DIN 54460-2017 Construction adhesives - Tensile peel test of elastic adhesive bonds《建筑胶粘剂 弹性胶粘剂的拉伸剥离试验》.pdf

1、November 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 83.180!%nyA“2758630www.din.deDIN 54460Konstruktionsklebstoffe Zugschlprfung elastisc

2、her KlebverbundeConstruction adhesives Tensile peel test of elastic adhesive bondsAdhsifs utiliss dans la construction Essai de pelage sous traction des assemblages colls lastiquesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDDIN-Normenausschuss Ma

3、terialprfung (NMP)DIN 54460:2017-11 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen 4 3 Kurzbeschreibung 4 4 Probekrper 4 4.1 Werkstoff, Oberflche des Fgeteils 4 4.2 Klebevorbereitung des Fgeteilwerkstoffs . 4 4.3 Herstellung der Probekrper . 5 4.4 Lasteinleitungselement 5 4.

4、5 Anzahl der Probekrper 6 5 Prfgerte und Prfklima . 6 5.1 Universalprfmaschine (UPM) 6 5.2 Hochgeschwindigkeitsprfmaschine (HPM) . 7 5.3 Prfklima 7 6 Durchfhrung 7 6.1 Ermittlung Probendimension 7 6.2 Adapter zur Probenaufnahme . 7 6.3 Allgemeine Prfungsbeschreibung 8 6.4 Prfung an der UPM (quasista

5、tische Prfung) . 8 6.5 Prfung an der HPM (schlagartige Prfung) . 8 7 Auswertung und Darstellung der Ergebnisse . 9 7.1 Allgemeines 9 7.2 Anrisskraft FA9 7.3 W1. 10 7.4 W2. 11 7.5 Gesamtenergie Wg. 11 8 Prfbericht . 12 Literaturhinweise . 13 DIN 54460:2017-11 3 Vorwort Dieses Dokument ist vom Arbeits

6、ausschuss NA 062-10-02 AA Prfmethoden in der konstruktiven Klebtechnik“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) erarbeitet worden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbez

7、glichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 54460:2017-11 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Verfahren zur Durchfhrung und Auswertung der Zugschlprfung von elastischen Klebverbunden mit einem Klebstoff-Elastizittsmodul von hchstens 100 MPa auf verschiedenen Unter-grnden unter quasistatischen

8、und/oder schlagartigen Bedingungen fest. Auf diese Weise kann der Einfluss verschiedener Beschichtungen oder Oberflchenvorbehandlungen auf unterschiedlichen Fgeteilwerk-stoffen bezglich Haftung verglichen werden. Dieses Verfahren gestattet Faserverbundkunststoffe zu whlen, die in der Industrie, z. B

9、. im Automobilbau, eingesetzt werden. Dieses Verfahren liefert jedoch keine Information fr die Konstruktion und Berechnung. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei dati

10、erten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN ISO 291:2008-08, Kunststoffe Normalklimate fr Konditionierung und Prfung (ISO 291:2008); Deutsche Fassung EN ISO

11、291:2008 DIN EN ISO 10365, Klebstoffe Bezeichnung der wichtigsten Bruchbilder DIN ISO 2768-1, Allgemeintoleranzen Toleranzen fr Lngen- und Winkelmae ohne einzelne Toleranz-eintragung 3 Kurzbeschreibung Es werden Probekrper fr Zugschlprfung vorbereitet und geprft, um die Kraft- und Energieaufnahme be

12、im Trennen des geklebten Verbundes zu ermitteln. Beim Aufbau der Probekrper ist darauf zu achten, dass die Vergleichbarkeit der Verbunde gewhrleistet ist. Variiert werden hierbei der Klebstoff oder die Werkstoffoberflche des Fgeteilwerkstoffs bzw. der Aufbau des Fgeteilwerkstoffes bei Faserverbund-w

13、erkstoffen. Die Biegesteifigkeit der Fgewerkstoffe wird nicht separat bercksichtigt, da der Verbund an-wendungsbezogen dimensioniert ist. Die mechanischen Eigenschaften der Fgeteile, insbesondere die Biegesteifigkeit haben einen gegebenenfalls signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse. Bei unterschi

14、edlichen Fgeteilen ist die Vergleichbarkeit der Ergebnisse nicht mehr gegeben. Die Wahl des Klebspaltes wird auch von der Anwendung bestimmt. Abschlieend wird das Bruchbild bewertet. 4 Probekrper 4.1 Werkstoff, Oberflche des Fgeteils Die Probekrper werden sortenrein mit gleichen Werkstoffen und Ober

