Kleben
8. Semester
8. Semester
Kartei Details
| Zusammenfassung | Diese Lernkarten behandeln das Thema Kleben auf Universitätsebene und konzentrieren sich auf die Eigenschaften und Anwendungen von Klebstoffen, die verschiedenen Arten von Klebeverbindungen sowie die Oberflächenvorbereitung und -behandlung von Fügeteilen. Sie beleuchten auch die Haftungsmechanismen wie Adhäsion und Kohäsion, die unterschiedlichen Polymerstrukturen und deren Eigenschaften sowie die Gestaltungsregeln für Klebverbindungen. Diese Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute im Bereich Materialwissenschaften und Ingenieurwesen, die ein tiefes Verständnis der Klebetechnologie und ihrer praktischen Anwendungen erlangen möchten. |
|---|---|
| Karten | 25 |
| Lernende | 4 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Allgemeinbildung |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 12.07.2017 / 02.05.2021 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20170712_kleben
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Nennen Sie jeweils einen Vorteil des Klebens bezüglich Werkstoff, Fügen, Verarbeitung und Konstruktion.
Werkstoff: Kombinationen von verschiedenen Werkstoffen
Verarbeitung: Erhalt der Werkstoffeigenschaften
Fügen: gezielte Integration von zusätzlichen Funktionen
Konstruktion: Verbesserte Eigenschaften der Bauteile
→ Zukunftstechnologie für Industrie und Handwerk
Welche Bindungsarten gehören zur Spezifischen Adhäsion bei Metall- Klebstoff- Verbunden?
spezifische Adhäsion→ elektromagnetische Wechselwirkungen
- in der Regel irreversibel
- Wasserstoffbrückenbindungen, metallische Bindungen, Nebenvalenzbindungen, van-der-Waals-Kräfte
Nennen Sie 3 Prozessschritte die zu einer klebegerechten Fügeteiloberfläche führen und erläutern Sie diese am Beispiel eines Stahlfügeteils.
Oberflächenvorbereitung: Reinigen, Entfetten und Passendmachen der Oberfläche
Oberflächenvorbehandlung: Oberflächenabtrag und Aktivierung der Oberfläche (mechanisch, chemisch, physikalisch)
Bsp. Stahl: Standardreihenfolge für das erfolgreiche Vorbereitung
1.) Entfetten mit Lösungsmittel
2.)Strahlen (ölfreie Druckluft)
3.)Abblasen (ölfreie Druckluft)
4.) Entfetten mit Lösungsmittel
Oberflächennachbehandlung: Korrosionsschutz, Haftverbesserung und Konservierung des Oberflächenzustandes
Nennen Sie Verfestigungsprinzipien physikalisch abbindender Klebstoffe.
Lösemittel-, Wasseremission; Druck; Erwärmung/Abkühlung; Gelierung
"Folie 60 - Klebstoffe_2017"
Skizzieren und erläutern Sie den Härtungsverlauf eines 2- Komponenten- Klebstoffes in Abhängigkeit von der Zeit.
Topfzeit: Zeit in der der fertig "gemischte" Klebstoff verarbeitet werden kann
Nennen und erläutern Sie unterschiedliche Polymerstrukturen ausgehärteter Klebstoffe und geben Sie daraus resultierende Eigenschaften an.
"Folie 13 - Einführung"
Skizzieren und erläutern Sie die Ermittlung des Schubmodules G eines Klebstoffes auf der Basis des Zugscherversuches einer "dicken" Probe.
Zugscherprobe für 2 "dicke" Fügeteile
Erläuterung:
"Folie 8 - Prüfverfahren"; "Folie 15 - Mechanische Eigenschaften"
Nennen Sie 2 Gestaltungsregeln für Klebverbindungen.
- Belastung auf Schub
- "Kleben braucht Fläche!"→Klebfläche im Notfall durch Hilfselemente vergrößern
- mech. Belastung möglichst über ges. Klebfläche→ gleichmäßige Beanspruchung
- Vermeidung von Spannungsspitzen und Schälbelastung
- Ausführung als flächenhafte Verbindungen
- Kraftfluss möglichst nicht verändern
Nennen Sie 3 physikalische Oberflächenvorbehandlungsverfahren, erläutern Sie diese kurz und erläutern Sie wie man den Nachweis der Wirksamkeit erbringt.
Thermisch: Beflammen → Gasflamme mit Sauerstoffüberschuss (bei ausreichender Bauteildicke und ebenen Klebeflächen)
Plasma: Corona→ Umwandlung freie Sauerstoff-Moleküle in Ozon durch hochenergetische Elektronen, Aufbrechen der stabilen Polymere und deren Oxidation durch Ozon
Atmosphärenplasma → Entfernung von losen Oberflächenbestandteilen
Aktivierung der Oberfläche durch fokussierten Plasmastrahl
Nachweis der Wirksamkeit: Kontaktwinkelmessgerät, Testtinten, Infrarotspektroskopie
Arbeitsschutz - Was gilt es bei der Handhabung von Klebverfahren besonders zu beachten?
Vorteile hinsichtlich Werkstoff/Verfahren/Fügen/Konstruktion
Jeweils zwei verfestigungsprinzipien für physikalisches und chemisches aushärten
physikalisch: Lösemittel-, Wasseremission; Druck; Erwärmung/Abkühlung; Gelierung
Chemisch: Härtungsreaktion, Verarbeitungstemperatur (warm- oder kalthärtend), Anzahl der Komponenten
Skizziere eine Klebverbindung und erläutere die relevanten Haftungsmechanismen.
