Das Verhalten von Metallklebungen bei Schlagbeanspruchung PDF
Preview Das Verhalten von Metallklebungen bei Schlagbeanspruchung
FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTF ALEN Nr. 2390 Herausgegeben im Auftrage des Ministerpr~sidenten Heinz Ktlhn yom Minister fOr Wissenschaft und Forschung Johannes Rau Prof. Dr. -Ing. F. Eichhorn Dr. -Ing. O. Hahn Institut fUr SchweiBtechnische F ertigungsverfahren der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen Das Verhalten von Metallklebungen bei S chlagbeanspruchung Westdeutscher Verlag 1974 © 1974 by Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag ISBN-13: 978-3-531-02390-8 e-ISBN-13: 978-3-322-88285-1 DOl: 10.1007/978-3-322-88285-1 - 1 - lNHALT 1. BEGRlFFE UND ABKURZUNGEN 3 2. ElNLEITUNG 7 3. STAND DER ERKENNTNlSSE 9 4. AUFGABENSTELLUNG 15 5. VERSUCHSWERKSTOFFE 16 5.1 FUgeteilwerkstoffe 16 5.2 Klebstoffe 16 6. PROBENFORMEN 17 6.1 Versuche an geklebten Verbindungen 17 7. PROBENHERSTELLUNG 18 8. VERSUCHSElNRlCHTUNGEN 19 8.1 Zugscherversuch 19 8.2 Schlagscherzugversuch 19 8.2.1 Wegmessung 21 8.2.2 Kraftmessung 22 9. FESTlGKElTSVERHALTEN VON METALLKLEBUNGEN BEl 28 KLElNEN BEANSPRUCHUNGSGESCHWINDlGKElTEN 9.1 EinfluB der Beanspruchungsgeschwindig 28 keit auf die Bindefestigkeit 10. FESTlGKElTSVERHALTEN VON METALLKLEBUNGEN BEl 30 GROSSEN BEANSPRUCHUNGSGESCHWlNDlGKElTEN 10.1 Versuchsauswertung 30 10.2 EinfluB der Schlaggeschwindigkeit 30 10.2.1 EinfluB der Schlaggeschwindigkeit 30 auf die Kraft F1 - 2 - Seite 10.2.2 EinfluB der Schlaggeschwindigkeit 32 auf die Bruchwege 10.2.3 EinfluB der Schlaggeschwindigkeit 33 auf die Brucharbeit 10.3 EinfluB der UberlappungslHnge 38 10.3.1 EinfluB der UberlappungslHnge 39 auf die Kraft F1 10.3.2 EinfluB der UberlappungslHnge 41 auf die Bruchwege 10.3.3 EinfluB der UberlappungslHnge 43 auf die Brucharbeit 10.4 EinfluB der Klebschichtdicke auf den Kraft- 45 Weg-Verlauf und die Brucharbeit 10.5 EinfluB der FUgeteilstreckgrenze auf den 47 Bruchvorgang und die Brucharbeit 11. REPRODUZIERBARKEIT DER VERSUCHSERGEBNISSE 53 12. EINFLUSS DER STOSSMECHANIK AUF DEN KRAFTVERLAUF 57 AN DER PROBE 13. FEHLERBETRACHTUNG ZUR WEGMESSUNG 63 14. KRITISCHE BETRACHTUNG DES PRUFVERFAHRENS 65 15. ZUSAMMENFASSUNG 67 16. SCHRIFTTUM 71 17. TAFELN, ABBILDUNGEN 77 - 3 - 1. BEGRIFFE UNO ABKURZUNGEN Dimension A Arbeit cmkp A Korrigierte Schlagarbeit (~=O) cmkp korr' A Korrigierte Schlagarbeit (O~~ ~1) cmkp korr" A Maximale Schlagarbeit (Arbeitsinhalt) cmkp max des Hammers Maximale Schleuderarbeit cmkp Gesamte Uber den Schleppzeiger er cmkp mittelte Schlagarbeit A Brucharbeit cmkp sp 2 E ElastizitHtsmodul kp/mm E Kinetische Energie der wegfliegenden Masse cmkp s F Kraft kp Erstes Maximum im Kraftverlauf an der Probe kp Erstes Maximum im Kraftverlauf an den Finnen kp F' Kraftverlauf an der Probe kp 1 F' Kraftverlauf an den Schlagfinnen kp 2 F Kraft an den Schlagfinnen am Ende der kp max Kompressionsperiode M Biegemoment am Uberlappungsende mmkp 2 Nichtrelaxierter Modul kp/mm 2 Relaxierter Modul kp/mm PrUfkraft kp - 4 - a FUgeteildicke bei geklebten Verbindungen mm 2 a Maximale auf die FUgeflHche bezogene cmkp/cm max Schlagarbeit des Hammers 2 a Auf die KlebflHche bezogene Arbeit cmkp/cm s 2 a Auf die KlebflHche bezogene aus cmkp/cm sp planimetrierte Arbeit b Probenbreite mm c Schallgeschwindigkeit in festen KHrpern m/s o d Klebschichtdicke mm UberlappungslHnge mm m Masse kps2/m Masse des Hammers kps2/m Masse der Probe kps2/m Masse des Querhauptes kps2/m Masse der weggeschleuderten leile kps2/m s Weg mm Bruchweg mm WegHnderung der Blende mm WegHnderung der Finne mm Zeit s Ende der Kompressionsperiode s Ende des StoBvorganges s v u Ausgangsspannung der optisch-elektrischen WegmeBvorrichtung - 5 - v Geschwindigkeit m/s v Maximale Hammergeschwindigkeit m/s o v Schlaggeschwindigkeit m/s s Geschwindigkeit des Hammers vor dem StoB m/s v' Geschwindigkeit des Hammers nach dem StoB m/s 1 Geschwindigkeit des Querhauptes vor dem StoB m/s v' Geschwindigkeit