Ruderer Dauerhaft verbunden – kleben von Metallen

Autor / Redakteur: Florian Kopp / Dietmar Kuhn

Neue Materialien stellen im Bereich der Metallverarbeitung immer höhere Ansprüche an geeignete Verbindungstechniken. Konstrukteure und Techniker bedienen sich verstärkt der Methode des Klebens, um Werkstoffe dauerhaft miteinander zu verbinden. Generell lässt sich die Beständigkeit von geschweißten, gestanzten oder genieteten Bauteilen durch zusätzliches Kleben erhöhen.

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Ausgewählte Werkstoffe, Metalle und Legierungen, die sich kleben lassen.
Ausgewählte Werkstoffe, Metalle und Legierungen, die sich kleben lassen.
(Bild: Ruderer)

Stetige Entwicklungen neuer Materialien führen auch im Bereich der Metallverarbeitung zu immer neuen und höheren Ansprüchen der Verbindungstechniken. Konstrukteure und Techniker greifen dabei verstärkt auf die Methode des Klebens zurück, um die Werkstoffe dauerhaft miteinander zu verbinden. Egal, ob geschweißte, gestanzte oder genietete Bauteile, durch zusätzliches Kleben lässt sich die Haltbarkeit der Verbindung erhöhen. Außer diesen Kombinationen der Verbindungstechniken, die auch als Hybridfügen bekannt sind, hat sich in letzter Zeit ebenfalls das Kleben als solches zur dauerhaften Verbindung von blanken und beschichteten Metallen etabliert. Die Kraftübertragung bei so verbundenen Werkstoffen erfolgt dabei nicht punktuell, sondern über die gesamte Fläche der Klebung, sodass die entsprechenden Belastungen gleichmäßig auf die Bauteile wirken. Außerdem werden beim Verarbeiten des Klebstoffes die Oberflächen thermisch nicht beansprucht.

Art der Werkstoffe, die Geometrie sowie die Klebstoffe bestimmen die Verbindungsqualität

Aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichsten Materialien finden dementsprechend auch diverse Klebstoffsysteme (unter anderem von technicoll®) Verwendung. Ausschlaggebend für die Qualität und Langlebigkeit einer Klebung sind vor allem die Art der Werkstoffe, die Geometrie der zu verbindenden Oberflächen und nicht zuletzt der Klebstoff selbst. Um eine möglichst ideale Benetzung der Oberflächen mit Klebstoff zu garantieren, müssen die Eigenschaften des Klebstoffes, wie Zusammensetzung und Viskosität, auf die zu klebende Oberfläche hin abgestimmt werden. Beispielsweise stellen passgenaue Fügeteile, bei denen kleine Flächen miteinander verbunden werden, andere Ansprüche an den Klebstoff, als bei Flächenkaschierungen notwendig sind. Kriterien, wie die Beständigkeit im Vergleich mit mechanischen Belastungen bei verschiedenen Temperaturen, sich ändernden Witterungseinflüssen oder auch beim Kontakt mit Lösemitteln und anderen Chemikalien, sind für die Klebstoffauswahl ausschlaggebend. Aufgrund der ständigen Verbesserung bestehender Werkstoffe ergeben sich wachsende Anwendungsgebiete, auf denen immer wieder neue Anforderungen an potenziell geeignete Klebstoffe gestellt werden.

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Epoxidharzklebstoffe haben sich in vielen Varianten bewährt

Für strukturelle Klebungen von Metallen hat sich über Jahrzehnte der Einsatz von Epoxidharzklebstoffen bewährt. Je nach Anwendungsfall sind diese reaktiven Klebstoffsysteme in dünnflüssigen bis hin zu standfesten Varianten verfügbar. Um Fehlklebungen auszuschließen und sicherzustellen, dass die reaktiven Komponenten im richtigen Verhältnis homogen vermischt sind, werden diese Klebstoffe unter anderem aus Doppelkammerkartuschen mit Statikmischer und Auspresspistole verarbeitet, können aber auch bei Industrieanwendungen mithilfe automatisierter Auftragsysteme appliziert werden. Die in den Produktinformationen ausgewiesene Topfzeit gibt Auskunft über die maximale Verarbeitungszeit der miteinander vermengten Komponenten. Nach dem Klebstoffauftrag werden die Bau- beziehungsweise Fügeteile fixiert und der Klebstoff härtet nahezu ohne Volumenabnahme fugenfüllend aus. Generell zeichnen sich Epoxidharzklebstoffe durch eine hohe Alterungsbeständigkeit bei sich ändernden Witterungsbedingungen, starken Temperaturschwankungen und unter dem Einfluss von Lösemitteln beziehungsweise anderen Chemikalien aus. Diese Eigenschaften kommen vor allem bei Anwendungen im Fahrzeugbau und bei Metall verarbeitenden Betrieben positiv zum Tragen.

Beschichtete Oberflächen brauchen zweikomponentige Klebstoffe

Für strukturelle Klebungen von Metallen mit beschichteten, lackierten Oberflächen und Kunststoffen bieten sich auch reaktive, zweikomponentige Klebstoffe auf Acrylatbasis, beispielsweise MMA-Klebstoffe von technicoll®, an. Die vergleichsweise geringe Topfzeit von wenigen Minuten ermöglicht eine relativ schnelle Weiterbearbeitung der über kleine Flächen verbundenen Werkstoffe.

Klebungen von Verbundplatten, bei denen größere Flächen unterschiedlichster Materialien zur Verfügung stehen, lassen sich dagegen nur mit speziell dafür entwickelten Klebstoffen bewerkstelligen. Dafür ist beispielsweise ein vielseitiger, lösemittelfreier, reaktiver Zweikomponentenklebstoff von technicoll® auf Polyurethanbasis (PUR) mit langer Verarbeitungszeit geeignet.

Sollten eine Anfangshaftung oder eine schnelle Weiterverarbeitung der geklebten Bauteile notwendig sein, so bietet sich die Verwendung von Kontaktklebstoffen an. Diese Klebstoffe werden, je nach Viskosität, manuell oder automatisiert mithilfe von Sprühpistole, Pinsel, Spachtel, Rakel oder Walze beidseitig aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Lösemittels werden die mit Klebstoff benetzten Oberflächen zusammengelegt und unter möglichst hohem Druck kurz gegeneinander gepresst. Voraussetzung dabei bleibt jedoch immer, dass die zu klebenden Substrate passgenau sind, da die Kontaktklebstoffe nicht fugenfüllend aushärten und somit keine größeren Spalten überbrücken können.

Kontaktklebstoffe auf wässriger Basis besitzen eine deutlich längere Ablüftzeit als lösemittelhaltige Kontaktklebstoffe. Daher muss bei Verwendung der wässrigen Systeme auch mit Einbußen hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit gerechnet werden.

Für bis zu mehrere Millimeter breite Klebefugen von Werkstoffen, die dauerhaft oder temporär Vibrationen ausgesetzt sind, werden gerne Einkomponenten-PUR-Klebstoffe beziehungsweise MS-Polymere verwendet. Diese Kleb- und Dichtstoffe tolerieren im ausgehärteten Zustand aufgrund ihrer Elastizität größere, temperaturbedingte Ausdehnungen der Fügeteile. Das Auftragen erfolgt meist in Raupenform mittels entsprechender Auspresspistole oder Applikationssystemen. Da es sich bei den eben genannten Klebstoffen um feuchtigkeitshärtende Systeme handelt, muss gewährleistet sein, dass dem Klebstoff genug Feuchtigkeit zur Verfügung steht. Ein großflächiges, elastisches Dickschichtkleben von wasserdampfundurchlässigen Werkstoffen ist damit ausgeschlossen.

Das Ziel ist, universell einsetzbare Klebstoffe zu entwickeln

Gegenwärtige Entwicklungen neuer Klebstoffrezepturen zielen darauf ab, möglichst universell einsetzbare Klebstoffe mit einem breiten Anwendungsspektrum zu realisieren. Allerdings lassen sich diese Ansprüche nur bedingt umsetzen, da die Anforderungen, die an die Klebstoffe und Klebungen gestellt werden, äußerst unterschiedlich geartet sind. Bis ein idealer „Alleskleber“ gefunden ist, bleibt die Klebstoffauswahl und die fachgerechte Verarbeitung leider nicht selbsterklärend. Interessenten, die eingehende Informationen über Klebstoffe und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten benötigen, kommen um eine spezifische Anwendungsberatung nicht herum, zum Beispiel: beratung@technicoll.de.

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