Haftungsmechanismen:
Adhäsion: -mechanische Adhäsion→ formschlüssige Verankerung am Fügeteil (meist unrelevant)
-spezifische Adhäsion (elektromagnetische Wechselwirkung)
Kohäsion: innere Festigkeit/Anziehung der einzelnen Polymere untereinander
Stelle 2 Einteilungssysteme für Klebstoffe dar und nenne für jede Unterteilebene 2 Beispiele.
nach Verfestigungsmechanischmus
Abbindender Kleb-/Dichtstoff: als Klebstoff im flüssigen Zustand
Reaktionskleb-/dichtstoff: Verbindung mittels chem. Reaktion von Monomeren zu Polymeren
nach Polymerstruktur
Thermoplaste, Elastomere, Duromere
nach Festigkeitsklasse
Dichtklebung, elastische Klebung, Fixierklebung, Semistrukturklebung, Strukturklebung
→ Festigkeit →
Skizzierung und Erläuterung der Spannungsverteilung in einem belasteten elastischen Fügeteil.
Welchen Einfluss hat die Überlappungslänge?
1.) umso größer die Überlappungslänge, umso höher die Bruchlast
2.) umso größer die Überlappungslänge, umso geringer die Zugscherfestigkeit
Klebfestigkeit sinkt aufgrund steigender Spannungsspitzen
Was ist unter Kriechen (Retardation) bei Klebverbindungen zu verstehen?
bei langanhaltender statischer mechanischer Beanspruchung in eine Richtung, ähnlich Dauerbruch
aneinander abgleitende Polymerketten → Aufbrechen von physikalischen Wechselwirkungen
Wie kann man Bimetallkorrosion vermeiden und welcher Werkstoff löst sich forciert auf?
-durch gezielte Abgrenzung der verschieden edlen Metallen, z.B. durch eine vollständig abgrenzende Klebstoffschicht, keine Leitfähigkeit in thermischer, mechanischer oder eben elektrischer Sicht
der weniger edle Werkstoff wird durch Abtrag zerstört
Temperatur-Dehnungs-Verhalten von Duromer und Thermoplasten?
Thermoplast: bei Zimmertemperatur hart und spröde
ab der Glasübergangstemperatur Änderung des Zustandes
→wird weich und verliert Festigkeitseigenschaften
Duromere: bis zur chemischen Zersetzung im festen Zustand
→temperaturstandfest, hart und spröde
Warum werden Klebeverbindungen mit anderen Elementarverbindungen kombiniert? Nenne 2 Beispiele.
-bspw. um die Fügepartner voneinander zu isolieren, Schutz vor Korrosion
-flächige Kraftübertragung
-Klebeverbindung als zusätzliche Dämpfung in der Fügestelle→ dynamische Festigkeit
-Leichtbaupotenzial
Bsp.: Metall-Faserverbundwerkstoff-Verbindungen
Stanzniet-hybrid-Mischverbindung
Definition Kleben nach DIN 16920:
Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, d.h. eines nichtmetalliscgen Werkstoffes, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbinden kann.
Definition Klebstoff nach DIN EN 923:
Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer Stoff, der Werkstofffe durch Oberflächenbenetzung (Adhäsion) so verbinden kann, dass die Verbindung eine ausreichende innere Festigkeit (Kohäsion) besitzt.
Unterschied zwischen einem "Einkomponenten-" und einem Zweikomponentenkleber"?
Einkomponentenkleber: Aktivierung durch Wärme
Zweikomponentenkleber: Aktivierung durch Mischen der Komponenten
(bis zur Topfzeit Zeit zur Verarbeitung, danach hart)
Skizzierung und Erläuterung der drei korrosionsarten einer klebeverbindung
- Glaskorrosion...
- Bondlinekorrosion...im Wasser dissoziierte, korrosionsfördernde Stoffe (z.B. Chlorid-, Sulfationen) bewirken Schädigungsmechanismen->diese elektrochemische Korrosion beginnt an den ungeschützten Fügeteilkanten und führt zur Klebschichtunterwanderung
- Unterwanderungskorrosion...Zerstörung eines geklebten Fügeteils durch einen Bruch der außerhalb der Klebefuge startet
Durch welche Merkmale und deren Erfüllung sind Kleb-, Löt-, Schweißverbindungen zu unterscheiden? Erläutre an 2 Beispielen wie aus den Merkmalen Eigenschaftsfelder abgeleitet werden können.
Kleben:
- Kein Wärmeeinfluss
- verschiedene Fügepartner
Löten:
- wenig Wärmeeinfluss
- verschieden Fügepartner
Schweißen:
- Wärmeeinfluss
- meist gleiche Fügepartner
Nennen Sie 3 Prozessschritte die zu einer klebegerechten Fügeteiloberfläche führen und erläutern Sie diese am Beispiel eines Aluminiumteils.
Oberflächenvorbereitung: Reinigen, Entfetten und Passendmachen der Oberfläche
Vorbehandlung:
Beizen: runterholen der Oxidschicht
Anodisieren: definierte Oxidschicht wird aufgebaut
Probleme mit der Eigenstabilität - Oxidschicht erst abtragen und dann neu aufbauen
Langzeitbeständige Klebungen aus AL-Legierungen lassen sich mit Konstruktionsklebstoffen ohne spezielle Oberflächenbehandlung bis heute nicht herstellen
Oberflächennachbehandlung: Korrosionsschutz, Haftverbesserung und Konservierung des Oberflächenzustandes
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