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Die Prüfung von Klebverbindungen erfolgt häufig im Zugscherversuch. Bei der Anwendung dieser Prüfmethode bei Polymer-Metall-Klebverbindungen tritt oft ein Bruch im Polymerteil auf. Dadurch wird die Aussagefähigkeit des Zugscherversuchs stark eingeschränkt. Das gilt vor allem für die Optimierung der Oberflächenvorbehandlung von Polymerteilen. Der vorliegende Beitrag untersucht die Beanspruchungsparameter von Polymer-Metall-klebverbindungen im Zugscherversuch und leitet daraus Forderungen an geeignete Prüfanordnungen ab.
Der Zugscherversuch ist die am häufigsten angewandte Prüftechnik für Klebverbindungen. Die dabei ermittelte Klebfestigkeit ist jedoch eine wenig aussagefähige Größe. In keinem Fall kann sie als Werkstoffkennwert den Klebstoff charakterisieren. Als Ausgangsgröße für Berechnungen bei der Dimensionierung von Klebverbindungen ist das Ergebnis des Zugscherversuchs deshalb nicht geeignet.
Das Versagen von Klebungen kann durch ungenügende Adhäsion, Alterungsprozesse oder mechanische Spannungen erfolgen. In der SMD-Technologie werden Werkstoffe geklebt, die verschiedene Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Bei SMD-Klebverbindungen gewährleistet die nachfolgende Lötung deren Langzeitfestigkeit. Wurde für eine gute Adhäsion reichlich Vorsorge getroffen und die Klebung versagt trotzdem, stellt sich die Frage: Spielen mechanische Eigenschaften für den Einsatz von SMD-Klebstoffen eine Rolle?
Am 12. und 13. Juni 1986 fand in Konstanz das Symposium Haftung von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden statt. Die Veranstaltung wird in vierjährigem Turnus von der Deutschen Gesellschaft für Metallkunde (DGM) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen ausgerichtet. Als interdisziplinäres Thema stand die Haftung zwischen unterschiedlichen Stoffen auf dem Programm. In 18 Referaten sind Erkenntnisse und Probleme aus unterschiedlichen Arbeitsbereichen vorgetragen worden. Insgesamt nahmen etwas 100 Fachleute aus dem In- und Ausland teil.
Klebverbindungen werden häufig dem Zugscherversuch nach DIN 53 238, dem wohl wichtigsten Versuch der Klebtechnik, unterzogen. Die Belastung jedoch entspricht nicht den in der Praxis verkommenden Bedingungen. Es stellt sich die Frage, ob die im Zugscherversuch ermittelten Kenndaten zur Dimensionierung von Klebverbindungen überhaupt geeignet sind.
In vielen Fällen muss vor dem Kleben eine Klebflächenbehandlung durchgeführt werden, da Klebverbindungen mit unvorbehandelten Teilen häufig zu geringe Klebfestigkeiten und/oder eine unzureichende Alterungsbeständigkeit aufweisen. Zur Klebflächenbehandlung stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. Wenn mit mehreren Behandlungen klebtechnisch einwandfreie Verbindungen hergestellt werden können, gilt es, das Verfahren zu ermitteln, welches am besten in den Fertigungsfluss integriert werden kann und die geringsten Kosten verursacht. Dabei muss auch die Arbeitssicherheit und der Umweltschutz mit beachtet werden. Zur Beurteilung der Verfahren werden Bewertungskriterien gegeben. Die Verfahren werden abschließend kurz charakterisiert.
Für eine Dimensionierung flexibler Klebverbindungen sind mehr und andere Kenndaten als die im Kurzeitversuch ermittelte Klebfestigkeiten notwendig. Das wirkt abschreckend, da ein beträchtlicher Aufwand notwendig ist. Jedoch zeigt ein Blick auf andere Bereiche, zum Beispiel auf Berechnungsverfahren für Bauteilen aus Stahl, daß auch hier nicht mehr mit Ergebnissen des Zugversuches dimensioniert wird. Nur dank aufwendigerer Verfahren, beispielweise der Benutzung von Smith-Diagrammen, ist hier das exakte Dimensionieren möglich.