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Progettazione di giunti adesivi per minore sforzo

La progettazione di giunti ottimali richiede di effettuare dei compromessi nell'utilizzo di adesivi e nastri. La quantità di materiale utilizzato, i costi di lavorazione e la semplicità del processo svolgono un ruolo importante nell'ottimizzazione. I due esempi di seguito mostrano come il processo di miglioramento di un giunto con adesivi deve tenere conto di resistenza, praticità e costi.

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Giunto angolare

La progettazione di base che utilizza un giunto di testa perpendicolare non è l'ideale per l'incollaggio con adesivo. Lo sforzo principale è del tipo da sfaldamento, ovvero molto avversa all'incollaggio con adesivo. Modificando il progetto originale è possibile aggiungere un componente che rinforzi l'incollaggio dei componenti originali. In questo modo, parte dello sforzo da sfaldamento diventa da taglio, rinforzando l'incollaggio. Anche un componente meccanico esterno di rinforzo può prevenire gli urti. Tuttavia, questo giunto richiede l'uso di un secondo materiale e probabilmente di un processo di incollaggio in due fasi.

Una progettazione raffinata migliora la produzione e le prestazioni. È migliore rispetto al primo design perché ora il giunto non richiede componenti o lavorazioni aggiuntivi. Questo giunto richiede due materiali di semplice lavorazione e può essere montato in un unico passaggio. È anche più forte rispetto ad altri design perché gli sforzi di sfaldamento sono completamente sostituiti da una forza di compressione, che è lo sforzo ottimale per l'incollaggio con adesivo.

  • Animazione di un giunto ad angolo di base sotto sforzo di sfaldamento.

    Giunto ad angolo di base sotto sforzo di sfaldamento

    Questa progettazione di base che utilizza un giunto di testa perpendicolare è la meno adatta all'incollaggio con adesivo. Lo sforzo principale è del tipo da sfaldamento, ovvero molto avversa all'incollaggio con adesivo.

  • Animazione di un giunto ad angolo rinforzato.

    Giunto ad angolo rinforzato

    Modificando il progetto originale è possibile aggiungere un componente che rinforzi l'incollaggio dei componenti originali. In questo modo, parte dello sforzo da sfaldamento diventa da taglio, rinforzando l'incollaggio. Anche un componente meccanico esterno di rinforzo può prevenire gli urti. Tuttavia, questo giunto richiede l'uso di un secondo materiale e probabilmente di un processo di incollaggio in due fasi.

  • Animazione di un design ottimale di un giunto ad angolo con miglioramento di produzione e prestazioni.

    Progettazione ottimale per un giunto ad angolo

    Una progettazione raffinata migliora la produzione e le prestazioni. È migliore rispetto al primo design perché ora il giunto non richiede componenti o lavorazioni aggiuntivi. Questo giunto richiede due materiali di semplice lavorazione e può essere montato in un unico passaggio. È anche più forte rispetto ad altri design perché gli sforzi di sfaldamento sono completamente sostituiti da una forza di compressione, che è lo sforzo ottimale per l'incollaggio con adesivo.


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Giunto a sovrapposizione

I giunti a sovrapposizione generalmente pongono l'adesivo sotto sforzo di taglio. In uno scenario ideale l'adesivo è sotto sforzo di taglio costante, ma cosa accade se il giunto a sovrapposizione viene sottoposto a sforzo di sfaldamento o se lo sforzo di taglio non è perfettamente allineato?

Un semplice giunto a sovrapposizione, sebbene molto comune nei fissaggi con adesivo, non sempre è in grado di fornire la resistenza necessaria. Un giunto a sovrapposizione singolo è spesso sottoposto a sforzo di taglio. Lo sforzo di taglio, tuttavia, è leggermente disallineato e, man mano che il giunto si estende, comincia a trasformarsi in sfaldamento. Questo concentra alcuni sforzi sui bordi del giunto a sovrapposizione.

