Fügen durch Kleben ist ein verbreitetes und zukunftsträchtiges Verfahren in Fertigung und Montage. Neben den vielen Vorteilen des Klebens gibt es auch eine Reihe von Nachteilen, zu denen auch die schwierigen Qualitätstests für Klebverbindungen zählen. Eine fertige Klebverbindung lässt sich nur durch Zerstörung in Form von experimentellen Bruchtests feststellen.
Bruchtests
Fügeverbindungen durch Klebstoff sind eher unempfindlich gegenüber Druck- und Zugbelastungen, problematisch sind hingegen Scherbelastungen. Entsprechend sinnvoll ist die experimentelle Erprobung von Klebverbindungen mit Scherkrafteinwirkung. Die DIN 53 283 definiert einen Zugscherversuch, welcher die Haftung von Klebverbindung zwischen zwei länglichen Fügeteilen erprobt. Der Versuch arbeitet mit Kräften und Momenten.
Der Zugscherversuch nach DIN 53 283 hat jedoch den Nachteil, das die Fügeteile durch Biegung vo dem Versuch durch Knicken angewinkelt werden müssen. Der Versuch scheitert hier möglicherweise bereits durch das materielle Nachgeben der Fügeteile.
Druckscherversuch
Ein alternatives Erprobungsverfahren ist der Druckscherversuch, bei welchem die Verbundfestigkeit durch eine reine Scherbeanspruchung gemessen wird.
Ein Prüfstempel fährt über eine Probenhalterung, in welcher die Probe (ausgehärtete Klebstoffmasse) verankert ist. Über das Verhältnis aus nötigem maximalem Druck des abschabenden Prüfstempel und der Klebfläche (über die der Prüfstempel fährt) ergibt sich die Verbundfestigkeit.
Kopfzugversuch
Beim Kopfzugversuch werden zwei geometrisch verschiedene Fügeteile mit Klebstoff zusammengefügt.
Das gefügte Gebilde wird dann in eine Halterung eingespannt und einseitig mit einer Zugkraft belastet.
Der Zugversuch wird in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm (E-Modul) dargestellt.
Bruchformen von Klebverbindungen
Brüche werden unterschieden in:
- Kohäsionsbruch – Bruch im Gefüge der Klebstoffmasse
- Adhäsionsbruch – Bruch im Gefüge zwischen den Oberflächen von Fügeteil und Klebstoff
- Mischbruch – Kombinierter Bruch
Der Kohäsionsbruch ist ein Bruch an der Klebstoffmasse. Der Bruch zeigt mangelnde Stabilität des ausgehärteten Klebstoffs. Ein stabilerer Zusammenhalt bedingt eine feste Aushärtungsform der Klebstoffmasse.
Der Adhäsionsbruch ist ein Bruch an der Haftungsoberfläche zwischen Klebstoffmasse und Fügeteil. Das Bruchergebnis zeigt ungenügende Klebstoffhaftung am Fügeteil. Um eine bessere Klebleistung zu erreichen, muss die Haftung des Klebstoffs an den Fügeteilen verbessert werden. Zudem kann eine fehlende oder falsche Klebflächenvorbehandlung Ursache für einen Adhäsionsbruch sein.
Ein Mischbruch ist ein Indiz dafür, dass die Haftung des Klebstoffes etwa gleichmäßig im Verhältnis Adhäsion und Kohäsion ist. Das Ergebnis ist daher oft als positiv anzusehen, sofern die gewünschte Maximalkraft erreicht wurde.
