US-Detektion von Klebverbindungsfehlern und deren Auswirkungen auf die Beanspruchbarkeit der Verbindung

Das Kleben gewinnt in vielen Bereichen der Technik an Bedeutung. Die Beanspruchbarkeit von Klebungen wird maßgeblich durch fertigungsbedingte, örtliche Fehler wie Luftblasen, Porositäten, Risse, nicht haftende, aber geschlossene Grenzflächen ("kissing bonds") begrenzt. Dieser Beitrag befasst sich mit der Nachweisbarkeit durch Ultraschallverfahren von ashäsiven und kohäsiven Fehlern in EP- und PUR-Klebeverbindungen und deren Verhalten unter mechanischer Belastung. Durch Senkrecht- und Schrägeinschallung von Longitudinal- und Transversalwellen konnten alle Fehlerarten in stumpf geklebten Rohr- und Zugscherproben lokalisiert werden. Zusätzlich zu den herkömmlichen Methoden werden Versuche mit nichtlinearem Ultraschall vorgestellt. "Kissing bonds" sind eindeutig in den höheren Harmonischen der eingeschallten Frequenz nachweisbar. Fehlerentstehung und Rissausbreitung unter mechanischer Belastung verursachen unterschiedlich starke anharmonische Anteile. Die mechanische Untersuchung ergab, dass adhäsive und kohäsive Fehler bei quasi-statischer Beanspruchung nur geringe, bei schwingender Beanspruchung aber erhebliche Auswirkungen auf mechanische Kennwerte und Lebensdauer von EP- und PUR-Klebeverbindungen haben.