DE2827829A1 - Verfahren zur herstellung von rotationssymmetrischen bauteilen aus kurzfasermasse - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen aus Kurzfasermasse

Kurzfaserpreßmassen werden seit langem zur Herstellung kompliziert geformter Formkörper in Preßformen verwendet. Die Reißlänge, also die spezifische Festigkeit dieser Werkstoffe reicht jedoch für eine Anwendung bei extrem schnell rotierenden Bauteilen, wie Verdichterrädern von Gasturbinen oder Turboladern, nicht aus.

In der DT-PS 21 63 799 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem gerichtete Kurzfasermatten hoher Festigkeit gut hergestellt werden können. Preßteile aus solchen mit Kunstharz vorimprägnierten Matten haben recht hohe Reißlängen, nämlich bis zu 90 % der von Wickelkörpern. Bei diesem Verfahren werden die in einer aus Harz, Härtern und Lösungsmitteln bestehenden Flüssigkeit aufgeschlämmten Fasern ähnlich wie bei Papierherstellung auf ein bewegtes Bandsieb geschüttet, wobei durch die Bandbewegung und durch die Strömung ein

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Ausrichten der Fasern erfolgt. Diese Matten (Prepregs) können dann zu flächigen Formstücken zugeschnitten werden, welche dann so aufeinandergelegt werden können, daß ein geschichteter voluminöser Verformkörper entsteht, der schließlich in eine Preßform eingelegt und dort zu einem hochfesten Formkörper verdichtet und ausgehärtet wird.

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Nachteilig ist dabei die Herstellung aus vielen einzelnen Lagen von gerichteter Fasermasse und die symmetrische Anordnung dieser Lagen. Weiterhin lassen sich rotationssymmetrische Körper nur bei vielen Lagen mit einigermaßen annehmbarer Faseranordnung herstellen. Besonders schwierig ist der Aufbau des richtigen Volumens und die Verteilung der Masse bei einem kompliziert gestalteten Körper, wie z. B. einem integral beschaufelten Verdichterrad. Spiralige oder radiale Lagen können bei diesem Verfahren nicht oder nur mit großem Aufwand hergestellt werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftliches Herstellungsverfahren für Bauteile der eingangs angegebenen Art von hoher Festigkeit aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Die gewünschte

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Faserlage, insbesondere eine spiralige Faserausrichtung, und der gewünschte Schichtaufbau lassen sich ohne weiteres verwirklichen.

Der Anspruch 2 betrifft die Herstellung eines dickwandigen Rohkörpers, bei dem beim Abdampfen der Lösungsmittel Schwierigkeiten auftreten können.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäß hergestellten rotationssymmetrischen Körper in Draufsicht und

Fig. 2 diesen Körper im Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1.

In Fig. 2 ist ein nach Anspruch 2 hergestellter, aus zwei Teilkörpern 1 und 2 zusammengesetzter Rohkörper dargestellt. Die beiden Teilkörper sind mechanisch, z. B. durch Nähen miteinander verbunden worden. Der Umfang 1a bzw. 2a ist, z. B. zur Aufnahme von Laufschaufeln, verdickt ausgebildet; in einem einzigen Rohkörper könnten diese Verdickungen nicht mehr sicher und mit einwandfreiem Faserlauf hergestellt werden. Es ist dargestellt, daß ein recht günstiger Faserlauf verwirklicht werden kann.

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In der Draufsicht auf einen solchen Rohkörper gemäß Fig. 1 ist der je nach dem jeweiligen Radius R¹, R¹¹ oder R¹'' verschiedene Faserlauf 3', 3¹¹, 3¹'¹ angedeutet. Es können also Faserlage und -aufbau an die im Betrieb eintretenden Spannungen optimal angepaßt werden. Ferner sind diese Spannungen er und er über dem jeweiligen Radius R aufgetragen .

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   a) die Flüssigkeit aus Lösungsmitteln besteht,

   b) ein Rohkörper (1 oder 2) dadurch hergestellt wird, daß die aufgeschlänunte Fasermasse durch eine von innen radial nach außen geführte Flachdüse in ein sich drehendes rotationssymmetrisches Gefäß mit siebartiger Wandung eingebracht wird, dessen Innenform der endgültigen Bauteilform ähnlich, jedoch um die beim anschließenden Preßvorgang eintretende Volumenverkleinerung größer ist und daß der Rohkörper, nachdem er mit einer Matrix aus Harz und Härtern

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   ORIG/NAL INSPECTED

   getränkt wurde, in einer Preßform in die endgültige Gestalt gepreßt wird, wobei auch die Aushärtung erfolgt.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von vorwiegend rotationssymmetrischen Bauteilen hoher Festigkeit aus in einer Flüssigkeit aufgeschlämmten Kurzfasern, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Flüssigkeit aus Harz, Härtern und Lösungsmitteln besteht,

   b) die aufgeschlämmte Fasermasse durch eine von innen radial nach außen geführte Flachdüse in ein sich drehendes rotationssymmetrisches Gefäß mit siebartiger Wandung eingebracht wird, dessen Innenform der endgültigen Bauteilform ähnlich, jedoch um die beim anschließenden Preßvorgang eintretende Volumenverkleinerung größer ist, und daß

   c) der Rohkörper in einer Preßform in die endgültige Gestalt gepreßt wird, wobei auch die Aushärtung erfolgt.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung dickwandiger Rohkörper mehrere nach Anspruch 1 hergestellte Rohkörper (1 und 2) aufeinandergelegt werden, die dann durch Nähen dreidimensional miteinander verbunden werden.

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