Моделирование процесса сборки автомобильных стекол

Соединение стекла с кузовом является неразъемным, которое выполняется за счет склеивания двух различных сред. При соединении стекла с кузовом в процессе сборки необходимо обеспечить их взаимное расположение в пределах заданной точности.

При этом вследствие разности величины зазора по периметру стекла клеевой валик будет испытывать разную деформацию. Соответственно, упругое восстановление в клеевом шве будет неравномерным, усадка при полимеризации клея неодинаковая. Все это приводит к неравномерным деформациям и возникновению технологических остаточных напряжений в клее и стекле.

С помощью метода конечных элементов (КЭМ) исследовано влияние параметров клеевого валика на процесс образования остаточных напряжений при сборке стекол.

При моделировании использовался численный метод определения напряженно-деформируемого состояния (НДС) стекла при склеивании. Стекло входит в сложную конструкцию (сборочный узел). В процессе исследовании изучались реологические процессы, происходящих в клеевом соединении в ходе и после сборки стекол.

Доказано влияние геометрических параметров клеевого валика на НДС стекла в сборе кузова при его эксплуатации. На основе результатов нагружения кузова кручением, было доказано, что величина остаточных напряжений зависит от высоты и ширины клеевого шва:

где f(b) и f(h) функции зависимости остаточных напряжений от ширины b и высоты h клеевого шва.

Полученные зависимости дают возможность изменения НДС стекла, а соответственно и остаточными напряжениями, с помощью параметра жесткости клеевого шва и зазоров, полученных при размерном анализе, как деформируемого основания стекла, воспринимающую и передающую нагрузку на стекло при сборке и эксплуатации.

Результаты расчетов позволяют сделать вывод о возможном управлении формированием поля остаточных напряжений стекла за счет изменения геометрических параметров клея при сборке.

Установлено, что в стекле при поставке на завод присутствуют технологические остаточные напряжения σ=10 МПа, а коробление стекла составляло 2-5 мм. На рис. 1 приведен калибр для контроля геометрии стекла, поступающего на сборку.

В процессе контроля стекло укладывают на шаблон до наибольшего совпадения контура стекла с контуром шаблона. Затем при свободно лежащем стекле, щупом проверяют по 20 точкам следующие параметры:

геометрии стекла.

- максимальный зазор между опорной поверхностью шаблона и поверхностью стекла.

Величина зазоров по контуру, между опорной поверхностью шаблона и стекла не должна быть более 2 мм, при соблюдении плавности перехода поверхностей.

В процессе склеивания дополнительно возникают остаточные напряжения по нижнему краю стекла σ _{ост max} = 4,5 МПа.

При боковом перекосе стекла возникают остаточные напряжения σ _{ост max} = 5,83 МПа. При фронтальном перекосе возникают остаточные напряжения в стекле σ _{ост max} = 5,57 МПа.

Напряжения при сборке накладываются на существующие в стекле, вызывая избыточную напряженность стекла после сборки.

При эксплуатации технологические остаточные напряжения в стекле перераспределяются и могут достигать предела прочности материала стекла, уменьшая его надежность и герметичность соединения стекла с кузовом.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что изменяя геометрические параметры клеевого шва – его высоты и ширины можно регулировать остаточные напряжения.