Klebtechnik
Blablbaalblab
Blablbaalblab
Was wissen Sie über Lösungsmittelklebstoffe?
Grundstoff: Polymer in flüssiger, gelöster Form, Teilweises Abdampfen des Lösungsmittels, Fügen unter Druck.
Die Verarbeitung erfolgt nach den Verfahrensvarianten:
Nasskleben, Kontaktkleben, Haftkleben
Eig.:
Gute Benetzung und Adhäsion auf vielen Untergründen
Einfache, preisgünstige Verarbeitung
o manuell und automatisiert
o einfache Einstellung der Verarbietungseigenschaften
Löslicher Thermoplast
o Begrenzte Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit
Verdunstende Lösungsmittel
o Gesundheitsschädlich
o Brennbar,
o erhöhter Arbeitsschutzaufwand
Beispiel: Schuhsohle
Was könnte ein alternatives Oberflächenbehandlungsverfahren für AL-Kleben sein?
Begründen Sie.
Bild beschreiben
Welche positive Effekte bringt die Laservorbehandlung mit sich?
- Makroskopisch: gleichmäßige Strukturen
- gezielte Strukturbildung, z.B. "Näpfchen" möglich
- Umschmelzbereich nur oberflächennah 1-5μm
- Hohe Korrosionsbeständigkeit durch amorphe/ mikrokristalline Struktur/ Grenzschicht
- Mikroskopisch: Oxidschichtzunahme
Was wissen Sie über Dispersionsklebstoffe?
Dispersionsklebstoffe (phys. abbindend)
Zustand: Polymer fein verteilt in Dispergiermittel (z.B. Wasser)
Klebevorgang: Flüssigauftrag + Druck
Guter Umweltschutz großflächige Anwendung möglich
Filmbildung i.d.R. nicht reversibel
Abdampfen von Wasser dauert länger als Lösungsmittel
Geringe Beständigkeit gegen Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse
ggf. fixieren bis zur Handhabungsfestigkeit
Was sollte man Grundsätzlich bei AL-Klebungen anstreben?
Große wirksame Oberfläche,
- Ausbildung eines Mikrocomposites
- Möglichst geringe Medien-/Feuchtediffusion in Klebung und Grenzschicht
- Möglichst stabile Oxidschichten
Wie unterscheiden sich Nass-, Kontakt-, und Haftkleben?
l
Wie verläuft das typische Abbindeverhalten chemisch härtender Klebstoffe? Wie ist der Einfluss der Zeit auf den Reaktionsverlauf?
l
Welchen Einfluss hat die Temperatur auf den Reaktionsverlauf?
l
Was ist die Topfzeit? Wie verändert sich die Viskosität während des Reaktionsverlaufes?
l
Welchen Einfluss kann Druck auf das Abbindeverhalten nehmen?
l
Was wissen Sie über Cyanacrylate?
Klebstofflagerung
Möglichst feuchtigkeitsfrei
Klebstoffauftrag (i.d.R. auf ein Fügeteil)
Dosierung erfolgt idealerweise aus sauer passivierten Düsenoberflächen
Fügen der Fügepartner
Fügen unmittelbar nach dem Klebstoffauftrag, i.d.R. nur geringer Anpressdruck beim Fügen
Aushärtung
Unter Umständen Aktivatoreinsatz bei:
o niedrigen Luftfeuchtigkeiten
o sauren Oberflächen
Thixotropierte Formulierungen bei
o porösen Oberflächen
o größeren Spalten, Zwangslagen
Was sind die Eigenschaften von Cyanacrylatklebstoffen?
Gute Haftungseigenschaften, auch auf den meisten Kunststoff- und Gummioberflächen
Gute Festigkeit bis ca. 20 N/mm²
Sprödes Verhalten (Vorsicht bei Glasklebungen!)
Temperaturbereich (-30°C bis 80°C, kurzzeitig bis 110°C)
Geringe Spaltüberbrückbarkeit
Gute Hautverträglichkeit
Anwendungsbeispiel: Kleben von Dichtungen an Luftfilter
Wie stehen Cyanacrylate im ambivalenten Verhältnis zu Wasser?
Cyanacrylat benötigt zwar geringe Mengen von Wasser zur Aushärtung, eine zu hohe Feuchtigkeit führt aber zur Auflösung der Klebung.