15、flchen aufgebaut. Der Verbundauf-bau der Probekrper muss so erfolgen, dass die Ergebnisse spter miteinander vergleichbar sind. Bei Faser-verbundkunststoffen muss zum Beispiel immer ein gleicher Harz- und Matrixaufbau gewhlt werden. 4.2 Klebevorbereitung des Fgeteilwerkstoffs Die Klebevorbereitung hn

16、gt von verwendetem Werkstoff und Klebstoff ab und muss immer in der gleichen Art und Weise erfolgen, so dass der Einfluss bei der Probenherstellung gering gehalten wird. DIN 54460:2017-11 5 4.3 Herstellung der Probekrper Die Probekrper werden wie in Bild 1 angegeben hergestellt. Beim Auftragen des K

17、lebstoffes ist darauf zu achten, innerhalb der in Bild 1 angegebenen Grenzabweichungen zu bleiben, sowie eine geometrisch reproduzierbare Abschlusskante (rechtwinklig) zu realisieren. Um vorangegangene Bedingungen einzuhalten, bietet sich die Verwendung eines geschumten doppel-seitigen Klebebandes a

18、ls Abstandshalter an, welches an einer Fgeteilseite aufgeklebt wird und an der anderen Seite die Antihaftfolie behlt (siehe Bild 1). Die Proben mit den in Bild 1 angegebenen Maen mssen einzeln hergestellt werden und drfen nicht aus geklebten Platten ausgeschnitten werden. Mae in Millimeter Legende 1

19、 Fgeteil 2 Abstandshalter vorzugsweise (1,5 0,1) mm 3 Klebstoff Probenbreite: (25 0,5) mm Bild 1 Geklebte Probe 4.4 Lasteinleitungselement An die Auenseiten der Fgeteile sind Lasteinleitungselemente aus Stahl (siehe Bild 2) beidseitig gegen-berliegend aufzukleben (siehe Bild 3). Die Klebung des Last

20、einleitungselements muss ausreichend steif und fest sein und einen mglichst geringen Klebespalt aufweisen. DIN 54460:2017-11 6 Mae in Millimeter amitig Toleranzangaben nach ISO 2768-m Bild 2 Lasteinleitungselement zum Aufkleben auf die Fgeteile Legende 1 Fgeteil 2 Abstandshalter 3 Klebstoff Bild 3 S

21、chlprobe mit Lasteinleitungselement 4.5 Anzahl der Probekrper Die Zugschlprfung weist eine groe Streuung auf. Es mssen daher mindestens fnf gltige Messwerte ermittelt werden. 5 Prfgerte und Prfklima 5.1 Universalprfmaschine (UPM) Die Universalprfmaschine muss in der Lage sein, eine vorgeschriebene,

22、konstante, im Prfbericht anzu-gebende Traversenvorschubgeschwindigkeit (bevorzugte Geschwindigkeit: 10 mm/min) aufrechtzuer-halten. Sie muss mit einem geeigneten Einspannkopf fr die Befestigung der Adapter zur Probenaufnahme ausgerstet sein. Die Backen dieses Einspannkopfes mssen die unteren 15 mm v

23、om Ende des Adapters fest umschlieen. Der Einspannkopf muss so eingestellt sein, dass er mit der Probe fluchtet. DIN 54460:2017-11 7 Die Maschine muss mit einer automatischen Aufzeichnungsvorrichtung ausgestattet sein, die Kurvenbilder liefert, aus denen die Traversenbewegung (in Millimeter) als ein

24、e Koordinate und die der angelegten Kraft als andere Koordinate abzulesen sind. Die gesamte Prfeinrichtung ist regelmig zu kalibrieren. Es wird empfohlen, fr diese Prfung eine im Wesentlichen von Trgheitskrften freie Ausrstung zu verwenden. Die Maschine muss die Messung und Aufzeichnung der aufgebra

25、chten Kraft, mit einer Messunsicherheit von hchstens 1 %, erlauben. 5.2 Hochgeschwindigkeitsprfmaschine (HPM) Die Hochgeschwindigkeitsprfmaschine muss in der Lage sein, eine vorgeschriebene konstante, im Prf-bericht anzugebende Traversenvorschubgeschwindigkeit (bevorzugte Geschwindigkeit: 2 m/s) auf

26、recht-zuerhalten. Sie muss mit einem geeigneten Einspannkopf fr die Befestigung der Adapter zur Probenauf-nahme ausgerstet sein. Die Backen dieses Einspannkopfes mssen die unteren 15 mm vom Ende des Adapters fest umschlieen. Der Einspannkopf muss so eingestellt sein, dass er mit der Probe fluchtet.

27、Die Maschine muss mit einer automatischen Aufzeichnungsvorrichtung ausgestattet sein, die Kurvenbilder liefert, aus denen die Traversenbewegung (in Millimeter) als eine Koordinate und die der angelegten Kraft als andere Koordinate abzulesen sind. Die gesamte Prfeinrichtung ist regelmig zu kalibriere

28、n. Es wird empfohlen, fr diese Prfung eine im Wesentlichen von Trgheitskrften freie Ausrstung zu verwenden. Die Geschwindigkeitsabweichung vom Sollwert darf whrend der Prfung hchstens 20 % betragen. 5.3 Prfklima Sofern nicht anders vereinbart, sind die Proben bei einer Temperatur von +23 C und einer

29、 relativen Luftfeuchte von 50 % nach DIN EN ISO 291:2008-08, Klasse 2 zu prfen. Hierbei ist eine Messunsicherheit der Temperatur von 2 C und eine Messunsicherheit der relativen Feuchte von 10 % einzuhalten. 6 Durchfhrung 6.1 Ermittlung Probendimension Vor der Prfung ist die tatschliche Probenbreite

30、an drei Stellen nachzumessen. 6.2 Adapter zur Probenaufnahme Zur Aufnahme der Zugschlproben drfen zum Beispiel Stahladapter (siehe Bild 4) verwendet werden, die in die Backen der Prfmaschine einzuspannen sind. Die Verbindung zwischen Einspannung und Probe erfolgt ber den beispielhaft dargestellten S

31、tahlbolzen. DIN 54460:2017-11 8 Mae in Millimeter Toleranzangaben nach ISO 2768-m Bild 4 Beispiel eines Adapters zur Probenaufnahme 6.3 Allgemeine Prfungsbeschreibung Der Probekrper wird senkrecht zur Fgeoberflche mit konstanter Geschwindigkeit belastet und in einem Durchgang bis zum gnzlichen Versa

32、gen geprft. Dabei erfolgt die Aufzeichnung des Kraft-Weg-Verlaufs. Fr dynamische Versuche drfen optional Videos mit der Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet werden. 6.4 Prfung an der UPM (quasistatische Prfung) Die Einspannlnge der UPM ist so zu whlen, dass die Zugschlproben ohne Vorspannung mit

33、 den Proben-adaptern verbunden werden knnen. Zum Erreichen einer definierten Vorkraft von 5 N ist eine Anfahr-geschwindigkeit von 10 mm/min zu whlen. Sofern nicht anders festgelegt, sind die Proben mit einer kon-stanten Traversenvorschubgeschwindigkeit von (10 1) mm/min zu prfen. Whrend des Schlvers

34、uchs ist eine Aufzeichnung der Kraft gegen die Traversenbewegung (Kraft gegen Schlstrecke) bis zum ersten Nulldurchgang des Kraftsignals, nach vollstndiger Trennung der Fgeteile durchzufhren. Ohne Nulldurchgang ist der Traversenverfahrweg auf hchstens 200 mm zu begrenzen. 6.5 Prfung an der HPM (schl

35、agartige Prfung) Der Backenabstand der Maschine ist so einzustellen, dass die Proben beim Einspannen unter leichter Vor-spannung stehen. Sofern nicht anders festgelegt, sind die Proben mit einer konstanten Geschwindigkeit von 2 m/s zu prfen. Whrend der gesamten Prfdauer sind folgende Parameter einzu

36、halten: DIN 54460:2017-11 9 Sollgeschwindigkeit 20 %; das Ende des Auswertebereichs wird durch den ersten Nulldurchgang des Kraftsignals nach voll-stndiger Trennung der Fgeteile bestimmt. Im Falle der Nichteinhaltung muss eine Bemerkung im Prfprotokoll erfolgen. 7 Auswertung und Darstellung der Erge

37、bnisse 7.1 Allgemeines Die Prfung dient dazu, einen qualitativen Vergleich zwischen unterschiedlichen Klebverbunden durch-zufhren. Folgende Ergebnisse sind zu ermitteln und aufzuzeichnen: FA: Anrisskraft, in N; W1: Energie, die notwendig ist um einen Riss einzuleiten, in J; W2: Energieaufnahme vom A

38、nriss bis zur vollstndigen Trennung der Probekrper, in J; Wg: gesamte Energieaufnahme der Probe nach Gleichung (1), in J nullnull=nullnull+nullnull(1) Dabei ist Wgdie gesamte Energieaufnahme der Probe, in J; W1die Energie, die notwendig ist um einen Riss einzuleiten, in J; W2die Energieaufnahme vom

