EHF-L, Besondere Anwendungen

Schermüdigkeitsprüfung von Klebstoffen

Vorteile für den Benutzer

Mit der EHF-L-Serie können Schermüdigkeitsprüfungen an Klebstoffen gemäß JIS K 6864 durchgeführt werden.
Mit dem Servoregler 4830 kann eine hochpräzise dynamische Regelung erreicht werden.

Einführung

Klebstoffe werden häufig zum Verbinden von Gegenständen verwendet. Da sie für fast alle Materialien verwendet werden können, lassen sie sich auch zum Verbinden unterschiedlicher Materialien einsetzen. Sie haben außerdem den Vorteil, dass sie die Eigenschaften oder die Form der Materialien, an denen sie haften, nicht verändern. Aus diesem Grund werden sie in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, z. B. im Fahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektrotechnik und Elektronik sowie im Bauwesen. Insbesondere bei Transportfahrzeugen nehmen Anwendungen wie das Verstärken oder Ersetzen von Punktschweißungen (Schweißverbindungen) zu, so dass die Fähigkeit, diese Dinge zu bewerten, notwendig ist, um ihre langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dieser Artikel beschreibt Schermüdigkeitstests, die an vier Klebstofftypen gemäß JIS K 6864 (ISO 9664) durchgeführt wurden. Für die Prüfungen wurde das Servopulser EHF-L Tischsystem für dynamische und Ermüdungsprüfungen verwendet.

Prüflingsinformation und Messsystem

Bei diesen Tests wurden vier Klebstofftypen der Firma ThreeBond (im Folgenden TB genannt) verwendet. Der Probekörper ist in Abb. 1 dargestellt. Die Angaben zu den Prüfkörpern sind in Tabelle 1 und die Aushärtungsbedingungen der einzelnen Klebstoffe in Tabelle 2 aufgeführt. Als zu verbindendes Material wurde rostfreier Stahl SUS 304 verwendet. Die Prüfungen wurden mit dem Servopulser EHF-L Tischsystem für dynamische und Ermüdungsprüfungen durchgeführt. Die Konfiguration der Prüfausrüstung ist in Tabelle 3 dargestellt, und der Prüfaufbau ist in Abb. 2 abgebildet.

Ergebnisse des statischen Schertests

Um die Bedingungen für die Ermüdungsprüfungen festzulegen, wurden statische Scherversuche durchgeführt. Die Bedingungen für die statischen Scherversuche sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Scherspannungs-Verschiebungs-Kurven für jeden Probekörper sind in Abb. 3 dargestellt, und die aus den Scherfestigkeitsprüfungen an jedem Probekörper gewonnene Scherfestigkeit ist in Tabelle 5 zusammengefasst.

Normalerweise wird die mittlere Spannung bei einem Ermüdungsversuch auf 0,35τR festgelegt, wobei τR die statische Scherfestigkeit gemäß JIS K 6864 ist. Die Spannungsamplitude in Bezug auf diesen mittleren Spannungswert wird als Ermüdungsprüfbedingung festgelegt. In diesem Fall wurde eine Scherspannung von 5 bis 30 % der statischen Scherfestigkeit als Spannungsamplitude festgelegt. Sofern nicht anders vorgeschrieben, müssen die Prüfungen mit einer Prüffrequenz von 30 Hz durchgeführt werden. Die Ermüdungsprüfbedingungen sind in Tabelle 6 zusammengefasst.

Bei den Probekörpern TB1160 und TB3953 wurden unter den Bedingungen der Spannungsamplituden große Schwankungen der Ermüdung festgestellt. Abb. 4 zeigt die Ermüdungsprüfungsergebnisse für TB1160 und TB3953 bei Spannungsamplituden von 22,5 bzw. 25 %. Fotos der Bruchflächen für die entsprechenden Testergebnisse sind ebenfalls abgebildet. Bei TB1160 kam es bei einer geringen Anzahl von Zyklen bis zum Versagen zu Grenzflächenversagen und kohäsivem Versagen, wie auf den Fotos [1] und [2] zu sehen ist. War die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen jedoch hoch, trat nur kohäsives Versagen auf, wie auf dem Foto [3] zu sehen ist. Im Allgemeinen tritt bei einem Grenzflächenversagen das Ermüdungsversagen früher auf als die tatsächliche Ermüdungslebensdauer des Klebstoffs. Um die reine Ermüdungslebensdauer eines Klebstoffs zu bewerten, ist es daher wünschenswert, ein kohäsives Versagen zu erreichen. Das Auftreten von Grenzflächenversagen hängt jedoch von der Oberflächenbeschaffenheit des Objekts ab, auf dem der Klebstoff haftet, weshalb dieses Objekt in die Bewertung einbezogen wurde. In diesen Testergebnissen gab es viele Fälle von Grenzflächenversagen und kohäsivem Versagen, daher werden die Testergebnisse entsprechend der Versagensart zusammengefasst. Bei TB3953 handelte es sich bei allen Versagen um Grenzflächenversagen und kohäsives Versagen. Aber je höher die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen war, desto mehr war der Klebstoff über die gesamte Versagensfläche dünn verteilt. Bei TB3953 wurden die mittleren drei Punkte als Prüfergebnisse zusammengefasst. Die S-N-Kurven für jeden Probekörper sind in Abb. 5 dargestellt.

Schlussfolgerung

Es wurden Schermüdigkeitsprüfungen an vier Klebstofftypen unter Bezugnahme auf JIS K 6864 durchgeführt. Mit der vorliegenden Gerätekonfiguration ist es möglich, Schermüdigkeitsprüfungen an Klebstoffen gemäß JIS K 6864 durchzuführen.