49. Wie kann man anaerobe Klebstoffe lagern und welche Eigenschaften besitzen Sie?
Kriterien einer ordnungsgemäßen Lagerung
ausreichendes Sauerstoffangebot
UV-undurchlässig
keine hohen Temperaturen
Typische Eigenschaften der Klebschicht
gute Lösungsmittel- und Chemikalienbeständigkeit
gute Temperaturbeständigkeit (Temperatureinsatzbereich –55°C bis +150°C)
hohe mechanische Festigkeit (funktionelle Sicherheit nach ca. 5-10h )
hohe Beständigkeit gegen dynamische Dauerlast und Vibrationsbeanspruchung
neuartige Formulierungen ermöglichen den reaktionsneutralen Einbau geringer Mengen ölartiger Verunreinigungen in die Polymermatrix
Welche Gründe sprechen für den Einsatz von anaeroben Klebstoffen?
hohe dynamische Festigkeit und gute Vibrationsbeständigkeit
verbesserte Kraftübertragung, Erhaltung der Vorspannung
gute Lösungsmittel- und Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit
einkomponentig, gut automatisierbar einfache, kostengünstige Verarbeitung
überschüssiger Klebstoff lässt sich leicht entfernen, da in Kontakt mit Sauerstoff
Dichtfunktion, Korrosionsschutz
Wiederlösbarkeit, Losbrechmoment durch polymeres System einstellbar
Anwendungsbeispiel: Schrauben
Was wissen Sie über strahlungshärtende Klebstoffe?
Reaktionsmechanismus
polymere Basis häufig Acrylate, Methacrylate; andere z.B. EP möglich
Reaktionsmechanismus: „Radikalkettenpolymerisation“ Aktivierung erfolgt durch Strahlung
Voraussetzung:
Strahlungsdurchlässigkeit eines Fügepartners, i.d.R. Einsatz von UV-Licht, sichtbares Licht und Elektronenstrahlung möglich
Eigenschaften hängen von polymerer Basis ab, grundsätzlich:
geringe Wärmeentwicklung
schnelle Aushärtung
kurze Taktzeiten, „bonding on demand“
gut automatisierbar
Welche Gründe sprechen für den Einsatz von Strahlungshärtenden Klebstoffen?
transparente Klebstelle, kein vergilben
kurze Taktzeiten, geringer Vorrichtungsaufwand
hohe Schälfestigkeiten
hohe Prozesssicherheit, Ausschluss von Mischfehlern
Was wissen Sie über Polyurethanklebstoff?
Temperaturbereich
1K: -40°C bis +100°C
2K: -40°C bis +120°C
Reaktionsmechanismus: Polymerstruktur (linear, vernetzt) abhängig von der Anzahl funktioneller Gruppen
Preisgünstige Systeme
Festigkeits-, Applikations- und Verarbeitungseigenschaften in weiten Grenzen einstellbar, universelle Einsatzgebiete
Gute Dämpfungseigenschaften
guter Spannungsausgleich
hohe Beständigkeit gegenüber korrosiven Medien
großer Temperatureinsatzbereich
einfache Verarbeitung
schnelle Anfangsfestigkeit
gute Alterungsbeständigkeit
Wie ist der Ablauf der Reaktion von feuchtigkeitshärtenden Polyurethanen?
l
Was wissen Sie über Epoxidharzklebstoffe kalthärtend?
Chemisch härtend, 2K „wenn`s besonders fest sein muss“
Temperaturbereich
1K -55°C bis +180°C
Mischen von Harz und Härter im stöchiometrischen Mischungsverhältnis (Polyaddition)
innerhalb der Topfzeit vereinigen
Eig.:
Gute Haftungs- und Festigkeitseigenschaften
Anfangszugscherfestigkeiten bis 35 MPa
Bruchdehnung bis 10%
Gute Alterungseigenschaften
Beispiel: z.B. Schienenfahrzeugbau
Welches physikalische Wirkprinzip wird in der Klebtechnik verwendet?
Stoffschluss im mikroskopischen Bereich teils auch Formschluss
2. Welche Funktionen erfüllt das Kleben? Nennen Sie Anwendungsbeispiele.
Basisfunktionen Beispiele
Lage bestimmen Kräfte übertragen Flugzeugbau Dichten Getriebekasten
Zusatzfunktionen
Dämpfung Energieaufnahme Schraubensicherung durch mikroverkapselte Klebstoffe Korrosionsschutz Leiten und Trennen Elektrizität Displaykontaktierung/
Silberleitklebstoff Wärme Licht Fluide
Welche Vorteile zeigt die Klebtechnik gegenüber herkömmlichen Fügetechniken?
Verbindungsmöglichkeit für verschiedenste Werkstoffe und Werkstoffkombinationen
Gleichmäßige Spannungsverteilung senkrecht zur Belastungsrichtung
hohe dynamische Festigkeit und hohe Schwingungsdämpfung
keine thermische Gefügebeeinflussung
kein thermisch bedingter Bauteilverzug
Verbindungsmöglichkeit für ein großes Spektrum an Fügeteilgeometrien
Sowohl manuell anwendbar als auch gut automatisierbar
Gute Optik der Fügestelle
Gute Kombinierbarkeit mit anderen Fügeverfahren
Funktionelle Aufgaben in die Klebschicht integrierbar
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Werkstoffkombinationen?
