Grundlagen zu anaeroben Klebstoffen und Schraubensicherungen

Üblicherweise werden anaerobe Klebstoffe verwendet, um die Dichtungs- oder Haltekraft einer mechanisch verbundenen Baugruppe zu erhöhen, und werden als Schraubensicherungsmittel, Gewindedichtungsmittel, Haltematerialien und Flanschdichtungsmittel verwendet. Wenn diese Klebstoffe in eine Baugruppe integriert werden, reduzieren sie die Lagerbestände von Komponenten, senken die Gesamtherstellungskosten, erhöhen die Zuverlässigkeit der Ausrüstung und minimieren Ausfälle auf dem Ersatzteilmarkt und die damit verbundenen Gewährleistungsprobleme.

Per Definition bleiben anaerobe Klebstoffe flüssig, bis sie in Gegenwart von Metallionen wie Eisen oder Kupfer vom Sauerstoff isoliert werden. Wenn beispielsweise ein anaerober Klebstoff zwischen einer Mutter und einer Schraube an einer Gewindebaugruppe abgedichtet wird, „härtet“ er schnell oder härtet zu einem zähen, vernetzten Kunststoff mit zäher Haftung an vielen Metallen aus. Obwohl sich anaerobe Anwendungen stark unterscheiden, bietet der Klebstoff in den meisten Fällen eine hohe Scherfestigkeit.

• Wenn sie zum Verbinden von Gewindebaugruppen verwendet werden, verhindern anaerobe Klebstoffe das Lösen und die Korrosion der Befestigungselemente, halten die richtige Klemmkraft aufrecht und bieten ein kontrolliertes Drehmoment zum Entfernen der Baugruppe.

• Für starre zylindrische Baugruppen, wie zum Beispiel das Fügen eines Lagers auf einer Welle, ermöglichen anaerobe Klebstoffe, sogenannte Fügeverbindungen, Herstellern, Teile zu verbinden, die früher nur mit Presspassungen oder Schrumpfpassungen montiert werden konnten.

• Anaerobe Dichtungsmaterialien werden häufig als vor Ort geformte Dichtungen verwendet, die lecksichere Dichtungen zwischen den passenden Flanschen erzeugen und das Austreten von Feuchtigkeit, Gasen, Flüssigkeiten oder Verunreinigungen verhindern.

Anaerobe Klebstoffe lassen sich in Minuten bei Raumtemperatur fixieren und innerhalb von 24 Stunden vollständig aushärten. Durch kurzzeitige Wärmeeinwirkung (z. B. 30 Minuten bei 120 Grad Celsius) kann eine vollständige Aushärtung anaerober Klebstoffe schneller erreicht werden. Bei Baugruppen, bei denen ein flüssiger Primer oder Aktivator erforderlich ist, um das Aushärten zu beschleunigen, wird der Primer auf eine oder beide Befestigungsoberflächen aufgetragen, bevor der Klebstoff aufgetragen wird. Es ist kein Mischen der Komponenten erforderlich.

Wenn ein anaerober Klebstoff in einer Schraubensicherungsanwendung aushärtet, bildet er Polymerketten, die in jede winzige Unvollkommenheit der Fäden eindringen. Die Gewindereibung erhöht sich beim Auftragen von Schraubensicherungen aufgrund von Grenzflächenverbindungen zur Oberflächenrauheit des Metalls. Der Klebstoff füllt die mikroskopischen Lücken zwischen den aneinanderstoßenden Gewinden vollständig aus, um die Gewindebaugruppen formschlüssig zu verriegeln und abzudichten, wodurch seitliche Bewegungen verhindert und die Verbindung vor Korrosion durch Feuchtigkeit, Gase und Flüssigkeiten geschützt wird.

Eine typische Muttern-Schrauben-Baugruppe hat nur 15 Prozent Metall-zu-Metall-Kontakt. Nur wenige Tropfen flüssiger Schraubensicherungslack füllen die verbleibenden Lufthohlräume zwischen den Gewindewurzeln und härten dann zu einem duroplastischen Kunststoff aus, der eine 100-prozentige Einheitsbaugruppe bietet, bis der Benutzer es wünscht, dass sie sich löst. Diese Klebstoffe bieten eine hohe Drehmomentfestigkeit, gute Temperaturbeständigkeit, schnelle Aushärtung, einfaches Auftragen und gute Vibrationsbeständigkeit.

