NL1029088C2 - Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. - Google Patents
Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1029088C2 NL1029088C2 NL1029088A NL1029088A NL1029088C2 NL 1029088 C2 NL1029088 C2 NL 1029088C2 NL 1029088 A NL1029088 A NL 1029088A NL 1029088 A NL1029088 A NL 1029088A NL 1029088 C2 NL1029088 C2 NL 1029088C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- metal
- laminate
- fiber
- strip
- layers
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 82
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 82
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910001240 Maraging steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 238000012074 hearing test Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/022—Mechanical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/05—5 or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/514—Oriented
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/552—Fatigue strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/708—Isotropic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Titel: Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan.
De uitvinding heeft betrekking op vezel-metaallaminaten. De uitvinding heeft daarbij bovendien betrekking op vezel-metaal laminaat verbindingen.
Vezel-metaal laminaten, internationaal ondermeer aangeduid als 5 Fibre Metal Laminates (FML's) zijn hybride materialen, opgebouwd uit dunne metalen platen, verlijmd met één of meer lagen vezels. De vezels liggen daarbij in elke laag vezels bij voorkeur steeds in één richting, waarbij de richtingen van de vezels in verschillende lagen ten opzichte van elkaar bij voorkeur verschillen, in het bijzonder haaks op elkaar liggen.
10 FML's hebben het voordeel boven metalen platen zoals bijvoorbeeld aluminium platen dat de vermoeiingssterkte vele malen groter is. Daarbij . lijkt dit het gevolg te zijn van de vezels die op efficiënte wijze vermoeiingsscheurtjes in de metalen lagen overbruggen, waardoor de groei van deze scheurtjes aanmerkelijk wordt vertraagd of zelfs kan worden 15 tegengegaan. Een nadeel is dat de vezels statische eigenschappen nadelig kunnen beïnvloeden, in het bijzonder ter hoogte van verbindingen zoals verbindingsbouten, klinknagel verbindingen en dergelijke.
De uitvinding beoogt een vezel-metaal laminaat of een verbinding voor vezel-metaal laminaat te bieden met verbeterde statische 20 eigenschappen.
Bij een laminaat volgens de uitvinding wordt een strook materiaal op genomen tussen twee zich ongeveer evenwijdig aan elkaar uitstrekkende metaallagen van het laminaat, welke strook een ten opzichte van de metaallagen relatief hoge elasticiteitsmodulus en/of sterkte heeft, bij 25 voorkeur beide. Door toepassing van een dergelijke strook kan de vermoeiingssterkte ten minste ongeveer gelijk gehouden worden aan die van een vergelijkbaar laminaat zonder genoemde strook materiaal, terwijl de 1029088- 2 statische sterkte aanmerkelijk kan worden verbeterd, in het bijzonder het vermogen tot opnemen van vlaktedruk.
Het verdient daarbij de voorkeur dat het materiaal van genoemde strook in hoofdzaak isotroop is. Daardoor wordt een grotere ongevoeligheid , 5 voor richting van op het laminaat werkende krachten verkregen.
De, een of elke vezellaag in het laminaat is bij voorkeur opgebouwd uit ten minste twee lagen vezels, waarbij in elke laag de vezels in hoofdzaak uniform zijn gericht. De richtingen van de vezels in genoemde lagen in de of elke betreffende vezellaag sluiten bij voorkeur onderling een hoek in, in het 10 bijzonder een hoek tussen 45 en 135 graden, meer in het bijzonder bij voorkeur ongeveer haaks. Daardoor wordt de belastbaarheid in verschillende richtingen nog verder verbeterd.
Bij voorkeur heeft het laminaat een lengterichting en een breedterichting, welke richtingen bij voorkeur ongeveer haaks op elkaar 15 staan, waarbij zowel lagen vezels met een hoofdrichting in de lengterichting als lagen vezels met een hoofdrichting in de breedterichting zijn voorzien, bij voorkeur in elke vezellaag.
Genoemde strook materiaal is bij voorkeur ingebed in de genoemde ten minste ene vezellaag, meer in het bijzonder tussen twee lagen vezels in 20 de betreffende vezellaag. Daardoor kan op eenvoudige wijze een goede verbinding worden verkregen tussen de strook en de verdere lagen van het laminaat, in het bijzonder door verlijming. Door de strook materiaal op te nemen tussen twee vezel lagen, althans lagen vezels kan optimaal gebruik worden gemaakt van de in en/of op de lagen vezels aanwezige lijm. Indien 25 de strook tussen een vezellaag en het metaal van het laminaat wordt gelijmd zal extra lijm moeten worden toegepast.