Verbindungsmöglichkeit für unterschiedlichste Werkstoffe
nahezu alle technisch relevanten Werkstoffe fügen
einzige Möglichkeit Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften zu fügen
Vorteile verschiedener Werkstoffe lassen sich kombinieren, ideal für Materialmischbauweisen (z.B. im Leichtbau)
Isolierwirkung bei unterschiedlicher elektrochemischer Eigenschaften: kein direkter metallischen Kontakt → keine Bimetallkorrosion
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Lastübertragung?
Gleichmäßige Spannungsverteilung senkrecht zur Belastungsrichtung
keine Materialschwächungen
gleichmäßige Gefügestruktur (keine WEZ, keine „metallurgische Kerbe“)
gleichmäßige Fügezonengeometrie (kaum Schwankungen und Höhe und Breite)
elastoplastisches Verformungsvermögen der Klebschicht
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der gleichmäßigen Lastübertragung, bzw. dynamische Festigkeit und Schwingungsdämpfung?
Hohe dynamische Festigkeit und hohe Schwingungsdämpfung
gleichmäßige, flächige Spannungsverteilung
homogene Fügezone (Querschnitt, Gefüge der beteiligten Werkstoffe) und
verminderte Kerbwirkung
elastoplastisches Verformungsvermögen der Klebschicht ermöglicht
→ Abbau von Spannungsspitzen, Stoßdämpfung
Klebschicht weist als Verbundpartner i.d.R. niedrigen E-Modul auf
→ Schwingungsdämpfung, akustische Entkopplung
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der thermischen Randbedingungen?
Keine thermische Gefügebeeinflussung
thermisch bedingte Gefügebeeinflussungen führen oft zu Festigkeitseinbußen, infolge minimierter Versetzungsbehinderung, Heißrissbildung, Porenbildung, Grobkornbildung, etc.
beim Fügen durch Kleben bleibt die Tragfähigkeit der Ausgangsquerschnitte erhalten
Kein thermisch bedingter Bauteilverzug
thermisch induzierte Eigenspannungen bewirken i.d.R. Verzug beispielsweise von Schweißverbindungen
Dies gilt insbesondere bei
→ großer Wärmeeinbringung, beispielsweise dem MSG-Schweißen von dicken Blechen
→ unterschiedlicher Wärmeableitung, bspw. beim Schweißen von Folien an dicke Bauteile
beim Fügen durch Kleben bleibt die Maßgenauigkeit der Konstruktion erhalten
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich des Bauteilspektrums?
Verbindungsmöglichkeit für wärmeempfindliche Bauteile
z.B. wärmeempfindliche Kunststoffe oder dünnste Folien
Verbindungsmöglichkeit für komplexe Verbindungsgeometrien
Gute Spaltüberbrückbarkeit in der Fügezone
Ausgleich von Toleranzen in der Fügezone
Ausnutzen von Kapillarwirkung prinzipiell möglich
Großflächige Verbindungen in einem Arbeitsgang gleichmäßig herstellbar
z.B. Flächenfügen, Folienkleben, Laminieren
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich des Designs?
Gute Optik der Fügestelle
Fügezone kann i.d.R. außerhalb des Sichtbereiches gelegt werden
Keine Materialverfärbung durch thermische Beeinflussung (Anlauffarben)
Kein Abzeichnen von Druckstellen (Nietverfahren)
Transparente Fügestellen möglich, z.B. Glaskleben
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Prozesstechnik?
Automatisierungsgrad einstellbar
Der Automatisierungsgrad kann an die Fertigungsrandbedingungen angepasst werden
das Verfahren ist sowohl manuell anwendbar als auch gut automatisierbar, i.d.R. durch Robotereinsatz und automatisierte Dosiersysteme
Gute Kombinierbarkeit mit anderen Fügeverfahren
bevorzugt in Verbindung mit Schrauben, Nieten, Punktschweißen
Kombination von guter statischer und dynamischer Festigkeit
Verbesserung der Korrosionseigenschaften
Vermeidung von Schälbelastung
Welche Nachteile zeigt die Klebtechnik gegenüber herkömmlichen Fügetechniken?
Oberflächenvorbehandlung der Fügeteile
Einfluss der Zeit auf den Verfahrensablauf
Sorgfältige Prozesskontrolle bei der Herstellung von Klebungen notwendig
Aufwendige Kontrollverfahren für die Qualität der Klebung
Begrenzte thermische Formbeständigkeit
Geringe Schälwiderstände, Kriechneigung
Alterungsabhängigkeit der Klebschicht und Grenzschicht
Begrenzte Reparatur- und Demontagemöglichkeit
Aufwendige Festigkeitsberechnungen
Was wissen Sie über Epoxidharzklebstoffe warmärtend?