Per migliorare il giunto, è possibile progettare una "scossa" in uno dei substrati per allineare lo sforzo e aiutare a mantenere la resistenza al taglio dell'adesivo. L'adesivo è tuttavia leggermente disallineato rispetto agli sforzi, il che può ancora portare a ottenere uno sforzo di sfaldamento con l'estendersi del giunto.
Un ulteriore miglioramento deriva dall'impiego di giunti "biadesivi". Ora entrambi i substrati sono lavorati o modellati con entrambi i substrati sovrapposti tra di loro. In questo modo gli sforzi e l'adesivo rimangono allineati quando il giunto è sottoposto a uno sforzo di taglio. Se le forze di sfaldamento sono presenti lungo il braccio dell'assemblaggio, potrebbe ancora verificarsi una concentrazione dello sforzo.

  • Animazione di giunto a sovrapposizione sottoposto a sforzo di sfaldamento

    Giunti a sovrapposizione in condizioni di sforzo da taglio e sfaldamento

    Un semplice giunto a sovrapposizione, sebbene molto comune nei fissaggi con adesivo, non sempre è in grado di fornire la resistenza necessaria. Un giunto a sovrapposizione singolo è spesso sottoposto a sforzo di taglio. Lo sforzo di taglio, tuttavia, è leggermente disallineato e, man mano che il giunto si estende, comincia a trasformarsi in sfaldamento. Questo concentra alcuni sforzi sui bordi del giunto a sovrapposizione.

  • Animazione di uno sforzo di taglio con scossa

    La scossa al giunto a sovrapposizione riduce lo sforzo di sfaldamento

    Per migliorare il giunto, è possibile progettare una "scossa" in uno dei substrati per allineare lo sforzo e aiutare a mantenere la resistenza al taglio dell'adesivo. L'adesivo è tuttavia leggermente disallineato rispetto agli sforzi, il che può ancora portare a ottenere uno sforzo di sfaldamento con l'estendersi del giunto.

  • Animazione di un giunto di testa doppio sotto sforzo di taglio

    Il giunto a doppia sovrapposizione riduce ulteriormente lo sforzo di sfaldamento

    Un ulteriore miglioramento deriva dall'impiego di giunti "biadesivi". Ora entrambi i substrati sono lavorati o modellati con entrambi i substrati sovrapposti tra di loro. In questo modo gli sforzi e l'adesivo rimangono allineati quando il giunto è sottoposto a uno sforzo di taglio. Se le forze di sfaldamento sono presenti lungo il braccio dell'assemblaggio, potrebbe ancora verificarsi una concentrazione dello sforzo.
  • Animazione di un giunto a sovrapposizione con

    Usa il giunto a sovrapposizione a sciarpa per ottenere resistenza massima

    Il miglior tipo di giunto a sovrapposizione include una "sciarpa" nella doppia sovrapposizione. Questo giunto offre gli stessi vantaggi di allineamento del giunto a doppia sovrapposizione, ma la "sciarpa" garantisce ulteriore resistenza contro lo sforzo di sfaldatura.

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Considerazioni sul design di giunti a sovrapposizione aggiuntivi

Ognuno di questi miglioramenti fornisce maggiore resistenza e normalizzazione degli sforzi sugli assemblaggi con giunti a sovrapposizione. Ogni miglioramento, tuttavia, fa aumentare complessità, costi e tempistiche. Un'altra considerazione riguarda il formato dell'adesivo rispetto alla geometria. Se il giunto è progettato con tre dimensioni a copertura adesiva, come i giunti con tenone e mortasa o a doppia sovrapposizione, spesso è possibile utilizzare solo un adesivo liquido. I nastri forniscono però vantaggi in termini di produttività ed efficienza. Per ottenere il giunto ideale per una specifica applicazione, quindi, è necessario soppesare ogni elemento della progettazione.


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