Metall auf Metall kleben: Alternative Verbindungsmethoden für Metallteile mit Klebstoff
Ja, Sie haben den Titel richtig gelesen. Klebstoff ist nicht nur zum Verkleben von Papier oder zum Reparieren von Spielzeug…
In diesem Artikel besprechen wir eine Vielzahl gängiger Methoden, um Ihre Lasergeschnittenen und Wasserstrahlgeschnittenen Teile zu verbinden. Egal, ob es sich um eine alltägliche Verbindung wie Mutter und Schraube handelt oder um etwas Spezielleres, wie einen integrierten Befestiger aus unserem Hardware-Einpress-Service – wir stellen die wichtigsten Methoden vor und geben Empfehlungen, wann welche Verbindung Sinn macht. Los geht’s!
Wenn die meisten Menschen das Wort „Befestigungselemente“ hören, denken sie wahrscheinlich zuerst an Muttern und Schrauben. Zunächst benötigen Sie zwei lasergeschnittene Teile mit entsprechend großen Bohrungen. Dann besorgen Sie sich eine Schraube oder einen Bolzen; an einem Ende befindet sich der Kopf. Das gegenüberliegende Ende ist mit Gewinden versehen, um eine Mutter aufzunehmen – sofern es sich um einen Bolzen oder eine Maschinenschraube handelt. Was ist der Unterschied? Werden die Innengewinde direkt in das zusammenzufügende Material geschnitten oder geformt, spricht man von einer Schraube.
Muttern und Schrauben sind in einer großen Auswahl an Materialien und Größen leicht erhältlich, können montiert und demontiert werden, ohne das Bauteil zu beschädigen, und lassen sich problemlos mit dem passenden Drehmoment festziehen, sodass empfindliche Teile nicht beschädigt werden.
Werfen wir einen kurzen Blick auf einige verschiedene Bolzen- und Schraubentypen:
Ein Schlossschraube verfügt über einen speziellen Kopf, bei dem sich unter dem gewölbten Kopf ein quadratischer Ansatz befindet, der das Mitdrehen beim Anziehen der Mutter verhindert. Wenn Sie ein passendes quadratisches Loch in Ihr Teil schneiden, kann eine Schlossschraube verwendet werden, was zu einer glatteren Oberfläche führt.
Nicht nur der Kopf der Schraube ist für die Auswahl des Werkzeugs entscheidend, auch der Schaft kann für Ihre Anwendung eine wichtige Rolle spielen.
Manche Schrauben sind durchgehend mit Gewinde versehen, andere nur teilweise. Ein Schulterbolzen hat einen ungewindeten Abschnitt mit einem Absatz am Ende des Gewindes. So kann die Mutter gegen die Schulter angezogen werden, statt direkt gegen das Bauteil – ideal für bewegliche Teile wie Räder oder Gelenke, da die Bauteile nicht fest miteinander geklemmt werden, das Bolzen-Muttern-System jedoch trotzdem hält.
Einige Schrauben, wie Holz- und Gipskartonschrauben, schneiden beim Eindrehen ihr eigenes Gewinde ins Werkstück. Blechschrauben verfügen über eine Bohrspitze, sodass kein Vorbohren nötig ist.
Jede Schraube in Ihrer Baugruppe benötigt eine Mutter, wobei es zahlreiche Varianten gibt. Grundsätzlich müssen Sie entscheiden, ob Sie eine selbstsichernde Mutter oder eine leicht lösbare Variante wünschen. Bei Beanspruchung durch Vibrationen (z. B. im Fahrzeugbau) sollten Sie auf Sicherungsmuttern, Federringe oder Schraubensicherungen setzen, damit sich nichts löst.
Schrauben eignen sich nahezu für alle von uns angebotenen Materialien. Verwenden Sie empfindliche Werkstoffe wie Kork, empfiehlt es sich, diesen als Dichtung zwischen festeren Materialien einzusetzen.
Bei Schrauben auf lackierten, eloxierten, beschichteten oder pulverbeschichteten Oberflächen empfiehlt sich eine Unterlegscheibe unter Kopf oder Mutter, um Beschädigungen der Oberfläche zu vermeiden.
Die benötigten Werkzeuge sind unkompliziert – meist reichen ein oder zwei Schraubenschlüssel oder ein Schraubendreher. Die Vorbereitung beschränkt sich oft auf ein passgenau lasergeschnittenes Loch.
