Zu Cfk-produktionsformen Aus Faserverbunden Mit Oberflächenschutz Aus Thermisch Gespritzter Metallschicht

摘要

Die Neuerungen der im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Produktionsformen sind das Verwenden von thermisch gespritztem Ni36 als Oberflächenverschleisschutz auf Produktionsformen aus CFK sowie der Nachweis der Haltbarkeit dieser Schicht unter den geforderten Randbedingungen. Würde man eine CFK-Produktionsform direkt mit einer thermisch gespritzten Schicht beschichten, so wäre die Haltbarkeit dieser Schicht aufgrund der äußerst geringen erreichbaren Adhäsionskräfte nur von kurzer Dauer. Zudem wäre diese Schicht aufgrund der hohen Oberflächenrauheit nur mit großem Nachbearbeitungsaufwand verwendbar. Das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren nutzt diese Effekte als Vorteil. Es wird zunächst ein mit einem Trennmittel versehenes Urmodell mit einer thermisch gespritzten Schicht aus Ni36-Legierung überzogen und anschließend auf dieser Schicht der Verbundwerkstoff im Vakuuminfusionsverfahren gefertigt. Durch die besonderen Randbedingungen während der Infusion wird eine besonders gute Benetzung der Metalloberfläche und daher ein Maximum an Adhäsionskraft zwischen Harz und Metalloberfläche erreicht. Nach dem Entformen haftet diese Metallschicht an der Formoberfläche und kann mit geringem Aufwand nachbearbeitet und poliert werden. Im Rahmen der Arbeit wurden die technischen Kennwerte der verwendeten Materialien experimentell bestimmt und in einer FEM-Berechnung einer beispielhaften Form zusammengeführt. Die Ergebnisse zeigen klar, dass die aufgetragene Schicht nur zu minimalen (< 1 %) Formabweichungen der gesamten Form während der thermischen Belastung führt, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls nahe dem des CFK-Grundwerkstoffes ist. Die auftretenden Spannungen zwischen Metallschicht und dem Formwerkstoff liegen im elastischen Bereich der verwendeten Materialien und führen nicht zu einem Abplatzen der Schicht. Mit in diesem Verfahren gefertigten Versuchsbauteilen wurden verschiedene Untersuchungen zur Lebensdauerprognose durchgeführt.