Anwendung von Huntsman Araldite AV 170 für Strukturverbindungen mit unterschiedlichen Materialien im Leichtbau für die Automobilindustrie

Mit der Popularisierung der Automobil-Leichtbautechnologie setzen Automobilhersteller in großem Umfang auf die Kombination von Aluminiumlegierungen und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), um Karosseriehalterungen und Motorraumkomponenten herzustellen. Aufgrund des großen Unterschieds im linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Materialien neigen gewöhnliche Klebstoffe bei langfristig wechselnden hohen und niedrigen Temperaturen und Vibrationsbedingungen zu Ablösung, Rissbildung und Festigkeitsverlust. Ein Hersteller von Nutzfahrzeugkomponenten hat den einkomponentigen, wärmehärtenden Epoxid-Strukturklebstoff Araldite AV 170 für die Massenproduktionsverklebung von Motorraumhalterungen aus Kohlefaser und Rahmen aus Aluminiumlegierung eingesetzt und so eine zuverlässige praktische Anwendung erreicht.

Die Klebesubstrate in diesem Projekt sind Kohlefaser-Verbundwerkstoffe in Luft- und Raumfahrtqualität und eine 6063-Aluminiumlegierung. Die Oberflächenvorbehandlung erfolgte streng nach Produktspezifikationen: Die Oberflächen wurden gründlich mit Aceton entfettet, um Öl, Fett und Staub zu entfernen, gefolgt von Sandstrahlen zur mechanischen Aufrauung. Nach dem Aufrauen wurde eine zweite Entfettungsbehandlung durchgeführt und die Teile wurden vollständig getrocknet, um eine hervorragende Grenzflächenhaftung zu gewährleisten. Araldite AV 170 ist eine thixotrope Paste, die beim Auftragen nicht abläuft und sowohl für die manuelle als auch für die automatische Dosierung geeignet ist. Die Klebstoffdicke wurde auf 0,05–0,10 mm eingestellt, um die Überlappungsscherfestigkeit und eine gleichmäßige Bindung auszugleichen. Es kann Lücken bis zu 3 mm füllen, was den Bearbeitungstoleranzen von Teilen gut Rechnung trägt.

Der Aushärtungsprozess folgte dem Standardplan einer 60-minütigen Aushärtung bei 150 °C, was eine vollständige Vernetzung des Klebstoffs ermöglichte. Nach dem Aushärten erreichte die Überlappungsscherfestigkeit 28–30 N/mm² bei 23 °C und die Rollenschälfestigkeit betrug 5,8 N/mm. Seine hohe Zähigkeit lindert wirksam innere Spannungen, die durch thermische Ausdehnung und Kontraktion unterschiedlicher Materialien verursacht werden. Nach 100 thermischen Zyklen von -30℃ bis 70℃ und Langzeit-Vibrationstests wurden keine Delamination oder Risse an den Klebeverbindungen festgestellt, wobei die Festigkeitserhaltungsrate über 94 % lag. Die Langzeitgebrauchstemperatur des ausgehärteten Klebstoffs beträgt bis zu 120 °C, wodurch er sich perfekt an die Hochtemperaturumgebung im Motorraum anpasst. Es zeichnet sich außerdem durch eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Motoröl, bleifreiem Benzin, Schmieröl und anderen Chemikalien aus und erfüllt die Serviceanforderungen für den gesamten Lebenszyklus von Fahrzeugen.

Im Hinblick auf Lagerung und Massenproduktion hat der Klebstoff eine Haltbarkeitsdauer von 2 Jahren, wenn er bei 2–8℃ gelagert wird, und kann nach der Entnahme aus der Kühllagerung 6 Monate lang bei 15–25℃ stabil verwendet werden, was zur Stoffaufbereitung und kontinuierlichen Produktion industrieller Montagelinien passt. Bisher sind die verklebten Komponenten dieser Charge seit mehr als zwei Jahren ohne Verklebungsfehler in Fahrzeugen im Einsatz und haben sich als ausgereifte Lösung für die strukturelle Verklebung unterschiedlicher Materialien in der Automobilindustrie erwiesen.