Bei kleinen Schrauben/Bolzen in dickerem Material sollten Sie die Toleranzen des Laser- oder Wasserstrahlschneidens beachten. Gegebenenfalls muss das Loch etwas größer gewählt werden, damit der Befestiger passt.
Tabelle für Durchgangslöcher (Zoll) Zoll nach ASME 18.2.8
| Schraubengröße | Passsitz | Normalsitz | Weitsitz |
| #0 | #51 | #48 | 3/32 |
| #1 | #46 | #43 | #37 |
| #2 | 3/32 | #38 | #32 |
| #3 | #36 | #32 | #30 |
| #4 | #31 | #30 | #27 |
| #5 | 9/64 | 5/32 | 11/64 |
| #6 | #23 | #18 | #13 |
| #8 | #15 | #9 | #3 |
| #10 | #5 | #2 | B |
| 1/4 | 17/64 | 9/32 | 19/64 |
| 5/16 | 21/64 | 11/32 | 23/64 |
| 3/8 | 25/64 | 13/32 | 27/64 |
| 7/16 | 29/64 | 15/32 | 31/64 |
| 1/2 | 17/32 | 9/16 | 39/64 |
| 5/8 | 21/32 | 11/16 | 47/64 |
| 3/4 | 25/32 | 13/16 | 29/32 |
| 7/8 | 29/32 | 15/16 | 1-1/32 |
| 1 | 1-1/32 | 1-3/32 | 1-5/32 |
Tabelle für Durchgangslöcher (Metrisch) mm nach ASME 18.2.8
| Schraubengröße | Enge Passung | Normale Passung | Große Passung |
| M1.6 | 1,7 | 1,8 | 2 |
| M2 | 2,2 | 2,4 | 2,6 |
| M2.5 | 2,7 | 2,9 | 3,1 |
| M3 | 3,2 | 3,4 | 3,6 |
| M4 | 4,3 | 4,5 | 4,8 |
| M5 | 5,3 | 5,5 | 5,8 |
| M6 | 6,4 | 6,6 | 7 |
| M8 | 8,4 | 9 | 10 |
| M10 | 10,5 | 11 | 12 |
| M12 | 13 | 13,5 | 14,5 |
| M14 | 15 | 15,5 | 16,5 |
| M16 | 17 | 17,5 | 18,5 |
| M20 | 21 | 22 | 24 |
| M24 | 25 | 26 | 28 |
| M30 | 31 | 33 | 35 |
Gewindeeinsätze und Einpressbefestiger, wie sie unser Hardware-Einpress-Service anbietet, werden dauerhaft mit einem Handwerkzeug oder einer Presse ins Material eingebracht. Einpressbefestiger lassen sich in Blech einsetzen, das zu dünn zum Gewindeschneiden ist; Gewindeeinsätze eignen sich zur Reparatur beschädigter Gewindebohrungen. Alles rund um Gewindebohrungen finden Sie in diesem Artikel.
Ein Vorteil solcher Einsätze ist ihre meist höhere Haltbarkeit im Vergleich zum Grundmaterial. Während Werkstoffe wie Aluminium oder Holz direkt ein Gewinde erhalten können, sind diese oft nicht stabil genug für wiederholtes Anziehen/Lösen.
Eingesetzte Befestigungselemente gibt es in vielen Varianten, von den PEM-Bolzen, -Muttern und -Abstandshaltern für Metall bis hin zu Varianten für Holz oder Kunststoff, die lediglich ein Führungsloch benötigen – das Gewinde schneidet sich der Einsatz beim Einbau selbst.
Gewindeeinsätze sind besonders bei weicheren Werkstoffen wie Holz und Kunststoff gängig. Für Stahl und Aluminium gibt es zwar auch Einsätze, Einpressbefestiger sind hier jedoch üblicher.
Manche Gewindeeinsätze lassen sich einfach mit einem Bohrer und Schraubendreher oder Inbusschlüssel montieren. Einsätze für Stahl und Aluminium benötigen meist spezielle Werkzeuge.
Gewindeeinsätze und Einpressbefestiger sind für bestimmte Materialien konzipiert. Achten Sie beim Kauf auf die richtige Ausführung. Ebenso wichtig ist die richtige Lochgröße – ein zu großes oder zu kleines Loch kann das Material beschädigen oder den Halt beeinträchtigen.
