Laser bereiten Edelstahl auf das Kleben vor

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Wie etwa Aluminium lässt sich auch Edelstahl mit Lasern auf das Kleben vorbereiten. Versuche an der Hochschule Ulm zeigen: Bei intensiver Laser-Vorbehandlung sind Klebungen fast ebenso beständig wie nach dem SACO-Verfahren.

Edelstähle lassen sich schwer kleben. Nur eine Vorbehandlung macht dauerhafte Klebverbindungen möglich. Dabei kommen bislang vor allem nass- oder tribochemische Methoden wie etwa das SACO-Verfahren (Sandblast Coating) zum Einsatz. Neuerdings rücken aber auch Laser in den Blickpunkt, die sich z.B. bei der Vorbehandlung von Aluminium bewährt haben.
In Kooperation mit Delo Industrie Klebstoffe wurde am Institut für Fertigungstechnik und Werkstoffprüfung der Hochschule Ulm (IFW) untersucht, wie sich unterschiedliche Laserintensitäten auf die Oberflächentopologie von Edelstahl auswirken. Zum Fügen diente ein 2K-Polyurethanklebstoff. Die Wirksamkeit der Oberflächenbehandlung wurde mit Zugscherversuchen überprüft.

Auf die Langzeitbeständigkeit kommt es an

Um die Langzeitbeständigkeit zu testen, wurde am IFW die Alterung im feucht-warmem Konstant-Klima beschleunigt (500h, 85 % r.F., 85°C). Zum Vergleich dienten sowohl Proben, die nur gereinigt wurden, als auch solche, die mit dem SACO-Verfahren vorbehandelt worden waren.
Ergebnis: Mit zunehmender Intensität der Laserbehandlung kommt es zu einer wachsenden Oxidation der Oberfläche. Der steigende Energieeintrag führt zum Aufschmelzen oberflächennaher Bereiche, der eine rasche Abkühlung durch Wärmeleitung ins Probeninnere folgt. Dieser Prozess führt nach anfänglich sehr regelmäßiger Texturierung nach und nach zu einer sehr unregelmäßigen Oberflächentopologie. Dieser Effekt trat im Versuch aber erst nach der mittleren Bearbeitungsintensität auf.

Intensives Lasern fast so effektiv wie SACO

Bei der höchsten Bearbeitungsintensität zeigten die mit dem Laser vorbehandelten Proben eine Beständigkeit, die fast die hohe Zugscherfestigkeit der SACO-Proben erreichte. Bei geringer Intensität der Laserbehandlung dagegen lagen die Ergebnisse nur in der Größenordnung der entfetteten Proben. Die Ulmer Forscher vermuten, dass die Vergrößerung der Oberfläche und ihre gezielte Oxidation insbesondere dann durch verbesserte Klebeignung genutzt werden kann, wenn die Viskosität des Klebstoffes eine vollständige Benetzung der Oberfläche erlaubt und Kavitäten vermieden werden.