The Definitive Guide to ASTM D1002 Lap Shear Testing of Adhesively Bonded Materials

ASTM D1002 beschreibt das Verfahren zur Bewertung der Abzugsfestigkeit von Klebstoffen, die zum Kleben von Metallen verwendet werden. Diese Klebstoffe findet man gewöhnlich in der Kfz-, Luft-/Raumfahrt- und Elektronikbranche zum Kleben unterschiedlicher Verbindungen und Teilkomponenten. Prüfen von Klebstoffen ist unerlässlich für das Verständnis der relativen Stärke unterschiedlicher Materialien und für die Identifikation der Auswirkungen von Umgebungsbedingungen und Alterung auf die Stärke und Haltbarkeit einer Klebeverbindung. In dieser Anleitung werden die Prüfgeräte besprochen, die zur Ausführung von ASTM D1002 erforderlich sind. Sollte jedoch geplant sein, Prüfungen gemäß dieser Norm durchzuführen, darf diese Anleitung nicht als ausreichender Ersatz für das Lesen der vollständigen Norm betrachtet werden.

Was wird gemessen?

ASTM D1002 soll hauptsächlich komparativ sein, da die Leistung eines Klebstoffs in einer kontrollierten Prüfumgebung und mit einer Zug-Scher-Probengeometrie nicht zur realen Leistung korreliert werden kann. In realen Anwendungen tragen unter anderem wechselnde Umgebungsbedingungen und uneinheitliche Fugengeometrien zur Variation der Klebstoffleistung bei.

ASTM D1002

Proben

Für ein ordnungsgemäßes Prüfen eines Klebstoff ist ein Substrat erforderlich. Im Fall von ASTM D1002 ist dieses Substrat Metall Die zum Prüfen annehmbaren spezifischen Arten und Qualitätsklassen von Metall sind in Abschnitt 6.4 der Norm verzeichnet. Proben werden in einer Zugscheranordnung vorbereitet, bei der zwei identische Substratteile einen festgelegten Überlappungsabschnitt haben und mit dem zu prüfenden Klebstoff zusammengeklebt werden.

Testkontrolle und Fehlerkriterien

ASTM D1002 wird durchgeführt, indem zwei Enden der verklebten Proben bis zum Ausfall unter Spannung gesetzt werden. Die an die Probe angelegte Spannkraft wird in eine Scherspannung übersetzt, die auf die gesamte geklebte Fläche angelegt wird. Die Ergebnisse enthalten die Versagenslast, oft als Scherfläche pro Einheit ausgedrückt, und die Art des Versagens. Normalerweise kann dies als eine von drei Versagensarten aufgezeichnet werden:

  • Kohäsion des Haftklebers: das Versagen tritt innerhalb des Klebstoffs auf.
  • Adhäsion an Substrat: das Versagen tritt an der Klebestelle von Klebstoff und Substrat auf.
  • Kombinierter Ausfall: das Versagen tritt innerhalb des Klebstoffs und der Klebstoff-Substrat-Verbindung auf.

ASTM D1002 erfordert die Anwendung entweder einer kontanten Dehnungsrate oder einer gleichwertigen Verschiebungsrate. Die Dehnungsraten-Messung wird mit einem geschlossenen Wirkungskreis zwischen der Wägezelle des Prüfsystems und dem Controller ausgeführt. Die PID-Einstellungen für die Wägezelle müssen u. U. nachgestellt werden, um die gewünschte Dehnungsrate in einer angemessenen Fehlerspanne zu erreichen. Viele Kunden verwenden die gleichwertige Traversenverschiebungs-Rate zum Vereinfachen der Prüfung.

ASTM D1002 Fehlerkriterien

Materialprüfsysteme

Die meisten Prüfungen für die Zugscherfestigkeit gemäß ASTM D1002 werden heute auf einer Einzel- oder einer Doppelsäulen-Universalprüfmaschine wie denen der Serien 3400 und 6800 durchgeführt. Die Lastkapazität des Systems ist abhängig von der Stärke des Klebstoffs, normalerweise zwischen 1 kN und 30 kN.

ASTM D1002 Prüfsystem

Spannsysteme

Die größte Herausforderung bei der Einzel-Zugscherfestigkeitsprüfung ist die Ausrichtung der Loadstring. Die Form der Testprobe ist der Grund dafür, dass die beiden eingeklemmten Enden der Proben zueinander versetzt sind. Bedeutende seitliche Belastung kann auftreten, wenn das Spannzeug diesen Versatz nicht in Betracht zieht und möglicherweise vorzeitiges Versagen und fehlerhafte Daten verursacht. Die erweiterten seitlich wirkenden Zugschraubspannzeuge 2710-11X und seitlich wirkenden, pneumatischen Spannzeuge 2712-04X (Kapazitäten 5 kN und 10 kN) von Instron haben integrierte Versätze, mit denen die Spannflächen beidseitig verstellbar sind. Mit dieser Funktion kann der Bediener sicherstellen, dass die Mittellinie der angelegten Kraft mit der Mittellinie der Loadstring übereinstimmt. Manuelle Keilspannzeuge können auch verwendet werden, wenn Distanzstücke zwischen Spannzeuggehäuse und Spannfläche eingeführt werden. Diese Distanzstücke kompensieren den Versatz, obwohl viele Distanzstücke erforderlich sind, wenn mehrere Proben mit unterschiedlichen Substrat-Dicken geprüft werden.

10-kN-Modell | 2712-046
2710-112
500-N-Modell | 2710-0112

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