DE10356865A1 - Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements - Google Patents

Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements Download PDF

Info

Publication number
DE10356865A1
DE10356865A1 DE2003156865 DE10356865A DE10356865A1 DE 10356865 A1 DE10356865 A1 DE 10356865A1 DE 2003156865 DE2003156865 DE 2003156865 DE 10356865 A DE10356865 A DE 10356865A DE 10356865 A1 DE10356865 A1 DE 10356865A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
joining
adhesive
modulus
partner
partners
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2003156865
Other languages
German (de)
Inventor
Jürgen Becher
Klaus Busl
Renate Yvonne Kreuzer
Georges Romanos
Gerhard Zill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel Loctite Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel Loctite Deutschland GmbH filed Critical Henkel Loctite Deutschland GmbH
Priority to DE2003156865 priority Critical patent/DE10356865A1/en
Priority to PCT/EP2004/053268 priority patent/WO2005054823A1/en
Publication of DE10356865A1 publication Critical patent/DE10356865A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0092—Visco-elasticity, solidification, curing, cross-linking degree, vulcanisation or strength properties of semi-solid materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0423—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils using screws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0429—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils using adhesive bond; Gluing

Abstract

The method involves application of an adhesive to one of the surfaces of joining elements (12,14) of a testpiece. The adhesive is allowed to set and force is exerted on the joining elements, along a direction which is perpendicular to the surfaces of the elements. The change in the width of the gap between the surfaces of the elements, is plotted as a function of the amount of the force acting on the joining elements. Independent claims are also included for the following: (1) method for production of adhesive layer; and (2) apparatus for determining Young's modulus of adhesive layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls dünner Klebstoffschichten.The The invention relates to a method and a device for determination the modulus of elasticity of thin adhesive layers.

Moderne Konstruktionsverfahren beinhalten mathematische Modellberechnungen (Finite-Elemente[FE]-Methode). Numerische Verfahren verringern die notwendigen Versuche, verkürzen die Entwicklungszeit und erleichtern Konstruktionsänderungen. Während das mechanische Verhalten von Metallen gut bekannt ist und in die meisten FE-Softwarepakete implementiert ist, müssen für nichtlineare Werkstoffe wie Klebstoffe und Flüssigdichtungen anwendungsspezifische Untersuchungen durchgeführt werden, um die notwendigen Werte zu erhalten. Dies sind der Elastizitätsmodul und der Schubmodul, die durch die Poisson- oder Querdehnungszahl miteinander verknüpft sind.modern Construction methods include mathematical model calculations (Finite Element [FE] method). Numerical methods reduce the necessary experiments, shorten the development time and facilitate design changes. While The mechanical behavior of metals is well known and in the Most FE software packages implemented are required for nonlinear materials such as Adhesives and liquid seals application-specific investigations are carried out to find the necessary To obtain values. These are the modulus of elasticity and shear modulus, which are linked by the Poisson or transverse strain number.

Verfahren zur Messung des Schubmoduls sind bekannt. Da die direkte Messung der Querdehnungszahl bei dünnen Schichten äußerst schwierig ist, ist es sinnvoll, den Elastizitätsmodul zu bestimmen. Üblicherweise wird dieser unter Verwendung hundeknochen-ähnlicher Voll-Körper bestimmt. Die mit der artigen Körpern erhaltenen Messwerte sind aber nur für dicke Klebstoffschichten aussagekräftig. Die Eigenschaften dünner Klebstoffschichten und Dichtmittelschichten zwischen zwei Substraten können davon deutlich abweichen.method for measuring the shear modulus are known. Because the direct measurement the transverse strain at thin Layers is extremely difficult it makes sense to the modulus of elasticity to determine. Usually This is determined using dog-bone-like full-body. The with the like bodies obtained measurements are only for thick adhesive layers meaningful. The Properties thinner Adhesive layers and sealant layers between two substrates can differ significantly.

Die Normen DIN5328, ASTM d 2095-96, DIN EN26922 und ASTM d 897-01 für die Zugfestigkeit von Klebstoffverbindungen befassen sich mit der Bestimmung der Festigkeit der Klebung. Die Klebeverbindungen haben dabei Stärken von mehr als 0,2 Millimeter, wie es bei Epoxy-Klebstoffen üblich ist. Zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls dünnerer Schichten sind sie daher nicht geeignet.The Standards DIN5328, ASTM d 2095-96, DIN EN26922 and ASTM d 897-01 for the tensile strength of Adhesive compounds are concerned with the determination of strength the bond. The adhesive bonds have strengths of more than 0.2 millimeters, as is common with epoxy adhesives. To determine the modulus of elasticity thinner layers they are therefore not suitable.

Aus der Literatur sind verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls bekannt:

  • Sonne, H.M. "Bestimmung des Elastizitätsmoduls im Zugversuch" Werkstoffprüfung 1999, S. 219-230
  • Schneider, D., Schultrich, B. "Mechanische Charakterisierung von harten und superharten Schichten durch Messung des E-Moduls mit Laserakustik" Werkstoffprüfung 1998, S. 183-193
  • Hohberg, R. "E-Modul-Prüfmethodik" MP Materialprüfung, Jahrg. 43 (2001) 10
  • Aegerter, J., Bloching, H., Sonne, H.M. "Influence of the Testing Speed on the Yield/Proof Strength" MP Materialprüfung, Jahrg. 43 (2001) 10
  • Ledworuski, S., Ell, M., Kühn, H.-J. "Den Elastizitätsmodul sicher bestimmen" MP Materialprüfung, Jahrg. 42 (2000) 4
  • Buch, A. "Relations between the Elastic Moduli of Pure Metals" MP Materialprüfung, Jahrg. 43 (2001) 11-12
  • Wetzig, K. "In situ REM-Methoden in der Werkstoffforschung nutzen" MP Materialprüfung, Jahr. 39 (1997) 5
The literature discloses various methods for determining the elastic modulus:
  • Sun, HM "Determination of Young's Modulus in Tensile Testing" Material Testing 1999, pp. 219-230
  • Schneider, D., Schultrich, B. "Mechanical characterization of hard and super hard coatings by measuring the modulus of elasticity with laser acoustics" Werkstoffprüfung 1998, S. 183-193
  • Hohberg, R. "E-Module Testing Methodology" MP Material Testing, Jahrg. 43 (2001) 10
  • Aegerter, J., Bloching, H., Sun, HM "Influence of the Testing Speed on the Yield / Proof Strength" MP Material Testing, Year 43 (2001) 10
  • Ledworuski, S., Ell, M., Kühn, H.-J. "Determining the Modulus of Elasticity Safely" MP Material Testing, Year 42 (2000) 4
  • Buch, A. "Relations between the Elastic Modules of Pure Metals" MP Material Testing, Year 43 (2001) 11-12
  • Wetzig, K. "Using REM methods in materials research in situ" MP material testing, year. 39 (1997) 5

Die Messverfahren arbeiten mit Ultraschall, Laser-Akustik, In-Situ-REM-Verfahren oder dynamisch-mechanischen Analysen und sind grundsätzlich geeignet zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Klebstoffschichten. Die Prüfverfahren sind jedoch sehr kostspielig, und die Modulwerte, die mit physikalischen Testverfahren (z. B. Ultraschall) ermittelt werden, weichen von denen ab, die mit mechanischen Verfahren (Zugfestigkeit) ermittelt werden.The Measurement methods work with ultrasound, laser acoustics, in-situ SEM procedures or dynamic-mechanical analyzes and are basically suitable for determining the elastic modulus of Adhesive layers. The test methods however, are very costly, and the modulus values associated with physical Test methods (eg ultrasound) are determined by those determined by mechanical methods (tensile strength) become.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit denen der Elastizitätsmodul dünner Klebstoff- und Dichtmittelschichten bestimmt werden kann.Of the The invention is therefore based on the object, a simple method and one for that to provide suitable device with which the modulus of elasticity thinner Adhesive and sealant layers can be determined.

Voraussetzung für dieses Verfahren ist die Herstellung von Klebeverbindungen und Dichmittelschichten mit einer definierten Schichtdicke, und Aufgabe der Erfindung ist daher ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Klebstoffverbindungen mit einer vorgegebenen geringen Schichtdicke.requirement for this Process is the production of adhesive bonds and layers of media with a defined layer thickness, and object of the invention therefore further a method and an apparatus for manufacturing of adhesive compounds with a predetermined small layer thickness.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und 4 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst.According to the invention this Task by a method according to claim 1 and 4 and an apparatus solved according to claim 6.

Die Erfindung ist insbesondere für die Messung des E-Moduls von Klebestoffschichten aus anaeroben Klebstoffen geeignet, da diese Schichten extrem dünn sein können und sogar keine messbare Dicke haben können, wobei dann in Teilbereichen physikalische Berührung der Fügepartner besteht. Auch die Verbindungsschichten von Klebstoffen auf Silikonbasis sind haben eine Dicke von unter 0,2 mm.The Invention is particularly for the measurement of the modulus of elasticity of adhesive layers of anaerobic adhesives suitable because these layers can be extremely thin and even no measurable thickness can have, wherein then in some areas physical contact of the joining partners. Also the Bonding layers of silicone-based adhesives are included a thickness of less than 0.2 mm.

Vorzugsweise sind Wegaufnehmer vorgesehen, die sowohl für die Einstellung des Spaltes zwischen beiden Teilen des Prüfkörpers als auch zur Erfassung der Dehnung, d.h. der Veränderung der Spaltbreite bei Zugversuch eingesetzt werden. Bei ihnen handelt es sich vorzugsweise um inkrementale Wegaufnehmer. Diese arbeiten in der Weise, dass mittels einer LED die in einen Glasmaßstab eingeätzten Teilungsstriche abgelesen werden. Die Genauigkeit beträgt etwa 0,2 Mikrometer. Der Nullpunkt der Wegaufnehmer wird dadurch ermittelt, dass die beiden Fügepartner zunächst ohne Klebstoff zusammengepresst werden und die dabei erhaltene Anzeige als Nullpunkt gewählt wird.Preferably Displacers are provided for both the adjustment of the gap between both parts of the test specimen as also for detecting the strain, i. the change in the gap width Tensile test be used. They are preferably around incremental transducers. These work in such a way that means a LED in a glass scale etched Graduation marks are read. The accuracy is about 0.2 microns. The zero point of the transducer is determined by that the two joining partners first be pressed together without adhesive and the resulting display chosen as zero point becomes.

Vorzugsweise sind an einem der Fügepartner Messschrauben angeordnet, und es wird vor dem Auftragen des Klebstoffs die Breite des Spaltes zwischen den Fügepartnern mittels Einbaumessschrauben auf den ungefähren Wert eingestellt. Die Breite des Spaltes wird nach dem Auftragen des Klebstoffs dann mittels der Einbaumessschrauben unter Berücksichtigung der von den Wegaufnehmern erfassten Abstandswerte korrigiert.Preferably, measuring screws are arranged on one of the joining partners, and it is between the width of the gap zwi before applying the adhesive adjusted to the joining partners by means of built-in micrometers to the approximate value. The width of the gap is then corrected after application of the adhesive by means of the built-in micrometers, taking into account the distance values recorded by the displacement transducers.

Nach dem Auftragen des Klebstoffs und dem Einstellen der Spaltbreite zwischen den beiden Fügepartnern wird der Probekörper vorzugsweise mittels einer Fixiereinrichtung fixiert, die die beiden Fügepartner so lange gegeneinander spannt, bis der Klebstoff ausgehärtet ist.To applying the adhesive and adjusting the gap width between the two joining partners becomes the specimen Preferably fixed by means of a fixing device, which is the two joining partner clamped against each other until the adhesive has hardened.

Die für die Finite-Elemente-Berechnung notwendige Querdehnungszahl lässt sich aus den Ergebnissen der Schub- und Zugversuche ermitteln. Dabei ist zu beachten, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zugversuch in der Weise durchgeführt wird, dass ein dreiachsiger Spannungszustand bei gleichzeitig einachsigem Verformungszustand entsteht, d.h. die Querdehnung der durch Normalspannung beanspruchten Klebstoffschicht wird behindert (∊x = ∊y = 0). Nach dem verallgemeinerten Hookeschen Gesetz erhält man unter diesen Bedingungen für den E-Modul des Klebstoffs Ekleb st off = (σz/∊z)·[(1 + ν)·(1 – 2ν)/(1 – ν)],wobei mit σz/∊z = Ebehindert der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gemessene behinderte E-Modul ist.The transverse strain required for the finite element calculation can be determined from the results of the shear and tensile tests. It should be noted that in the method according to the invention, the tensile test is carried out in such a way that a three-axis stress state arises at the same time uniaxial deformation state, ie, the transverse strain of the stressed by normal stress adhesive layer is hindered (ε x = ε y = 0). According to the generalized Hooke's law, one obtains under these conditions for the modulus of elasticity of the adhesive e kleb st off = (σ z / ε z ) · [(1 + ν) · (1 - 2ν) / (1-ν)], wherein with σ z / ε z = E obstructed by the method according to the invention measured impaired modulus of elasticity.

Mit Hilfe der bestehenden Beziehung zwischen E-Modul und Schubmodul G = E/[2(1 + ν)] lässt sich mit den Ergebnissen der Schubmodulbestimmung die Querdehnungszahl ν berechnen.With Help the existing relationship between modulus of elasticity and shear modulus G = E / [2 (1 + ν)] can be calculate the transverse strain number ν with the results of shear modulus determination.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It demonstrate:

1 im Vertikalschnitt den zweiteiligen Prüfkörper und die Ausdrückhülse; 1 in vertical section the two-part test specimen and the squeezing sleeve;

2 in einer räumlichen Schnittansicht den zweiteiligen Prüfkörper und die Ausdrückhülse; 2 in a three-dimensional sectional view of the two-part test specimen and the squeezing sleeve;

3 die rechte Hälfte der Anordnung von 1 im Vertikalschnitt mit eingezeichneten Kraftlinien; 3 the right half of the arrangement of 1 in vertical section with marked lines of force;

4 den Prüfkörper mit der Ausdrückhülse, den Einbaumessschrauben und den Wegaufnehmern in einer Ansicht schräg von oben; 4 the test specimen with the squeezing sleeve, the built-in micrometers and the displacement transducers in a view obliquely from above;

5 die Anordnung von 4 in einer Ansicht schräg von unten; 5 the arrangement of 4 in a view obliquely from below;

6 die Positioniervorrichtung; 6 the positioning device;

7 die Positioniervorrichtung in der Zugprüfmaschine und mit dem Prüfkörper, wobei der obere und der untere Fügepartner des Prüfkörpers getrennt sind; 7 the positioning device in the tensile tester and with the test specimen, wherein the upper and the lower joining partner of the specimen are separated;

8 die Fixiereinrichtung; und 8th the fixing device; and

9 die Kraftmessdose in einer Seitenansicht. 9 the load cell in a side view.

Wie in den 1 und 2 gezeigt, besteht der Prüfkörper 10 aus einem ersten, oberen Fügepartner 12 und einem zweiten, unteren Fügepartner 14, die in einer Ausdrückhülse 16 angeordnet sind. Der obere Fügepartner 12 ist eine kreisförmige Platte mit einer mittigen Öffnung 18 und einem die mittige Öffnung umgebenden, nach unten gerichteten Kragen 20. Der untere Fügepartner 14 ist ebenfalls eine kreisförmige Platte mit etwa dem gleichen Außendurchmesser wie der obere Fügepartner 12. Er hat ferner eine kreisförmige nach oben gerichtete Rippe 22 und eine Vertiefung 24 innerhalb der Rippe 22. Der obere Fügepartner 12 und der untere Fügepartner 14 sind axialsymmetrisch, und der Kragen 20 des oberen Fügepartners 12 fluchtet mit der Rippe 22 des unteren Fügepartners 14. Die einander zugewandten Endflächen des Kragens 20 und der Rippe 22 stellen die erste und die zweite Fügefläche 26, 28 dar, zwischen denen der Klebstoff in einer vorgegebenen Schichtdicke aufgetragen wird, wie nachfolgend noch erläutert wird. Beide Fügepartner 12, 14 sind in der Ausdrückhülse 16 in Axialrichtung beweglich gehalten. Die Ausdrückhülse 16 ist eine zylindrische Hülse 30 mit einer scheibenförmigen Platte 31 auf dem oberen Rand der Hülse 30. Die scheibenförmige Platte 31 hat eine zentrale Öffnung, wobei auf der Oberseite der Platte 31 der obere Fügepartner 12 aufliegt und die zentrale Öffnung den Kragen 20 des oberen Fügepartners 12 umfasst. Die zylindrische Hülse 30 umgibt den unteren Fügepartner 14 mit Abstand, so dass er nicht an der Innenseite der Ausdrückhülse anliegt. Die scheibenförmige Platte 31 ist etwa mittig auf der Hülse 30 angesetzt und steht damit sowohl nach außen als nach innen über. Der innerhalb der Hülse 30 liegende Teil der scheibenförmigen Platte 31 ist unmittelbar an der Hülsenwand auf etwa das Doppelte verstärkt und verengt sich zur zentralen Öffnung hin unter einem Winkel von etwa 37 Grad. Am inneren Rand der zentralen Öffnung entspricht die Dicke der Platte etwas weniger als der Höhe des Kragens 20 des oberen Fügepartners 12. Bei der später noch zu beschreibenden Zugprüfung überträgt dieser Bereich der Ausdrückhülse 16 die Kraft auf den oberen Fügepartner 12, so dass diese Verstärkung der Plattendicke zweckmäßig ist, um eine Verformung der Ausdrückhülse 16 so weit wie möglich zu verhindern.As in the 1 and 2 shown, consists of the test specimen 10 from a first, upper joining partner 12 and a second, lower joining partner 14 in an ejection sleeve 16 are arranged. The upper joining partner 12 is a circular plate with a central opening 18 and a collar surrounding the central opening, downwardly directed 20 , The lower joining partner 14 is also a circular plate with about the same outer diameter as the upper joining partner 12 , He also has a circular upwardly directed rib 22 and a recess 24 inside the rib 22 , The upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 are axially symmetric, and the collar 20 of the upper joint partner 12 Aligns with the rib 22 of the lower joining partner 14 , The mutually facing end surfaces of the collar 20 and the rib 22 make the first and the second joining surface 26 . 28 between which the adhesive is applied in a predetermined layer thickness, as will be explained below. Both joining partners 12 . 14 are in the squeezing sleeve 16 kept movable in the axial direction. The squeezing sleeve 16 is a cylindrical sleeve 30 with a disk-shaped plate 31 on the upper edge of the sleeve 30 , The disk-shaped plate 31 has a central opening, being on top of the plate 31 the upper joining partner 12 rests and the central opening the collar 20 of the upper joint partner 12 includes. The cylindrical sleeve 30 surrounds the lower joining partner 14 at a distance so that it does not touch the inside of the squeezing sleeve. The disk-shaped plate 31 is approximately in the middle of the sleeve 30 set and is thus both outward than inward over. The inside of the sleeve 30 lying part of the disc-shaped plate 31 is reinforced at the sleeve wall to about twice and narrows towards the central opening at an angle of about 37 degrees. At the inner edge of the central opening, the thickness of the plate is slightly less than the height of the collar 20 of the upper joint partner 12 , In the tensile test to be described later, this area transmits the squeezing sleeve 16 the force on the upper joining partner 12 , so that this reinforcement of the plate thickness is expedient to a deformation of the Ausdrückhülse 16 to prevent as much as possible.

In 3 sind die Kraftlinien eingezeichnet, und man erkennt, dass die Linien im Wesentlichen parallel zu den Fügeflächen 26, 28 verlaufen und dass der Druck innerhalb der Fügeflächen 26, 28 im Wesentlichen gleichförmig ist. Um diese Gleichförmigkeit zu erzielen, ist die Stelle, an der der Kragen 20 an der Platte des oberen Fügepartners 12 angesetzt ist, mit einer im Profil halbkreisförmigen Auskehlung 32 versehen, die sich in die Platte des oberen Fügepartners 12 erstreckt. Wie man in den 1 und 2 außerdem erkennt, ist die Fügefläche 28 des unteren Fügepartners 14 etwas breiter als die erste Fügefläche 26 des oberen Fügepartners 12.In 3 the lines of force are drawn, and you can see that the lines are essentially parallel to the joining surfaces 26 . 28 run and that the pressure within the joining surfaces 26 . 28 is substantially uniform. To achieve this uniformity is the point where the collar 20 on the plate of the upper joining partner 12 is set, with a profile in the semicircular groove 32 provided in the plate of the upper joining partner 12 extends. How to get into the 1 and 2 also recognizes is the joining surface 28 of the lower joining partner 14 slightly wider than the first joining surface 26 of the upper joint partner 12 ,

Wie man in den 4 und 5 erkennt, ist der obere Fügepartner 12 mittels Schrauben 34 an der Ausdrückhülse 16 befestigt. Außerdem sind in dem oberen Fügepartner 12 außerhalb des Kragens 20 auf dem Umfang verteilt drei Einbaumessschrauben 36 montiert, deren Messstift innerhalb der Hülse 30 durch die Platte 31 hindurch führen und gegen die Oberseite des unteren Fügepartners 14 drücken. Etwa in der Mitte zwischen zwei Einbaumessschrauben 36 und etwa auf der gleichen Umfangslinie wie diese ist jeweils ein Wegaufnehmer 40 angeordnet, deren Messtaster 38 ebenfalls innerhalb der Hülse 30 durch die Platte 31 hindurch führen und in axialer Richtung den Abstand zwischen dem oberen Fügepartner 12 und dem unteren Fügepartner 14 erfasst (1).How to get into the 4 and 5 recognizes, is the upper joining partner 12 by means of screws 34 at the squeezing sleeve 16 attached. In addition, in the upper joining partner 12 outside the collar 20 distributed on the circumference three built-in micrometers 36 mounted, whose measuring pin inside the sleeve 30 through the plate 31 pass through and against the top of the lower joining partner 14 to press. Approximately in the middle between two built-in micrometers 36 and approximately on the same circumference as this is in each case a transducer 40 arranged, whose probe 38 also inside the sleeve 30 through the plate 31 lead through and in the axial direction the distance between the upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 detected ( 1 ).

Das Zusammenfügen des oberen Fügepartners 12 und des unteren Fügepartners 14 des Prüfkörpers 10 erfolgt mittels einer Positioniervorrichtung 50, die in 6 dargestellt ist. Die Positioniervorrichtung 50 hat eine Bodenplatte 52 und eine Deckplatte 54, die beide die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten Ecken haben. In den Ecken sind jeweils normal zu den Plattenoberflächen ausgerichtete Linearführungen 56 angeordnet. Jede der Linearführungen 56 besteht aus einer Führungssäule 60, die in der Bodenplatte 52 montiert ist und aus einer Führungshülse 62, die in der Deckplatte 54 montiert ist, sowie aus einem Kugelkäfig 64, der zwischen beiden angeordnet ist. Am oberen Ende einer der Linearführungen 56 ist ein Handrad 66 vorgesehen, mit dem die Deckplatte 54 gegenüber der Bodenplatte 52 verfahrbar ist. Durch die Linearführungen 56 wird dabei sichergestellt, dass die Deckplatte 54 bei ihrer Auf- oder Abwärtsbewegung immer parallel zur Bodenplatte 52 ausgerichtet ist.The joining of the upper joint partner 12 and the lower joining partner 14 of the test piece 10 takes place by means of a positioning device 50 , in the 6 is shown. The positioning device 50 has a bottom plate 52 and a cover plate 54 both of them in the shape of an equilateral triangle with rounded corners. In the corners are each aligned normal to the plate surfaces linear guides 56 arranged. Each of the linear guides 56 consists of a guide pillar 60 in the bottom plate 52 is mounted and made of a guide sleeve 62 in the cover plate 54 is mounted, as well as a ball cage 64 which is arranged between the two. At the upper end of one of the linear guides 56 is a handwheel 66 provided with the cover plate 54 opposite the bottom plate 52 is movable. Through the linear guides 56 This ensures that the cover plate 54 during their up or down movement always parallel to the bottom plate 52 is aligned.

