JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Koska yleinen tietämys liimoista on hyvin rajoittunut, tässä kandidaatintyössä on tarkoituksena tutkia liimojen käyttömahdollisuuksia teräsrakenteissa; eli millaisia ominaisuuksia liimaliitoksella on suhteessa muihin liittämismenetelmiin. Tämä on tarkoitus selvittää kirjallisuuskatsauksella suoritettavalla tarkastelulla siitä, miten liimaliitoksia hyödynnetään eri sovelluksissa ja mitä kaikkea tulisi ottaa huomioon liimaliitoksen muodostamisessa. Vaikka työssä tarkastellaan nimenomaan liimojen käyttöä teräsrakenteissa, selvitetyt liimojen ominaisuudet pätevät myös monille muille materiaaleille. Työn tuloksena havaitaan, että liimat tarjoavat tasaisen jännitysjakauman liitoksessa, mikä puolestaan johtaa parempaan väsymiskestoon muihin liittämismenetelmiin verrattuna.

Lisäksi liimaliitos omaa ylivoimaiset värähtely- ja vaimennusominaisuudet, sileän ja tiiviin liitospinnan, sähköneristys- ja korroosionesto-ominaisuudet sekä kevyen, jäykän ja kustannustehokkaan rakenteen. Huonoja ominaisuuksia liimaliitoksilla ovat sen hankala purettavuus, esikäsittelyvaatimukset, testausmenetelmien puute sekä liima-aineiden herkkyys pilaantumiselle.

Liimaliitos tulisi tehdä siten, että siihen kohdistuu vain leikkaavia voimia. Lisäksi tulee huomioida toleranssit, liima-aineen hankkimiseen, säilöntään, sekoitukseen/valmistamiseen ja levitykseen liittyvät tekijät sekä komponenttien säilytys, liittäminen ja esikäsittely. Näistä tärkeimpänä viimeksi mainittu esikäsittely, jossa pinta tulisi käsitellä joko mekaanisesti tai kemiallisesti siten, että liimattava pinta-ala on mahdollisimman suuri ja pinnan kemia paras mahdollinen liima-aineen adheesion kannalta.

Teräsrakenteissa liimojen ominaisuuksia hyödynnetään esimerkiksi auto-, lento-, rakennus-, vene- ja meriteollisuudessa. Näissä sovelluksissa liimojen ominaisuuksista hyödynnetään erityisesti liimalle tyypillistä mahdollisuutta liittää erilaisia materiaaleja keskenään sekä kykyä tiivistää liitos, parantaa ääneneristystä, tärinäominaisuuksia ja rakenteen jäykkyyttä. Liimoilla korvataan monia liittämismenetelmiä paikoissa, missä muiden liittämismenetelmien ongelmat korostuvat.

Adhesive joint in steel structures

Abstract

Due to the limited understanding of adhesives in general, the purpose of this bachelor’s thesis is to examine and enlighten the application of adhesive joint in steel structures and its properties compared to other joining methods. This, on the other hand, is achieved through a literature review on utilization of adhesive joint in different applications and the factors one should consider in the forming of an adhesive joint. Even though the focus of this thesis is on the adhesive joint in steel structures, the properties of the adhesives investigated are applicable to many other materials besides steel. It is found that adhesives provide an even stress distribution in the joint, resulting a better fatigue resistance compared to other joining methods. In addition, the adhesive joint offers superior vibration and damping properties, smooth and sealed joint surfaces, electrical insulation and corrosion protection properties. Adhesive joint is also light, rigid and cheap. Inferior properties of adhesive joint include its difficult disassembly, demanding pretreatment, lack of testing methods and degradation of the adhesive components.

The adhesive joint should be constructed in a manner, in which only shear forces are applied to it. In addition, tolerances, issues related to adhesive acquisition, preservation, mixing/preparation, and application, as well as storage, bonding and pretreatment of parts should be considered; the most important of these is the latter, pretreatment, in which the surface should be treated either mechanically or chemically to maximize the bonding surface area and ensure ideal chemical properties for adhesion.

In steel structures, the properties of adhesives are utilized in, for example, the automotive, aerospace, construction, boat, and marine industries. These applications take advantage of the properties typical for adhesives, the ability to bond different materials together, the ability to seal the joints, improve sound insulation, vibration properties and structural rigidity. Adhesives replace other bonding methods in places where the problems of other techniques are highlighted.