Schraubensicherungen sind in niedrig-, mittel- und hochfesten Formulierungen erhältlich. Die meisten Schraubensicherungen sind hinsichtlich ihrer Festigkeit farbcodiert, wobei Violett und Blau für niedrig- und mittelfeste Qualitäten stehen und Grün und Rot für hochfeste Qualitäten. Jedoch sind keine Schraubensicherungen dauerhaft; die niedrig- und mittelfesten Sorten können mit üblichen Handwerkzeugen bei Raumtemperatur demontiert werden, und die hochfesten Schraubensicherungen können entfernt werden, nachdem sie direkt Temperaturen von 450 Grad Fahrenheit ausgesetzt wurden.

Die für eine Anwendung benötigte Festigkeit und Viskosität des Klebstoffs hängt direkt von der Größe des verwendeten Befestigungsmittels ab. Schraubensicherungen mit geringer Festigkeit werden bei Schrauben mit einem Durchmesser von bis zu einem Viertel Zoll verwendet. Mittelfeste Materialien sind für Befestigungselemente mit einem Durchmesser von bis zu dreiviertel Zoll geeignet.

Hochfeste Schraubensicherungen werden am besten für Befestigungselemente mit einem Durchmesser von bis zu einem Zoll verwendet, die in dauerhaften Montageanwendungen verwendet werden. Es sind auch niedrigviskose, eindringende Schraubensicherungsformulierungen erhältlich, die leicht in vormontierte Befestigungselemente mit einem Durchmesser von bis zu einem halben Zoll eindringen.

Beim Auftragen von Schraubensicherungsklebstoffen muss der Klebstoff die gesamte Länge des Gewindeeingriffsbereichs benetzen. Die richtige Benetzung ist abhängig von der Gewindegröße, der Viskosität des Klebstoffs und der Geometrie der Teile. Bei großen Teilen bietet die beidseitige Benetzung die nötige Sicherheit für einen adäquaten Klebstoffauftrag.

Bei Schraubverbindungen mit Durchgangsbohrung sollte Schraubensicherung nur dort aufgetragen werden, wo sich Mutter und Schraube treffen, wenn die Baugruppe vollständig angezogen ist, da nur der Klebstoff zwischen den Gewinden aushärtet.

Bei Sackloch-Baugruppen wie Kopfschrauben sollten Schraubensicherungen sowohl auf die Schraube als auch in den Boden des Lochs aufgetragen werden. Wenn Klebstoff nur auf die Schraube aufgetragen wird, zwingt der Luftdruck die flüssige Schraubensicherung zum Entweichen, wenn die Schraube festgezogen wird, was zu einer unzureichenden Menge an Schraubensicherung und möglichen Montagefehlern führt.

Die größten Herausforderungen, denen herkömmliche anaerobe Klebstoffe gegenüberstanden, waren:1) Förderung der Aushärtung auf einer Vielzahl von metallischen und nichtmetallischen Substraten, die mit Fett oder Öl verunreinigt sein können, 2) langfristige Einwirkung von erhöhten Temperaturen über 300 °F, und 3) langfristige Exposition gegenüber hohen mechanischen Belastungen.

Neue oberflächenunempfindliche Schraubensicherungsformulierungen wurden entwickelt, um ölige und verschmutzte Oberflächen zu verzeihen und trotz Rückständen auszuhärten, die die Härtung herkömmlicher Schraubensicherungsklebstoffe verhindern würden. Darüber hinaus sind diese Schraubensicherungen auch so konzipiert, dass sie auf passiven oder inaktiven Substraten wie plattierten oder eloxierten Oberflächen leichter aushärten, wodurch Anwendungen reduziert werden, bei denen Grundierungen erforderlich sind.

Während herkömmliche Schraubensicherungsklebstoffe nur begrenzten Temperaturen standhalten (minus -65 bis 300 °F), wurden neue anaerobe Klebstoffe mit innovativer chemischer Technologie entwickelt, um ihre Integrität bei Temperaturen von bis zu 400 °F zu bewahren.

Diese Produkte sind ideal für Anwendungen, die extremen thermischen Zyklen ausgesetzt sind, wie z. B. Automobil- und Luft- und Raumfahrtbaugruppen. Es wurden auch neue schlagzähere Formulierungen entwickelt, um eine bessere Gesamtleistung unter extremer thermischer und mechanischer Belastung zu erzielen. Da diese Materialien widerstandsfähiger sind als herkömmliche anaerobe Mittel, sind sie weniger stoßempfindlich und können längerer Belastung durch starke Vibrationen, Rotations-, Scher- und Zugkräfte standhalten.