In der Mitte der Deckplatte 54 ist eine kreisförmige, abgestufte Öffnung 68 vorgesehen, in die die Ausdrückhülse 16 mit dem daran festgeschraubten oberen Fügepartner 12 einsetzbar ist. Wie in 7 dargestellt, wird die Ausdrückhülse 16 in der Öffnung 68 mittels Zylinderschrauben 70 befestigt.In the middle of the cover plate 54 is a circular, stepped opening 68 provided, in which the squeezing sleeve 16 with the top joint partner screwed to it 12 can be used. As in 7 shown, the squeezing sleeve 16 in the opening 68 by means of cylinder screws 70 attached.

In axialer Fluchtung damit ist auf der Bodenplatte 52 ein zylindrischer Kraftaufnehmer 72 montiert, der den unteren Fügepartner 14 des Prüfkörpers 10 axial fluchtend mit dem in der Ausdrückhülse 16 befestigten oberen Fügepartner 12 trägt. Wie in 9 gezeigt, hat der Kraftaufnehmer 72 an seiner Unterseite einen flachen, kreisförmigen Vorsprung 71. Dieser Vorsprung 71 passt mit Spiel in eine entsprechende Ausnehmung 74 in der Bodenplatte 52. Auf der Oberseite des Kraftaufnehmers 72 ist ein flacher Kugelkopf 75 vorgesehen, auf dem wiederum axial fluchtend der untere Fügepartner 14 mit seiner Aussparung 25 sitzt. Der untere Fügepartner 14 wird dabei nur an einer Stelle in der Mitte der Aussparung 25 von dem Kugelkopf 75 abgestützt und ist daher auf dem Kraftaufnehmer 72 um einige Grad kippbar gehalten.In axial alignment with it is on the bottom plate 52 a cylindrical force transducer 72 mounted, the lower joining partner 14 of the test piece 10 axially aligned with that in the squeezing sleeve 16 attached upper joining partner 12 wearing. As in 9 shown has the load cell 72 on its underside a flat, circular projection 71 , This lead 71 fits with play in a corresponding recess 74 in the bottom plate 52 , On the top of the force transducer 72 is a flat ball head 75 provided on the in turn axially aligned the lower joining partner 14 with its recess 25 sitting. The lower joining partner 14 is only at one point in the middle of the recess 25 from the ball head 75 supported and is therefore on the load cell 72 kept tilted by a few degrees.

Bei jeder der Linearführungen 56 ist ferner eine Drucksäule 76 angeordnet, die einen vorgegebenen Mindestabstand zwischen der Bodenplatte 52 und der Deckplatte 54 sicherstellen und mittels einer in ihnen angeordneten Druckfeder 77 die Deckplatte 54 beaufschlagen, bevor die Deckplatte 54 auf diesen Mindestabstand nach unten gefahren wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Druckfedern 76 etwas komprimiert sind, wenn der obere Fügepartner 12 und der untere Fügepartner 14 einander berühren. Die Fügepartner 12, 14 liegen also im federnden Bereich der Druckfedern 77 aufeinander.On each of the linear guides 56 is also a pressure column 76 arranged, which has a predetermined minimum distance between the bottom plate 52 and the cover plate 54 ensure and by means of a pressure spring arranged in them 77 the cover plate 54 apply before the cover plate 54 is moved down to this minimum distance. The arrangement is made such that the compression springs 76 are slightly compressed when the upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 touching each other. The joining partners 12 . 14 So lie in the resilient region of the springs 77 each other.

Das Verfahren zum Messen des Elastizitätsmoduls läuft in zwei Teilen ab. In einem ersten Teil werden der obere Fügepartner 12 und der untere Fügepartner 14 des Prüfkörpers 10 mittels der Positioniervorrichtung 50 mit einem Klebstoff einer einstellbaren Schichtdicke zusammengefügt. Nach dem Aushärten des Klebstoffs wird dann in einem zweiten Teil des Verfahrens der Elastizitätsmodul dieser Klebstoffschicht gemessen.The method of measuring Young's modulus is in two parts. In a first part, the upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 of the test piece 10 by means of the positioning device 50 assembled with an adhesive of an adjustable layer thickness. After curing of the adhesive, the elastic modulus of this adhesive layer is then measured in a second part of the process.

Der erste Teil des Verfahrens läuft wie folgt ab:

