DVS_Bericht_369LP

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erfolgt in Zusammenarbeit mit Industriepartnern auf Basis interner Informationen zu Batteriegehäusen von Serienfahrzeugen mit bekannter Fügenahtlänge und Grenzleckagerate. Bild 5. Leckagerate hybrid gefügter Verbindungen ohne Vorloch und mit strukturellem Klebstoff für unterschiedliche Überlappungslängen In Bild 5 sind die Ergebnisse der Dichtheitsprüfungen hybrid gefügter Verbindungen ohne Vorloch mit strukturellem Klebstoff für Überlappungslängen von 12 mm bis 20 mm dargestellt. Die Zahlen 1-10 entsprechen dabei den verschiedenen Prüfkörpern im Prüflos mit gleichen Randbedingungen. Bei der Analyse dieser Ergebnisse fällt auf, dass bei einer Überlappungslänge von 20 mm die Leckagerate bis auf eine Ausnahme bei nahezu 0 ml/min liegt. Dabei sind ebenfalls minimal negative Leckageraten erkennbar. Diese können aufgrund von Setzprozessen in der Vorrichtung, Schwingung des Prüflings und insbesondere durch minimalen Wärmeeinflüsse entstehen. Der entsprechende Druckanstieg wird durch den Differenzdruckaufnehmer (Aufllösung 0,01 Pa) dabei erfasst und ausgewertet. Bei einem Prüfkörper ist ein Grobleck aufgetreten. Grobleck bedeutet dabei, dass der aufgebrachte Überdruck bereits in der Stabilisationsphase des Messablaufs auf 0 mbar sinkt. Mittels Lecksuchspray kann das Grobleck im Eckbereich lokalisiert werden, so dass das Aufbiegen des Deckbleches vermutlich zu einer Fehlstelle in der Klebschicht geführt hat. Da dies versuchsübergreifend lediglich einmal aufgetreten ist, kann von einem Ausreißer ausgegangen werden. Eine Reduzierung der Überlappungslänge auf 16 mm führt zu keiner Erhöhung der Leckageraten. Auch hier sind die Werte sehr nah an 0 ml/min. Lediglich ein Prüfkörper weist eine Leckagerate von 0,5 ml/min auf. Dies liegt deutlich unter der festgelegten Grenze. Bei 12 mm Überlappungslänge ist die Wahrscheinlichkeit, dass Leckagen detektiert werden, größer. Auffällig ist hierbei die Verlagerung der Leckage vom Eckbereich hin zur Schraube. Da es versuchsübergreifend nur stichpunktartig zu Leckagen kommt, kann die Verlagerung der Leckagestelle nicht statistisch abgesichert nachgewiesen werden. Wie die Schliffbilder vermuten lassen, führen die Defekte in der Klebschicht, die durch die Spaltbildung zwischen den Fügepartnern entstehen, zu Leckagen. Zu beachten ist allerdings, dass auch hier Prüfkörper gefertigt werden konnten, die eine Leckagerate von nahezu 0 ml/min aufweisen. Die Fehlstellen der Klebschicht werden von der Spaltbildung, die durch den mechanischen Fügeprozess entsteht, hervorgerufen. Eine Variation des mechanischen Fügeelementes sowie der Werkstoffkombination kann hier zu einer Verkleinerung es Spaltes führen. Ziel muss es dabei sein die Materialanhäufung zwischen den Fügeteilen zu minimieren. Ein weiterer Optimierungsansatz ist ebenfalls die Verwendung struktureller Klebstoffe mit unterschiedlicher Viskosität um den Einfluss des Fließverhaltens auf die auftretenden Fehlstellen in der Klebschicht zu minimieren. Wichtig ist bei der Klebstoffauswahl vor allem das Sicherstellen der Übertragbarkeit hoher mechanischer Lasten bei guter abdichtender Funktion. [7, 8] Abschließend lässt sich festhalten, dass sich die Wahrscheinlichkeit einer auftretenden Leckage bei Verringerung der Überlappungslänge tendenziell erhöht, aber auch bei dieser geringeren Überlappungslänge Prüfkörper Leckageraten unterhalb der definierten Grenzen gefertigt werden können. 3.3 Dichtheit hybrid gefügter Verbindungen mit elastischem Klebstoff Die Anforderungen für die Verbindung des Batteriegehäusedeckels mit dem Crashframe unterscheiden sich deutlich von der Bodenblechverbindung. Da defekte Batteriemodule im Reparaturfall ersetzt werden müssen, ist die Lösbarkeit und erneute Fügbarkeit ohne Zerstörung oder Deformation der Fügepartner essentiell. Das Übertragen großer mechanische Kräfte ist hingegen nicht gefordert. Ein elastischer Klebstoff in Verbindung mit Fließformschrauben mit vorgelochtem Deckblech erfüllt diese Anforderungen. Hierzu werden zunächst Prüfkörper nach erfolgtem Klebstoffauftrag mit Fließformschrauben verschraubt. Dabei wird eine Klebschichtdicke von 3 mm eingestellt. Nach erfolgter Vernetzung des Klebstoffes erfolgt die <strong>DVS</strong> 369 11
