Beschreibung
P 960 – Kleben stückverzinkter Bauteile
Ziel des Forschungsprojektes war die Erarbeitung eines Anwendungskonzeptes für ein verlässliches klebtechnisches Fügen verzinkter Halbzeuge mit Anwendungsschwerpunkten im Nutzfahrzeugbau und im Bauwesen. Im Fokus standen insbesondere die Ermittlung der Haftfestigkeit der Zinkschicht im Sinne einer mechanischen Tragfähigkeit sowie die Definition geeigneter Oberflächenvorbehandlungsverfahren. Anhand von Vorversuchen konnte der Einfluss von Stahllegierung und Verzinkungsmethode auf die Klebbarkeit stückverzinkter Oberflächen untersucht werden. Es wurde eine Auswahl von drei höherfesten und hochmoduligen Klebstoffen für die speziellen Anforderungen des Bauwesens und der Nutzfahrzeugindustrie getroffen. Unter Berücksichtigung von Stahllegierung und Verzinkungsmethode wurden klebtechnische Oberflächenvorbehandlungen hinsichtlich ihres Schichtabtrags auf stückverzinkten Oberflä-
chen untersucht und klassifiziert.
Anhand einer vereinfachten Nutzwertanalyse erfolgte eine Auswahl von überwiegend nasschemischen Oberflächenvorbehandlungen und mittels lichtmikroskopischer Untersuchungen an metallographischen Schliffen konnte damit ein selektiver Schichtabtrag im Bereich der Reinzinkphase der Zinkschicht eingestellt werden. Neben dem üblichen “Sweepen” wurden zwei Beizmedien zur Anwendung auf stückverzinkten Oberflächen im Tauch- und Sprühverfahren ausgewählt. Des Weiteren wurde der Zustand der Zinkschicht ohne Schichtabtrag vor dem Kleben anhand ungealterter und vorbewitterter Zinkschichten untersucht. Drei Probengeometrien aus dem Bereich der Kleb- und Oberflächentechnik wurden stückverzinkt und zeitraffenden Alterungsexpositionen sowie einer Freibewitterung unterzogen. Dabei zeigte sich ein deutlicher Einfluss der Oberflächenvorbehandlung auf die Alterungsbeständigkeit der Verbunde in Kombination mit den verwendeten Klebstoffen. Die untersuchten nasschemischen Oberflächenvorbehandlungen wurden in einer Beizanleitung aufgeführt, um die prozesssichere Anwendung auf verzinkte Kleinbauteile zu gewährleisten und als Beitrag zur Anwendungsrichtlinie zu dienen.
Die Ergebnisse der standardisierten Prüfkörper konnten auf Kleinteilproben übertragen werden und die Beizanleitung wurde bei der Herstellung der Kleinteilproben auf ihre Anwendbarkeit bestätigt. Mithilfe der Bauteilversuche konnten die Lastübertragung im Stahl-Zinkschicht-Klebstoff-Verbund an praxisnahen Bauteilgeometrien untersucht werden, die Anwendbarkeit der Oberflächenvorbehandlungen auf handelsübliche Größen sichergestellt und die numerischen Modelle kalibriert und optimiert werden. Abschließend wurden Konstruktions- und Bemessungsregeln für die Baupraxis abgeleitet. Durch die gewonnenen Erkenntnisse wird ein nachträgliches langzeitbeständiges Fügen stückverzinkter Halbzeuge mittels Klebtechnik ermöglicht.
Veröffentlichung:
Januar 2019
Autoren:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. Feldmann, Dipl.-Ing. B. Abeln, Dr.-Ing. C. Richter, Univ.-Prof. Dr.-Ing. P. L. Geiß, Dr.-Ing. J. Stahl