  • 1. Schritt: Der untere Fügepartner 14 des Prüfkörpers 10 wird auf dem Kugelkopf 75 des Kraftaufnehmers 72 positioniert, der axial und mittig auf der Bodenplatte 52 befestigt ist, und der obere Fügepartner 12 wird mittels der Ausdrückhülse 16 in der Deckplatte 54 montiert.
  • 2. Schritt: Die Deckplatte 54 wird mittels des Handrads 66 abgesenkt, bis sie auf den Druckfedern 77 der Drucksäulen 76 aufsitzt. In dieser Position berühren sich die beiden Fügepartner 12 und 14 noch nicht.
  • 3. Schritt: Die Positioniervorrichtung 50 wird in eine Zugprüfmaschine 80 eingesetzt, von der ein Teil in 7 dargestellt ist. Ein Dreibein 82 greift an drei Stellen, die um die Ausdrückhülse 16 verteilt sind, auf der Deckplatte 54 an. Es weist an seinem oberen Ende einen Adapter 84 auf, der an der nicht dargestellten Traverse der Zugprüfmaschine 80 befestigt wird. Mittels des Dreibeins 82 wird die Deckplatte 54 mit einer vorgegebenen Kraft von 100 Newton beaufschlagt, wobei diese Kraft auf die Ausdrückhülse 16 und den oberen Fügepartner 12 übertragen wird, der schließlich mit dieser Kraft auf den unteren Fügepartner 14 gedrückt wird. Aufgrund seiner kippbaren Lagerung auf dem Kugelkopf 75 des Kraftaufnehmers 72 richtet sich der untere Fügepartner 14 zwangsläufig parallel zu dem oberen Fügepartner 12 aus. Es befindet sich hierbei noch kein Klebstoff zwischen dem oberen Fügepartner 12 und dem unteren Fügepartner 14.
  • 4. Schritt: In dieser Stellung werden die Einbaumessschrauben 36 und die Wegaufnehmer 40 genullt, d.h. diese Position wird als Nullpunkte definiert, und die Messskalen werden entsprechend eingestellt.
  • 5. Schritt: Entlasten der Zugprüfmaschine 80 und Trennen des oberen Fügepartners 12 und des unteren Fügepartners 14 um einige Millimeter durch Anheben der Deckplatte 54 mittels des Handrades 66. Es ist auch möglich, das Dreibein 82 mit der Traverse der Zugprüfmaschine 80 und mit der Deckplatte 54 zu verschrauben und die Deckplatte 54 mittels der Zugprüfmaschine 80 anzuheben.
  • 6. Schritt: Voreinstellen der Einbaumessschrauben 36 auf den gewünschten Wert der Schichtdicke des Klebstoffs.
  • 7. Schritt: Absenken der Deckplatte 54, bis die Einbaumessschrauben 36 an dem unteren Fügepartner 14 anliegen und Belasten mit der vorgegebenen Kraft von z. B. 100 Newton.
  • 8. Schritt: Kontrollieren der eingestellten Schichtdicke, d.h. des Abstands zwischen dem oberen und unteren Fügepartner 12, 14 mittels der Wegaufnehmer 40 und gegebenenfalls Korrektur mittels der Einbaumessschrauben 36.
  • 9. Schritt: Entlasten der Zugprüfmaschine 80 und Hochfahren der Deckplatte 54 und dadurch Trennen des oberen Fügepartners 12 von dem Unterteil 14.
  • 10. Schritt: Abnehmen des unteren Fügepartners 14 vom Kraftaufnehmer 72, Auftragen einer ausreichenden Klebstoffmenge auf die Fügefläche 28 des unteren Fügepartners 14 und Wieder-Aufsetzen des unteren Fügepartners 14 auf den Kraftaufnehmer 72. Mittels einer Verdrehsicherung 58 wird dabei sichergestellt, dass der untere Fügepartner 14 nach dem Auftragen des Klebstoffs wieder in der gleichen Drehlage zu dem oberen Fügepartner 12 eingesetzt wird, in der er zuvor abgenommen wurde, damit die im 8. Schritt eingestellte Schichtdicke beibehalten wird. Die Verdrehsicherung 58 ist eine Klemme, die am unteren Rand der Hülse 30 festgeklemmt wird und in eine Aussparung 59 am unteren Rand des unteren Fügepartners 14 eingreift.
  • 11. Schritt: Absenken der Deckplatte 54 mittels des Handrades 66 bzw. der Zugprüfmaschine 80, bis die Einbaumessschrauben 36 den unteren Fügepartner 14 berühren und Belasten der Zugprüfmaschine 80. Die beiden Fügepartner 12, 14 werden dabei mit der gleichen Kraft gegeneinander gedrückt, die auch in dem 3., 7. und 8. Schritt angelegt wurde. Wobei diese Kraft so gewählt wird, dass der Klebstoff oder das Dichtmittel in dem vorliegenden 11. Schritt gleichmäßig über die Fügeflächen 26, 28 verteilt wird.
  • 12. Schritt: Fixieren des oberen Fügepartners 12 und des unteren Fügepartners 14 in dieser Stellung mittels einer Fixiereinrichtung 86, die beide Fügepartner 12, 14 gegeneinander spannt.
  • 13. Schritt: Ausbau des Probenkörpers 10 mit der Ausdrückhülse 16, wobei der Probenkörper 10 mittels der Fixiereinrichtung 86 in seiner Stellung fixiert ist.
The first part of the procedure is as follows:
  • 1st step: The lower joining partner 14 of the test piece 10 gets on the ball head 75 of the force transducer 72 positioned axially and centered on the bottom plate 52 is attached, and the upper joining partner 12 is by means of the squeezing sleeve 16 in the cover plate 54 assembled.
  • 2nd step: the cover plate 54 is by means of the handwheel 66 lowered until they are on the compression springs 77 the pressure columns 76 seated. In this position the two joining partners touch each other 12 and 14 not yet.
  • 3rd step: The positioning device 50 gets into a tensile testing machine 80 used, part of which in 7 is shown. A tripod 82 engages in three places around the squeezing sleeve 16 are distributed on the cover plate 54 at. It has an adapter at its upper end 84 on, on the traverse of the tensile testing machine, not shown 80 is attached. By means of the tripod 82 becomes the cover plate 54 with a given Force of 100 Newton applied, this force on the squeezing sleeve 16 and the upper joining partner 12 finally transferred with this force to the lower joining partner 14 is pressed. Due to its tiltable mounting on the ball head 75 of the force transducer 72 the lower joining partner is aimed 14 inevitably parallel to the upper joining partner 12 out. There is still no adhesive between the upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 ,
  • 4th step: In this position, the built-in micrometers are 36 and the transducers 40 zeroed, ie this position is defined as zero points and the measurement scales are adjusted accordingly.
  • 5th step: Relieving the tensile testing machine 80 and separating the upper joining partner 12 and the lower joining partner 14 by a few millimeters by lifting the cover plate 54 by means of the handwheel 66 , It is also possible the tripod 82 with the traverse of the tensile testing machine 80 and with the cover plate 54 to bolt and the cover plate 54 by means of the tensile testing machine 80 to raise.
  • Step 6: Presetting the built-in micrometer 36 to the desired value of the layer thickness of the adhesive.
  • Step 7: Lower the cover plate 54 until the installation micrometers 36 at the lower joining partner 14 abut and load with the specified force of z. B. 100 Newtons.
  • Step 8: Check the set layer thickness, ie the distance between the upper and lower joining partners 12 . 14 by means of the displacement transducer 40 and if necessary correction by means of the built-in micrometer 36 ,
  • 9th step: Relieving the tensile testing machine 80 and raising the cover plate 54 and thereby separating the upper joining partner 12 from the lower part 14 ,
  • Step 10: Remove the lower joining partner 14 from the load cell 72 , Applying a sufficient amount of adhesive to the joint surface 28 of the lower joining partner 14 and re-setting of the lower joining partner 14 on the load cell 72 , By means of an anti-twist device 58 This ensures that the lower joining partner 14 after applying the adhesive again in the same rotational position to the upper joining partner 12 in which it was previously removed, so that the set in the 8th step layer thickness is maintained. The anti-twist device 58 is a clamp, which is at the bottom of the sleeve 30 is clamped and in a recess 59 at the bottom of the lower joining partner 14 intervenes.
  • 11th step: lowering the cover plate 54 by means of the handwheel 66 or the tensile testing machine 80 until the installation micrometers 36 the lower joining partner 14 touching and loading the tensile testing machine 80 , The two joining partners 12 . 14 are pressed against each other with the same force that was created in the 3rd, 7th and 8th step. Wherein this force is chosen so that the adhesive or the sealant in the present 11th step evenly over the joint surfaces 26 . 28 is distributed.
  • 12th step: fixing the upper joint partner 12 and the lower joining partner 14 in this position by means of a fixing device 86 , both joining partners 12 . 14 tense against each other.
  • 13th step: removal of the specimen 10 with the squeezing sleeve 16 , wherein the sample body 10 by means of the fixing device 86 is fixed in his position.

Der Probenkörper wird im letzten Schritt aus der Positioniervorrichtung 50 ausgebaut, damit während des Aushärtens des Klebstoffs die Positioniervorrichtung 50 und die Zugprüfmaschine 80 anderweitig verwendet werden können. Das vollständige Aushärten des Klebstoffs kann mehrere Tage dauern.The specimen is in the last step of the positioning device 50 removed so that during curing of the adhesive positioning device 50 and the tensile testing machine 80 can be used otherwise. Complete curing of the adhesive can take several days.

Die Fixiereinrichtung 86 (8) setzt sich aus einem zylindrischen Distanzstück 88 zusammen, das eine axiale Bohrung 90 aufweist. Durch die axiale Bohrung führt eine Gewindestange 92, deren unteres Ende in eine Anschlussplatte 94 eingeschraubt ist, während der anderen Seite des Distanzstücks herausragendes Ende eine Schraubendruckfeder 96 trägt, die mittels einer Mutter 98 gegen die Oberseite des Distanzstücks gespannt wird. Die Anschlussplatte 94 wird durch die Öffnung 18 des oberen Fügepartners 12 hindurch in die innerhalb der ringförmigen Rippe 22 bestehende Vertiefung 24 des unteren Fügepartners 14 festgeschraubt, dann wird das Distanzstück 88 auf die Gewindestange 92 aufgesetzt, wobei sich das Distanzstück 88 auf der Oberseite des oberen Fügepartners 12 abstützt. Dann werden die Schraubendruckfeder 96 und eine Unterlegscheibe aufgeschoben, und die Mutter 98 wird auf die Gewindestange geschraubt und angezogen, wodurch die Schraubendruckfeder 96 gegen die Oberseite des Distanzstücks 88 gespannt wird und dadurch den unteren Fügepartner 14 gegen der obere Fügepartner 12. Die Fixiereinrichtung 86 wird installiert, während der Prüfkörper 10 mittels des Dreibeins 82 noch in der Zugprüfmaschine 80 eingespannt ist, so dass der obere Fügepartner 12 nach der Einstellung der gewünschten Dicke der Klebstoffschicht kontinuierlich gegen den unteren Fügepartner 14 gespannt ist. Die Schichtdicke kann dabei laufend mittels der Wegaufnehmer 40 kontrolliert werden.The fixing device 86 ( 8th ) consists of a cylindrical spacer 88 together, that an axial bore 90 having. Through the axial bore leads a threaded rod 92 whose lower end into a connection plate 94 is screwed in, while the other side of the spacer protruding end of a helical compression spring 96 carries, by means of a mother 98 is stretched against the top of the spacer. The connection plate 94 gets through the opening 18 of the upper joint partner 12 into the inside of the annular rib 22 existing recess 24 of the lower joining partner 14 screwed down, then the spacer 88 on the threaded rod 92 put on, with the spacer 88 on top of the upper joining partner 12 supported. Then the helical compression spring 96 and a washer pushed on, and the nut 98 is screwed onto the threaded rod and tightened, causing the helical compression spring 96 against the top of the spacer 88 is stretched and thus the lower joining partner 14 against the upper joining partner 12 , The fixing device 86 is installed while the test specimen 10 by means of the tripod 82 still in the tensile testing machine 80 is clamped so that the upper joining partner 12 after setting the desired thickness of the adhesive layer continuously against the lower joining partner 14 is curious. The layer thickness can be continuously by means of the displacement sensor 40 to be controlled.

