Fertigungsbedingte Bauteilverformungen beim Kleben dünnwandiger Stahlbauteile

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1 Berichte aus dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik Band 46 Ortwin Hahn Martin Eis Fertigungsbedingte Bauteilverformungen beim Kleben dünnwandiger Stahlbauteile Analyse der Entstehungsmechanismen und Hinweise zur Minimierung. Shaker Verlag Aachen 2000

2 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Eis, Martin: Fertigungsbedingte Bauteilverformungen beim Kleben dünnwandiger Stahlbauteile : Analyse der Entstehungsmechanismen und Hinweise zur Minimierung / Martin Eis. Aachen : Shaker, 2000 (Berichte aus dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik ; Bd. 46) Zugl.: Paderborn, Univ., Diss., 2000 ISBN Copyright Shaker Verlag 2000 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de

3 Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen... III 1 Zusammenfassung Stand der Erkenntnisse Aufgabenstellung Versuchswerkstoffe Stahlfeinbleche Klebstoffe Versuchseinrichtungen Meßvorrichtung zur Bestimmung des Expansions- und Kontraktionsverhaltens der Klebstoffe Expansions- und Kontraktionswege Expansions- und Kontraktionskräfte, Spannungen Modellprüfkörper zur Bestimmung abzeichnungsrelevanter Grundvorgänge Versuchsaufbau zur Schrumpfmessung (Jochprobe) Versuchsaufbau zur Beulungsmessung (Beulprobe) Versuchsaufbau zur Untersuchung des bauteilähnlichen Probekörpers Datenerfassungssystem zur netzunabhängigen Messung von Temperaturen und Verformungen unter erhöhter Umgebungstemperatur Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenkontur von Bauteilen Verfahren zur Ermittlung kalorischer und thermomechanischer Eigenschaften von Klebstoffen und Klebschichten Dynamische Wärmestrom-Differenz-Kalorimetrie Torsionsschwingungsversuch Verfahren zur Bestimmung und Einstellung des Beölungsgrades von Stahlfeinblechen Rasterelektronenmikroskopie Ergebnisse der begleitenden Untersuchungen DSC-Analyse Torsionsschwingungsversuch Ölablaufverhalten der Stahlfeinbleche Untersuchungen zur optischen Wahrnehmbarkeit von Oberflächenverformungen Analyse des Aushärtungsprozesses und der resultierenden Oberflächenverformungen in der Serienfertigung... 42

4 II Inhaltsverzeichnis 8.1 Heckklappe eines BMWs der 5er-Reihe Seitentür eines Audi A Dachbereich einer Mercedes E-Klasse Expansions- und Kontraktionsverhalten der Klebstoffe Expansions- und Kontraktionswege Expansions- und Kontraktionskräfte, Spannungen Untersuchungen an Modellbauteilen Verformungsverhalten der Jochprobe Verformungsverhalten der Beulprobe Verformungsverhalten des bauteilähnlichen Probekörpers Einfluß des Klebstoffs auf das Verformungsverhalten... des bauteilähnlichen Probekörpers Einfluß der Innenrahmengeometrie auf das Verformungsverhalten... des bauteilähnlichen Probekörpers Einfluß der Temperaturführung während der Aushärtung... auf das Verformungsverhalten des bauteilähnlichen Probekörpers Verformungsverhalten von Serienbauteilen Heckklappe eines BMWs der 5er-Reihe Seitentür eines Audi A Bewertung Expansions- und Kontraktionsverhalten der Klebstoffe ( Waage ) Jochprobe Beulprobe Bauteilähnlicher Probekörper Checkliste zur Bewertung der Einflußfaktoren auf die Entstehung von Abzeichnungen Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Literaturverzeichnis

5 Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen III Formelzeichen und Abkürzungen Formelzeichen Griechische Kleinbuchstaben δ, (tan (δ)) Verlustfaktor ϕ π y kontr. Verdrehwinkel normierte Klebschichtverformung durch Kontraktion π y eff. normierte effektive Klebschichtverformung σ S schrumpfbedingte Spannung Griechische Großbuchstaben y Klebschichtverformung y kontr. y eff. T Λ Klebschichtverformung durch Kontraktion effektive Klebschichtverformung Temperaturdifferenz logarithmisches Dekrement Lateinische Kleinbuchstaben b d k l J l K s t Probenbreite Klebschichtdicke Auflagerabstand Klebnahtlänge Blechdicke Zeit Lateinische Großbuchstaben E F HRF Elastizitätsmodul Kraft Härte nach Rockwell: Stahlkugel, Prüfkraft 490 N

6 IV Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen HRB Härte nach Rockwell: Stahlkugel, Prüfkraft 883 N G* komplexer Schubmodul G Speichermodul G I Q P Q R R P02 R eh R a T T g T P T S T R Verlustmodul Flächenträgheitsmoment Wärmestrom in die Probe Wärmestrom in den Referenztiegel 0,2%- Streckgrenze obere Streckgrenze Oberflächenrauhigkeit Temperatur Glasübergangstemperatur Probentemperatur Sensortemperatur Referenztemperatur Abkürzungen DSC KTL REM RT TMA WR Differential Scanning Calorimetry Kathodische Tauchlackierung Rasterelektronenmikroskopie Raumtemperatur Thermomechanische Analyse Walzrichtung