Wie beim Gewindeschneiden sollte der Einsatz senkrecht zur Oberfläche eingebracht werden. Ein schräg eingesetzter Einsatz nimmt zwar eine Schraube auf, diese steht dann aber schief. Unser Hardware-Einpress-Service erledigt Lochdimensionierung und fachgerechte Montage für Sie – einfach das gewünschte Befestigungselement auswählen, wir passen gegebenenfalls das Loch an.
Nieten sind eine weitere bewährte Methode, vor allem für dünnere Materialien. Wird der Niet durch eine Bohrung in beide Teile gesteckt, verformt sich der Schaft zum Kopf hin und klemmt die Teile fest zusammen.
Der größte Vorteil von Nieten ist der günstige Stückpreis. Zwar ist ein einzelner Niet meist nicht so stark wie eine Schraube, dafür lassen sich viele Nieten schnell verarbeiten. Aufgrund ihres geringen Gewichts und der Vibrationsfestigkeit werden sie im Flugzeugbau ebenso genutzt wie für preisbewusste DIY-Projekte.
Nieten gibt es aus vielen Materialien, darunter Stahl, Aluminium, Edelstahl und Kunststoff. Wir konzentrieren uns hier auf Blindnieten (POP-Nieten) und Vollnieten.
POP-Nieten werden mit einem Spezialwerkzeug montiert, das den Dorn durch den Kopf zieht. Dabei verformt sich das untere Ende des Niets gegen das Material. Sobald es gequetscht ist, bricht der Dorn ab – daher der Name „Pop“-Niete.
Vollnieten werden seit Jahrtausenden verwendet. Dabei handelt es sich einfach um einen massiven Stift mit Kopf. Der Niet wird durch die Teile geführt, dann wird das herausragende Ende mit einem Hammer gestaucht, sodass die Teile fest gegen den Kopf gepresst werden.
Wie bei Schrauben gibt es Nieten mit unterschiedlichen Kopfformen, die Sie je nach Anwendungsfall auswählen können.
Nieten lassen sich mit nahezu allen von uns angebotenen Materialien verwenden – mit Ausnahme von Kork. Sie können damit unterschiedliche Materialien verbinden, etwa Carbonfaser mit Aluminium. Für Holz sind Nieten weniger gebräuchlich, da die Oberfläche leicht eingedrückt wird, aber Sie sind nicht auf Metall-Metall-Verbindungen wie beim Schweißen beschränkt.
Für das Nieten sind keine besonderen Kenntnisse erforderlich. Für Popnieten benötigen Sie jedoch ein Nietenwerkzeug (Nietzange). Manuelle Modelle gibt es bereits ab etwa 10 Euro, pneumatische Geräte kosten deutlich mehr. Wer viele Nieten setzen möchte, sollte in ein gutes Werkzeug investieren.
Vollnieten erfordern etwas mehr Geschick, lassen sich aber mit zwei Hämmern einschlagen. Ein pneumatisches Werkzeug erleichtert das Stauchen, ist aber nicht zwingend notwendig.
Benötigt wird lediglich ein passendes Loch. Da Nieten eng anliegende Bohrungen verlangen, sind sie weniger tolerant bei nicht genau fluchtenden Löchern. Oft werden die Teile vorübergehend zusammengeklemmt und die Löcher gemeinsam gebohrt.
Wie erwähnt, benötigen Nieten eng tolerierte Löcher. Da unsere Faserlaser branchenführende Genauigkeiten erzielen, passen Ihre Lasergeschnittenen Teile stets wie gezeichnet. Achten Sie außerdem auf den Klemmbereich des Niets – wählen Sie Durchmesser und Länge passend zur Materialstärke.
Klebstoffe sind chemische Verbindungen, die zwei Teile temporär oder dauerhaft verbinden. Klebeverbindungen bieten sich besonders für Materialien an, die zu dünn für klassische Befestigungsmittel sind.
Ein Vorteil von Klebstoffen ist, dass sie dünne oder empfindliche Teile verbinden können. Sie eignen sich auch als temporäre Lösung, etwa zum Fixieren beim Bohren oder Schleifen. Silikon kann als Schutz, Kleber und flexibles Verbindungsmaterial zugleich dienen.
