Kitten, Kleben, Entkitten und Reinigen

Da mit der Ultraschallbearbeitungstechnik überwiegend hart-spröde Werkstoffe bearbeitet werden, sollte zur Vermeidung von Spannungen im Werkstück die Montierung der Werkstücke durch Kitten erfolgen. Zwar besteht die Möglichkeit, Werkstücke zur Bearbeitung in Vorrichtungen zu spannen, was jedoch immer mit der Gefahr verbunden ist, daß sich während der Bearbeitung Spannungen lösen und zur Bildung von Rissen oder zum Bruch der Werkstücke führen. Die von uns praktizierte Technik sieht grundsätzlich das aufkitten der Werkstücke vor.

Hierzu bestehen mehrere Möglichkeiten:
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Kitten mit Heißkleber, Arbeitstemperatur zwischen 40°C und 160°C
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Kitten mit Kaltkitt lösungsmittelhaltig, Verarbeitung bei Raumtemperatur
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Kitten mit Kaltkitt, IR oder UV-Kleber. Verarbeitung bei Raumtemperatur
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Montierung durch anfrieren, Arbeitstemperatur zwischen -40°C und -10°C

Darüber hinaus sind noch einige andere Verfahrenstechniken zur Werkstückmontierung bekannt, die auf die besonderen Eigenschaften der Werkstoffe abgestimmt sind, zum Beispiel zur Montierung von akustisch empfindlichen, monokristallinen Werkstoffen.

Kitten mit Heißkleber
Ist die am weitesten verbreitete Form der Werkstückmontierung. Hierzu wird das Werkstück mit der Bearbeitungsunterlage erwärmt und der Kitt, - wenn die Schmelztemperatur erreicht ist, - auf beide Teile aufgebracht.

Die Erwärmung erfolgt abhängig von den Anforderungen des zu bearbeitenden Werkstoffs, (Empfindlichkeit gegen Temperaturgradienten), auf einer geeigneten Heizplatte oder in einem Wärmeschrank.
Anschliessend werden die Teile zusammengefügt und nach Korrektur der Position zum Erkalten abgestellt.
Die Abkühlung kann, - wenn der Kitt fest ist - bei unempfindlichen Werkstoffen im Wasser oder durch Ablegen auf einer Aluminiumplatte erfolgen oder - abhängig von den Anforderungen des zu bearbeitenden Werkstoffs, (Empfindlichkeit gegen Temperaturgradienten), - geregelt in einem Wärmeschrank.
Das Spektrum der hierbei verwendeten Kitte reicht von FB-Wachsen, (Zuschlagstoffe zu Bohnerwachs), mit einem Schmelzpunkt zwischen 25°C und 40°C über Bitumen, Stearin, Chitin zu Colophonium, Siegellack mit unterschiedlichen Mischungsanteilen anderer Stoffe wie Bienenwachs etc.
Siegellack mit unterschiedlichen Mischungsanteilen anderer Stoffe wie Bienenwachs etc.Zur Stabilisierung der Kittschichten werden dem Kitt oft mineralische Stoffe, z.B. Quarzmehl, Bimsmehl, Kreide, Gips oder gelegentlich auch Schleifmittelkörnungen, << 20 µm zugemischt um eine höhere Tragfähigkeit zu erhalten.

Kitten mit Kaltkitt - lösungsmittelhaltig
Wird überwiegend bei der Bearbeitung poröser Werkstoffe zum Verschluss der Poren eingesetzt. Lösungsmittelhaltige Kaltkitte sind flüssig und von geringer Viskosität. Sie werden meist auf die Weise verarbeitet, dass das Werkstück in die Kittflüssigkeit gesetzt und in einem Exikator evakuiert wird.
Beim vorsichtigen Belüften drückt die eindringende Luft die Flüssigkeit in die Poren und verschließt dieselben. Anschliessend wird das Werkstück aus der Flüssigkeit genommen und das Lösungsmittel im Trockenschrank ausgeheizt.
Durch den Verschluss der Poren wird die Bearbeitung erheblich vereinfacht. Nach der Bearbeitung wird der Kitt mit dem gleichen Lösungsmittel wieder ausgewaschen.
Bei porösen keramischen Werkstoffen wird zum Verschluss der Poren auch Stearin eingesetzt, das nach der Bearbeitung ausgebrannt wird.

Kitten mit Kaltkitt - IR oder UV Kleber
Ist hauptsächlich im Bereich der Bearbeitung optischer Komponenten und in der technischen Glasbearbeitung verbreitet. Ob IR- oder UV- Kleber verwendet werden, ist vom Transmissionsverhalten des zu bearbeitenden Werkstücks abhängig.
Da der Kittvorgang nach der Präparation meist nur einige Sekunden Belichtungszeit erfordert ist mit dieser Form der Montierung eine sehr rationelle Bearbeitung von Serienteilen möglich.
Die zu bearbeitenden Teile werden positioniert und anschliessend mit einer entsprechenden Einrichtung belichtet. Auch hier sollte der Arbeitsbereich des Werkzeugs unbedingt blasenfrei gehalten werden.

Montierung durch anfrieren
Ist eine in der Serienbearbeitung von Werkstoffen, - die unempfindlich gegen Temperaturgradienten sind, - verbreitete Form der Werkstückmontierung.
Hierzu wird das Werkstück mit der Bearbeitungsunterlage auf einem Peltierelement mit Wasser benetzt und mit Hilfe des Peltiereffekts angefroren.
Nach der Bearbeitung wird das Peltier-Element umgepolt, Es erwärmt sich und das bearbeitete Werkstück kann abgenommen werden.
Bei Durchbohrungen ist darauf zu achten, daß die Eisschicht im Durchtrittsbereich des Werkzeugs möglichst dünn, jedoch blasenfrei ist.
Diese Form der Montierung ist nur für Werkstoffe geeignet, die unempfindlich gegen hohe Temperaturgradienten oder Thermoschock sind. Zur Beschleunigung der Arbeitsgeschwindigkeit empfiehlt sich eine Vorkühlung der Teile. Ein Anwendungsbereich ist zum Beispiel die Serienfertigung von Pressglasteilen.


Beispiele einiger Kittsorten und Ihrer Anwendung
Kittart
Verarbeitungs-
temperatur
Lösungs-
Reinigungsmittel
Anwendungsbereiche

FB-Wachse
25°C  bis   70°C
Isopropanol
Poröse Werkstoffe
Colophonium-Bienenwachs
60°C  bis 120°C
Alkohol / Spiritus
Universell
Bitumenverbindungen
50°C  bis 100°C
Waschbenzin
Waschbenzin
Ceresine
40°C  bis   90°C
Nitro-Verdünnung
Nitro-Verdünnung
Chitin-Kitte
120°C  bis 160°C
CFK
Universell
Sager-Zement
ca. 120°C
Wasser kochend
Universell
Tan-Wax
80°C  bis 120°C
Alkohol / Spiritus
Universell
Epoxydharze
20°C  bis 200°C
Dimethylformamid
Dimethylformamid

FB-Wachse und Stearin, sowie einige, in der Waferverarbeitung übliche, wasserlösliche Kitte müssen für den einzelnen Anwendungsfall geprüft werden.

Entkitten / Reinigen

Zum Entkitten bestehen zwei Möglichkeiten. Zum einen können die bearbeiteten Teile einfach in das Lösungs- / Reinigungsmittel gesetzt werden und dort verbleiben, bis die Kittstelle gelöst ist. Abhängig von der Kitt / Reinigungsmittelkombination kann das schon mal einige Tage dauern, wenn die Flächen entsprechend groß sind.
Bei der Auswahl der Reinigungsflüssigkeiten und des Verfahrens ist unbedingt die Bildung von Dämpfen und die Entflammbarkeit zu berücksichtigen.
Zum andern kann das bearbeitete Werkstück über die Verflüssigungstemperatur des Kittes erwärmt werden und das Werkstück von der Unterlage abgehoben werden.
Hierbei ist darauf zu achten, daß wirklich abgehoben und nicht zur Seite verschoben wird. Bei seitlichen Verschiebungen besteht die Gefahr, daß Schleifmittelkörner die Oberfläche des Werkstücks beschädigen.
Die anschließende Reinigung kann problemlos in einem Ultraschallbad erfolgen. Dabei erwies es sich als zweckmäßig, in die mit Wasser gefüllte Ultraschall-Schwingwanne einen Glas- oder Metallbehälter mit dem eigentlichen Reinigungsmedium einzusetzen. Dieses Verfahren verlängert die Lebensdauer der Ultraschallschwingwanne und vereinfacht die Reinigung.
Bei der Ultraschallreinigung ist zu beachten, daß durch die Ultraschalleinwirkung eine zusätzliche Erwärmung stattfindet..

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