39、Anriss bis zur vollstndigen Trennung der Probekrper, in J. Bruchbild nach DIN EN ISO 10365. Fr eine bessere Darstellung der Ergebniskurve aus HPM-Prfungen drfen die Messwerte mithilfe geeig-neter Filter (z. B. gleitender Mittelwert 12. Ordnung) geglttet werden. Fr die Ermittlung der genannten Kennwe

40、rte wird empfohlen, geglttete Werte heranzuziehen, um eine zu hohe Standardabweichung zu verhindern. 7.2 Anrisskraft FAFAist der hchste Punkt des Kraft-Weg-Verlaufes (siehe Bild 5 und Bild 6), der im 1. Viertel der Gesamt-verformung auftritt. Bei quasistatischem Zugschlversuch (10 mm/min) sollten fr

41、 die Auswertung die ungegltteten Messwerte herangezogen werden. Beim schlagartigen Zugschlversuch (2 m/s), wird zur Auswertung empfohlen, die Messwerte geglttet zu verwenden. DIN 54460:2017-11 10 Legende X Traversenweg, in mm Y Kraft, in N Datenreihen geglttet Bild 5 Beispiel einer Auswertung der An

42、risskraft beim schlagartigen Zugschlversuch 2 m/s Legende X Traversenweg, in mm Y Kraft, in N Bild 6 Beispiel einer Auswertung der Anrisskraft beim quasistatischen Zugschlversuch 10 mm/min 7.3 W1W1ist die Energie, in J, die bis zum Erreichen der Anrisskraft FAbentigt wurde. Es kann nicht ausgeschlos

43、-sen werden, dass bis zum Erreichen der Anrisskraft FAeine Schdigung des Klebeverbundes bereits statt-gefunden hat. W1ergibt sich durch Integration der Kraft-Weg-Kurve bis zur Anrisskraft FA. Dabei ist der Weg der Traversenweg. DIN 54460:2017-11 11 7.4 W2W2ist die Energie, in J, die nach Erreichen d

44、er Anrisskraft FAbis zur vollstndigen Trennung der Probekrper bentigt wurde. Sie enthlt hauptschlich die Energieaufnahme des Rissfortschritts und eine etwaige elastische und plastische Komponente der Energieaufnahme bei der Verformung der verwendeten Fgeteile. Legende X Traversenweg, in mm Y Kraft,

45、in N Bild 7 Beispiel einer Auswertung der Energieaufnahmen beim Zugschlversuch 10 mm/min 7.5 Gesamtenergie WgDie Gesamtenergie Wgist der hchste Wert der Energieaufnahme. Sie entspricht der Summe von W1und W2. Das Ende des Auswertebereichs wird durch den ersten Nulldurchgang des Kraftsignals nach vol

46、lstndiger Trennung der Fgeteile bestimmt. Wird die Energie kontinuierlich ausgewertet, ist dieser Punkt durch das Erreichen einer nicht mehr ansteigenden oder ggf. leicht abfallenden Energieaufnahme gekennzeichnet. DIN 54460:2017-11 12 8 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben ent

47、halten: a) Verweisung auf diese Norm; b) Beschreibung, Werkstoffaufbau und Beschichtung des Fgeteilwerkstoffs; c) Fgeteildicke, in mm; d) Oberflchenvorbehandlung der Fgeteilwerkstoffe; e) Klebstoffbezeichnung; f) Klebstoffchargen mit jeweiligem Ablaufdatum; g) Klebeprobenbreite, in mm; h) Klebespalt

48、dicke, in mm; i) Aushrtebedingungen (Zeit, Temperatur) des verwendeten Klebstoffs; j) Konditionierungsart / Alterungsverfahren; k) Datum von Start und Ende der Konditionierung; l) Ruhezeit vor der Prfung; m) Prfdatum und zeit; n) Prfmaschine; o) Prfgeschwindigkeit, in m/s; p) Verlauf der Prfgeschwin

49、digkeit ber die Prfdauer; q) Prftemperatur und Feuchtigkeit; r) Aufzeichnungsgeschwindigkeit; s) Art der Glttung der Messwerte; t) Kraft-Weg-Verlauf; u) Anrisskraft FA, in N; v) Energie W1, in J; w) Gesamtenergie Wg, in J; x) Bruchbilder nach DIN EN ISO 10365. DIN 54460:2017-11 13 Literaturhinweise DIN 54457