Optimale befüllung von ein Alurohr mit CFK

Ich möchte demnächst ein Alurohr (eloxiert, 30 mm Aussendurchmesser, 1 mm Wandstärke, 920 mm Länge) befüllen mit CFK-Rovings. Es muss als Verbinder für ein 8 Meter Spw. Grosssegler dienen.

Ich frage hier mal ob meine Überlegungen und Recherchen bis jetzt OK sind um das ohne Probleme ziehmlich optimal hin zu bekommen.

Ich habe verfügbar eine etwa 2 Kg Spule mit Sigrafil C40 CFK-Roving. Auf die Website von Sigrafil habe ich gefunden das angeblich dieses Roving 24k und 1600 TEX hat.

Für diese 24k/1600TEX habe ich auf mehrere Websites Rechenwerte von 1.4 - 1,6 mm2 für eine getränkte Roving gefunden.

Bei ein Innendurchmesser von 28 mm (Oberfläche etwa 616 mm2) müsste ich dann also 440 Rovings (bei 1,4 mm2 pro Roving gerechnet) in das Rohr reinziehen? Ist das alles korrekt?
Würde sich diesen Bündel noch von Hand mit eine Schlaufe in das Rohr ziehen lassen?

Weiter habe ich irgendwo gelesen das die kombination CFK mit Alurohr weniger geeignet ist und eigentlich eine Zwischenlage von GFK besser wäre. Kann mir jemand das bestätigen und die Gründe dafür nennen?

Weitere Tipps angehend die verarbeitung, oder verweisung danach, sind natürlich willkommen.

Ja, zwischen Alu und Kohle muss eine Glaslage, weil:

a.) Kontaktkorrosion zwischen Alu Und Kohle sonst ensteht, sie haben stark unterschideliche Elektronegativitätsdifferenzen(eine Art Akku entsteht zwischen den Materialen, des unedlere wird zersetzt)

b.) Die Wärmeausdehnungskoeffizienten sind stark unterschiedlich. Bei großen Temperturänderungen entstehen interlaminare Schubspannungen, die ein Ablösen zwischen alu und Kohle erzeugen.

Wiso nimmst du nicht gleich ein 30mm-Kohlerohr, oder wickelst es selbst ? Halte die Kombi Alu mit Kohle nicht für sehr sinnvoll, außer es geht um eine Art Verbesserung des Bruchverhaltens, erhöhung der Betriebsfestigkeit etc.

Grüße
Robert

Hallo Robert,

Danke für die Aufklärung. Ich möchte am liebsten das Alurohr benutzen weil das Modell schon fertig ist und alle Toleranzen zwischen die Rohre im Rump und Flügel optimal sind.
Bei CFK-Verbinder habe ich schon erlebt das, bei enge Toleranzen, und warmes Wetter sich ein Verbinder nur sehr sehr schwer ausziehen liess.
Das eloxierte (harte) Aluroht ist auch von vorteil gegen die Kerbwirkung.
Wäre es eine sinnvolle Massnahme an die Innenseite des Rohres vorher eine dünne Lackschicht auf zu tragen damit das Alu und CFK isoliert werden und die Korrosionsgeschichte nicht stattfindet?

Das es Ablösung gibt ist wahrscheinlich weniger tragisch weil das GFK doch das vollständige tragen übernehmen wird.

Korrosion cfk-Alu

Korrosion cfk-Alu

Hallo,
Robert hat mit seinen Aussagen zwar im Grundsatz recht, vergisst aber einen ganz wesentlichen Punkt. Korrosion findet nur und auch nur dann statt, wenn beide Materialien vom selben Elektrolyten umspült werden! Das ist im Verbinder nicht der Fall. Wenn du den nicht jahrelang im Salzwasser lagerst, sodass vom Randbereich her eine chemische Reaktion in Gang kommt, passiert da nichts. Eine Isolation an dieser Stelle ist unnötig.
In diesem Zusammenhang noch eine Info für Interessierte:
Nicht die Potentialdifferenz (das ist die Spannungdifferenz, die man aus Tabellen ablesen kann) ist entscheidend für einen reaktiven Massenumsatz, sondern der Strom, genau genommen die sich einstellende Stromdichte! Die ist sogar in erster Näherung proportional zum Massenumsatz, aber abhängig vom Medium.