Nach dem Aushärten des Klebstoffs wird nunmehr im zweiten Teil des Verfahrens der Elastizitätsmodul gemessen. Hierzu wird die Fixiereinrichtung 86 entfernt, und der Prüfkörper 10 wird mit der Ausdrückhülse 16, in der die Einbaumessschrauben 36 und die Wegaufnehmer 40 montiert sind, nach Unterlegen einer massiven Platte in die Zugprüfmaschine 80 gesetzt. Die Positioniervorrichtung 50 findet hierbei keine Verwendung. An der nicht dargestellten Traverse der Zugprüfmaschine 80 wird ein ebenfalls nicht dargestellter Kraftaufnehmer befestigt, an dem wiederum ein Ausdrückstempel 100 angeordnet ist. Durch Absenken der Traverse wird der Ausdrückstempel 100 durch die Öffnung 18 des oberen Fügepartners 12 in die Vertiefung 24 in der ringförmigen Rippe 22 des unteren Fügepartners 14 gefahren, wobei in die Vertiefung 24 zuvor noch ein kleines Druckstück eingelegt wird, um eine Beschädigung des unteren Fügepartners 14 zu vermeiden. Der Kopf des Ausdrückstempels 100 ist abgerundet, um sicherzustellen, dass nur eine einachsige Kraftkomponente auf den unteren Fügepartner 14 ausgeübt wird. Sodann wird mittels der Zugprüfmaschine 80 der Ausdrückstempel 100 beaufschlagt, wobei die von dem Kraftaufnehmer erfasste Kraft und die von den Wegaufnehmern 40 erfasste Verlagerung des unteren Fügepartners 14 gegenüber dem oberen Fügepartner 12 in Zuordnung zueinander erfasst werden. Die Ausdrückhülse 16 dient jetzt zum Ausdrücken des unteren Fügepartners 14 und die zylindrische Hülse 30 erstreckt sich daher bis unter die Unterseite des unteren Fügepartners 14 (5). Die Traverse in der Zugprüfmaschine 80 wird mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Millimeter pro Minute abgesenkt.After curing of the adhesive, the elastic modulus is measured in the second part of the process. For this purpose, the fixing device 86 removed, and the specimen 10 comes with the squeezing sleeve 16 in which the built-in micrometers 36 and the transducers 40 are mounted, according to Un Put a massive plate in the tensile testing machine 80 set. The positioning device 50 will not be used here. At the traverse of the tensile testing machine, not shown 80 an unillustrated force transducer is attached, in turn, a squeezing 100 is arranged. By lowering the crossbar is the Ausdrückstempel 100 through the opening 18 of the upper joint partner 12 into the depression 24 in the annular rib 22 of the lower joining partner 14 driven, being in the depression 24 previously a small pressure piece is inserted to damage the lower joining partner 14 to avoid. The head of the squeeze stamp 100 is rounded to ensure that only one uniaxial force component on the lower joining partner 14 is exercised. Then by means of the tensile tester 80 the expression stamp 100 acted upon, the force detected by the force transducer and by the displacement sensors 40 detected shift of the lower joining partner 14 opposite the upper joining partner 12 be detected in association with each other. The squeezing sleeve 16 now serves to express the lower joining partner 14 and the cylindrical sleeve 30 therefore extends to below the bottom of the lower joining partner 14 ( 5 ). The traverse in the tensile testing machine 80 is lowered at a rate of 0.5 millimeters per minute.

Die Aufzeichnungen des an der Traverse angebrachten Kraftaufnehmers und der Wegaufnehmer 40 ergeben ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Aus der Anfangssteigung der aufgenommenen Kurven ergibt sich der Elastizitätsmodul des Klebstoffs bei der eingestellten Schichtdicke, wobei die von den Wegaufnehmern 40 aufgenommene Kurve weitgehend übereinstimmen sollen. Wenn die aufgezeichneten Kurven um mehr als 5 % voneinander abweichen, so wird der Versuch verworfen. Bei einem axial belasteten Probekörper ist die Spannung durch folgende Formel definiert: σ = F/A (1)wobei
σ die Zugspannung [MPa]
F die angelegte Kraft [N]
A die Fügefläche [mm2]
ist.The records of the load cell attached to the crosshead and the transducer 40 give a stress-strain diagram. From the initial slope of the recorded curves results in the modulus of elasticity of the adhesive at the set layer thickness, wherein the distance from the transducer 40 recorded curve should largely match. If the recorded curves deviate by more than 5%, the attempt is rejected. For an axially loaded specimen, the stress is defined by the following formula: σ = F / A (1) in which
σ the tensile stress [MPa]
F the applied force [N]
A the joining surface [mm 2 ]
is.

Die Zugdehnung im Klebstoff ist: ∊ = Δl/l0 (2)wobei
∊ die Zugdehnung
Δl die Verformung
l0 die Dicke der Klebstoffschicht (mm)
ist.The tensile strain in the adhesive is: Ε = Δl / l 0 (2) in which
Ε the tensile strain
Δl the deformation
l 0 is the thickness of the adhesive layer (mm)
is.

Der E-Modul ist als die Neigung des linearen Anfangsteils der Spannungs-Dehnungs-Kurve definiert. E = Δσ/Δ∊ (3) The modulus of elasticity is defined as the slope of the linear initial part of the stress-strain curve. E = Δσ / Δε (3)

Der E-Modul des Klebstoffs wird dadurch bestimmt, dass eine gerade Linie an den Anfangsbereich der Spannungs-Dehnungs-Kurve angelegt wird. Aus dieser Linie wird das Dehnungsinkrement, das einem Spannungsinkrement entspricht, in die Gleichung 3 eingesetzt.Of the E modulus of the adhesive is determined by a straight line is applied to the initial region of the stress-strain curve. Out of this line is the strain increment corresponding to a stress increment inserted into the equation 3.

Die für die Finite-Elemente-Berechnung notwendige Querdehnungszahl lässt sich aus den Ergebnissen der Schub- und Zugversuche ermitteln. Dabei ist zu beachten, dass bei dem im Rahmen der Erfindung durchgeführten Zugversuch ein dreiachsiger Spannungszustand bei gleichzeitig einachsigem Verformungszustand entsteht, d.h. die Querdehnung der durch Normalspannung beanspruchten Klebstoffschicht wird behindert. Das verallgemeinerte Hookeschen Gesetz für isotrope Stoffe lautet: ∊x = (1/E)·[σx – ν(σy + σz)]; (4) ∊y = (1/E)·[σy – ν(σx + σz)]; (5) ∊z = (1/E)·[σz – ν(σx + σy)]; (6) The transverse strain required for the finite element calculation can be determined from the results of the shear and tensile tests. It should be noted that in the tensile test carried out in the context of the invention, a three-axis stress state arises at the same time uniaxial deformation state, ie, the transverse strain of the stressed by normal stress adhesive layer is hindered. The generalized Hooke's law for isotropic substances is: ε x = (1 / E) · [σ x - ν (σ y + σ z )]; (4) ε y = (1 / E) · [σ y - ν (σ x + σ z )]; (5) ε z = (1 / E) · [σ z - ν (σ x + σ y )]; (6)

Der Umstand, dass keine Querkontraktion stattfindet, bedeutet: ∊x= 0; (7) ∊y= 0; (8) The fact that no transverse contraction takes place means: ε x = 0; (7) ε y = 0; (8th)

In die Gleichungen 4 und 5 eingesetzt ergibt sich daraus: σx = ν(σy + σz); (9) σy = ν(σy + σz); (10) σx = σy = [ν/(1 – ν)]·σz; (11) Inserted into equations 4 and 5, this yields: σ x = ν (σ y + σ z ); (9) σ y = ν (σ y + σ z ); (10) σ x = σ y = [ν / (1 - ν)] · σ z ; (11)