Chemisch härtend, 1K
Ähnlich 2K-EP
ABER nennenswerte Reaktionsgeschwindigkeiten erst bei Wärmezufuhr
geeignet für:. Flugzeugbau, Automobilbau
Temperaturbereich : -40°C bis +220°C
Eigenschaften im Vergleich zu 2K-EP
- Höhere Festigkeiten, Beständigkeiten
- Vereinfachte Verarbeitung (kein Mischen)
- Bessere Ölaufnahmefähigkeiten
- Wärme zur Aushärtung notwendig
Vorteile Kleben 1K ggü. Löten:
- Kein Verzug => keine Richtarbeiten
- Keine Gefügeänderungen, insb.
- „Diamantfreie“ bzw. keine aufgekohlte WEZ
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der festigkeitstechnischen Aspekte?
Oberflächenbehandlung der Fügeteile
i.d.R. Grundvoraussetzung zur Gewährleistung ausreichender Haftung
→ Schwächstes Glied bestimmt Klebfestigkeit
Bestimmte Werkstoffe sind ohne Oberflächenbehandlung so gut wie nicht klebbar (unpolare Kunststoffe, PTFE)
Hohe Sicherheitsanforderungen oder mechanische Beanspruchungen verlangen oftmals besonders aufwendige Oberflächenvorbereitungen zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften
Alterung kann die Klebung stark beeinflussen (Unterwanderungskorrosion, bondline corrosion)
Wie kann man das mechanische Verhalten spröder und zähmodifizierter Epoxidharze darstellen?
Bild beschreiben.
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der prozesstechnischen Aspekte?
Einfluss der Zeit auf den Verfahrensablauf
Verfestigung in der Klebschicht erst nach gewissen Zeit (kann angepasst werden)
Mindestfestigkeit für die Weiterverarbeitung muss erreicht sein
Einsatz von Füge- und Fixiervorrichtungen
Integration in den Fertigungsablauf notwendig
Beispiele für schnell abbindende Klebstoffe
physikalisch abbindende Schmelzklebstoffe,
Cyanacrylate,
UV-härtende Klebstoffe auf Acrylatbasis
Sorgfältige Prozesskontrolle notwendig
Kontrolle und Abstimmung der relevanten Prozessparameter
Oberflächenvorbehandlung
Klebstoffmischung, Klebstoffhomogenität
Klebstoffauftrag
Aushärtung
Zeit,
Temperatur,
Druck,
Luftfeuchtigkeit
Kontrolle der Kleb(fugen)qualität aufwändig
i.d.R. nur zerstörend möglich
Lunker, Fehlstellen, Risse erkannbar, aber nur bedingte Rückschlüsse auf Festigkeit
Aufwendige Verfahrensentwicklungen für „Kissing Bond“-Problematik
Welches sind die typischen Eigenschaften von Phenolharzklebstoffe?
Hochvernetzte Klebschichten
Hohe mechanische Festigkeiten bis ca. 40 N/mm²
Hohe Wärmebeständigkeit: Dauereinsatztemperaturen bis 180°C, bei speziellen Formulierungen auch darüber
Hohe Feuchtigkeits- und Medienbeständigkeit
Reine Phenol-Formaldehydharze sind äußerst spröde
Modifizierung mit Monomeren, die thermoplastische Strukturen aufweisen (Mischkondensation, Copolymerbildung)
Bruchdehungen modifizierter Phenolharzklebtstoffe bis ca. 10%
Sehr gute Adhäsion und Langzeitbeständigkeit
Insbesondere auf oxidativ gebeizten Aluminiumoberflächen
Anwendung: Flugzeugbau – langzeitbeständige Verklebung
Was sind Typische Eigenschaften von Silikonen?
Gummielastisches Verhalten
Dauergebrauchstemperatur -100°C bis 200°C, kurzzeitig 300°C
Gute Beständigkeit gegenüber
Witterung, UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Korrosionsbeständig gegenüber schwachen Säuren und Basen, polaren Lösungsmitteln
Ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften
Anfällig gegenüber Schimmelbefall
Nicht überlackierbar
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der festigkeitstechnischen Aspekte?
Begrenzte thermische Beständigkeit
Form- und Temperaturbeständigkeit insbesondere organischer Klebstoffe begrenzt
(Typischer Temperaturbereich: 100-150°C, spezielle Entwicklungen 200-300°C)
Einfluss der Polymerstruktur (Thermoplast, Duroplast)
Geringe Schälwiderstände
Kriechneigung unter Dauerlast
Welche charakteristischen Temperaturbereiche von Klebstoffen kennen Sie?
Bild beschreiben
Wie sollte man Klebstoffe lagern?
- Generell: Kühl, trocken, dunkel
- Haltbarkeit zwischen 6 bis 12 Monate
-
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-
Lernkarten
Welches physikalische Wirkprinzip wird in der Klebtechnik verwendet?
Stoffschluss im mikroskopischen Bereich teils auch Formschluss
2. Welche Funktionen erfüllt das Kleben? Nennen Sie Anwendungsbeispiele.
Basisfunktionen Beispiele
Lage bestimmen Kräfte übertragen Flugzeugbau Dichten Getriebekasten
Zusatzfunktionen
Dämpfung Energieaufnahme Schraubensicherung durch mikroverkapselte Klebstoffe Korrosionsschutz Leiten und Trennen Elektrizität Displaykontaktierung/
Silberleitklebstoff Wärme Licht Fluide
Welche Vorteile zeigt die Klebtechnik gegenüber herkömmlichen Fügetechniken?
Verbindungsmöglichkeit für verschiedenste Werkstoffe und Werkstoffkombinationen
Gleichmäßige Spannungsverteilung senkrecht zur Belastungsrichtung
hohe dynamische Festigkeit und hohe Schwingungsdämpfung
keine thermische Gefügebeeinflussung
kein thermisch bedingter Bauteilverzug
Verbindungsmöglichkeit für ein großes Spektrum an Fügeteilgeometrien
Sowohl manuell anwendbar als auch gut automatisierbar
Gute Optik der Fügestelle
Gute Kombinierbarkeit mit anderen Fügeverfahren
Funktionelle Aufgaben in die Klebschicht integrierbar
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Werkstoffkombinationen?
Verbindungsmöglichkeit für unterschiedlichste Werkstoffe
nahezu alle technisch relevanten Werkstoffe fügen
einzige Möglichkeit Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften zu fügen
Vorteile verschiedener Werkstoffe lassen sich kombinieren, ideal für Materialmischbauweisen (z.B. im Leichtbau)
Isolierwirkung bei unterschiedlicher elektrochemischer Eigenschaften: kein direkter metallischen Kontakt → keine Bimetallkorrosion
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Lastübertragung?
Gleichmäßige Spannungsverteilung senkrecht zur Belastungsrichtung
keine Materialschwächungen
gleichmäßige Gefügestruktur (keine WEZ, keine „metallurgische Kerbe“)
gleichmäßige Fügezonengeometrie (kaum Schwankungen und Höhe und Breite)
elastoplastisches Verformungsvermögen der Klebschicht
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der gleichmäßigen Lastübertragung, bzw. dynamische Festigkeit und Schwingungsdämpfung?
Hohe dynamische Festigkeit und hohe Schwingungsdämpfung
gleichmäßige, flächige Spannungsverteilung
homogene Fügezone (Querschnitt, Gefüge der beteiligten Werkstoffe) und
verminderte Kerbwirkung
elastoplastisches Verformungsvermögen der Klebschicht ermöglicht
→ Abbau von Spannungsspitzen, Stoßdämpfung
Klebschicht weist als Verbundpartner i.d.R. niedrigen E-Modul auf
→ Schwingungsdämpfung, akustische Entkopplung
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der thermischen Randbedingungen?
Keine thermische Gefügebeeinflussung
thermisch bedingte Gefügebeeinflussungen führen oft zu Festigkeitseinbußen, infolge minimierter Versetzungsbehinderung, Heißrissbildung, Porenbildung, Grobkornbildung, etc.
beim Fügen durch Kleben bleibt die Tragfähigkeit der Ausgangsquerschnitte erhalten
Kein thermisch bedingter Bauteilverzug
thermisch induzierte Eigenspannungen bewirken i.d.R. Verzug beispielsweise von Schweißverbindungen
Dies gilt insbesondere bei
→ großer Wärmeeinbringung, beispielsweise dem MSG-Schweißen von dicken Blechen
→ unterschiedlicher Wärmeableitung, bspw. beim Schweißen von Folien an dicke Bauteile
beim Fügen durch Kleben bleibt die Maßgenauigkeit der Konstruktion erhalten
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich des Bauteilspektrums?
Verbindungsmöglichkeit für wärmeempfindliche Bauteile
z.B. wärmeempfindliche Kunststoffe oder dünnste Folien
Verbindungsmöglichkeit für komplexe Verbindungsgeometrien
Gute Spaltüberbrückbarkeit in der Fügezone
Ausgleich von Toleranzen in der Fügezone
Ausnutzen von Kapillarwirkung prinzipiell möglich
Großflächige Verbindungen in einem Arbeitsgang gleichmäßig herstellbar
z.B. Flächenfügen, Folienkleben, Laminieren
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich des Designs?
Gute Optik der Fügestelle
Fügezone kann i.d.R. außerhalb des Sichtbereiches gelegt werden
Keine Materialverfärbung durch thermische Beeinflussung (Anlauffarben)
Kein Abzeichnen von Druckstellen (Nietverfahren)
Transparente Fügestellen möglich, z.B. Glaskleben
Wodurch entsteht der Vorteil der Klebtechnik hinsichtlich der Prozesstechnik?
Automatisierungsgrad einstellbar
Der Automatisierungsgrad kann an die Fertigungsrandbedingungen angepasst werden
das Verfahren ist sowohl manuell anwendbar als auch gut automatisierbar, i.d.R. durch Robotereinsatz und automatisierte Dosiersysteme
Gute Kombinierbarkeit mit anderen Fügeverfahren
bevorzugt in Verbindung mit Schrauben, Nieten, Punktschweißen
Kombination von guter statischer und dynamischer Festigkeit
Verbesserung der Korrosionseigenschaften
Vermeidung von Schälbelastung
Welche Nachteile zeigt die Klebtechnik gegenüber herkömmlichen Fügetechniken?
Oberflächenvorbehandlung der Fügeteile
Einfluss der Zeit auf den Verfahrensablauf
Sorgfältige Prozesskontrolle bei der Herstellung von Klebungen notwendig
Aufwendige Kontrollverfahren für die Qualität der Klebung
Begrenzte thermische Formbeständigkeit
Geringe Schälwiderstände, Kriechneigung
Alterungsabhängigkeit der Klebschicht und Grenzschicht
Begrenzte Reparatur- und Demontagemöglichkeit
Aufwendige Festigkeitsberechnungen
Was wissen Sie über Epoxidharzklebstoffe warmärtend?
Chemisch härtend, 1K
Ähnlich 2K-EP
ABER nennenswerte Reaktionsgeschwindigkeiten erst bei Wärmezufuhr
geeignet für:. Flugzeugbau, Automobilbau
Temperaturbereich : -40°C bis +220°C
Eigenschaften im Vergleich zu 2K-EP
- Höhere Festigkeiten, Beständigkeiten
- Vereinfachte Verarbeitung (kein Mischen)
- Bessere Ölaufnahmefähigkeiten
- Wärme zur Aushärtung notwendig
Vorteile Kleben 1K ggü. Löten:
- Kein Verzug => keine Richtarbeiten
- Keine Gefügeänderungen, insb.
- „Diamantfreie“ bzw. keine aufgekohlte WEZ
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der festigkeitstechnischen Aspekte?
Oberflächenbehandlung der Fügeteile
i.d.R. Grundvoraussetzung zur Gewährleistung ausreichender Haftung
→ Schwächstes Glied bestimmt Klebfestigkeit
Bestimmte Werkstoffe sind ohne Oberflächenbehandlung so gut wie nicht klebbar (unpolare Kunststoffe, PTFE)
Hohe Sicherheitsanforderungen oder mechanische Beanspruchungen verlangen oftmals besonders aufwendige Oberflächenvorbereitungen zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften
Alterung kann die Klebung stark beeinflussen (Unterwanderungskorrosion, bondline corrosion)
Wie kann man das mechanische Verhalten spröder und zähmodifizierter Epoxidharze darstellen?
Bild beschreiben.
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der prozesstechnischen Aspekte?
Einfluss der Zeit auf den Verfahrensablauf
Verfestigung in der Klebschicht erst nach gewissen Zeit (kann angepasst werden)
Mindestfestigkeit für die Weiterverarbeitung muss erreicht sein
Einsatz von Füge- und Fixiervorrichtungen
Integration in den Fertigungsablauf notwendig
Beispiele für schnell abbindende Klebstoffe
physikalisch abbindende Schmelzklebstoffe,
Cyanacrylate,
UV-härtende Klebstoffe auf Acrylatbasis
Sorgfältige Prozesskontrolle notwendig
Kontrolle und Abstimmung der relevanten Prozessparameter
Oberflächenvorbehandlung
Klebstoffmischung, Klebstoffhomogenität
Klebstoffauftrag
Aushärtung
Zeit,
Temperatur,
Druck,
Luftfeuchtigkeit
Kontrolle der Kleb(fugen)qualität aufwändig
i.d.R. nur zerstörend möglich
Lunker, Fehlstellen, Risse erkannbar, aber nur bedingte Rückschlüsse auf Festigkeit
Aufwendige Verfahrensentwicklungen für „Kissing Bond“-Problematik
Welches sind die typischen Eigenschaften von Phenolharzklebstoffe?
Hochvernetzte Klebschichten
Hohe mechanische Festigkeiten bis ca. 40 N/mm²
Hohe Wärmebeständigkeit: Dauereinsatztemperaturen bis 180°C, bei speziellen Formulierungen auch darüber
Hohe Feuchtigkeits- und Medienbeständigkeit
Reine Phenol-Formaldehydharze sind äußerst spröde
Modifizierung mit Monomeren, die thermoplastische Strukturen aufweisen (Mischkondensation, Copolymerbildung)
Bruchdehungen modifizierter Phenolharzklebtstoffe bis ca. 10%
Sehr gute Adhäsion und Langzeitbeständigkeit
Insbesondere auf oxidativ gebeizten Aluminiumoberflächen
Anwendung: Flugzeugbau – langzeitbeständige Verklebung
Was sind Typische Eigenschaften von Silikonen?
