Vorlesung Stoffwandlungssysteme 8. Verbundwerkstoffe

Präsentation zum Thema: "Vorlesung Stoffwandlungssysteme 8. Verbundwerkstoffe"—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Stoffwandlungssysteme 8. Verbundwerkstoffe
J. Evers April 2010

2 Einteilung der Werkstoffe

3 Verbundwerkstoffe - Überblick
Verbundwerkstoffe sind aus mehreren Werkstoffen zusammengesetzt und vereinen die positiven Eigenschaften in einem neuen Werkstoff. Zu den wichtigsten zählen glasfaserverstärkte, kurz GFK, oder Hartmetalle Nicht zu den Verbundwerkstoffen gehören die Legierungen. Bei ihnen sind die Einzelstoffe gelöst oder fein verteilt. Bei den Verbundwerkstoffen liegen die Einzelstoffen unverändert und in wesentlich größeren Teilchen vor.

4 Verbundwerkstoffe - Aufbau
Bei den faserverstärkten Kunststoffen (GFK/CFK) werden die hohe Zugfestigkeit der Glasfasern mit der Zähigkeit der Kunststoffe kombiniert. Die Sprödigkeit der Glasfasern und die geringe Festigkeit der Kunststoffe werden überdeckt. Bei den Hartmetallen wird die Härte der Hartstoffe (Wolframcarbid) und die Zähigkeit der Metalle (Cobalt) in einem Verbundwerkstoff vereinigt. Die Sprödigkeit der Hartstoffe und die geringe Härte des Metalls treten im Verbund nicht in Erscheinung. Das Verstärkungsmaterial erhöht die Festigkeit, die Bindung hält den Stoff zusammen.

5 Verbundwerkstoffe – GFK/CFK - Eigenschaften
Die faserverstärkten Kunststoffe, kurz GFK/CFK genannt, bestehen aus einer Kunststoff-Grundmasse , in die Verstärkung Glasfasern oder Kohlefasern eingearbeitet sind. Als Kunststoff-Grundmasse werden duroplastische Kunststoffe wie Epoxidharze (EP) eingesetzt. Die eingearbeiteten Fasern besitzen eine hohe Zugfestigkeit bis ca N/mm2. Die einzelnen Faser werden in Matten, Gewebe und Vlies verarbeitet. Bei normaler Beanspruchung werden Glasfasern eingebunden (GFK), bei hoher Belastung nimmt man Kohlefasern (CFK). Die Eigenschaften des jeweils verwendeten faserverstärkten Kunststoffes hängt vom Kunststoff, Art, Anteil und Ausrichtung der Faser ab.

6 Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung
Die Herstellung hängt von der Bauteilgröße und der Geometrie ab. Spritzgießen (Kleinteile mit kurzen Fasern) Formpressen (Karosserieteile) Handlaminieren (Boote) Faserharzspritzen (große Bauteile) Nasswickeln (Rohre)

7 Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

8 Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

9 Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

10 Verbundwerkstoffe - Hartmetalle
Die Hartmetalle bestehen aus einem Gerüst aus sprödharten Carbidkörnern wie Wolframcarbid (WC) und einer metallischen Bindung, die die Räume zwischen den Carbidsplittern füllt. Diese Kombination ergibt einen Verbundwerkstoff, der seine Härte und Verschleißfestigkeit von den Carbidkörnern und seine Zähigkeit von der Metall- bindung erhält. Er wird als Schneidwerkstoff verwendet.