Dichtheitsprüfung gemäß des in Kapitel 2.2 vorgestellten Verfahrens. Anschließend werden die Schrauben entfernt und der Klebstoff mit Hilfe einer vibrierenden Klinge durchtrennt. Anschließend erfolgt ein erneuter Klebstoffauftrag, bevor handelsübliche metrische Schrauben in das fließformgeformte Gewinde gefügt werden. Danach wird die Dichtheitsprüfung wiederholt. Bild 6. Leckagerate hybrid gefügter Verbindungen mit Vorloch und mit elastischem Klebstoff vor und nach der Reparatur Wie in Bild 6 zu sehen ist, liegen die Leckageraten bei den Prüfkörpern vor der Reparatur bei ca. 0 ml/min. Nach der Reparatur steigt die Leckagerate geringfügig auf maximal 0,01 ml/min und liegt damit um Faktor 100 unterhalb der Grenzleckagerate. Dies ist zum einen auf die sehr homogene Klebschicht ohne Fehlstellen zurückzuführen, die in den Schliffbildern in Bild 4 zu sehen ist. Zum anderen ist der verwendete Klebstoff speziell zum Abdichten gegenüber etwaig eintretender Feuchtigkeit entwickelt worden. Die Übertragung mechanischer Lasten stehen bei der Verwendung dieser Materialien nicht im Vordergrund. Des Weiteren wird deutlich, dass auch die von der Fließlochformschraube geformten Gewinde mit einer metrischen Schraube zu keiner Leckage führt. Die Leckageraten von 0,01 ml/min entsprechen einer Druckveränderung von 1-2 Pa während der Messzeit. Diese minimalen Veränderungen können aufgrund von Setzprozessen in der Vorrichtung, Schwingung des Prüflings und insbesondere durch Wärmeeinflüsse entstehen, so dass auch negative Leckageraten sehr nah um 0 ml/min gemessen werden können. Der entsprechende Druckanstieg wird durch den Differenzdruckaufnehmer (Auflösung 0,01 Pa) erfasst und ausgewertet. Dieses Phänomen tritt bei sehr dichten Prüflingen auf, die Leckageraten im Bereich der Nachweisgrenze des Messverfahrens aufweisen. 3.4 Dichtheit hybrid gefügter Verbindungen nach korrosivem Einfluss Die Ergebnisse der Dichtheitsprüfung bei unbelasteten Prüflingen weisen bis auf wenige Ausreißer Leckageraten von nahezu 0 ml/min auf. Da Batteriegehäuse im exponierten Unterbodenbereich der Fahrzeuge angeordnet werden, ist die Langzeitbeständigkeit der Dichtheit unbedingt sicherzustellen. Aus diesem Grund erfolgen im nächsten Schritt Dichtheitsprüfungen nach überlagerter korrosiver und thermischer Belastung gemäß des VDA 233-102 Tests. Dieser Test ist Standard in der Automobilindustrie und gewährleistet eine praxisnahe Schädigung bei verzinktem Stahl und Aluminium. [9] Die Prüfung durchläuft den in Bild 7 dargestellten Prüfzyklus sechs Mal und umfasst damit eine Prüfdauer von sechs Wochen. Untersuchungen zum Einfluss dieses Tests auf die mechanischen Eigenschaften hybridgefügter Verbindungen zeigen, dass das Eindringen von Feuchtigkeit in die Grenzfläche zwischen Substrat und Klebstoff zu einem Abfall der Übertragbaren Belastung führt. [10] Inwiefern dies einen Einfluss auf die Dichtheit des Verbundes hat, ist deshalb zu untersuchen. 12 <strong>DVS</strong> 369
Seite 1 und 2: 2023 DVS-BERICHTE 11. - 13. Doktora
Seite 3 und 4: Bibliografische Information der Deu
Seite 6: Doktorandenseminare Klebtechnik ORT
Seite 10 und 11: Vorwort Das 11. Doktorandenseminar
Seite 12 und 13: Vortragsabfolge AUTOR TITEL SEITE T
Seite 14 und 15: Untersuchung der Dichtheitseigensch
Seite 16 und 17: Bei konstant bleibenden Normbedingu
Seite 20 und 21: Bild 7. Korrosionswechseltest VDA 2

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