des Querhauptes nach dem m/s 2 StoB LJv Geschwindigkeitsijnderung m/s Weg des Querhauptschwerpunktes mm Weg des Hammerschwerpunktes mm Weg des Probenschwerpunktes mm GrijBte Annijherung der Schwerpunkte von mm Hammer und Querhaupt am Ende der Kom pressionsperiode Dehnung " ~ StoBzahl Pruftemperatur Federkonstante zwischen dem Querhaupt kp/mm und den Schlagfinnen Federkonstante der Probe kp/mm Dichte kps2/m4 q Spannung kp/mm2 T Zeit s 2 Bindefestigkeit kp/mm - 6 - Zeitkonstante fUr SpannungsHnderungen s bei konstanter Dehnung Zeitkonstante fUr DehnungsHnderungen bei s konstanter Spannung -1 Frequenz s W1 , 2 - 7 - 2. EINLEITUNG Das Verbinden von Metallen mit hochpolymeren Kunststoffbinde mitteln hat heute in nahezu allen Bereichen der industriellen und handwerklichen Fertigung Eingang gefunden. Die anfHnglichen Bedenken und Vorurteile gegenUber diesem FUgeverfahren, die meist auf mangelnder Information und Erfahrung beruhten, sind durch den bewHhrten Einsatz geklebter Verbindungen in der Praxis mehr und mehr abgebaut worden. Die Theorie konnte und kann dieser sturmischen Entwicklung trotz intensiver Forschung nur langsam folgen, da das Festigkeitsverhalten einer Metall klebung von sehr zahlreichen EinfluBfaktoren bestimmt wird. Die Vielfalt der verwendeten Klebstoffe mit ihrem speziell chemischen Aufbau und Verhalten sowie deren unterschiedliche Verformungs und Festigkeitseigenschaften erschweren es, allgemeingUltige Erkenntnisse zu gewinnen und brauchbare Dimensionierungsricht linien aufzustellen [lJ . Versuche, den Spannungsverlauf in der Klebung mathematisch zu beschreiben und darauf zuverlHssige und allgemeingUltige Methoden fUr die Berechnung von Klebverbindungen aufzubauen, sind bisher gescheitert. Dieser Weg fuhrt auch mit sehr verein fachten Randbedingungen zu relativ komplizierten mathematischen AusdrUcken, so daB von einer mathematischen Lijsung des Spannungs problems kein einfaches Dimensionierungsverfahren zu erwarten ist [2+7J. Db ein allgemeingUltiges Verfahren Uberhaupt ge funden werden kann, ist bei der Vielzahl der EinfluBfaktoren und Klebstofftypen zu bezweifeln. Die Grundlagenforschung ist deshalb gezwungen, einzelne Probleme experimentell zu untersuchen und anschlieBend zu prUfen, welche neuen Erkenntnisse die gefundenen Ergebnisse gebracht haben und - 8 - wie sich diese in das Gesamtbild der Klebtechnologie einfUgen und praktisch verwerten lassen. Aufgrund zahlreicher Untersuchungen und praktischer Erfahrungen hat sich so mittlerweile ein relativ abgerundetes Bild Uber die das Festigkeitsverhalten einer Metallklebung maBgeblich be stimmenden EinfluBgroBen ergeben, so daB heute deren Verhalten unter statischer und in gewissem MaBe ouch unter dynamisch wechselnder Last als weitgehend bekannt angesehen werden kann [ 8~11] • Spezielle Probleme, z.B. das Festigkeitsverhalten bei den verschiedenen Beanspruchungsarten und zusHtzlicher Alterung, bedUrfen noch gezielter Untersuchungen. In vielen FHllen genUgen weitere Einzeluntersuchungen an genormten Proben den hohen Anforderungen, die an geklebte Konstruktionen ge stellt werden, allein nicht mehr, so daB zusHtzliche PrUfungen an fertigen Bauteilen unter Betriebsbedingungen erforderlich sind. Derartige Versuche mUssen jedoch vom jeweiligen Anwender durchge fuhrt werden. Die Aufgabe der unabhHngigen Forschungsstellen ist es, in erster Linie Probleme von allgemeinem Interesse zu be arbeiten. Ein Problem, das bisher nicht systematisch untersucht wurde, ist das Festigkeitsverhalten von Metallklebungen bei groBen Bean spruchungsgeschwindigkeiten. Obwohl in den Haupteinsatzgebieten des Metallklebens im Flug- und Fahrzeugbau die Bauteile Uber wiegend dynamisch wechselnden und stoBartigen Belastungen unter liegen, sind die Kenntnisse Uber die EinfluBfaktoren bei StoBbean spruchung gering. Dies kommt ouch in dem Fehlen von Prufnormen auf dem Gebiet der SchlagprUfung von Metallklebungen in der BRD zum Ausdruck.
The list of books you might like
