Beschreibung
P 703 – Einfluss einer induktiven Schnellhärtung auf das Eigenschaftsprofil von Klebverbindungen hinsichtlich ihres Crashverhaltens
Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Einfluss einer induktiv beschleunigten Klebstoffvorhärtung auf die erbindungseigenschaften – insbesondere unter schlagartiger Belastung – zu bestimmen. Die induktiv beschleunigte Klebstoffhärtung gewinnt in industriellen Fertigungsprozessen zunehmend an Bedeutung, da sie zur Prozesszeitreduktion beiträgt. Sie ermöglicht eine schnelle Handhabungsfestigkeit geklebter Bauteile unmittelbar nach dem Verbinden und erhöht die Auswaschbeständigkeit von Klebnähten in nachfolgenden Lackier- und Reinigungsprozessen.
Im Rahmen der Untersuchungen fanden vier Epoxidharzklebstoffe auf ein- und zweikomponentiger Basis Verwendung, welche zuvor durch schlagartige Prüfmethoden ausgewählt wurden. Untersuchungen zum reaktionskinetischen Verhalten an der reinen Klebstoffsubstanz belegen ein aufheizratenabhängiges Vernetzungsverhalten der Klebstoffe. Analysen zum viskoelastischen Materialverhalten zeigen für die induktiv gehärteten Proben eine Veränderung des Glasübergangsbereiches und der Klebstoffsteifigkeit gegenüber konventionell im Ofen gehärteten Proben. Als prozesskritische Parameter der induktiven Schnellhärtung wurden vor allem die Höhe der Aushärtetemperatur sowie die Aufheizrate identifiziert. Dabei konnten niedrigere Aushärtetemperaturen und Aufheizraten als vorteilhaft ermittelt werden.
Weitergehende Untersuchungen an geklebten Verbindungen, z. B. mittels der dicken Zugscherprobe bei erhöhten Gleitraten weisen für induktiv gehärtete Verbindungen i.d.R. geringere maximal ertragbare Schubspannungen und Bruchgleitungen auf, so dass die induktive Schnellhärtung zu einer Minderung der Crashperformance der Klebstoffe führt.
Versuche an geklebten Dünnblechverbindungen mit einem niedrig legierten Tiefziehstahl und einem hochfesten Dualphasenstahl zeigen zudem, dass sich die Einflüsse der induktiven Schnellhärtung bei unterschiedlicher Werkstofffestigkeit und Oberfläche in den mechanischen Verbindungseigenschaften differenziert darstellen können.
Impact-Tests wurden an bauteilähnlichen T-Stößen durchgeführt, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse aus den vorangegangenen Untersuchungen an einfachen Prüfkörpern zu verifizieren. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung.
Mit den in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnissen kann sowohl eine quantitative als auch qualitative Einschätzung des Crashverhaltens induktiv vorgehärteter Klebverbindungen vorgenommen werden.
Das IGF-Vorhaben 14477 N der FOSTA-Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, Universität Paderborn, durchgeführt.
Autoren:
O. Hahn, H. C. Schmale
Veröffentlichung:
2015
