Beschreibung
P 1049 – Entwicklung von Bewertungsmethoden und Richtlinien für das Kleben von ZnMgAl-legierungsbeschichteten Stahlfeinblechen
Als Verbesserung des Korrosionsschutzes und der Abriebbeständigkeit im Umformprozess sind die +ZM (ZnMgAl)-legierungsbeschichtungen als Weiterentwicklung zu den konventionellen +Z Beschichtungen zu nennen. In Kombination mit strukturellen Klebstoffen für die automobile Rohbauanwendung werden für diese Art der Beschichtung hohe Verbundfestigkeiten erreicht, wobei teilweise makroskopisch adhäsive Versagensanteile auftreten können. Aufgrund der dennoch hohen erzielten Verbundfestigkeiten ist die Einteilung in adhäsiv für eine schlecht ausgeführte Verbindung und kohäsiv für eine gut ausgeführte Verbindung nicht hinreichend. Im Rahmen von Screeningversuchen wurde ein 1-K EP Klebstoffsystem und je Werkstoffgruppe ein +ZM und +Z beschichteter Werkstoff mittels ESZ und T-Peel Versuchen, anhand der Verbundfestigkeit und des Versagensverhaltens ausgewählt. Die mechanischen Verbundeigenschaften sowie das resultierende Versagensverhalten wurde unter verschiedenen Prüfbedingungen und Probengeometrien bestimmt. Zur Entwicklung eines Grenzflächenverständnisses wurde der Oberflächenzustand der Substrate vor und nach der mechanischen Prüfung mittels XPS, AFM, REM und EDX bestimmt. Dadurch wurde nachgewiesen, dass das resultierende Versagen in der Grenzfläche verläuft und sowohl Elemente der Beschichtung, aber auch Klebstoffreste, auf beiden Fügeteilen nach der mechanischen Prüfung mittels XPS vorhanden sind. Die gezielte Variation der Zusammensetzung der Oxidschicht mittels verschiedener Oberflächenmodifikationen lieferte in Abhängigkeit der Belastungsart keine Verbesserung des Bruchbilds, wirkte sich jedoch auf die mechanischen Eigenschaften der Grenzschicht aus. Die maximalen Verbundfestigkeiten werden maßgeblich durch die Fügeteileigenschaften beeinflusst. Daher wurde eine Methode entwickelt, den Einfluss der Fügeteile auf den Schälwiderstand der Verbunde zu reduzieren. Damit lassen sich die Schälwiderstände der Klebstoffe in Abhängigkeit der vorliegenden Versagensverhalten charakterisieren. Es hat sich gezeigt, dass die vorliegende Versagensart einen deutlichen Einfluss auf den Betrag und das zeitabhängige Verhalten des Schälwiderstandes in der Grenzschicht und dem Klebstoffbulk zeigt.
Um den Versagensverlauf nach der mechanischen Prüfung zu bestimmen, wurden als Erweiterung zur Bruchbildbewertung Mikrospektroskopische Aufnahmen der beiden Bruchflächen vorgenommen und beidseitige Überträge festgestellt, deren Elementzuordnung mittels der relativ einfachen und kostengünstigen IRSpektroskopie möglich ist. Mit den Ergebnissen dieses Forschungsvorhaben ist es besonders kleinen, mittelständischen Unternehmen möglich, das Versagensverhalten von strukturell geklebten, +ZM beschichteten Stahlfeinblechen erweitert zu betrachten und anhand der entwickelten systematischen Vorgehensanweisung zu beurteilen.
Veröffentlichung:
2017
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, Prof. Dr.-Ing. G. Grundmeier