Gummielastisches Verhalten
Dauergebrauchstemperatur -100°C bis 200°C, kurzzeitig 300°C
Gute Beständigkeit gegenüber
Witterung, UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Korrosionsbeständig gegenüber schwachen Säuren und Basen, polaren Lösungsmitteln
Ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften
Anfällig gegenüber Schimmelbefall
Nicht überlackierbar
Wodurch entsteht der Nachteil der Klebtechnik hinsichtlich der festigkeitstechnischen Aspekte?
Begrenzte thermische Beständigkeit
Form- und Temperaturbeständigkeit insbesondere organischer Klebstoffe begrenzt
(Typischer Temperaturbereich: 100-150°C, spezielle Entwicklungen 200-300°C)
Einfluss der Polymerstruktur (Thermoplast, Duroplast)
Geringe Schälwiderstände
Kriechneigung unter Dauerlast
Welche charakteristischen Temperaturbereiche von Klebstoffen kennen Sie?
Bild beschreiben
Wie sollte man Klebstoffe lagern?
- Generell: Kühl, trocken, dunkel
- Haltbarkeit zwischen 6 bis 12 Monate
Unterscheide ein technisches Datenblatt mit einem Sicherheitsdatenblatt
Technisches Datenblatt:
Technische Eigenschaften:- Chemische Basis
- Farbe
- Mischungsverhältnis
- Härtung
- Verarbeitung
Sicherheitsdatenblatt:
- Zusammensetzung des Klebstoffs
- Mögliche Gefahren
- Erste-Hilfe Maßnahmen
- Maßnahmen zur Brandbekämpfung
- Handhabung und Lagerung
- Persönliche Schutzausrüstung
Vergleichen Sie anorganische und organische Klebstoffe anhand ihrer Verarbeitungseigenschaften, Klebfestigkeit, Anwendungseigenschaften und Alterungsbeständigkeit
l
Was sind relevante Fragen zur Auswahl des Klebstoffes?
Bild erklären
Welche Eigenschaften charakterisieren anorganische Klebstoffe?
Temperaturbeständig (je nach Basis bis fast 3000°C)
Teilweise hohe Verarbeitungstemperaturen, vor allem bei Metalloxiden
Spröde
Hohe Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit bestimmt durch verwendete Oxide, deren Reinheit und Korngrößenverteilung
Nennen Sie die wichtigsten Brucharten von Klebungen und erläutern Sie diese! (DIN EN ISO 10365)
Festigkeit der Klebung wird wie bei einer Kette durch das schwächste Glied bestimmt.
à Wichtige Erkenntnisse zum Versagensmechanismus und zur Verbesserung der Klebfestigkeiten
à Angestrebtes Versagensverhalten: Kohäsionsbruch bei maximaler Klebstofffestigkeit
Was versteht man unter Benetzung?
Benetzung: Annäherung des Klebstoffes an die Fügeteiloberfläche auf molekularer Ebene, da nur im subnanometer-Bereich die zwischenmolekularen Anziehungskräfte wirken können oder chemische Reaktionen geschehen
-Die Benetzung der Fügeteiloberfläche durch den Klebstoff ist eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung für die Ausbildung der Adhäsionskräfte
-Die Benetzungsverhältnisse werden bestimmt durch die Oberflächenenergien und Spannungen sowie die theologischen Eigenschaften des Polymers (Fließgrenze und Viskosität)
Was sind wesentliche Vorteile organischer Klebstoffe auf natürlicher Basis?
Biokompatibilität
Umweltverträglichkeit
Was beeinflusst die Benetzung
Die Oberflächenspannung des Klebstoffes muss kleiner sein gegenüber der Oberflächenspannung des Fügeteilmaterials, dann ist es energetisch günstig, dass sich der Klebstoff auf der Oberfläche ausbreitet und diese benetzt.
Viskosität : wenn Klebstoff dünnflüssig, ist er in der Lage in alle Rauigkeiten hineinzufließen, er gelant somit nah an die Oberfläche (Abhängig von
Fließgrenze: man muss erst eine Fließgrenze überwinden (Ketchup), niedrige Fließgrenze
Wie sind Monomere definiert?
Ausgangsprodukt, dessen Moleküle einzeln vorliegen und die infolge Vorhandenseins von mindestens zwei funktionellen (reaktionsfähigen) Gruppen in der Lage sind, durch eine chemische Reaktion ein Polymer zu bilden.
Von was ist die Fließfähigkeit eines Klebstoffes abhängig?
