DE2424068A1 - Verfahren zur herstellung von bauteilen, insbesondere schichten hoher mechanischer festigkeit insbesondere fuer die luftfahrt - Google Patents
Verfahren zur herstellung von bauteilen, insbesondere schichten hoher mechanischer festigkeit insbesondere fuer die luftfahrtInfo
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Description
Dr. Ing. H. Negendank
Dfpl. Ing. H. Heudc - Dipl. Phys. W. Schmitz
Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wshnert
8 München 2, Mozsrtstraßo 25
Telefon 5380586
Avions Marcel Dassault-Breguet
Aviation ,„ M .
46 Ave. Kleber 17* Mai
F-75 Paris Anwaltsakte: M-3109
Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Schichten hoher mechanischer
Festigkeit insbesondere für die Luftfahrt
Die Erfindung'betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen,
insbesondere Schichten hoher mechanischer Festigkeit insbesondere zur Verwendung in der Luftfahrt,.wobei ein synthetisches Kunstharz
und eine aus Bordrähten bestehende Bewehrung Verwendung findet.
In der Industrie werden gegenwärtig Bordrähte genannte Drähte oder
Fäden erzeugt, welche aus einer in der Regel aus Wolfram bestehenden Seele, welche jedoch auch aus Glas, Kohlenstoff oder einem
anderen Material hergestellt sein kann, bestehen, die durch ein physikalisch-chemisches Verfahren mit Bor überzogen wird.
Diese Drähte, deren Durchmesser im allgemeinen größenordnungsmäßig
einige hundertstel Millimeter beträgt, haben eine extrem hohe Zugfestigkeit
und zugleich einen ebenfalls sehr hohen Elastizitätsmodul, welcher größer ist als der von Stahl, so daß ihre elastische
Verformung bei starker Belastung verhältnismäßig klein bleibt.
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Die vorgelegte Erfindung will diese Eigenschaften für die Herstellung
leichter, belastbarer und anpaßbarer Schichten nützlich machen, welche sich für Teile von Plugzeugen eignen, z.B. für Flügelverwindungsklappen
oder Hyperauftriebsklappen, Leitwerksteile usw.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung, in der diese zu einem sehr wichtigen industriellen Ergebnis führt, ist die Reparatur oder
die Verstärkung von Flugzeugteilen, welche Risse aufweisen, beschädigt sind oder unzureichende Festigkeit aufweisen.
Erfindungsgemäß finden die Bordrähte in Form zusammenhängender Gewebe von Drähten Verwendung, welche im trockenen Zustand paraltel
ausgerichtet werden und in dieser Lage durch transversale Drähte gehalten werden, welche z.B. aus Plastikmaterial gefertigt sind
und mit den Bordrähten verwoben sind.
Erfindungsgemäß werden solche in mehr oder weniger großer Zahl übereinandergelegte
Gewebe in eine Matrix aus polymerisierbarem, synthetischem Kunstharz eingebettet. Insbesondere gestattet die Verwendung eines Kunstharzes, welches in kaltem Zustande polymerisierbar
ist und dazu seinen Polymerisationskatalysator enthält, solche Schichten ohne Erwärmen herzustellen, was bei der Reparatur eines
Flugzeuges von besonderem Vorteil ist.
Vorzugsweise erfolgt die Polymerisation unter Druck, nachdem Gewebe
aus Bordrähten übereinandergelegt worden sind, welche jedes für sich in das synthetische Kunstharz eingebettet worden sind, was
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dadurch erfolgen kann, daß man über der Schicht eine verformbare
und dichte Hülle anordnet, welche einen Anschluß aufweist, der mit
einer Vakuumpumpe verbunden wird, so daß der Druck in diesem Falle durch das Einwirken des Luftdruckes auf die äußere Oberfläche der
Hülle erhalten wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es
zeigt:
Pig. 1 einen Abschnitt eines Gewebes aus Bordrähten, welche durch
Verweben in einer ausgerichteten Lage gehalten werden;
Fig. la einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 2 die Herstellung einer Art Pflaster auf einem Flugzeugteil, welches im Bereich eines Risses wieder eine durchlaufende
' Verbindung herstellt;
j Fig. > einen Schnitt längs der Linie III - III von Fig. 2,
wobei eine zur Polymerisation unter Vakuum verwendete ; Vorrichtung gezeigt ist.
