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Zerstörungsfreie Detektion von Klebverbindungsfehlern mit Ultraschall und Untersuchung der Auswirkungen dieser Fehler auf die mechanische Beanspruchbarkeit der Verbindung

 
: Arnold, Walter; Hirsekorn, Sigrun; Koka, Ashraf; Schlimmer, M.; Hunke, R.

Aachen: Shaker, 2004, 79 S.
Forschungsbericht - Institut für Werkstofftechnik, Werkstofftechnik mit dem Schwerpunkt Verbundwerkstoffe, Werkstoffverbunde, Universität Kassel, 2003,3; Schriftenreihe des Instituts für Werkstofftechnik, Universität Kassel
ISBN: 3-8322-3003-3
Deutsch
Bericht
Fraunhofer IZFP ()
Beanspruchungsanalyse; Klebeverbindung; Ultraschall; Klebefehler

Abstract
Ziel des Forschungsvorhabens war, eine zuverlässige und robuste Methode zur zerstörungsfreien Detektion von Kebverbindungsfehlern mit Ultraschall zu entwickeln und die Auswirkung dieser Fehler auf die mechanische Beanspruchbarkeit der Verbindungen zu untersuchen. Die Schwerpunkte der zerstörungsfreien Untersuchungen lagen dabei auf der Detektion von "kissing bonds" und der Fehlererkennung in dicken, zähelastischen Klebschichten. Schließlich sollten die Untersuchungen nicht nur auf die Detektion vorliegender fertigungsbedingter Fehler beschränkt sein, sondern auch die Erkennung betriebsbedingter Schädigung und des Schädigungsfortschritts einhalten. Weiterhin sollte eine genaue Bestimmung der Fehlergröße möglich sein, um aus Art, Lage und Größe eine Abschätzung der verbleibenden Lebensdauer durchführen zu können. Hierzu wurden definierte Fehlstellen als adhäsive und kohäsive Fehler in die Klebschicht eingebracht.
Durch Kombination verschiedener Ultraschallverfahren konnten vorhandene Fehlstellen sowohl in EP-als auch erstmals in PUR-Klebschichten zuverlässig detektiert werden. Bei der zerstörungsfreien Prüfung während der mechanischen Belastung, bei der sowohl das lineare als auch das nichtlineare Verhalten der Ultraschallreflexion und-transmission untersucht wurde, konnte die Veränderung der Klebstoffeigenschaften (Verfestigung, Entfestigung) bzw. Rissbildungsphase mit "nichtlinearem Ultraschall" eindeutig identifiziert werden. Das Verhalten von "kissing bonds" bei EP hat sich als komplexer als bei PUR gezeigt; zum besseren Verständnis sind hier weiterführende Untersuchungen erforderlich.
Die mechanische Untersuchung von EP- und PUR-Klebeverbindungen ergab, dass adhäsive un kohäsive Fehler bei quasistatischer Beanspruchung nur geringe, bei schwingender Beanspruchung aber erhebliche Auswirkungen auf die mechanischen Kennwerte und insbesondere die Lebensdauer beider Klebstoffsysteme in Abhängigkeit von der Belastung haben. Qualitätsichernde Maßnahmen während der Entwicklung und Fertigung können sich daher nicht auf relativ einfache quasistatische Prüfung beschränken, sondern müssen zumindest stichprobenartig aufwendige zerstörende Langzeituntersuchungen und insbesondere zerstörungsfreie Prüfverfahren beinhalten.
Es konnte also im Vorhaben gezeigt werden, dass durch US-Verfahren vorhandene Fehler zuverlässig detktiert und ihr Einfluss auf das mechanische Verhalten von Kebverbindungen dargestellt werden können. Die relativ preiswerten und robusten US-Kontaktverfahren erlauben die Umsetzung der Ergebnisse zur Qualitätssicherung im KmU.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-28383.html