DELO und die Hochschule Ulm kooperieren Edelstahl-Kleben dank Laser leicht gemacht

Mit Laser-Vorbehandlung lässt sich Edelstahl gut verkleben.
Mit Laser-Vorbehandlung lässt sich Edelstahl gut verkleben.

DELO Industrie Klebstoffe und das Institut für Fertigungstechnik und Werkstoffprüfung der Hochschule Ulm haben herausgefunden, dass Edelstahlklebungen nach intensiver Laser-Vorbehandlung fast so beständig sind wie nach einer Behandlung mit dem SACO-Verfahren.

Bisher kamen bei Edelstahlverklebungen vor allem nass- oder tribochemische Methoden wie etwa das SACO-Verfahren (Sandblast Coating) zum Einsatz. Bei diesem wird die Oberfläche unter anderem mit chemisch modifiziertem Strahlgut behandelt. Dabei werden zur Reinigung Bestandteile der Oberfläche abgetragen und gleichzeitig erfolgt eine Oberflächenbeschichtung. Durch die Aufprallenergie des Strahlgutes bewirken die dadurch erzeugten hohen Temperaturen im sogenannten Triboplasma einen Einbau der reaktiven Komponenten des Strahlgutes in die Oberfläche. Durch dieses Verfahren kann das Adhäsionsverhalten der Materialien entscheidend verbessert werden.

Als Alternative dazu rückt seit Kurzem die Vorbehandlung mit einem Laser (Wellenlänge 1024 nm) in den Fokus, da es einige Vorteile mit sich bringt. So lassen sich laufende Kosten im Prozess senken sowie Inline-Prozesse und selektive Behandlungen leichter umsetzen.

In Kooperation mit DELO wurde an der Hochschule Ulm untersucht, wie sich unterschiedliche Laserintensitäten auf die Oberflächentopologie von Edelstahl (1.4301) auswirken. Zum Fügen diente ein 2K-Polyurethanklebstoff, und die Wirksamkeit der Oberflächenbehandlung wurde mit Zugscherversuchen überprüft.

Intensives Lasern fast so effektiv wie SACO

Die mit Laser vorbehandelten Proben zeigen bei der höchsten Bearbeitungsintensität eine Beständigkeit nach simulierter Alterung, die eine fast so hohe Zugscherfestigkeit erreicht wie die der SACO-Proben. Dazu muss allerdings eine gewisse Mindestintensität erreicht werden.

Mit zunehmender Intensität der Laserbehandlung kommt es zu einer wachsenden Oxidation der Oberfläche. Der steigende Energieeintrag führt zudem dazu, dass die oberflächennahen Bereiche schmelzen und kurz danach durch die Wärmeleitung ins Probeninnere rasch abkühlen. Erst bei höheren Intensitäten, bei denen größere Bereiche der Oberfläche aufgeschmolzen werden, kommt es zu den beschriebenen Verbesserungen vor allem in der Alterungsbeständigkeit der Klebung.