ι Die Fig. 1 und la zeigen einen Abschnitt eines Gewebes aus Bor-
1 drähten 1, welche parallel zueinander angeordnet sind und in die-
: ser Lage ohne jede Umhüllung und ohne jedes Verkleben unter Verwendung
von aus synthetischem Material z.B. Polyester oder Glas
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bestehenden, transversalen Drähten 2 gehalten werden. Diese Drähte
2 sind in gewissem Abstand von größenordnungsmäßig einigen Millimetern
angebracht, während die Bordrähte sich fast berühren. An beiden Enden des Gewebes setzen sich die Drähte 2 auf einige Millimeter
über dieses hinaus fort, wobei die Portsetzungen mit Drähten
3 verwoben sind, welche aus synthetischem Material oder aus Glas,
z.B. aus Polyester bestehen und parallel zu den Bordrähten verlaufen, so daß auf beiden Seiten derselben Sicherheitsränder gebildet
werden, welche die Bordrähte halten und verhindern, daß sie sich trennen, wobei die Ränder übrigens auch vor Verwendung des Gewebes
abgeschnitten werden können.
Solche trocken hergestellten Gewebe sind vollständig stabil und können ohne besondere Vorkehrungen gelagert und verwendet werden.
In Fig. 2, welche eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung
erläutert, sind zwei Teile 4 und 5 der Beplankung eines Plugzeuges\
z.B. eines Teiles des Rumpfes gezeigt, welche unter Verwendung einer unterhalb derselben angebrachten Gegenplatte 6 und einer Mehr-i
zahl von Senkkopfnieten 7 aneinanderstoßend zusammengefügt sind. \
Ermüdungserscheinungen haben in der Beplankung zwischen zwei Nietefr
einen Riß 8 herbeigeführt. Bei der gegenwärtigen Reparaturpraxis ι
müßten komplizierte Arbeitsvorgänge ausgeführt werden, bis hin zur! Entfernung des Teiles 4 und seinem Ersetzen durch ein neues Teil
mit all den verbundenen Polgearbeiten. !
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Das Beheben des Risses 8 durch autogenes Schweißen ist am Plugzeug
selbst schwierig auszuführen, ganz abgesehen davon, daß das Schweissen leichter Metalle besondere Schwierigkeiten bereitet.
Erfindungsgemäß wird über dem Riß 8 eine Art Pflaster auf der Grundlage
von Bordrähten und in kaltem Zustande polymerisierbaren, synthetischen Kunstharzes angebracht, wobei man vorzugsweise wie folgt
vorgeht:
Zuerst wird das Metall der Beplankung in dem Bereich, in dem das Pflaster hergestellt werden kann, mit einem Reagenz gereinigt, welches
durch eine Mischung von Schwefelsäure und Chromsäure gebildet wird. Nach diesem Anätzen wird mit einem Wasserstrahl gewässert
und nach dem Trocknen wird dann derselbe Bereich mit einer vorbereitenden Schicht aus verdünntem, seinen Kalthärter enthaltendem
Epoxykunstharz bedeckt. Man läßt so lange antrocknen, bis das Kunstharz seine Viskosität verloren hat, was ungefähr drei Stunden
erfordert. Dann bringt man eine Schicht desselben Epoxykunstharzes, welches seinen Kalthärter enthält, auf, jedoch in der normalen, im
Handel erhältlichen Konzentration. Auf diese Kunstharzschicht legt man sofort ein Gewebe aus Bordrähten, wie es in Zusammenhang mit
der Fig. 1 beschrieben worden ist, wobei dieses Gewebe so ausgerichtet
wird, daß die Drähte ungefähr senkrecht zu dem Riß verlaufen, damit sie die Belastungen zu beiden Seiten des Risses aufnehmen
können, wodurch der Riß überbrückt wird. Dieses Gewebe wird z.B. mit einem Pinsel mit einer Schicht von Epoxykunstharz mit Härter
getränkt, welche der vorhergehenden Schicht gleicht, und dann legt man sofort auf das Kunstharz ein weiteres Gewebe aus Bordrähten usw.
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Die Zahl der Gewebe aus Bordrähten hängt von der erwünschten Festigkeit
ab.
Für die Zeichnung sind sechs übereinandergelegte Gewebe angenommen.
Ist das letzte Gewebe aufgelegt worden, so wird es wie die vorhergehenden
mit Epoxykunstharz getränkt.
Über der so hergestellten Schicht und um sie herum legt man dann eine aus weichem plastischem Material bestehende Hülle 10 an (s.
Fig· 3>)ί die eine solche Form hat, daß sie über dem Pflaster und
um dieses herum einen Deckel bildet.
Über einen an der Hülle 10 angebrachten Anschluß 12 wird diese ausgepumpt, so daß der Luftdruck die Hülle 10 fest auf das Pflaster
aufdrückt, welches so zusammengedrückt wird. Der Unterdruck wird so lange aufrecht erhalten, bis das Epoxykunstharz vollständig
ausgehärtet ist. Danach kann die Hülle 10 abgenommen werden, welche möglicherweise auf ihrer inneren Oberfläche mit einer ein
Festkleben verhindernden Substanz, z.B. Polyvinylalkohol, einem Silikonaerosol oder einem Wachs versehen worden war.