Eine dünne Glasschicht beeinflusst die Schubspannung durch unterschiedliche Dehnungsverhalten unter Temperatureinfluss praktisch und theoretisch so wenig, das auch das nicht der Grund sein kann. Die Schubspannungsverläufe lassen sich in einer Näherung für diesen Fall noch analytisch berechnen, aber dazu fehlt mir im Moment die Zeit. Falls Intersse besteht, kann ich das bei Gelegenheit mal machen.

Wie Robert oben schon erwähnt hat, besitzt die C-Faser im Gegensatz zu E-Glas einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das bedeutet, dass sie bei steigender Temperatur schrumpft. Wenn Harm also eine Verbindertasche aus Glas hat steigt das Spiel zwischen dieser und dem Kohleverbinder im Sommer, bzw. bleibt von Geometrieeinflüssen abgesehen gleich bei Verbindertasche und Verbinder aus Kohlenstofffaser.

Ein Glaslage würde ich weglassen, ein Alurohr nehmen. Dadurch wird der kerbempfindliche cfk-Stab im täglichen Einsatz geschützt. Das ist das Entscheidende.
Zur Anzahl beachte bitte auch folgendes Thema:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=144961

Beste Grüße und viel Spaß beim bauen deines 8m-Seglers!
Michael

Michael,

Danke für deine überlegungen. Wenn ich deine Berechnung folge komme ich auf nur 269 benötigte Rovings statt die eher von mir berechnete 440 Stück. Was ist also jetzt korrekt?

Selbstversuch ?

Selbstversuch ?

Hi

Mach doch einen kleinen Versuch .
Zb : 5 mm Rohr 5 cm lang und alles was reingeht, trocken , nass ?
Dann hochrechnen für das grosse Rohr.

Gruß Aloys.

hi Harm,

bei swiss-composite.ch (und wohl auch bei R&G) gibt es CFK-Stäbe 25x1000mm, ca. 735g Gewicht (-> wieviel wiegen Deine Rovings?) für ca. 145€. Wenn Du die nimmst und den Restspalt mit Deinen Rovings auffüllst? Du kannst die (etwas angespitzte) Stange ja als eine Art Stopfinstrument nehmen und gleich drinlassen?

Bertram

Rohr abformen und dann in kohle machen....

Hallo Bertram,

Für den Preis etwa kann ich den passenden GFK-gefüllte Alurohrverbinder vom Modellhersteller kaufen. Ich habe aber den Bausatzt von jemanden übernommen und da war nur das leere Alurohr dabei.

Da ich alle Ingredienten zuhause habe (grosse Spule CFK-Roving, 60-min Harz und das Rohr) möchte ich die Befüllung gerne selber mal machen, habe ich endlich mal die Chance das CFK zu benutzen.

<ot>
hi Harm, kannst das CFK mir schicken - bei so einem Segler würde ich nichts versuchen.
B.
</ot>

CFK Füllung

CFK Füllung

Hallo Harm,

bist Du schon am Füllen Deines Rohres?

Ich habe für meinen 1:3 Segler ein Rechteck Alu Profil wie folgt gefüllt:

CFK Rowings von R+G: NF24/1600Tex;
ich habe mit einer Roving Fläche naß von 1,7mm² gerechnet.

Alu Profil 20x20mm; innen Ai=287,3mm²

ergibt eine Rowing Anzahl von 170Stck.

Die Rowings habe ich als Schlaufe gewickelt. Die Schlaufe mit einem dünnen Stahldraht in das Rohr eingefädelt und an der Decke aufgehängt. Mit meinem Gewicht habe ich dann das Rohr nach unten gezogen. Den feuchten Rowingstrang habe ich mit dem Fön etwas erwärmt damit das überschüssige Harz gut abläuft. War aber ziemlich mühsehlig. Manche bauen sich eine art Spindelzug, um das CFK in das Rohr hineinzuziehen. Bei ein oder zwei Vebindern war mir das aber zuviel Arbeit.