Die Klebstoffwahl richtet sich nach dem zu verbindenden Material: Holzleim verbindet Sperrholz fester als das Holz selbst, ist aber zwischen zwei Alublechen wirkungslos.
Es gibt Kleber, die fast alles gut binden: Sekundenkleber und viele Epoxidharze gehören dazu. Für das Verkleben von Metall empfehlen sich Metall-Epoxide wie JB Weld – sie enthalten spezielle Zusätze, die die Oberfläche anätzen und eine zuverlässige Verbindung ermöglichen, sogar für Anwendungen im Fahrzeugbau.
Kontaktkleber ist aufgrund seiner Anwendungsmethode für viele Materialien geeignet und ideal, um empfindliche Werkstoffe wie unseren Kork auf einen Träger zu kleben.
Klebeband – ja, auch das! Gemeint ist nicht Malerkrepp oder Panzertape, sondern die starken Varianten mit Acrylatkleber auf beiden Seiten. Doppelseitiges Klebeband kann fast jedes angebotene Material mit anderen verbinden. Qualitativ hochwertiges Polyurethan-Klebeband ist so stark, dass damit leichte Strukturelemente dauerhaft verbunden werden. Es eignet sich zudem für empfindliche oder dekorative Teile. Viele Fahrzeugzierleisten und Embleme werden heute mit doppelseitigem Klebeband befestigt.
Für viele unserer Materialien gibt es Spezialkleber. Acrylglas lässt sich beispielsweise mit Acrylkleber „verschweißen“. Delrin und UHMW sind besonders kleberesistent, doch es gibt Spezialklebstoffe, die auch hier funktionieren.
Wie oben besprochen, hängt die Klebstoffwahl stark von den zu verbindenden Materialien ab. Wer verschiedene Werkstoffe verbinden möchte, ist mit Klebstoffen oft gut beraten. Folgen Sie den Herstellerangaben für optimale Ergebnisse – es gibt für nahezu jedes von uns angebotene Material einen passenden Kleber.
Für das Kleben sind kaum besondere Fähigkeiten nötig, außer die richtige Menge gleichmäßig aufzutragen. Je nach Kleber können zusätzliche Hilfsmittel nötig sein. Cyanoacrylat (Sekundenkleber) und Holzleim benötigen meist keine Spezialausrüstung, für Kontaktkleber empfiehlt sich eine Andruckrolle. Einige Epoxidharze erfordern exakte Mischungsverhältnisse und ggf. eine Mischpistole oder Waage.
Die Vorbereitung hängt vom Klebstoff ab. Meist ist eine saubere Oberfläche erforderlich, oft auch ein leichtes Anschleifen, damit der Kleber besser haftet. Je mehr Kontaktfläche, desto stärker die Verbindung – planen Sie Ihre Teile entsprechend.
Im Gegensatz zu Schrauben oder Nieten ist beim Kleben oft eine Nachbearbeitung nötig. Holzleimreste lassen sich mit Wasser entfernen, stärkere Kleber benötigen Lösungsmittel wie Spiritus oder Aceton. Sekundenkleber ist stärker als Haut, also am besten einen Debonder bereithalten, falls die Finger zusammenkleben.
Ein weiterer Punkt ist persönliche Schutzausrüstung. Klebstoffe sind Chemikalien – schützen Sie sich daher ggf. an Augen, Händen, Kleidung oder Atemwegen.
Klebstoffe gibt es in vielen Variationen – lesen Sie die Anwendungshinweise sorgfältig. Sie sind empfindlicher gegenüber Feuchtigkeit und Temperatur als andere Verbindungsmethoden. Beachten Sie zudem, dass Klebeverbindungen meist nicht reversibel sind – alles sollte vorbereitet sein, bevor der Kleber aufgetragen wird.
Die Hauptunterschiede zwischen diesen drei Metallverbindungen liegen in der Temperatur: Löten und Hartlöten nutzen ein Füllmetall mit niedrigerem Schmelzpunkt als die Grundwerkstoffe; durch Kapillarwirkung wird dieses in den Spalt gezogen und bildet eine starke Verbindung. Beim Schweißen schmelzen Füll- und Grundmetall, wodurch eine ebenso feste oder sogar festere Verbindung als die Ausgangsteile entsteht.
