ASTM D1002 Scheinbare Scherfestigkeit von Metallproben, die mit einschichtigem Fugenkleber verklebt wurden

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard ASTM D1002 beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der scheinbaren Scherfestigkeit von Klebstoffen, die Metalle miteinander verbinden. Die Prüfung erfolgt an einer standardisierten Probe mit einseitiger Überlappung unter festgelegten Vorbereitungs- und Prüfbedingungen.

Mit der hier beschriebenen Prüfmethode können die Haftfestigkeit, die Oberflächenvorbereitungsparameter und die Umweltbeständigkeit des Klebstoffs bestimmt werden. Es gibt zahlreiche ASTM-Normen zur Prüfung der Scherfestigkeit von geklebten Materialien. ASTM D3163 ist beispielsweise für die Kunststoffverklebung konzipiert, und ASTM D5868 dient der Bestimmung der Scherfestigkeit von faserverstärkten Kunststoffen gegen sich selbst oder gegen Metall.

Diese Norm befasst sich mit Metall-Metall-Verbindungen. Es gibt verschiedene Arten von Überlappungen, darunter gebogene, doppelte, doppelbödige, gekräuselte und einfache Überlappungen. Bei der Überlappungsscherprüfung gibt es verschiedene Versagensarten. Der Klebstoff kann sich vom Metallsubstrat lösen, der Klebstoff kann sich von sich selbst lösen oder der Klebstoff kann so stark sein, dass er ein Stück des Metalls abschert und abreißt.

Beim Prüfverfahren ASTM D1002 werden zwei Metallplatten mit Klebstoff zusammengefügt und wie angegeben ausgehärtet. Anschließend wird die Baugruppe in überlappende Scherproben gleichmäßiger Breite geschnitten. Die Prüfproben werden in die Spannvorrichtungen einer Universalprüfmaschine eingespannt und mit einer Geschwindigkeit von 1,3 mm/min gezogen, bis sie versagen. Die Spannvorrichtungen zur Fixierung der Enden der Baugruppe sollten so ausgerichtet sein, dass die Kraft von der Mittellinie der Probe ausgeht. Der Versagensmodus kann adhäsiv (Ablösung des Klebstoffs von einem der Substrate) oder kohäsiv (Ablösung des Klebstoffs in sich selbst) sein.

Die empfohlene Zugscherprobe ist 25,4 mm breit und hat eine Überlappungslänge von 12,7 mm. Die empfohlene Metalldicke beträgt 1,62 mm, die Gesamtlänge der geklebten Probe 177,8 mm. Der Probenbruch sollte im Klebstoff und nicht im Substrat auftreten. Daher können Metalldicke und Überlappungslänge nach Bedarf angepasst werden. Der Klebstoff wird gemäß den Empfehlungen des Herstellers aufgetragen.

Die bei diesen Tests verwendete Ausrüstung umfasst:

• Universalprüfmaschine
• Von Hand festgezogene Kupplungen ermöglichen eine korrekte Ausrichtung
• Umluftofen zum Aushärten von Klebstoffen

Die für den Biegescherversuch angegebenen Werte sind relativ einfach. Die maximale Kraft, oft als Scherfestigkeit bezeichnet, ist eigentlich nur die Spitzenlast. Die maximale Scherspannung unterscheidet sich geringfügig und erfordert, dass der Anwender die maximale Kraft durch die Fläche teilt. Der Versagensmodus sollte aufgezeichnet werden.

Bei den Tests werden folgende Prüfvorrichtungstypen verwendet:

• Aufgrund der hohen Kraft, die normalerweise für die erfolgreiche Durchführung dieses Verfahrens erforderlich ist, werden Keilgriffe de facto bevorzugt.
• Andere Lösungen wie hydraulische Griffe sind ebenfalls akzeptabel.

Die Norm ASTM D1002 ist wichtig, da sie eine zuverlässige und konsistente Methode zur Prüfung der Scherfestigkeit von Klebstoffen bietet, die zum Verkleben von Metalloberflächen in einer Überlappverbindung verwendet werden. Diese Norm wird aus folgenden Gründen branchenübergreifend als wichtig erachtet:

• Standardisierung für konsistente Ergebnisse: Dieser Standard stellt sicher, dass Klebstoffprüfungen unter einheitlicher Probengeometrie, Probenvorbereitung und Prüfbedingungen durchgeführt werden. Dies ermöglicht:
  • Wiederholbare und reproduzierbare Ergebnisse
  • Aussagekräftige Vergleiche zwischen Klebstoffen bzw. Klebetechniken
  • Konsistenz zwischen Laboren, Herstellern und Lieferanten
• Entscheidend für die Konstruktion: Diese Prüfmethode misst die scheinbare Scherfestigkeit (nicht die reine Scherfestigkeit) und wird häufig verwendet für:
  • Bewerten Sie die Kupplungsleistung unter Last
  • Unterstützung bei der Auswahl geeigneter Klebstoffe für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Strukturbau
  • Analysieren Sie Fehlermodi (Klebstoff, Kohäsiv, Substrat)
• Materialqualifizierung und Qualitätskontrolle: Verschiedene Branchen nutzen diesen Standard für:
  • Qualifizierung neuer Klebstoffsysteme
  • Sicherstellung der Produktionsqualität und Chargenkonsistenz
  • Erkennen Sie Leistungsänderungen aufgrund von Alterung, Umwelteinflüssen oder Prozessabweichungen
• Umwelt- und Haltbarkeitsprüfungen: Diese Methode kann angepasst werden, um Folgendes zu prüfen:
  • Temperaturwechsel, Feuchtigkeitseinwirkung oder chemische Alterung
  • Zur Simulation realer Betriebsbedingungen
• Unterstützt Sicherheit und Zuverlässigkeit: Da Klebstoffversagen katastrophale Folgen haben kann, insbesondere in der Luftfahrt und im Transportwesen, hilft der ASTM D1002-Standard Ingenieuren dabei, Folgendes zu verstehen:
  • Belastbarkeit von Klebeverbindungen
  • Risiko eines Verbindungsabbruchs
  • Notwendigkeit einer Oberflächenvorbereitung oder Grundierung

Kurz gesagt ist die Norm ASTM D1002 wichtig, da sie einen zuverlässigen, standardisierten Rahmen für die Bewertung der Klebeleistung, die Materialauswahl, die Qualitätssicherung und den Schutz der Sicherheit bei kritischen Anwendungen bietet.

Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM D1002 Standardprüfmethode für die scheinbare Scherfestigkeit von Metallproben an, die mit einschichtigem Verbindungskleber durch Zugbelastung (Metall-Metall) verbunden wurden.