E-Motor, Bild: Delo
Insbesondere Wicklungen werden bei E-Motoren häufig mit Vergussmassen geschützt. Bild: Delo
  • 1K-Epoxidharz

Einkomponentige, warmhärtende Epoxidharze bieten herausragende Produkteigenschaften. Sie erreichen gute Festigkeiten selbst bei Temperaturen von 220 °C, das heißt sie überstehen nicht nur kurzzeitig solche Temperaturspitzen, sondern lassen sich dauerhaft im Hochtemperaturbereich einsetzen und sind so selbst für Motoren der Isolierstoffklasse C verwendbar. Zudem zeigen sie eine hohe chemische Beständigkeit, eine große Spaltüberbrückung sowie eine gute Haftung auf vernickelten Oberflächen, was insbesondere für Magnetverklebungen wichtig ist.

Sie erfordern zwingend eine Warmhärtung, die bei typischen Klebstoffen und Temperaturen zwischen 20 und 40 Minuten dauert. Aufgrund der zusätzlichen Aufheizzeit der Fügeteile und der Energiekosten werden Konvektionsöfen eher für kleinere Motoren eingesetzt. Für mittelgroße Motoren oder bei hohen Stückzahlen bietet sich eine Induktionshärtung an, wobei metallische Werkstücke, partiell oder komplett, mittels einer stromführenden Spule einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden. Durch das Anlegen dieses Feldes werden im Material Wirbelströme erzeugt, die entgegengesetzt zum ursprünglichen Strom fließen und so die Wärme entstehen lassen. Die Induktion erlaubt eine sehr schnelle Erwärmung von elektrisch leitfähigen Bauteilen, was die Aufheizzeit drastisch reduziert und eine beschleunigte Aushärtung in bis zu einer Minute ermöglicht.

  • 2K-Epoxidharz

Je mehr es sich um große und massive Bauteile handelt, desto eher dürfte die Wahl auf zweikomponentige Produkte fallen. Diese überzeugen neben einer guten Spaltüberbrückung auch mit ihrer Schälfestigkeit und ihrem Spannungsausgleich. Zweikomponentige Epoxidharze härten zwar prinzipiell bei Raumtemperatur aus, was durchaus einige Zeit dauert, ihre Vernetzung lässt sich aber ebenfalls mit Wärme beschleunigen. So ist eine ausreichende Handlingfestigkeit für die Weiterverarbeitung bei geeigneten Klebstoffen schon nach fünf Minuten bei 80 °C erreicht, die vollständige Aushärtung nach zehn Minuten. Kommt eine Induktionserwärmung bei 100 °C zum Einsatz, können die Bauteile sogar innerhalb von einer Minute mit einer Festigkeit von 10 MPa fixiert werden. Die volle Endfestigkeit erhält der Klebstoff dann bei Raumtemperatur.

Gegenüber einer Aushärtung bei höheren Temperaturen, wie sie etwa bei einkomponentigen Produkten erforderlich ist, sorgen diese moderaten Bedingungen für eine kürzere Aufheizzeit der Bauteile und einen geringeren Energiebedarf in der Produktion. Darüber hinaus lässt sich der Klebstoff auch für temperatursensible Materialien wie magnetisierte Magnete oder Kunststoffe verwenden. Gleichzeitig halten diese Produkte inzwischen auch höheren Temperaturen stand. So ist ein Einsatz für Motoren der Isolierstoffklasse H durchaus möglich. Eine Limitierung dieser Produkte liegt insbesondere in den Investitionskosten für eine 2K-Mischanlage sowie in der etwas komplexeren Verarbeitung.

  • Metallklebstoffe

Auch bei Raumtemperatur härtende Metallklebstoffe auf Methacrylatbasis sind mit einem Temperatureinsatzbereich von bis zu 200 °C sehr hitzebeständig. Daneben bieten die flexibel bis schlagzäh einstellbaren Produkte eine gute Haftung auf glatten Oberflächen. Weil sie sich unter Luftabschluss und in der Gegenwart von Metallionen vernetzen, sind sie nur für geringe Schichtdicken von maximal 250 μm geeignet. Daher kommen sie insbesondere bei Wellenverklebungen zum Einsatz, da der Fügespalt hier aufgrund von sehr engen Toleranzen gering ist. Methacrylate stehen zudem bei einigen Werkstoffen vor Herausforderungen. So enthält die Beschichtung vom Neodymmagneten in Hochleistungsmotoren nur wenige Metallionen, ebenso wie die Ferritkerne einfacher Motoren. Mit Hilfe eines Aktivators, der aufgesprüht oder per Tauchbad aufgetragen wird, lässt sich die Haftung auf schwierigen Materialien signifikant verbessern. Zudem hat der Aktivator einen weiteren Vorteil: Er beschleunigt die Aushärtung ungemein. Typische Zeiten für eine Funktionsfestigkeit liegen bei 30 bis 60 Sekunden. Sind noch kürzere Taktzeiten gefordert, kommen dualhärtende Urethanacrylate ins Spiel.

Sie härten an der Kehlnaht unter UV- oder sichtbarem Licht innerhalb von weniger als zehn Sekunden aus, wodurch die Bauteile fixiert werden und sich direkt weiterverarbeiten lassen. Die volle Festigkeit erhält der Klebstoff dann wie gehabt unter Luftabschluss. Dabei lässt sich außerdem ein Prozessschritt einsparen, indem kein mechanisches Fixieren der Bauteile erforderlich ist, wie es vor einer Warmhärtung häufig der Fall ist.

Voller Schutz per Verguss

Für Vergussanwendungen gibt es im Wesentlichen zwei Optionen. Für mittlere Anforderungen bieten sich dualhärtende Produkte an, die mit Licht fixiert werden und anschließend ihre volle Festigkeit über die vorhandene Luftfeuchtigkeit oder mit Wärme erreichen. Sie sorgen für eine schnelle Weiterverarbeitbarkeit bei gleichzeitig sicherer Aushärtung in Schattenzonen. Sind die Anforderungen ausgesprochen hoch, etwa weil eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Medien wie Getriebeöl oder eine hohe thermische Beständigkeit bei gleichzeitig geringer Wärmeausdehnung benötigt werden, sollte die Wahl auf Hochzuverlässigkeitsprodukte fallen. Diese sind als 1K- und 2K-Varianten für kleinere beziehungsweise größere Volumina verfügbar und erreichen dank ihrer speziellen Zusammensetzung Wärmeausdehnungskoeffizienten von bis zu 11 ppm/K.

Fazit

Angesichts der zunehmenden Material- und Oberflächenvielfalt wird Kleben zunehmend attraktiver, zumal es auch unter Kostenpunkten äußerst wettbewerbsfähig ist. Dabei gibt es für jede Größe und Anwendung eine Vielzahl möglicher Produkte. Um die Anzahl der zu testenden Produkte im Rahmen zu halten, empfiehlt sich eine Betrachtung der unterschiedlichen Produktgruppen. tha

Kostenlose Registrierung

Newsletter
Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.

Ich habe die AGB, die Hinweise zum Widerrufsrecht und zum Datenschutz gelesen und akzeptiere diese.

*) Pflichtfeld

Sie sind bereits registriert?