnego za pomocą zastosowania na powierzchniach oddzielnych klejów o różnych charakterystykach reakcyjnych aż do osiągnięcia wytrzymałości umożliwiającej manipulowanie, znamienny tym, że pierwszą część konstrukcji, czyli sekcję blach ściany bocznej (2) umieszcza się w znany sposób w miejscu spajania i ustala się w postaci użytkowej, a na wybraną i powierzchniowo ograniczoną pierwszą powierzchnię do spajania (2.1 i/lub 3.1) pierwszego elementu konstrukcyjnego, czyli sekcji blach ściany bocznej (2) i/lub na drugi element konstrukcyjny, to znaczy na sekcję kształtową (3) nakłada się pierwszą warstwę kleju (4) o zdolności do szybkiego klejenia i zachowania przy łączeniu określonej grubości warstwy łączącej, przy czym obydwa elementy konstrukcyjne przeznaczone do łączenia to znaczy sekcję blach ściany bocznej (2) i sekcję kształtową (3) ustawia się wzajemnie w pożądanym układzie przestrzennym, zbliża się nawzajem i łączy się ze sobą pod działaniem nacisku, w obszarze wybranych pierwszych powierzchni spajania (2.1/3.1), przy czym pierwsza warstwa kleju (4) łączy pierwszy element konstrukcyjny - sekcję blach ściany bocznej (2) z drugim elementem konstrukcyjnym - sekcją kształtową (3) w obszarze pierwszych powierzchni spajania (2.1/3.1) w odstępie wstępnie ustalonym przez określoną grubość warstwy spajanej pierwszej warstwy kleju (4) z tego rodzaju pierwszą wytrzymałością spajania, że odłączenie i poruszanie wstępnie połączonego podzespołu jest możliwe bez zmiany postaci i wzajemnego względnego położenia elementów konstrukcyjnych, a w obszarze wybranych drugich powierzchni spajania (2.2/3.2), w pozostały odstęp pomiędzy pierwszym i drugim elementem konstrukcyjnym, czyli między sekcją blach ściany bocznej (2) i sekcją kształtową (3) dostarcza się w określonej ilości i o wymaganej zdolności do płynięcia i zdolności do zwilżania drugą warstwę kleju (5) i wreszcie podzespół, czyli sekcja ściany bocznej (1) pozostaje w swoim położeniu spajania lub w położeniu spoczynkowym lub włącza się w dalszym procesie technologicznym, kiedy osiąga się drugą wytrzymałość spajania dzięki utwardzeniu drugiej warstwy kleju (5).
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że przewidziane pierwsze powierzchnie do spajania (2.1/3.1) wybiera się w ten sposób, że przynajmniej część przewidzianych drugich powierzchni do spajania (2.2/3.2) ogranicza się przez część pierwszej warstwy kleju (4) i zapobiega się niepożądanemu zwilżaniu dalszych powierzchni elementów konstrukcyjnych przez klej drugiej warstwy kleju (5).
12. 12. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) stosuje się klej zdolny do sklejania stykowego.
13. 13. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) stosuje się zachowujący własny kształt korpus do kleju.
14. 14. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że dla drugiej warstwy kleju (5) stosuje się klej reaktywny.
15. 15. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że dla pierwszej warstwy kleju (4) używa się klej, który w porównaniu do kleju dla drugiej warstwy kleju (5) po jego ostatecznym utwardzeniu posiada taką samą lub większą elastyczność.
16. 16. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że w połączeniu spajanym pierwsze i drugie powierzchnie do spajania (2.1/3.1, 2.2/3.2) umieszcza się wielokrotnie na przemian

    183 124 jako wzajemnie sąsiadujące w ten sposób, że połączenie sklejane otrzymuje podwyższone zabezpieczenie przeciw zawodności w działaniu.
17. 17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przez zmienną grubość jednej lub obydwóch warstw kleju (4, 5) wyrównuje się różnice kształtu i różnice wymiarów pomiędzy elementami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do spajania.
18. 18. Sposób według zastrz. 10 albo 16, albo 17, znamienny tym, że w obszarze drugich powierzchni do spajania (2.2/3.2) nanosi się powierzchniowo obok siebie przynajmniej dwa kleje o różnej lepkości i/lub w stanie utwardzonym różniące się własnościami od drugiej warstwy kleju (5).

    * * *