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Oktober 2012
Christian Girolstein
Schwingfestigkeitsverhalten induktiv schnell gehärteter Klebverbindungen im automobilen Leichtbau
Dem global wachsenden Mobilitätsbedarf stehen schrumpfende fossile Energiequellen und international gesetzlich verordnete CO2-Emissionsbeschränkungen gegenüber. Zusätzlich wird ein effizienterer und effektiverer Umgang mit den nur begrenzt zur Verfügung stehenden und sich verteuernden Ressourcen notwendig. Ein beachtliches Potential, die Fahrzeugmasse und folglich die Emissionen zu senken, bietet der funktionelle Leichtbau. Dazu werden vermehrt höher- und höchstfeste Stähle mit Aluminiumlegierungen und Verbundwerkstoffen in Mischbauweise kombiniert. Das Kleben ermöglicht dank einer flächigen Kraftübertragung die vollständige Ausnutzung des Werkstoffpotentials. Allerdings härten im Karosseriebau eingesetzte Klebstoffe in der Regel erst während des KTL-Trocknungsprozesses aus. Daraus resultiert der Nachteil, dass beim Einsatz der Klebtechnik aufgrund der erforderlichen Zeiten zur Klebstoffaushärtung häufig eine temporäre Fixierung der Fügeteile benötigt wird. In der Regel wird diesem Nachteil bei strukturellen Stahl- bzw. Aluminiumverklebungen durch Kombination der Fügeverfahren Kleben und Widerstandspunktschweißen oder Kleben und punktuellem mechanischem Fügen begegnet. Diese zusätzlichen Fügeoperationen haben jedoch erhebliche Mehrkosten zur Folge. Darüber hinaus werden die eigentliche Klebschichtgeometrie sowie die Verbindungseigenschaften verändert. Dementsprechend sind alternative Fixierverfahren sowohl für warmaushärtende 1Kals auch kaltaushärtende 2K-Reaktionsklebstoffe von technologischem und wirtschaftlichem Interesse.
Zur Reduzierung der Aushärtezeit und zum Erzeugen einer Handhabungsfestigkeit bietet sich beim Kleben ein beschleunigtes Vor- bzw. Aushärten der Klebschicht durch induktive Erwärmung der umgebenden Fügeteile an.
Die Untersuchungen in dieser Arbeit belegen, dass in Abhängigkeit von der Induktionsvariante eine Veränderung der Verbindungseigenschaften unter zyklischer Belastung gegeben sein kann. Aus diesem Grund müssen bei der Auslegung eines induktiven Schnellhärtungsprozesses von Klebverbindungen die Induktionsparameter in Abhängigkeit von der Werkstoffkombination, dem verwendeten Klebstoff, der Oberflächenbeschaffenheit und der Zugänglichkeit des Klebflansches zur Erzielung vergleichbarer Verbindungseigenschaften wie nach einer nicht beschleunigten Aushärtung im Experiment ermittelt werden.
Zur Reduzierung der Aushärtezeit und zum Erzeugen einer Handhabungsfestigkeit bietet sich beim Kleben ein beschleunigtes Vor- bzw. Aushärten der Klebschicht durch induktive Erwärmung der umgebenden Fügeteile an.
Die Untersuchungen in dieser Arbeit belegen, dass in Abhängigkeit von der Induktionsvariante eine Veränderung der Verbindungseigenschaften unter zyklischer Belastung gegeben sein kann. Aus diesem Grund müssen bei der Auslegung eines induktiven Schnellhärtungsprozesses von Klebverbindungen die Induktionsparameter in Abhängigkeit von der Werkstoffkombination, dem verwendeten Klebstoff, der Oberflächenbeschaffenheit und der Zugänglichkeit des Klebflansches zur Erzielung vergleichbarer Verbindungseigenschaften wie nach einer nicht beschleunigten Aushärtung im Experiment ermittelt werden.
Schlagwörter: Klebverbindung; Induktion; Schnellhärtung; Strukturklebstoff; Klebstoff
Berichte aus dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn und Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut, Paderborn
Band 98
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Shaker Verlag GmbH
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
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