Hoffe Dir geholfen u haben

Gruß
Mathias

Hallo Mathias,

Genau wie du beschreibst hatte ich gedacht vor zu gehen. Meine Berechnung über benötigte Rovingzahl wie gans oben beschrieben ist genau wie deiner nur hatte ich mit
1,4 mm² pro getränkte Roving gerechnet.

Mit das benötigte Gewicht fürs ziehen kommt es schon gut, das habe ich genügend parat.
Ich werde das eine Ende meines Rohres etwas Trichterförmig machen, Rohr ist noch 8 cm zu lang und muss später doch noch abgelängt werden, damit der Strang schön hineinflutscht.

Querschnitt

Querschnitt

Hallo Harm,

die entscheidende Frage ist natürlich mit welchen Roving Querschnitt gerechnet wird.

Im R+G Handbuch ist der Querschnitt bei einem Faservolumenanteil von 54% hervorgehoben. Bei diesem Faservolumenanteil hätte der Roving einen Querschnitt von 1,74mm². Nach einem Anruf bei R+G habe ich mich dann auf 1,7 festgelegt.

Mehr Rovings hätte ich auch bei meinem Gewicht (80kg) nicht hineinbekommen.

Ich hatte die Innenkannten des Alu Profils nur gut abgerundet und mit Schleifpapier geglättet. Ein Aufbördeln war nicht möglich, da das Alu zu hart war.

Gruß
Mathias

Bitte bei solchen Aktionen aufpassen, dass die Faser nicht zu stark onduliert (umgelenkt) wird

Bitte entschuldigt wenn es Unsinn ist, aber man könnte auch die Rovings zuvor in einen CFK-Schlauch einziehen, und das zusammen dann ins Rohr einziehen, das würde die Fasern schützen, und die Aktion ewtas vereinfachen.

lg Ferdl

Hallo,

ich würde ein U-Rechteckprofil mit 10mm Innenkanten nehmen und dort erstmal 20 kurze Rovings rein laminieren und mit einem Stück Plastik platt drücken. Nach dem ausformen dann die Dicke exakt abmessen und daraus den Querschnitt eines getränkten Rovings berechnen.

Das Rohr sehr sauber entgraten und die Hälfte der nötigen Rovings (doppelte Länge) auf Folie tränken. Zu einem U zusammen legen und mit einem Draht durch ziehen. Rohr vorher innen wenn möglich mit Harz einstreichen (flutscht besser).

Hat so bei mir schon ein paar mal ganz gut funktioniert. Sollte man aber mit guten Handschuhen und auf großer Plastikfolie machen! Ist eine ziemliche Sauerei!

Grüße,
Thorsten

Was nochmal?

Was nochmal?

Gideon schrieb:

Bitte bei solchen Aktionen aufpassen, dass die Faser nicht zu stark onduliert (umgelenkt) wird

Zum Vergrößern anklicken....

Ich war wohl etwas zu schnell, deshalb hier noch einmal die Erklärung zum vorher Gesagten:

Die Fasern können Ihre Fähigkeiten erst dann voll ausspielen, wenn ihre Orientierung möglichst lastgerecht erfolgt. Das heißt in diesem Fall, dass die Rovings ohne Wellenbewegung in das Rohr eingezogen werden sollten


Bildquelle: Wikipedia

...warum zieht man fasern in ein alurohr, das macht doch keine sinn!
ausser man wuenscht sich spaeter eine immer wieder dreckige oberflaeche.

Matzito,

Die äussere Oberfläche des Alurohres ist eloxiert, wie schon im ersten Post angedeutet, das verschmutzt nicht oder viel weniger.

Das die Rovings so gerade wie möglich angeordnet sein sollten ist bekannt.

Was spricht dagegen auf das Alu zu verzichten, daduch dass die Rovings laengs eingezogen werden muessen, brauchen Sie "Bewegungsraum". Am Platz angekommen ist dann zu viel Spiel um vernuenftig zu pressen. Ich wuerde auf das Alu rohr verzichten und nur die Geometrie des Rohres abformen, dann kann man auch ordentlich pressen. Von einziehen halte ich nix, das ist eine schlechte Loesung.
Matze