Die Vorteile von Löten/Hartlöten/Schweißen sind extrem starke, dauerhafte Verbindungen. Häufig werden Schweißnähte bündig verschliffen und sind dann kaum noch sichtbar. Für Anwendungen mit hohen Temperaturen gibt es keine bessere Methode als das Schweißen.
Die gebräuchlichsten Werkstoffe sind Metalle, aber auch Kunststoffe lassen sich schweißen. Silberlot ist ideal, um Messing- und Kupferteile zu verbinden. Da beim Löten/Hartlöten das Grundmaterial nicht schmilzt, können verschiedene Metalle einfach kombiniert werden – z. B. Aluminium mit Messing oder Stahl mit Kupfer.
Fast alle Metalle KÖNNEN geschweißt werden, aber nicht alle SOLLTEN geschweißt werden. Gehärtete/vergütete Materialien lassen sich zwar schweißen, verlieren aber ihre Härte. AR400/AR500 sind schweißbar, benötigen aber besondere Sorgfalt. Hochlegierte Stähle wie 4130 Chromoly können geschweißt werden, sollten aber mit dem passenden Zusatzwerkstoff und Verfahren bearbeitet werden. Unsachgemäßes Schweißen kann zu Rissen und Versagen beim Abkühlen führen.
Von allen beschriebenen Methoden erfordern Löten/Hartlöten/Schweißen das höchste Maß an Können und Ausrüstung. Löten lässt sich mit Silberlot und einem Propanbrenner durchführen.
Hartlöten funktioniert ähnlich, z. B. mit einem Acetylen-Sauerstoff-Brenner und passendem Füllmaterial. TIG-Hartlöten – bei dem Bronze anstelle von Schweißstab verwendet wird – eignet sich besonders für das Verbinden unterschiedlicher Metalle.
Schweißen benötigt die meiste Ausrüstung. Es gibt zahlreiche Verfahren – vom Acetylenbrenner über Elektroden- und MIG-/TIG-Geräte.
Diese Methoden sind dauerhaft – daher einige Tipps:
Nachdem wir nun einige Methoden zur Montage Ihrer lasergeschnittenen Teile vorgestellt haben, betrachten wir einige Beispiele für die Kombination dieser Methoden.
Sie möchten Ihre Teile verschrauben, können aber die Mutter auf der Rückseite nicht mit einem Schlüssel erreichen. Ist ein Gewindeschneiden im Grundmaterial nicht möglich, kann eine Mutter auf der Rückseite angeschweißt werden. Diese wird dauerhaft fixiert und Sie können die Schraube ohne Gegenhalten anziehen. Bei richtiger Ausführung ist die Schweißverbindung so stark wie die Mutter selbst. Vorsicht mit der Hitze – zu viel davon kann das Gewinde verziehen und die Montage (oder Demontage) unmöglich machen.
Ähnlich wie im ersten Beispiel können Klebstoffe verwendet werden, um Gewindeelemente an nichtmetallischen (oder metallischen, falls Schweißen vermieden werden soll) Teilen zu befestigen. Eine Mutter kann in eine Bohrung in ein Kunststoff- oder Holzelement geklebt werden. Gewindebolzen oder Schrauben können zusammen mit Kleber in ein Gewinde eingesetzt werden, um es zu sichern oder das Ausdrehen zu verhindern. Es gibt Kleber, die sehr hohen Widerstand gegen das Verdrehen bieten – gehen Sie dennoch beim Anziehen vorsichtig vor.
Das letzte Beispiel ist die Kombination aus Gewindeeinsatz und Niete: die sogenannte Nietmutter oder der Nietbolzen. Diese funktionieren ähnlich wie Popnieten – das hintere Ende wird im Loch verformt, um Halt zu geben. Zusätzlich verfügt der Niet über ein Gewinde oder einen Gewindebolzen für Schrauben/Muttern. Sie sind ideal, wenn das Material zu dünn für ein Gewinde ist oder die Rückseite nicht zugänglich ist. Da der Nietkopf auf der Oberfläche aufliegt, steht er leicht über – das sollte bei der Planung berücksichtigt werden.
Wir haben einige der gängigsten Methoden zur Montage Ihrer lasergeschnittenen Teile vorgestellt – egal ob dekorativ, tragend oder beides. Das war nur ein Einblick in die Fülle an Informationen zu diesen Methoden, aber mit diesem Wissen und unserer ständig wachsenden Service-Liste ist Ihr nächstes Projekt bestens vorbereitet.
