P 1299 – Auslegungsmethode für Klebverbindungen mit KTL-beschichteten Fügeteilen und polymeren faserverstärkten Werkstoffen

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ISBN: 978-3-96780-072-2 Artikelnummer: 0fad7975e038 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1299 – Auslegungsmethode für Klebverbindungen mit KTL-beschichteten Fügeteilen und polymeren faserverstärkten Werkstoffen

Die kathodische Tauchlackierung (KTL) gehört im Automobilbau seit Jahren zum Stand der Technik, um die Karosserie vor Korrosion zu schützen. Häufig werden nach der KTL faserverstärkte Kunststoffe (FVK), andere temperatursensitive Materialien oder auch metallische Werkstoffe auf die bereits  lackierte Oberfläche geklebt. Grundsätzlich bietet die KTL-Schicht einen hervorragenden Haftuntergrund. Problematisch ist allerdings, dass derartige Klebverbindungen bei bestimmten Belastungsfällen den für die Verbindung festigkeitsbegrenzenden Faktor darstellen. Aus diesem Grund ist für KMUs eine sichere Auslegung einer Klebverbindung zwischen KTL-beschichteten und temperatursensitiven Bauteilen nach dem heutigen Stand der Technik nicht möglich.
An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden zunächst die Grundvoraussetzungen zur Erzielung von reproduzierbaren KTL-Festigkeiten ermittelt. Dabei wurden Versuche mit unterschiedlichen Klebstoffsystemen sowie KTL-Beschichtungen und  Substraten durchgeführt, um geeignete Materialien zu identifizieren. Anschließend wurden die Auswirkungen diverser Einflussfaktoren auf das Versagensverhalten der Klebverbindungen, in Abhängigkeit von Klebstoff und Substrat, untersucht. Eine wesentliche Rolle spielten hierbei die Festigkeit und  Steifigkeit des jeweiligen Klebstoffsystems sowie die geometrische Gestaltung der Klebschicht. Darauf aufbauend wurde überprüft, ob die gewonnenen Erkenntnisse auch auf FVKMischverbindungen übertragen werden kann.
Im nächsten Schritt wurde auf Basis der im Projekt gesammelten Daten ein formelmäßiger Zusammenhang, zur mathematischen Beschreibung des Übergangs vom kohäsiven Klebstoffversagen zum KTL-Schichtversagen, abgeleitet. Dieser führte zu der Hypothese, dass ein hoher Anteil an  Normalspannungen maßgeblich zu einem KTL-Schichtversagen führt. Anhand der errechneten Spannungen wurde deutlich, dass es nicht die absoluten Werte der einzelnen Spannungen sind, die ein KTLSchichtversagen hervorrufen, sondern das Verhältnis der Normal- zu Schubspannungen entscheidend ist. Es zeigte sich, dass bei Klebungen mit größeren Überlappungslängen und Klebschichtdicken die Anteile der Normalspannungen im Verhältnis zu den Schubspannungen ansteigen, was mit einer verstärkten Tendenz zum KTL-Schichtversagen korreliert.
Abschließend wurde gezeigt, dass die im Projekt ermittelten UrsacheWirkungsmechanismen auf das KTL-Schichtversagen auch auf bauteilähnlichen Proben übertragen werden können.

Veröffentlichung:
2021

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut