Akustische Qualitätssicherung von Stahlblech-Verbundwerkstoffen ...

Stegmaier, Vohrer, Planck Stahlblech-Verbundwerkstoffe
genannt. Die Dämpfungseigenschaften werden jedoch in Abhängigkeit der Frequenz und der
Amplitude der Anregung dargestellt. In jedem Fall ist eine Dissipation der Anregungsenergie in
der Klebstoffschicht zu beobachten. Qualitativ wird diese Dissipation im Kraft-Weg-Diagramm
als Fläche der Hysterese beobachtet und in der Simulation fast immer als (unabhängige) Dampfungskonstante
verwendet. Diese Eigenschaften sind auch bei textilen Materialien zu beobachten,
in sehr ausgeprägtem Maße bei Maschenware. Zusätzlich kann die Maschenware im Vergleich
zum Klebstoff einen relativ hohen E-Modul aufweisen. Dass beim Ziehen eines Maschenware
immer ein plastischer Anteil vorhanden ist, kann unbeachtet bleiben, da dies beim
Umformen des Metallblechs auch der Fall ist.
5 Delamination
Die Delamination wird prinzipiell im Schäl- und Scherzugversuch ermittelt:
- Im Schälzugversuch wird die Probe an jeweils einem Hüllblech eingespannt und in der Klebstoff-Textilschicht
auseinander gerissen. Der zu ermittelnde Kennwert ist die Schälfestigkeit in
Nm/m².
- Im Scherzugversuch überlappen zwei Hüllbleche und sind nur in diesem Bereich miteinander
verklebt. Die Kraft wirkt jetzt parallel zur Verbundschicht, der Kennwert ist die Scherspannung
in N/m².
Beide Werte lassen sich jedoch nicht direkt auf die Delaminationsereignisse bei Biegebeanspruchung
übertragen. Noch schwieriger ist eine Aussage über die Delamination aufgrund der Beanspruchung
beim Tiefziehen zu treffen. Auch mit den Mitteln der Simulationsverfahren kann die
Delamination heute noch nicht genügend genau erfasst werden. Die Ermittlung der Schädigung
durch Delamination bei fertigen Bauteilen im Karosseriebau wird deshalb nur bei einer zerstörungsfreien
Prüfung möglich.
Eine Möglichkeit besteht in der thermischen Anregung eines Prüfkörpers. Der sich einstellende
Wärmefluss wird mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet und bewertet. Über Interferometer
werden sogenannte Speckle-Muster aufgenommen, so dass die Stellen möglicher Delamination
bildgebend identifiziert werden können. Dieses Verfahren wird als Sharographie bezeichnet und
wird in der Ermittlung von Schädigungen in Faserverbundwerkstoffen eingesetzt. Es ist jedoch
sehr aufwändig und deshalb für eine schnelle Prüfung eher ungeeignet. Vorteil dieser Prüftechnik
ist eine genaue örtliche Bestimmung der delaminierten Stellen im Bauteil. Das Verfahren
versagt jedoch bei der Delaminationsart „Kissing Bond“. Bei dieser Schädigung liegen stellenweise
Hüllblech und Klebstoffschicht ohne weitere Verbindung aufeinander. Der Wärmeimpuls
wird dennoch in die Verbundschicht weitergeleitet, die Delamination wird nicht entdeckt. Bild 3
stellt die thermographische Aufnahme eines tiefgezogenen Napfs aus Stahlblechverbund dar.
Bild 3. Delaminationsfreier, tiefgezogener Verbund Variante „F“, (Carl Messtechnik, Dinslaken)
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