Fließfähigkeit (also Viskosität) eines Klebstoffes ist von der Temperatur und der Scherrate abhängig.
Bei steigender Temperatur, steigender Scherrate wird der Schmierstoff verdünnt(Viskosität sinkt)!
erhöhte Scherrate: Moleküle richten sich auf, können besser aufeinander abgleiten
Was sind Polymere?
Organischer Stoff, dessen hohes Molekulargewicht auf der vielfachen Wiederkehr eines Grundmoleküls (Monomer, Struktureinheit) beruht.
Was versteht man unter Adhäsion (Bei Klebungen)?
Grenzflächenbindung zwischen Klebschicht und Fügeteil.
Wirkmechanismen:
Mechanische Ahdäsion
- formschlüssige Verklammerung
- kaum Einfluss auf die Klebfestigkeit
Spezifische Adhäsion:
- chemische und zwischenmolekulare Bindungen
- i.d.R. irreversibler Prozess
Autohäsion:
- Verklammerung von Kettensegmenten unter Druck durch gegenseite Diffusion
- Voraussetzung: Affinität und große Beweglichkeit der Makromoleküle
Wie sind Monomere chemisch aufgebaut?
Wesentliche Elemente organischer Klebstoffe
Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Chlor (Cl), Silizium (Si), Schwefel (S)
Die Elemente liegen chemisch gebunden i.d.R. in charakteristischen Bindungsarten vor
Aufbau der Monomere besteht aus dem Molekül Rückgrat (backbone) und mindestens 2 funktionellen (reaktionsfähigen) Gruppen
Der Aufbau der Monomere beeinflusst maßgeblich die Eigenschaften der entstehenden Polymerstrukturen
Aus welchen metallischen Fügeteilen besteht ein Oberflächenaufbau?
Bild beschreiben
Welche drei Fragen sollte man sich vor der Oberflächenbehandlung, bzw. dem Entfernen von Schichten stellen?
Ist mein Klebstoff in der Lage auf der Schicht zu haften? (Öle, Fete auf der Schicht)
Hält die Schicht auf dem Grundstoff?
Hat die Schicht eine gute Eigenstabilität
Wie wirkt sich die Monomerstruktur auf die Polymerstruktur aus?
l
Welches Ziel verfolgt die Oberflächenbehandlung?
Grundsätzliches Ziel der Oberflächenbehandlung ist die Gewährleistung dauerhaft ausreichender Haftungskräfte zwischen Fügeteiloberfläche und Klebschicht.
Oberflächenvorbereitung
àHerstellen klebbarer Flächen
Oberflächenvorbehandlung
-Herstellen definierter Oberflächen-Eigenschaften für reproduzierbare Klebung.
-Verbesserung der Adhäsionsklebungen.
Oberflächennachbehandlung
-Weitere Verbesserung sowie Erhaltung der Adhäsionsbedingungen
In welchen drei Schritten unterteilt sich die Oberflächenvorbereitung?
Bauteil säubern:
Entfetten von groben Schmutz und festhaftender Schichten wie Rost, Farben/Lacken, Staub, … mittels z.B. Waschen, Strahlen
sonst: Vollständige Trennung von Klebschicht und Bauteiloberfläche
Klebflächen passend machen:
mechanisches und chemischen Entfetten von Graten und Anspritzpunkten , Herstellung ebener Klebflächen
sonst: Sonst mindern Kerben die Bauteilfestigkeit
Klebfläche entfetten:
Entfernen von Fett, Öl, … mittels z.B. Ultraschalreinigung
sonst: Fettrückstände wirken lokal als Trennschicht
- Klebbare Fügeteiloberflächen
Nennen sie die drei Polyreaktionen und erklären Sie sie in jeweils einem Satz
Polymerisation
Monomere reagieren durch Aufrichten/Aufheben von CC-Doppelbindungen zu Polymeren
Polyaddition
Mindestens zwei verschiedene Monomerarten reagieren miteinander unter Wanderung eines Wasserstoffatoms von einer Komponente zur anderen
Polykondensation
Mindestens zwei verschiedene Monomerarten reagieren miteinander unter Abspaltung eines niedermolekularen Spaltproduktes
Welche Ziele verfolgt die Oberflächenvorbehandlung und welche sind dafür geeignete Maßnahmen?
Ziele der Oberflächenvorbehandlung
- Herstellen definierter Oberflächeneigenschaften für reproduzierbare Klebungen
- Verbesserung der Adhäsionsbedingungen durch Aktivierung der Oberfläche
Geeignete Maßnahmen:
- Säuberung (Feinreinigung) der Oberfläche
- Vergrößerung der wirksamen Oberfläche
- Erzeugung von Gitterstörungen bzw. energetisch bevorzugten Kanten
- Änderung des chemischen Aufbaus