Mit diesem Ausdruck kann die Gleichung (6) geschrieben werden: ∊z = (σz/E)·(1 + ν)·(1 – 2ν)/(1 – ν); (12) soder nach dem Elastizitätsmodul aufgelöst: E = (σz/∊z)·(1 + ν)·(1 – 2ν)/(1 – ν); (13) wobei σz/∊z der mit Hilfe dieser Methode gemessene behinderte E-Modul ist. Mit Hilfe der bestehenden Beziehung zwischen E-Modul und Schubmodul G = E[2(1 + ν)] (14)lässt sich mit den Ergebnissen der Schubmodulbestimmung die Querdehnungszahl ν berechnen.With this expression, equation (6) can be written: ε z = (σ z / E) · (1 + ν) · (1 - 2ν) / (1 - ν); (12) soder dissolved according to the modulus of elasticity: E = (σ z / ε z ) · (1 + ν) · (1 - 2ν) / (1 - ν); (13) where σ z / ε z is the hindered modulus of elasticity measured using this method. With the help of the existing relationship between modulus of elasticity and shear modulus G = E [2 (1 + ν)] (14) can be calculated with the results of the shear modulus determination the transverse strain number ν.

Nimmt man eine Querdehnungszahl zwischen 0,3 und 0,45 an, so kann der Multiplikationsfaktor zwischen 0,74 und 0,26 variieren. Wegen der behinderten Querkontraktion ist erklärlich, dass der gemessene Wert etwa das Dreifache des Wertes des E-Moduls einer Vollkörper-Probe beträgt.takes one a transverse strain number between 0.3 and 0.45, so can the Multiplication factor vary between 0.74 and 0.26. Because of the disabled Transverse contraction is explainable that the measured value is about three times the value of the modulus of elasticity of a solid sample is.

1010
Prüfkörperspecimen
1212
oberer Fügepartnerupper joining partner
1414
unterer Fügepartnerlower joining partner
1616
Ausdrückhülse Ausdrückhülse
1818
Öffnungopening
2020
Kragencollar
2222
Rippen ribs
2424
Vertiefung deepening
2525
Aussparungrecess
2626
erste Fügefläche first joining surface
2828
zweite Fügefläche second joining surface
3030
Hülseshell
3131
Platteplate
3232
Auskehlunggroove
3434
Schraubenscrew
3636
EinbaumessschraubenMicrometer heads
3838
Messtasterprobe
4040
Wegaufnehmertransducer
5050
Positioniervorrichtungpositioning
5252
Bodenplattebaseplate
5454
Deckplattecover plate
5656
Linearführungenlinear guides
5858
Verdrehsicherungtwist
5959
Aussparungrecess
6060
Führungssäuleguide column
6262
Führungshülseguide sleeve
6464
Kugelkäfigball cage
6666
Handradhandwheel
6868
Öffnungopening
7070
Zylinderschraubencap screws
7171
Vorsprunghead Start
7272
KraftaufnehmerLoad cell
7474
Ausnehmungrecess
7575
Kugelkopfball head
7676
Drucksäulepressure column
7777
Druckfedercompression spring
8080
Zugprüfmaschinetensile testing machine
8282
Dreibeintripod
8484
Adapteradapter
8686
Fixiereinrichtungfixing
8888
Distanzstückspacer
9090
Bohrungdrilling
9292
Gewindestangethreaded rod
9494
Anschlussplatteconnecting plate
9696
SchraubendruckfederHelical compression spring
9898
Muttermother
100100
Ausdrückstempelpressing-out

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen des Elastizitätsmoduls von Klebstoff- oder Dichtmittelschichten einer Dicke von unter 1 mm, vorzugsweise von unter 0,2 mm, wobei folgende Schritte ausgeführt werden: – Bereitstellen eines aus zwei Fügepartnern zusammengesetzten Probekörpers, wobei die beiden Fügepartner(12, 14) einander gegenüberliegende, parallele Fügeflächen (26, 28) aufweisen; – Auftragen des Klebstoffs auf mindestens eine der Fügeflächen (26, 28) – Anordnen der beiden Fügepartner (12, 14) derart, dass die Fügeflächen (26, 28) einen Spalt einer vorgegebenen Breite weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, bilden, der mit dem Klebstoff gefüllt ist; – Aushärtenlassen des Klebstoffs; – Ausüben einer Kraft auf beiden Fügepartner (12, 14), die normal zu den Fügeflächen (26, 28) gerichtet ist und in Richtung einer Trennung der beiden Fügepartner (12, 14) wirkt; – Aufzeichnen der Veränderung der Spaltbreite in Abhängigkeit von der Größe der auf die Fügepartner (12, 14) wirkenden Kraft.Method for determining the modulus of elasticity of adhesive or sealant layers of a thickness of less than 1 mm, preferably of less than 0.2 mm, the following steps being carried out: - providing a test body composed of two joining partners, the two joining partners ( 12 . 14 ) mutually opposite, parallel joining surfaces ( 26 . 28 ) exhibit; - applying the adhesive to at least one of the joining surfaces ( 26 . 28 ) - arranging the two joining partners ( 12 . 14 ) such that the joining surfaces ( 26 . 28 ) form a gap of a predetermined width less than 1 mm, preferably less than 0.2 mm, filled with the adhesive; - curing of the adhesive; - exerting a force on both joining partners ( 12 . 14 ), which are normal to the joint surfaces ( 26 . 28 ) and in the direction of a separation of the two joining partners ( 12 . 14 ) acts; - recording the change in the gap width as a function of the size of the gap joining partner ( 12 . 14 ) acting force. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der E-Modul des Klebstoffs nach der Formel EKlebstoff = σz/∊z)·[(1 + ν)·(1 – 2ν)/(1 – ν)], wobei σz/∊z = Ebehindert der mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gemessene E-Modul ist.The method of claim 1, wherein the modulus of elasticity of the adhesive is of the formula e adhesive = σ z / ε z ) · [(1 + ν) · (1 - 2ν) / (1-ν)], where σ z / ε z = E hinders the modulus measured by the method according to claim 1. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Querdehnungszahl ν aus der Beziehung zwischen E-Modul und Schubmodul berechnet wird, die durch die Gleichung G = E/[2·(1 + ν)] wiedergegeben wird.Method according to claim 2, wherein the transverse strain number ν is determined from the Relationship between modulus of elasticity and shear modulus is calculated by the equation G = E / [2 * (1 + ν)] becomes. Verfahren zur Herstellung einer Klebstoff- oder Dichtmittelschicht einer definierten Schichtdicke in einem Spalt, der von Fügeflächen (26, 28) zweier Fügepartnern (12, 14) begrenzt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – wobei die Veränderung der Spaltbreite in Abhängigkeit von der Größe der auf die Fügepartner (12, 14) wirkenden Kraft mittels Wegaufnehmern (40) erfasst wird und die Wegaufnehmer (40) genullt werden; – wobei die beiden Fügepartner (12, 14) vor dem Auftragen des Klebstoffs gegeneinander gepresst werden und die dabei erhaltene Anzeige der Wegaufnehmer (40) als Nullpunkt gewählt wird; und – wobei die Spaltbreite vor dem Auftragen des Klebstoffs oder Dichtmittels entsprechend den von den Wegaufnehmern (40) angezeigten Werten eingestellt wird.Process for the production of an adhesive or sealant layer of a defined layer thickness in a gap, which depends on joining surfaces ( 26 . 28 ) of two joining partners ( 12 . 14 ) is limited, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, - wherein the change in the gap width depending on the size of the joining partners ( 12 . 14 ) acting force by means of transducers ( 40 ) and the transducers ( 40 ) are nullified; - where the two joining partners ( 12 . 14 ) are pressed against each other before application of the adhesive and the display of the displacement transducer ( 40 ) is selected as the zero point; and - wherein the gap width before the application of the adhesive or sealant according to the of the displacement transducer ( 40 ) is displayed. Verfahren nach Anspruch 4, – wobei die Einstellung der Spaltbreite mittels Einbaumessschrauben (36) erfolgt; – wobei vor dem Auftragen des Klebstoffs die Breite des Spaltes zwischen den Fügepartnern (12, 14) mittels der Einbaumessschrauben (36) auf den ungefähren Wert eingestellt wird; und – wobei die Breite des Spalts nach dem Auftragen des Klebstoffs mittels der Einbaumessschrauben (36) und unter Berücksichtigung der Anzeige der Wegaufnehmer (40) korrigiert wird.The method of claim 4, - wherein the adjustment of the gap width by means of tree screws ( 36 ) he follows; - Before the application of the adhesive, the width of the gap between the joining partners ( 12 . 14 ) by means of the built-in micrometer ( 36 ) is set to the approximate value; and - wherein the width of the gap after application of the adhesive by means of the built-in measuring screws ( 36 ) and taking into account the display of the position transducer ( 40 ) is corrected. Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Prüfkörper (10), der einen oberen Fügepartner (12) und einen unteren Fügepartner (14) aufweist, und mit einer Ausdrückhülse (16) an deren einem Ende sich der obere Fügepartner (12) abstützt und wobei der untere Fügepartner (14) am anderen Ende der Ausdrückhülse (16) mit Spiel einsetzbar ist.Device for use in the method according to one of claims 1 to 5, with a test body ( 10 ), which has an upper joining partner ( 12 ) and a lower joining partner ( 14 ), and with an ejection sleeve ( 16 ) at one end of which the upper joining partner ( 12 ) and wherein the lower joining partner ( 14 ) at the other end of the Ausdrückhülse ( 16 ) is usable with game. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei an dem ersten Fügepartner (12) Wegaufnehmer (40) montiert sind, mittels deren eine Veränderung des Abstandes der Fügeflächen (26, 28) der beiden Fügepartner (12, 14) erfassbar ist.Apparatus according to claim 6, wherein at the first joining partner ( 12 ) Transducers ( 40 ) are mounted, by means of which a change in the distance of the joining surfaces ( 26 . 28 ) of the two joining partners ( 12 . 14 ) is detectable. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Fügepartner (12) Einbaumessschrauben (36) angeordnet sind, mittels denen der Abstand zwischen den Fügeflächen (26, 28) einstellbar ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that at the first joining partner ( 12 ) Installation micrometers ( 36 ) are arranged, by means of which the distance between the joining surfaces ( 26 . 28 ) is adjustable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einer Fixiereinrichtung (86), die die beiden Fügepartner (12, 14) gegeneinander spannt.Device according to one of claims 6 to 8, with a fixing device ( 86 ), the two joint partners ( 12 . 14 ) against each other.
DE2003156865 2003-12-03 2003-12-03 Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements Withdrawn DE10356865A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003156865 DE10356865A1 (en) 2003-12-03 2003-12-03 Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements
PCT/EP2004/053268 WO2005054823A1 (en) 2003-12-03 2004-12-03 Method and apparatus for determining the young's modulus of thin adhesive layers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003156865 DE10356865A1 (en) 2003-12-03 2003-12-03 Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10356865A1 true DE10356865A1 (en) 2005-07-07