Die Anmelderin hat herausgefunden, daß auf diese Weise ein Pflaster
erhalten wird, welches an den metallischen Oberflächen der Teile 4 'und 5 ausgezeichnet haftet, welches eine sehr große Widerstandsfähigkeit
gegenüber mechanischen Belastungen aufweist und wegen des sehr hohen Elastizitätsmoduls der Bordrähte praktisch unver-
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formbar ist. Das Pflaster springt über die Oberflächen der Teile 4 und 5 wegen des sehr geringen Durchmessers der Bordrähte und
wegen des Aushärtens.des Kunstharzes unter Druck darüber hinaus
nur ganz geringfügig hervor.
Die ßewebe aus Bordrähten können,wie die Zeichnung zeigt, eine abnehmende
Breite aufweisen, so daß jegliches unvermitteltes Vortreten über die Oberflächen der Teile H- und 5 vermieden wird.
Ein ähnliches Verfahren läßt sich anwenden:
a) zum Verstärken von beschädigten Teilen oder von z.B.
ι beim Gebrauch durch übermäßiges Abtragen von Materie
lokal geschwächten Teilen;
b) zum Verstärken von Bauteilen, damit sie höheren Nutzlasten standhalten können als den ursprünglich bei der
! Herstellung der Teile vorgesehenen;
I c) zum Herstellen von Flugzeugteilen und nicht nur von
i Pflastern auf zusammenzubauenden, zu reparierenden
■ oder zu verstärkenden Teilen. In diesem Fall werden
j- die Schichten aus Bordrähten und Kunstharz auf einem
j Boden einer Form Ubereinandergelegt, welcher mit einer
I-
; ein Haften verhindernden Substanz beschichtet worden
! ist, bis die gewünschte Dicke erhalten wird, wobei j das Aushärten des Kunstharzes unter Druck erfolgt,
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vorzugsweise unter Einwirkung von Unterdruck, wie beschrieben worden ist. Die Form kann gemäß der gewünschten
Gestalt des Teiles ausgebaucht sein.
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Claims (1)
- Avions Marcel Dassault-BreguetAviationAve. Kleber 17. Mai 1974F-75 Paris Anwaltsakte: M-3109Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Schichten hoher mechanischer Festigkeit insbesondere zur Verwendung in der Luftfahrt, wobei ein synthetisches Kunstharz und eine aus Bordrähten bestehende Bewehrung Verwendung findet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung durch zusammenhängende Gewebe aus Bordrähten (l) gebildet ist, wobei in jedem derselben die Bordrähte (l) durch Verweben mit transversalen Drähten (2) beliebiger Natur in zueinander paralleler Lage gehalten werden, und daß diese ohne vorheriges Umhüllen genommenen und in geeigneter Zahl Ubereinandergelegten Gewebe, so wie sie an ihren Platz gebracht werden, mit einem in kaltem Zustand härtenden Epoxykunstharz umgeben werden.2. Verfahren zum Herstellen eines Pflasters oder einer sehicht-förmigen Verstärkung auf Flugzeugteilen, insbesondere um Teile409849/0900nach Bildung eines Risses wieder zusammenzufügen oder einen auf Abnutzung beruhenden Fehler oder mangelnde Festigkeit auszugleichen, wobei nach geeignetem Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche auf derselben ein einer Bewehrung mit Faserstruktur zugeordnetes Epoxykunstharz aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Bewehrung durch zusammenhängende Gewebe aus Bordrähten (l) gebildet wird, wobei in jedem der Gewebe die Bordrähte (l) durch Verweben mit transversalen Drähten (2) beliebiger Natur in zueinander paralleler Lage gehalten werden, und daß diese ohne vorheriges Umhüllen und in geeigneter Zahl übereinandergelegten Gewebe, so wie sie an ihren Platz gebracht werden, durch ein in kaltem Zustande härtendes Epoxykunstharz eingehüllt werden.J5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebe aus Bordrähten (l) so abgeschnitten werden, daß ihre Abmessungen mit zunehmender Entfernung von der zu reparierenden Oberfläche progressiv abnehmen, um ein unvermitteltes Vorspringen des Pflasters zu vermeiden.4. Verfahren zum Herstellen von Flugzeugteilen, dadurch gekennzeichnet , daß zusammenhängende Gewebe aus Bordrähten (l), in welchen die Bordrähte (1) durch Verweben mit transversalen Drähten (2) beliebiger Natur in zueinander paralleler Lage gehalten werden, ohne vorherige Umhüllung an Formen zur Anlage gebracht werden und in geeigneter Zahl übereinandergelegt werden, und daß sie in der Reihenfolge des An--11-409849/0900bringens mit in kaltem Zustande härtendem Epoxykunstharz umgeben werden.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten während des Aushärtens des Kunstharzes unter Druck gesetzt werden.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck Setzen der Schicht während des Aushärtens des Kunstharzes dadurch erfolgt, daß im Inneren einer die Schicht bedeckenden Hülle (10) ein Unterdruck erzeugt wird.409849/0900Leerseite
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