So will ich als Startbeitrag nochmal die Grundlagen erläutern:
Kerbwirkung :
Es ist nicht eine Kerbwirkung, sondern die Rißbildung in dem Faserverbund, die zu Schäden führt.
Anmerkung:
Bei reinem Glas spricht man auch von unterkritischem Rißwachstum(was ein tolles Wort ;o)...na aber was ist das denn?
-Das könnt Ihr einfach mal selber ausprobieren. Und zwar wenn Ihr ein Glas angeschlagen habt...und sich ein Riß gebildet hat...zum Beispiel vom Glasrand in Richtung Glasboden, dann lasst das Glas einfach mal nen paar Stunden stehen, oder auch Tage.
Wenn Ihr das Glas später betrachtet, wird der Riß grösser geworden sein, gewachsen eben!
Die Risse im Glas enstehen aber durch die Spannungen, die bei der Herstellung entstehen.
Bei einer Glasfaser entstehen aber keine Spannungen, da es keine thermischen Probleme bei der Herstellung gibt. Es gibt keine Temperaturgradienten, die ein ungleiches Abkühlen der Faser verursachen.
Dies liegt an der Dünnheit der Einzelfaser:
Glasfaser: 6-20um(mikrometer) Durchmesser
Kohlefaser: 6-8um
(Unterscheidung unter anderem in HT-Faser-high tensity "preiswerteste" Faser, und HM-Faser-high modul ...für Raumfahrt sehr steif, sehr spröde, negative! thermische Dehnung!!)
Polyamidfaser 12um
Als Reaktionsharze zur Verarbeitung werden die sogenannten Duromere verwandt:
Epoxydharze, PolyEster, Phenolharze
So weit so gut.
Hier mal ein paar Vorteile, damit man sich derer auch mal klar wird:
-hochbeanspruchter Kunststoff
-geringes spez. Gewicht
-hohe Festigkeit
-in weiten Grenzen einstellbare Steifigkeit(AHA! Wir kommen der Sache näher!)
-Chemikalienbeständigkeit
-gute Dämpfungseigenschaften
-niedrige thermische Dehnung(auch einer der wichtigsten Punkte bei Materialien ->Präzissionsteile
-gute Schlagzähigkeit
-hohe Schwing und Dauerfestigkeit
-sehr hohe Gestaltungsfreiheit
Jetzt mal zum Gewebe selber:
Fadenhalbzeug:
Dieses ist ein endloses Material, daß als Filament bezeichnet wird. Viele parallele Filamente sind dann die uns bekannten Rovings.
Diese Roving wird mit einer Schlichte umgeben:
1. zum Schutz
2. zur mechanischen Anbindunge von EP-Harzen
Dieses wird dann meistens zu einem Gelege(alle rovings als Wirkfäden) oder dem Gewebe(Kette und Schuss...also wie beim Webenn ) verarbeitet.
Jetzt zu den mechanischen Eigenschaften (bzw auch mechanische Verträglichkeit genannt) schon mal ein paar Worte:
Die oben angesprochenen Mikrorisse entstehen schon, bevor die maximale Bruchdehnung erreicht ist. Unsere Faser-Matrix(als Matrix dient das EP-Harz) Verbund wird durch die Belastung also schon vor der Zerstörung(max.Brucdehnung) in sich beschädigt.
Hierbei ist zu beachten, daß in bestimmten Bereichen die örtliche Dehnung größer ist(z.b. an Löchern)
Für einen Faser-Matrix-Verbund entsteht also folgende wichtigste Forderungen!:
Möglichst hohe Bruchdehung also mindesten 3mal so hoch, woe bei Einzelfasern.
Druckspannungen immer kleiner als Zugspannungen!!! Daraus folgt: Zugbeanspruchung ist werkstoffgerecht!
Durch Schlagbeanspruchung(wie bei einem Absturz!)werden Fasern aus dem Verbund "herausgerissen"(jetzt bitte nicht bildlich vorstellen) und daraus folgt, daß bei einem Schlag viel Energie vernichtet wird(für das Herausreissen) Dieser Effekt ist durch EP-Harz, also unser Epoxyharz erreicht.
Fachbegriff: fibre-pull-out-effect
Aus diesen Eigenschaften enstehen dementsprechend verschiedene Forderungen zur Fertigung.
Ich habe auch Tabellen, in denen die einzelnen Verbünde mit Ihren Eigenschaften tabelliert sind.
Grüße
Micha
Kerbwirkung :
Es ist nicht eine Kerbwirkung, sondern die Rißbildung in dem Faserverbund, die zu Schäden führt.
Anmerkung:
Bei reinem Glas spricht man auch von unterkritischem Rißwachstum(was ein tolles Wort ;o)...na aber was ist das denn?
-Das könnt Ihr einfach mal selber ausprobieren. Und zwar wenn Ihr ein Glas angeschlagen habt...und sich ein Riß gebildet hat...zum Beispiel vom Glasrand in Richtung Glasboden, dann lasst das Glas einfach mal nen paar Stunden stehen, oder auch Tage.
Wenn Ihr das Glas später betrachtet, wird der Riß grösser geworden sein, gewachsen eben!
Die Risse im Glas enstehen aber durch die Spannungen, die bei der Herstellung entstehen.
Bei einer Glasfaser entstehen aber keine Spannungen, da es keine thermischen Probleme bei der Herstellung gibt. Es gibt keine Temperaturgradienten, die ein ungleiches Abkühlen der Faser verursachen.
Dies liegt an der Dünnheit der Einzelfaser:
Glasfaser: 6-20um(mikrometer) Durchmesser
Kohlefaser: 6-8um
(Unterscheidung unter anderem in HT-Faser-high tensity "preiswerteste" Faser, und HM-Faser-high modul ...für Raumfahrt sehr steif, sehr spröde, negative! thermische Dehnung!!)
Polyamidfaser 12um
Als Reaktionsharze zur Verarbeitung werden die sogenannten Duromere verwandt:
Epoxydharze, PolyEster, Phenolharze
So weit so gut.
Hier mal ein paar Vorteile, damit man sich derer auch mal klar wird:
-hochbeanspruchter Kunststoff
-geringes spez. Gewicht
-hohe Festigkeit
-in weiten Grenzen einstellbare Steifigkeit(AHA! Wir kommen der Sache näher!)
-Chemikalienbeständigkeit
-gute Dämpfungseigenschaften
-niedrige thermische Dehnung(auch einer der wichtigsten Punkte bei Materialien ->Präzissionsteile
-gute Schlagzähigkeit
-hohe Schwing und Dauerfestigkeit
-sehr hohe Gestaltungsfreiheit
Jetzt mal zum Gewebe selber:
Fadenhalbzeug:
Dieses ist ein endloses Material, daß als Filament bezeichnet wird. Viele parallele Filamente sind dann die uns bekannten Rovings.
Diese Roving wird mit einer Schlichte umgeben:
1. zum Schutz
2. zur mechanischen Anbindunge von EP-Harzen
Dieses wird dann meistens zu einem Gelege(alle rovings als Wirkfäden) oder dem Gewebe(Kette und Schuss...also wie beim Webenn ) verarbeitet.
Jetzt zu den mechanischen Eigenschaften (bzw auch mechanische Verträglichkeit genannt) schon mal ein paar Worte:
Die oben angesprochenen Mikrorisse entstehen schon, bevor die maximale Bruchdehnung erreicht ist. Unsere Faser-Matrix(als Matrix dient das EP-Harz) Verbund wird durch die Belastung also schon vor der Zerstörung(max.Brucdehnung) in sich beschädigt.
Hierbei ist zu beachten, daß in bestimmten Bereichen die örtliche Dehnung größer ist(z.b. an Löchern)
Für einen Faser-Matrix-Verbund entsteht also folgende wichtigste Forderungen!:
Möglichst hohe Bruchdehung also mindesten 3mal so hoch, woe bei Einzelfasern.
Druckspannungen immer kleiner als Zugspannungen!!! Daraus folgt: Zugbeanspruchung ist werkstoffgerecht!
Durch Schlagbeanspruchung(wie bei einem Absturz!)werden Fasern aus dem Verbund "herausgerissen"(jetzt bitte nicht bildlich vorstellen) und daraus folgt, daß bei einem Schlag viel Energie vernichtet wird(für das Herausreissen) Dieser Effekt ist durch EP-Harz, also unser Epoxyharz erreicht.
Fachbegriff: fibre-pull-out-effect
Aus diesen Eigenschaften enstehen dementsprechend verschiedene Forderungen zur Fertigung.
Ich habe auch Tabellen, in denen die einzelnen Verbünde mit Ihren Eigenschaften tabelliert sind.
Grüße
Micha
