Kleben

8. Semester

8. Semester


Kartei Details

Karten 25
Sprache Deutsch
Kategorie Allgemeinbildung
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 12.07.2017 / 02.05.2021
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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