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Dipl.-Ing. T. Draht www.ul-ma.de
U L M A Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen Universität Paderborn
7. Projekttreffen
am Freitag 30.04.2004 in Magdeburg
Teilprojekt Fügetechnik im Ultraleichtbau
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Gliederung
Arbeitsplan
Stand bei der Bearbeitung „Kastenklebung“
Alterungsuntersuchungen bei der „Kastenklebung“
Zusammenfassung
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Arbeitsplan LWF - Status -
Balkenplan
2001 2002 2003 2004
AP1 M1
AP 2
AP 3 M2
AP 4 M3
AP 5
AP 6
AP 7
Primär-Arbeitspunkt
Sekundär-Arbeitspunkt
( )( )
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1795
2019
200100
352
220
220
R20
Zielsetzung: Armpaket leistungsfähiger machen
Vorgehen:Versteifung der Druckgurte um Knickkraft zu erhöhen
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Realisierung
Kastenträger
Schaumplatte
Spannsystem
Lastverteilung
Positionierhilfen
40 mm
Realisierung durch Einkleben von Al-Schaumplatte
Ergebnis:UnvollständigeKlebschicht-anbindung
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Optimierung der Schaum-Klebung (ULMA)Kalibrieren Schaumplatte – Anpassung Klebstoffauftrag
Ergebnis:Vollflächige Klebschichtanbindung
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Pro
fildi
cke
D, H
öhe
H
mm
Meßstelle
Dunbehandelt
Hkalibriert
Dkalibriert
Hunbehandelt
1 2 3 4 5 6 7 8
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Ergebnis:Vollflächige Klebschichtanbindung(auch nach 11.100 Lastwechseln)
Betriebsversuch im geschweißtenZustand ergibt höhere Steifigkeitund Festigkeit
Prüfung der Klebschichtanbindung mittels Ultraschall
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Alterungstest zum Bestimmen von Temperatur- und Feuchteempfindlichkeit
Testdauer: 10 Wochen
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Arbeitsprogramm zum Bestimmen von Temperatur- und Feuchteempfindlichkeit
Arbeitsprogramm:• Herstellen von einfach überlappten, geklebten Schaum-Stahl-Proben• Altern von einem Teil der Proben• Mechanische Prüfung ungealtert und gealtert• Auswertung Festigkeit und Versagensverhalten
Schaumart Lü [mm] ungealtert gealtert Prüfung15 mm x15 mm x10 mm x20 mm x15 mm x15 mm x10 mm x
Offenporiger Schaum(Japan)
Geschlossenporiger Schaum (IFAM) Scherzug-
Festigkeit bei quasistatischer
Belastung
Prüfmatrix:
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Ener
giea
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hme
W0,
1 [J
]
Fmax 4,31 4,27 6,25 0,89 0,78
v Fmax 0,32 0,38 0,80 0,18 0,13
W0,1 8,36 9,64 16,43 2,62 2,39
v W0,1 0,20 0,37 0,86 0,09 0,26
IFAM-Schaum Lü=10mmungealtert
IFAM-Schaum Lü=15mmungealtert
IFAM-Schaum Lü=20mm ungealtert
Japan-Schaum Lü=10mm ungealtert
Japan-Schaum Lü=15mm ungealtert
Festigkeiten geklebte Schaum-Blech-VerbindungWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
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Charakteristische Bruchbilder IFAM-SchaumIFAM Lü=15mm
ungealtertIFAM Lü=10mm
ungealtertIFAM Lü=20mm
ungealtertWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
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Charakteristische Bruchbilder Japan-SchaumJapan Lü=15mm
ungealtertJapan Lü=10mm
ungealtertWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
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imal
kraf
t Fm
ax [k
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24
27
30
Ener
giea
ufna
hme
W0,
1 [J
]
Fmax 4,27 3,41 0,78 0,77
v Fmax 0,38 0,42 0,13 0,54
W0,1 9,64 5,40 2,39 2,62
v W0,1 0,37 0,40 0,26 0,41
IFAM-Schaum Lü=15mm ungealtert
IFAM-Schaum Lü=15mm gealtert
Japan-Schaum Lü=15mm ungealtert
Japan-Schaum Lü=15mm gealtert
Festigkeiten in Abhängigkeit von der AlterungWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
IFAM-Schaum Japan-Schaum
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Charakt. Bruchbilder in Abh. von Alterung (IFAM-Schaum)IFAM Lü 15mm
ungealtertIFAM Lü 15mm
gealtertWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
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Bruchbilder in Abhängigkeit von Alterung (Japan-Schaum)Japan Lü 15mm
gealtertJapan Lü 15mm
ungealtertWerkstoffe
Blech: S700MCSchaum: AlSi7
AusgangsdickenBlech: 3 mm
Schaum: 25 mmAnordnung
Probenbreite 50 mm
VersuchZugversuch
AuswertungMaximalkraft / Arbeit
FügeverfahrenKleben
Klebstoff: DP490Klebschichtdicke: 2,0 mmÜberlappungslänge s. Bild
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Zusammenfassung
• Durch Optimierung verschiedener Parameter konnte Schaumplatte-Blech-Klebung optimiert werden.Ergebnis: - Vollständige Klebschichtanbindung auch nach 11.100 Lastwechseln. - Erhöhung der Biegefestigkeit des Kastenträgers.
• Die Untersuchungen an einfachüberlappten Schaum-Blech-Klebungen führen zu folgendem Ergebnis:- Nach Alterung leichte Reduktion der Schaumeigenfestigkeit.- Versagen trat unabhängig von einer Alterung nie in der Klebverbindung sondern stets im Schaum auf.