Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen unter Berücksichtigung klebspezifischer Randbedingungen:
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Aachen
Shaker
1998
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| Series: | Berichte aus dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen unter Berücksichtigung klebspezifische
Autor: Meschut, Gerson
Jahr: 1998
Inhaltsverzeichnis
Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen IV
1 Einleitung 1
2 Aufgabenstellung 2
3 Stand der Erkenntnisse 5
3.1 Kohäsion, Adhäsion 5
3.2 Metallklebstoffe, Leitklebstoffe 6
3.3 Modifikation von Polymeren mit Füllstoffen 7
3.4 Einfluß der Füllstoffe auf das Festigkeits- und Alterungsverhalten von
Klebverbindungen 7
3.4.1 Modelle zur Berechnung mechanischer Kennwerte von Klebverbindungen in
Abhängigkeit vom Füllstoffvolumenanteil 10
3.4.2 Modelle zur Berechnung des Schubmoduls 10
3.4.3 Modell zur Berechnung der Bruchgleitung 16
3.4.4 Modelle zur Berechnung der Klebfestigkeit 17
3.5 Wärmeleitung durch Klebverbindungen 19
3.5.1 Einfluß der polymeren Matrix 19
3.5.2 Einfluß der Füllstoffe 19
3.5.3 Einfluß der Fertigungsparameter 21
3.5.4 Einfluß der Umgebungsbedingungen 22
3.5.5 Modelle zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen in
Abhängigkeit vom Füllstoffvolumenanteil 23
3.5.6 Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von Polymeren 28
4 Versuchswerkstoffe 33
4.1 Klebstoffe 33
4.2 Füllstoffe 35
4.3 Fügewerkstoffe 37
5 Versuchseinrichtungen 39
5.1 Dynamische Wärmestrom-Differenz-Kalorimetrie 39
5.2 Torsionsschwingungsversuch 41
5.3 Klima-, Temperaturwechsellagerung, Kataplasmatest 43
5.4 Zugscherversuch 43
5.5 Meßverfahren zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen 45
5.5.1 Stationäres Meßverfahren 45
5.5.2 Quasistationäres Meßverfahren 47
5.6 Rasterelektronenmikroskopie 49
5.7 Rauheitsbestimmung der Fugeteiloberflächen 50
5.8 Dichtebestimmung der Versuchsklebstoffe 50
6 Bestimmung der Dichte von füllstoffmodifizierten Klebstoffen 51
6.1 Volumeneffekt 51
6.2 Hohlraumanteil 52
7 Ermittlung des deformationsmechanischen Verhaltens von
Klebverbindungen mit füllstoffmodifizierten Klebstoffen 56
7.1 Schubspannungs-Gleitungs-Verhalten von Klebverbindungen mit
füllstoffmodifiziertem Epoxidharz 56
7.1.1 Vergleich der deformationsmechanischen Kennwerte von Klebverbindungen
mit unterschiedlich modifiziertem Epoxidharz 59
7.2 Schubspannungs-Gleitungs-Verhalten von Klebverbindungen mit
füllstoffmodifiziertem Polyurethanklebstoff 61
7.2.1 Deformationsmechanische Kennwerte von Klebverbindungen mit
füllstoffmodifiziertem Polyurethanklebstoff 63
8 Einfluß von Füllstoffen auf das Alterungsverhalten von Klebverbindungen 66
8.1 Ermittlung des Alterungsverhaltens von Klebverbindungen mit quarzmodifizierten
Epoxidharzklebstoffen 66
8.2 Ermittlung des Alterungsverhaltens von Klebverbindungen mit aluminium¬
modifizierten Epoxidharzklebstoffen 69
8.3 Ermittlung des Alterungsverhaltens von Klebverbindungen mit silbermodifizierten
Epoxidharzklebstoffen 71
8.4 Ermittlung des Alterungsverhaltens von Klebverbindungen mit quarzmodifizierten
Polyurethanklebstoffen 74
9 Ermittlung des viskoelastischen Verhaltens von füllstoffmodifizierten
Klebstoffen 77
9.1 Viskoelastisches Verhalten ungefüllter Reaktionsklebstoffe..., 77
9.2 Viskoelastisches Verhalten quarzmodifizierter Epoxidharzklebstoffe 78
9.3 Viskoelastisches Verhalten aluminiummodifizierter Epoxidharzklebstoffe 81
9.4 Viskoelastisches Verhalten silbermodifizierter Epoxidharzklebstoffe 82
9.5 Viskoelastisches Verhalten quarzmodifizierter Polyurethanklebstoffe 83
10 Einfluß von Füllstoffen auf das Reaktionsverhalten von warmab¬
bindenden Klebstoffen 85
10.1 Reaktionsverhalten ungefüllter Klebstoffe 85
10.2 Reaktionsverhalten quarzmodifizierter Epoxidharzklebstoffe 87
10.3 Reaktionsverhalten aluminiummodifizierter Epoxidharzklebstoffe 89
10.4 Reaktionsverhalten silbermodifizierter Epoxidharzklebstoffe 90
10.5 Reaktionsverhalten quarzmodifizierter Polyurethanklebstoffe 92
11 Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen 93
11.1 Einfluß von Füllstoffen 93
11.2 Vergleich von Berechnungsmodellen zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit
gefüllter Polymersysteme mit Meßergebnissen 98
11.3 Einfluß des Oberflächenzustandes 101
11.4 Einfluß der Klebschichtdicke 102
11.5 Einfluß der Fügezonengeometrie 106
11.6 Einfluß der Alterung 109
11.7 Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von Klebverbindungen in Abhängigkeit von
der Temperatur 111
12 Simulation der Wärmeleitung durch Klebverbindungen 114
12.1 Finite-EIement-System ABAQUS 114
12.2 Netzgenerierung 115
12.3 Ermittlung der Temperaturfelder bei wärmedurchströmten Klebverbindungen
mit geteilter Fügezone 116
12.4 Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten bei Klebverbindungen mit
geteilter Fügezone 118
13 Auslegung und Fertigung von Klebverbindungen vor dem Hintergrund
verbesserter Wärmeleitfähigkeit 123
14 Zusammenfassung 126
15 Literaturverzeichnis 131
Anhang 139
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