Faserlaser-Leistung richtig auf Metall und Blechdicke abstimmen
Ein als „metallgeeignet“ beworbener Laser kann ein scharfes weißes Logo auf lackiertem Stahl erzeugen, aber daran scheitern, aus demselben Blech…
Ja, Sie haben den Titel richtig gelesen. Klebstoff ist nicht nur zum Verkleben von Papier oder zum Reparieren von Spielzeug gedacht. In diesem Artikel erklären wir, wie Klebstoffe verwendet werden können, um Metall (oder nahezu jedes andere Material) miteinander zu verbinden.
Klebstoffe sind eine Wissenschaft für sich, die sich stetig weiterentwickelt und verbessert. Wir können das Thema nicht vollständig abdecken, aber einige wichtige Punkte möchten wir hervorheben. Dieser Artikel behandelt Klebstoffe, die Sie für Ihre DIY-Projekte mit Metallen verwenden können. Es gibt viele Klebstoffe für unterschiedlichste Materialien, aber wir konzentrieren uns hier auf Metalle. Verschiedene Materialien besitzen unterschiedliche Eigenschaften, daher ist es wichtig, einen Klebstoff zu wählen, der für die Materialien geeignet ist, die Sie verbinden möchten. Der von Ihnen gewählte Klebstoff beeinflusst maßgeblich die Leistungsfähigkeit der Verbindung, egal ob es um Festigkeit, Flexibilität, Temperaturbeständigkeit (heiß oder kalt) oder andere relevante Kriterien geht.
Klebeverbindungen bei Metallen funktionieren grundsätzlich auf zwei Arten: Es gibt eine chemische Bindung und eine mechanische Bindung.
Eine chemische Bindung ist die molekulare Verbindung zwischen dem Klebstoff und den Substraten. Sie ist in der Regel die stärkste Art der Verklebung.
Eine mechanische Bindung beruht auf der Geometrie der Oberfläche und schafft eine Verzahnung zwischen Klebstoff und Substrat. Der mechanische Verbund kann zudem die Oberfläche für chemische Bindungen vergrößern.
Es gibt weitere Arten von Klebeverbindungen, doch bei Metallsubstraten sind dies die am häufigsten vorkommenden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt von Klebstoffen ist die Unterscheidung zwischen Haftfestigkeit und Kohäsionsfestigkeit.
Die Haftfestigkeit beschreibt, wie fest der Klebstoff am Substrat haftet. Wie gut hält der Kleber am Metall?
Die Kohäsionsfestigkeit bezieht sich auf die Festigkeit innerhalb des Klebstoffes selbst. Ein Kleber kann zwar am Metall haften, aber wenn sich der Klebstoff in sich selbst löst, versagt die Verbindung trotzdem.
Metalle besitzen eine relativ hohe Oberflächenenergie. Die physikalischen Hintergründe sind für diesen Artikel nicht entscheidend – es genügt zu wissen, dass dies vorteilhaft ist, damit flüssige Klebstoffe gut auf der Oberfläche haften. Gleichzeitig können sich dadurch jedoch Öle und Schmutz leichter auf dem Metall ablagern. Außerdem neigen Metalle dazu, Oxidschichten auszubilden, die andere mechanische und chemische Eigenschaften als das Grundmetall aufweisen. Das kann das Kleben erschweren.
Der Schlüssel zu einer guten Klebeverbindung bei Metall ist eine sorgfältig vorbereitete Oberfläche. Was das genau bedeutet, hängt vom verwendeten Klebstoff ab, aber im Allgemeinen sollte die Oberfläche sauber und frei von Öl und Fett sein. Eine leicht aufgeraute Oberfläche kann ebenfalls helfen (mechanische Bindung).
Die Vorbereitung ist meist der schwierigste Schritt. Wenn Ihnen der Aufwand für eine ordentliche Oberflächenvorbereitung zu groß ist, gibt es Alternativen, um Metalle zu verbinden.
Eine richtig ausgeführte Klebeverbindung kann extrem stark sein – aber wie schneidet sie im Vergleich zu herkömmlichen verschraubten Verbindungen ab?
Eine weitere gängige Methode zur Verbindung von Metallen ist das Schweißen. Schweißen und Kleben haben viele Gemeinsamkeiten. Sehen wir uns die Vor- und Nachteile von Klebstoffen im Vergleich zum Schweißen an.
Klebstoffe gibt es in nahezu unbegrenzter Vielfalt. Einige sind speziell für Metalle bestimmt, andere für die Verbindung von Metallen mit anderen Materialien, wieder andere sind universell einsetzbar. Für bestmögliche Ergebnisse empfiehlt sich ein Klebstoff, der exakt auf Ihre Anwendung zugeschnitten ist. Nachfolgend stellen wir einige der gängigsten Typen vor.
Epoxidharz-Klebstoffe sind vielseitig einsetzbar. Sie können für verschiedene Anwendungen entwickelt werden: hohe Festigkeit, hohe oder niedrige Temperaturen, UV-Beständigkeit, Wasserfestigkeit, Chemikalien- und Lösungsmittelresistenz und vieles mehr. Üblicherweise bestehen Epoxidharze aus zwei Komponenten (Harz und Härter), die im richtigen Verhältnis gemischt werden, um die Aushärtungsreaktion zu starten – ein sogenanntes 2K-System. Einkomponentige Systeme, die durch Luft oder Feuchtigkeit aushärten, nennt man 1K-Systeme. Beispiele für Epoxidharze sind Produkte von West Systems, 3M, Loctite, Gorilla Glue oder J-B Weld.
In Sachen Festigkeit und Haltbarkeit gelten Epoxidharze als Spitzenreiter. Moderne Fahrzeughersteller verwenden häufig Epoxidharze wie die von 3M entwickelten Karosseriekleber, um tragende Fahrzeugteile miteinander zu verbinden – schneller und kostengünstiger als Schweißen, dabei aber mit sehr hoher Festigkeit.
Bekannt als “Sekundenkleber” oder unter Markennamen wie Superglue oder Krazy Glue, sind Cyanoacrylate das, woran viele bei Klebstoffen zuerst denken. Diese Klebstoffe sind zwar weniger belastbar, eignen sich aber dennoch zum Verkleben von Metallen. Entscheidend ist eine ausreichend große Kontaktfläche. Häufig werden CA-Klebstoffe verwendet, um kleine Metallteile beim leichten Bearbeiten temporär zu fixieren. Teile, die zu klein für einen Schraubstock sind, können so an ein größeres Teil geklebt und nach dem Bearbeiten durch Erwärmen wieder gelöst werden. Kleberreste lassen sich mit Lösungsmitteln entfernen.
Acrylat-Klebstoffe sind weit verbreitet und erreichen teils ähnliche Festigkeiten wie Epoxidharze. Sie sind flexibler als die meisten Epoxide und daher in industriellen Klebebändern wie 3M VHB sehr beliebt. Sie eignen sich zudem hervorragend für die Verbindung unterschiedlicher Materialien.
Urethan- oder Polyurethan-Klebstoffe sind für ihre Flexibilität bekannt und daher gut geeignet, um unterschiedliche Materialien oder auch Gummi zu verkleben. Sie sind zwar weniger gebräuchlich für Metall-Metall-Verbindungen, können aber in bestimmten Anwendungen eingesetzt werden. Viele Bauklebstoffe, wie Liquid Nails oder Loctite Power Grab, die im Handel erhältlich sind, basieren auf Urethan.
Lesen Sie die Anleitung Ihres jeweiligen Klebstoffs sorgfältig, aber hier finden Sie allgemeine Schritte als Orientierungshilfe.
Wählen Sie je nach Anwendung den passenden Klebstoff aus. Höchste Festigkeit ist nicht immer entscheidend – manchmal reicht „ausreichend fest“ und andere Kriterien stehen im Vordergrund.
Ein geeigneter Arbeitsplatz sollte gut belüftet sein, falls Ihr Klebstoff gesundheitsschädliche Dämpfe enthält. Außerdem müssen die Teile sicher fixiert werden – sei es auf einer Werkbank mit Klemme oder in einer speziellen Vorrichtung, damit die Teile während der Aushärtung nicht verrutschen. Schließlich benötigen die Teile einen sicheren Ort zum Aushärten. Einige Klebstoffe härten fast sofort aus und funktionieren sogar unter Wasser, andere brauchen Stunden oder Tage und dürfen währenddessen nicht bewegt werden.
Es empfiehlt sich, die Teile vorab einmal trocken zusammenzusetzen, um sicherzustellen, dass alles passt, bevor der Kleber aufgetragen wird.
Reinigen Sie beide Teile sorgfältig. Seife und Wasser oder Alkohol reichen oft aus, manchmal ist aber ein Entfetter oder Aceton nötig. Bei Stahlteilen achten Sie darauf, dass keine Flugrostbildung entsteht.
Um eine mechanisch starke Verbindung zu erzielen, empfiehlt es sich, die Oberflächen mit feinem Schleifpapier leicht anzurauen. Die genauen Anforderungen variieren je nach Klebstoff, aber meist verbessert eine raue Oberfläche die Haftung. Entfernen Sie anschließend sämtlichen Schleifstaub.
Mischen Sie bei Zwei-Komponenten-Klebern die Bestandteile und tragen Sie den Klebstoff auf eine oder beide Flächen auf – je nach Vorgabe. Manchmal muss nach dem Auftragen eine kurze Wartezeit eingehalten werden: Manche Klebstoffe sollen sofort, andere erst nach kurzer Ablüftzeit verbunden werden.
Fügen Sie die Teile zusammen. Wenn der Kleber nicht sofort aushärtet, müssen die Teile bis zur vollständigen Aushärtung fixiert werden, etwa mit Klemmen oder Schrauben. Es spricht übrigens nichts dagegen, Klebstoff und Verbindungselemente gemeinsam zu verwenden.
Je nach Klebstoff und Umgebungsbedingungen müssen die Teile eine gewisse Zeit unbelastet ruhen, um ihre volle Festigkeit zu erreichen.
Klebstoffe haben ihre eigenen Herausforderungen, bieten aber hervorragende Möglichkeiten, Metallteile zu verbinden. Bedenken Sie, dass jede Verbindungsmethode ihre Vor- und Nachteile hat – das gilt auch für Klebstoffe. Es gibt verschiedene Arten von Klebstoffen, daher ist es wichtig, einen passenden auszuwählen. Eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung ist entscheidend für eine stabile Verbindung. Falls Sie nach der Lektüre dieses Artikels von Klebstoffen absehen möchten, gibt es Alternativen zur Verbindung von Metallteilen, wie etwa Schweißen oder mechanische Verbindungselemente.