Family

ID=34638385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003156865 Withdrawn DE10356865A1 (en) 2003-12-03 2003-12-03 Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10356865A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060573A1 (en) * 2005-12-17 2007-06-28 Universität Kassel Adhesive`s mechanical characteristics determining device for use in automobile manufacturing, has upper part formed as hollow portion for supporting impact testing machine, and lower part with attachment surface for connecting machine
DE102011088420A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Test apparatus for performing e.g. mechanical property test of material, has sliding elements that are coupled together via coupling device while maintaining central attachability of specimen on sliding elements
DE102015203561A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for testing the damping and vibration properties of adhesive bonds and test setup for carrying out the method
CN114225991A (en) * 2021-12-02 2022-03-25 冮佳钰蓉 Anaerobic test bed for resin adhesive

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501154A (en) * 1982-04-16 1985-02-26 Daido Metal Company Ltd. Method for measuring an adhesive strength of a multi-layer material
US4753195A (en) * 1986-12-22 1988-06-28 Louis Maggio "Non-spooking" combination bird feeder and shelter
DE19522247A1 (en) * 1995-03-22 1997-01-02 Hahn Ortwin Sample for testing of strength of spot welds or riveted joints
GB2351566A (en) * 1999-06-30 2001-01-03 George Edward Mann Paint and adhesive test system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501154A (en) * 1982-04-16 1985-02-26 Daido Metal Company Ltd. Method for measuring an adhesive strength of a multi-layer material
US4753195A (en) * 1986-12-22 1988-06-28 Louis Maggio "Non-spooking" combination bird feeder and shelter
DE19522247A1 (en) * 1995-03-22 1997-01-02 Hahn Ortwin Sample for testing of strength of spot welds or riveted joints
GB2351566A (en) * 1999-06-30 2001-01-03 George Edward Mann Paint and adhesive test system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GEGNER,Jürgen,u.a.: Neue Mess- und Auswerteverfahren für den simulationsgestützten Zugscherversuch der Klebetechnik. In: tm - Technisches Messen 67,2000, S.381-386 *
GEGNER,Jürgen,u.a.: Neue Mess- und Auswerteverfahren für den simulationsgestützten Zugscherversuch der Klebetechnik. In: tm - Technisches Messen 67,2000, S.381-386;

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060573A1 (en) * 2005-12-17 2007-06-28 Universität Kassel Adhesive`s mechanical characteristics determining device for use in automobile manufacturing, has upper part formed as hollow portion for supporting impact testing machine, and lower part with attachment surface for connecting machine
DE102011088420A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Test apparatus for performing e.g. mechanical property test of material, has sliding elements that are coupled together via coupling device while maintaining central attachability of specimen on sliding elements
DE102011088420B4 (en) * 2011-12-13 2016-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Test device for carrying out a material test
DE102015203561A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for testing the damping and vibration properties of adhesive bonds and test setup for carrying out the method
CN114225991A (en) * 2021-12-02 2022-03-25 冮佳钰蓉 Anaerobic test bed for resin adhesive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005015922B4 (en) Hydraulic threaded bolt tensioner and method of tightening large bolts by means of the hydraulic bolt tensioner
EP2331931B1 (en) Apparatus for conducting component and material tests on samples
EP3237877A1 (en) Device for carrying out a bending test
WO2006136884A1 (en) Device for measuring indirect cable tensions
EP0012867A1 (en) Piezoelectric strain transducer
EP2462422B1 (en) Device for performing component and material tests on samples
EP2333519B1 (en) Device for carrying out corrosion tests on steel materials
WO2011157261A2 (en) Method for low-vibration optical force measurement, in particular at high temperatures
DE10356865A1 (en) Method for determining Young's modulus of anaerobic adhesive layer, involves exerting force on joining elements of testpiece, along direction which is perpendicular to surfaces of joining elements
EP1466157B1 (en) Device for low-vibration force measurement in rapid dynamic tensile experiments on material samples
EP1554559B1 (en) Test table for measuring lateral forces and displacements
DE1124729B (en) Device for measuring the forces between components
DE102014107127B4 (en) powder Press
DE3702752C2 (en)
DE2537369A1 (en) Strain gauge for machine columns or tie:bars - has measuring rod attached to axial bore and inductive displacement pick:up
EP3566816A1 (en) Method for tightening a bolt system
DE2750461C3 (en) Displacement transducer
AT502515B1 (en) Method of determining magnetostriction of solid bodies using a dilatometer and making several measurements at different holding forces
DE102004053404A1 (en) Apparatus to test the material characteristics of a sample, for compliance measurements, has a piezo actuator with a controlled amplitude to apply a modified force on the sample
DE1648494A1 (en) Method and device for determining the hardness of specimens consisting in particular of viscoelastic material
EP1942344B1 (en) Method for inspecting the behaviour of a material in a construction material
DE10254062B4 (en) Method and device for determining bulk material parameters
DE3101151C2 (en) Material testing device
DE10313236B4 (en) Device for force-displacement measurements on layers
DE102019100206A1 (en) Measuring device for measuring the distance between two selected points

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HENKEL KGAA, 40589 DUESSELDORF, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HENKEL AG & CO. KGAA, 40589 DUESSELDORF, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee