Metallkleben: Grundlagen Technologie Prüfung Verhalten Berechnung Anwendungen

1 Einführung.- 1.1 Geschichtliche Entwicklung der Klebtechnik.- 1.1.1 Das Kleben in der Natur.- 1.1.2 Das Kleben als technologisches Fügeverfahren.- 1.1.3 Klebstoffe aus Naturprodukten.- 1.1.4 Metall-Nichtmetall-Klebkombinationen.- 1.1.5 Das Abdichten von Rohren.- 1.1.6 Ausgangsformen des Metallklebens.- 1.1.7 Ausbesserungen an Gußeisen.- 1.1.8 Das neuzeitliche Metallkleben.- 1.2 Aufgaben des Metallklebens.- Literatur zum Kap. 1.- 2 Theoretische Grundlagen des Metallklebens.- 2.1 Die Metalloberfläche als Haftgrund.- 2.1.1 Struktur und Energiezustand metallischer Oberflächen.- 2.1.1.1 Energie der Oberfläche.- 2.1.1.2 Einfluß umgebender Medien auf die Oberflächenenergie.- 2.1.2 Veränderungen der Oberfläche durch Vorbehandlungen.- 2.1.2.1 Säubern der Oberfläche.- 2.1.2.2 Mechanische Vorbehandlung.- 2.1.2.3 Chemische Vorbehandlung.- 2.1.3 Haftmechanismen.- 2.2 Die Adhäsion.- 2.2.1 Vorgänge an der Grenzfläche einer festen Phase.- 2.2.2 Grenzflächenenergie f ester Stoffe.- 2.2.3 Adhäsionsenergie und Adhäsionskräfte.- 2.2.4 Verhalten makromolekularer Stoffe an Grenzflächen.- 2.2.5 Theorien der Klebung.- 2.3 Grundzüge der Klebstoffchemie.- 2.3.1 Aufbau der Klebstoffe.- 2.3.2 Die chemischen Bindungen.- 2.3.2.1 Die heteropolare Bindung.- 2.3.2.2 Die homöopolare Bindung.- 2.3.2.3 Die zwischenmolekularen Bindungen.- 2.3.3 Die Chemie der Metallklebstoffe.- 2.3.3.1 Die Polymerisation.- 2.3.3.2 Die Polyaddition.- 2.3.3.3 Die Polykondensation.- 2.3.3.4 Begriffsbestimmungen.- 2.3.4 Die Klebstoffe.- 2.3.4.1 Klebstoffe auf Basis von Pheno- und Aminoplasten.- 2.3.4.2 Klebstoffe auf Basis ungesättigter Polyester.- 2.3.4.3 Klebstoffe auf Basis von Polyurethan.- 2.3.4.4 Klebstoffe auf Basis von Epoxidharzen.- 2.3.4.5 Klebstoffe auf Basis von Silikonen (Organopolysiloxane).- 2.3.4.6 Klebstoffe auf Basis von Thioplasten.- 2.3.4.7 Klebstoffe auf Basis ungesättigter, monomerer Verbindungen.- 2.3.4.8 Klebstoffe auf Basis von Plastisolen und Organosolen.- 2.3.4.9 Entwicklungstendenzen.- 2.3.5 Kombinationen und Zusätze.- Literatur zum Kap. 2.- 3 Technologie des Klebens.- 3.1 Die Verarbeitung der organischen Metallklebstoffe.- 3.1.1 Vorbereitung.- 3.1.2 Klebstoffauftrag.- 3.1.3 Ablüftung.- 3.1.4 Härtung.- 3.2 Das Herstellen von Metallklebungen.- 3.2.1 Arbeitstechnische Vorbedingungen.- 3.2.1.1 Allgemeine Fertigungsbedingungen.- 3.2.1.2 Bäumliche Eertigungsbedingungen.- 3.2.1.3 Notwendige Betriebseinrichtungen.- 3.2.2 Vorbeitungsarbeiten.- 3.2.2.1 Klebvorrichtungen.- 3.2.2.2 Fügeteilfertigung.- 3.2.2.3 Montagekontrolle.- 3.2.2.4 Kenndaten des Klebvorgangs.- 3.2.3 Oberflächenvorbehandlung.- 3.2.3.1 Entfettungsverfahren.- 3.2.3.2 Mechanisches Aufrauhen.- 3.2.3.3 Chemische Vorbehandlungen.- 3.2.3.4 Anodisierverfahren für Aluminiumteile.- 3.2.3.5 Spülverfahren und Trocknen.- 3.2.4 Klebstoffauftrag.- 3.2.4.1 Auftragen dünnflüssiger Klebstoffe.- 3.2.4.2 Auftragen von Klebstoffen mittlerer Viskosität.- 3.2.4.3 Auftragen hochviskoser Klebstoffe.- 3.2.4.4 Auftragen fester Klebstoffe.- 3.2.4.5 Auftragen pulverförmiger Klebstoffe.- 3.2.4.6 Aufbringen von Klebfilmen.- 3.2.4.7 Konservieren vorbehandelter Klebflächen.- 3.2.5 Kleben.- 3.2.5.1 Fügen und Fixieren.- 3.2.5.2 Klebbedingungen.- 3.2.5.3 Härten bei Raumtemperatur.- 3.2.5.4 Härten bei erhöhter Temperatur.- 3.2.6 Weiterbearbeiten.- 3.2.7 Betriebsprüfungen.- 3.3 Die glaskeramisehen Bindemittel und ihre Verarbeitung.- 3.3.1 Grenzschichtreaktionen.- 3.3.2 Das Verarbeiten glaskeramischer Klebstoffe.- Literatur zum Kap. 3.- 4 Prüfung von Metallklebverbindungen.- 4.1 Die zerstörende Prüfung von Metallklebverbindungen.- 4.1.1 Probekörper.- 4.1.2 Statische Festigkeitsprüfung.- 4.1.2.1 Die Prüfung der Bindefestigkeit.- 4.1.2.2 Der Druckscherversuch.- 4.1.2.3 Der Verdrehscherversuch.- 4.1.2.4 Der Zugversuch.- 4.1.2.5 Der Schälversuch.- 4.1.2.6 Der Biegeversuch.- 4.1.2.7 Der Zeitstandversuch.- 4.1.3 Dynamische Festigkeitsprüfung.- 4.1.3.1 Der Zugschwellversuch.- 4.1.3.2 Der Umlaufbiegeversuch.- 4.1.3.3 Der Wechselbiegeversuch.- 4.1.3.4 Der Torsionsschwingungsversuch.- 4.1.4 Prüfung bei schlagartiger Beanspruchung.- 4.1.4.1 Der Schlagscherversuch.- 4.1.4.2 Der Schlagzugscherversuch.- 4.1.4.3 Der Schlagzugversuch.- 4.2 Die zerstörungsfreie Prüfung von Metallklebverbindungen.- 4.2.1 Akustische Prüfverfahren.- 4.2.1.1 Abklopfen.- 4.2.1.2 Prüfen mit Ultraschall.- 4.2.1.2.1 Prüfverfahren zum Messen von Frequenz- und Amplitudenänderungen.- 4.2.1.2.2 Prüfverfahren zum Messen der Schallreflexion und -Schwächung.- 4.2.2 Röntgenprüfung.- 4.2.3 Wärmeflußprüfverfahren.- 4.2.4 Beurteilung der Prüfverfahren für die Klebtechnik.- Literatur zum Kap. 4.- 5 Verhalten von Metallklebverbindungen unter Last.- 5.1 Die Festigkeit von Metallklebverbindungen unter zügiger Belastung.- 5.1.1 Die Bindefestigkeit.- 5.1.1.1 Der Einfluß der geometrischen Abmessungen.- 5.1.1.2 Einfluß des Fügeteilwerkstoffs.- 5.1.1.3 Einfluß der Oberflächenvorbehandlung.- 5.1.1.4 Bindefestigkeit von Klebungen verschiedener Metalle.- 5.1.2 Die Zugfestigkeit.- 5.1.3 Der Schälwiderstand.- 5.1.3.1 Abhängigkeit des Schälwiderstands vom Klebstoff.- 5.1.3.2 Abhängigkeit des Schälwiderstands vom Fügeteil.- 5.1.3.3 Abhängigkeit des Schälwiderstands vom Abschälwinkel.- 5.1.4 Die Verdrehscherfestigkeit.- 5.2 Das Langzeitverhalten von Metallklebverbindungen unter statischer Last.- 5.2.1 Bruchverhalten bei statischer Dauerlast.- 5.2.2 Zeitstandfestigkeit verschiedener Klebstoffe.- 5.2.3 Zeitstandfestigkeit bei besonderen Umweltbedingungen.- 5.2.4 Prüfmethoden für die Zeitstandfestigkeit.- 5.2.5 Statistische Auswertung der Versuche.- 5.2.6 Abkürzende Prüfverfahren.- 5.3 Die Bindefestigkeit von Metallklebverbindungen unter dynamischer Belastung.- 5.3.1 Auswertungsverfahren für Schwingfestigkeitsversuche.- 5.3.2 Einstufenversuche nach Wöhler.- 5.3.3 Temperatureinfluß auf Zeit- und Dauerfestigkeit.- 5.3.4 Frequenzeinfluß auf die Schwingfestigkeit.- 5.3.5 Blechbruch und Einfluß der Überlappungslänge.- 5.3.6 Dauerfestigkeitsschaubilder.- 5.3.7 Betriebsfestigkeit.- 5.4 Spannungsverteilung und Bruchvorgang in Metallklebverbindungen unter schwingender Last.- 5.4.1 Schädigung durch Lastschwingungen.- 5.4.2 Spannungszustand unter Schwinglast.- 5.4.3 Bruchablauf.- 5.5 Die Beständigkeit von Metallklebverbindungen gegen Klima, Korrosion und aggressive Medien.- 5.5.1 Klebverbindungen bei Klimaeinwirkung oder Wasserlagerung.- 5.5.1.1 Einfluß der Klebstoffeigenschaften und Fügeteilwerkstoffe.- 5.5.1.2 Einfluß der Oberflächenvorbehandlung.- 5.5.1.3 Einfluß der Klebflächenabmessungen.- 5.5.1.4 Kurzzeitprüfverfahren.- 5.5.2 Festigkeit beim Einwirken von Ölen, Kraftstoffen oder Chemikalien.- 5.5.3 Verhalten beim Einwirken der Temperatur.- 5.5.4 Festigkeitseinfluß harter Strahlen.- 5.5.5 Verhalten unter Zeitstandbelastung.- 5.5.5.1 Zeitstandfestigkeit beim Einwirken des Klimas.- 5.5.5.2 Zeitstandfestigkeit beim Einwirken erhöhter Temperaturen.- 5.5.5.3 Zeitstandfestigkeit beim Einwirken von erhöhter Temperatur und Wasser.- 5.6 Die Festigkeit von Metallklebverbindungen mit organischen und keramischen Klebern unter tief en und hohen Temperaturen.- 5.6.1 Festigkeit unter tiefen Temperaturen.- 5.6.2 Festigkeit unter mäßig erhöhten Temperaturen.- 5.6.3 Festigkeit unter hohen Temperaturen.- Literatur zum Kap. 5.- 6 Klebgerechtes Konstruieren.- 6.1 Die Spannungsverteilung in Metallklebverbindungen.- 6.1.1 Berechnung des Spannungsverlaufs nach Volkebsen und Goland/Beissner.- 6.1.2 Spannungsmessungen an einfach überlappten Metallklebverbindungen.- 6.1.3 Spannungsoptisches Ermitteln der Spannungsverteilung.- 6.1.4 Folgerungen.- 6.2 Berechnen und Bemessen von Metallklebverbindungen.- 6.2.1 Berechnungsverfahren.- 6.2.1.1 Verfahren von Frey.- 6.2.1.2 Verfahren von Tombach.- 6.2.1.3 Verfahren von Eichhorn und Bbaig.- 6.2.1.4 Verfahren von Winter und Meckelburg.- 6.2.1.5 Der Ausnutzungsfaktor.- 6.2.2 Anwendbarkeit von Berechnungsverfahren.- 6.2.3 Bemessen von Klebverbindungen in der Praxis.- 6.3 Verbindungsformen für geklebte Konstruktionen.- 6.3.1 Geklebte Überlappstöße mit geraden, nicht verformten Fügeteilen..- 6.3.2 Nahtformen für Metallklebverbindungen mit verformten Fügeteilen.- 6.3.3 Schichtbauweise.- 6.3.4 Klebgerechtes Gestalten von Bohrverbindungen und Drehteilen.- 6.3.5 Schalenbauweise.- 6.3.6 Stützkernbauweise.- 6.4 Anwendungsbeispiele für Metallklebverbindungen.- 6.4.1 Flugzeugbau.- 6.4.2 Hubschrauberbau.- 6.4.3 Baumfahrzeugbau.- 6.4.4 Fahrzeugbau.- 6.4.5 Leichtbau.- 6.4.6 Feinwerktechnik und Gerätebau.- 6.4.7 Maschinenbau.- 6.4.8 Instandsetzungen.- Literatur zum Kap. 6.