Klebstoffe sichern Schrauben und verstärken Presspassungen Gold wert: Sichere Fügeverbindungen

Um im Extremsport vorne dabei zu sein, setzen Profi-Schneemobilpiloten, Snocross-Rennfahrer und X-Game-Athleten im Rennen, bei Weitsprung- und Freestyle-Wettbewerben auf Schneemobile des Herstellers Polaris Industries. Die Ingenieure, die diese Maschinen bauen, müssen sicher sein, dass die Schlitten selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen zuverlässig funktionieren und Verbindungen sich bei den hohen Kräften und Temperaturen nicht lösen.

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Um sicherzugehen, dass Polaris-Schneemobile grossen Temperaturschwankungen, harten Landungen, Vibrationen und starken Schlägen standhalten können und dabei immer zuverlässig funktionieren, vertrauen die Ingenieure auf anaerobe «Loctite»-Klebstoffe – insbesondere Schraubensicherungen und Fügeklebstoffe –, um für die Schlitten optimale Sicherheit zu gewährleisten und zu verhindern, dass Verbindungen ausfallen. Schraubensicherungen werden für alle Gewindeteile an der Maschine eingesetzt, um das selbständige Losdrehen durch Vibrationen zu verhindern. An den kritischen Verbindungsstellen, z. B. den Motoraufhängungen, erzielen diese Klebstoffe eine dauerhafte Sicherung der Schrauben, mit denen der Motor am Fahrgestell befestigt ist. Denn hier könnte ein Versagen katastrophale Folgen haben.

Auch die überall an der Maschine eingesetzten Presssitzverbindungen sind wichtig. Im Presssitz werden zylindrische Teile wie z. B. Wellen, Lager oder Buchsen auf kleineren Zahnrädern oder in Gehäusen befestigt. Dabei sind extrem hohe Reibungskräfte erforderlich, um die Teile so zu befestigen, dass sie selbst durch grössere Drehmomente nicht voneinander gelöst werden. Um Verbindungen mit maximaler Festigkeit und optimaler Leistung zu erzielen, müssen diese mit höchster Präzision gestaltet werden. Das Innenteil einer solchen Übermasspassung wird geringfügig grösser ausgelegt als die entsprechende Bohrung des äusseren Teils. Dann wird das grössere Teil in das kleinere Teil eingepresst, beide verformen sich etwas bei der Montage und bilden eine kraftschlüssige und dauerhafte Verbindung.

Fertigungstoleranzen können gelockert werden

Aber selbst wenn Übermasspassungen mit grösster Sorgfalt berechnet und maximale Reibungskräfte erzielt werden, kann es zu einem Versagen der Verbindung kommen. Die Berechnung und Ausführung von Verbindungen mit einer so hohen Präzision und Masshaltigkeit führt zu einer dramatischen Steigerung des Zeitaufwands und der Kosten für die Herstellung der Bauteile.

Fügeklebstoffe machen es Ingenieuren möglich, robuste, leichte Pressverbände preisgünstiger und schneller zu erzielen als herkömmliche Übermasspassungen, weil Fertigungstoleranzen gelockert werden können. Diese Klebstoffe gewährleisten Festigkeit und Zuverlässigkeit und kommen zunehmend auch in allgemeinen Industrieanwendungen zum Einsatz, wenn Teile mit Übermass gefügt und gesichert werden müssen.

Fügeklebstoffe bieten aber noch mehr: Sie vergrössern die Auswahl der für eine Anwendung einsetzbaren Materialien, dichten eine Verbindung gleichzeitig ab und verhindern so das Entstehen von Korrosion.

Fügeklebstoffe

Fügeklebstoffe sind flüssige anaerobe Strukturklebstoffe, die unter Luftabschluss zwischen enganliegenden Metallflächen aushärten oder polymerisieren. Diese Klebstoffe werden aus technischen Kunststoffen hergestellt, also den Materialien, die tagtäglich zum Einsatz kommen, um Produkte leichter und stärker zu gestalten.

Fügeklebstoffe sind speziell für die Verbindung von zylindrischen Metallteilen ohne Gewinde ausgelegt. Diese Klebstoffe füllen den Spalt zwischen den ineinandergefügten Teilen aus und bilden nach der Aushärtung eine stoffschlüssige Verbindung. Weil die Kombination aus Übermasspassung und Fügeklebstoff weit stärker ist als die Übermasspassung allein, brauchen Ingenieure bei der Berechnung von Masstoleranzen nicht bis zum Äussersten zu gehen.

Der ausgehärtete Fügeklebstoff füllt den Spalt zwischen den gefügten Teilen aus und wirkt als physikalische und chemische Barriere, durch die Passungsrost, Oxidation und galvanische Korrosion verhindert werden. Gleichzeitig wird die Presssitzverbindung gegen Leckagen abgedichtet.

Übermasspassungen

Fügeklebstoffe werden bei Übermasspassungen in drei verschiedenen Situationen eingesetzt:

• Bei bestehenden Übermasspassungen zusätzlich zur Erhöhung der Festigkeit und Zuverlässigkeit

• Bei der Gestaltung von neuen Übermasspassungen zur Erzielung kleinerer, leichterer Verbindungen, die bei gelockerten Fertigungstoleranzen zuverlässig funktionieren und eine Überlastung der Teile vermeiden

• Geklebte Spielpassungen erfordern keine präzise Fertigung von eng tolerierten Teilen und sind genauso zuverlässig und effektiv wie Übermasspassungen.

Mit Fügeklebstoffen geklebte Teile erfordern keine Feinbearbeitung und ermöglichen gelockerte Fertigungstoleranzen, sind also ideal zum Verbinden von unterschiedlichen Metallen. Bei Klebungen werden weniger Spannungen in die Verbindung eingebracht, und sie ist weniger empfindlich gegenüber unterschiedlichen Wärmedehnungen. Das heisst, dass weichere Materialien wie Aluminium durch einwirkende Kräfte oder Wärmeausdehnung nicht beschädigt werden bzw. keine Pressung mehr vorhanden ist.

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