In het bijzonder voordelig is een uitvoeringsvorm waarbij de of een genoemde strook zich in een zone van het laminaat uitstrekt waar een verbinding is of moet worden gevormd met een ander onderdeel, 30 bijvoorbeeld een andere plaat laminaat, een bevestigingselement, een 1029088- 3 framedeel, een montagedeel of dergelijke. Daardoor wordt een bijzonder geschikte, plaatselijke versterking van het laminaat verkregen, daar waar de grootste plaatselijke krachten en/of de hoogste vermoeiing verwacht kan worden. Bij voorkeur is het oppervlak van de strook of de stroken 5 gezamenlijk aanmerkelijk kleiner dan het oppervlak van het laminaat. Daardoor wordt verhinderd dat het gewicht van het laminaat ongewenst veel toeneemt, terwijl toch de gewenste verbeteringen kunnen worden verkregen.
In het bijzonder voordelig is een uitvoeringsvorm waarbij de 10 elasticiteitsmodulus en/of de treksterkte en/of de vloeigrens van het materiaal van de strook hoger liggen dan die van het metaal van het laminaat. De dikte van de strook is bij voorkeur in de orde van grootte van de dikte van de metaallagen of kleiner. De dikte van de strook kan zelfs aanmerkelijk kleiner zijn dan die van de metaallagen. Daardoor draagt de of 15 elke strook relatief weinig bij aan het gewicht van het laminaat en zorgt desondanks voor een grote verbetering in de mechanische eigenschappen daarvan.
De of elke strook is bij voorkeur vervaardigd uit metaal met een stijfheid groter dan ongeveer 150 GPa, een sterkte van bijvoorbeeld 20 tenminste 800 MPa, hoge taaiheid en corrosiebestendig. Voorbeelden daarvan die bijzonder voordelig zijn zijn roestvast staal soorten, in het bijzonder een nikkel-staal legering (maraging steel). Roestvast staal (RVS) is voordelig vanwege de hoge stijfheid ten opzichte van aluminium, hoge corrosievastheid ten opzichte van gewoon staal, hoge sterkte en hoge 25 taaiheid.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een constructie of deel daarvan zoals beschreven in conclusie 15.
Een dergelijke constructie heeft het voordeel dat deze bijzonder licht kan worden uitgevoerd terwijl deze toch superieure mechanische 30 eigenschappen heeft in vergelijking met bijvoorbeeld een volledig metalen of 1029088- 4 volledig kunststof constructie van hetzelfde type. Bevestigingselementen zoals pennen, bouten en moeren, popnagels, klinknagels en dergelijke zich door gaten in de constructie uitstrekkende bevestigingsmiddelen kunnen daarbij op bekende wijze worden gebruikt zonder dat ongewenst lage 5 vloeigrenzen worden verkregen. Bovendien wordt de mechanische sterkte van de constructie vergroot.
Een constructie volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld twee laminaten volgens de uitvinding omvatten die op elkaar zijn vastgezet met randzones, waarbij in de betreffende randzones genoemde stroken zijn 10 voorzien, zodanig dat bevestigingsmiddelen zich door openingen in genoemde randzones en derhalve door genoemde stroken uitstrekken. Uiteraard kan ook een stompe verbinding worden vervaardigd waarbij twee randzones van twee laminaten tegen elkaar in plaats van op elkaar worden gelegd en onderling verbonden door bijvoorbeeld een verdere plaat of 15 framedeel dat beide randzones althans gedeeltelijk overdekkend wordt aangebracht en op genoemde randzones Wordt vastgezet, bijvoorbeeld met genoemde bevestigingsmiddelen door genoemde randzones en derhalve door genoemde stroken.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het 20 vervaardigen van vezel-metaal laminaten (FML's), gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 18.
Een dergelijke werkwijze biedt het voordeel dat laminaten kunnen worden vervaardigd die relatief licht zijn en toch bijzonder sterk in verhouding tot traditionele FML's zonder genoemde ten minste ene strook, 25 in het bijzonder in gebruik in constructies waarbij bevestigingsmiddelen in of door genoemde strook met het laminaat zijn verbonden. De mechanische eigenschappen van het verkregen laminaat en daarmee vervaardigde constructies kunnen daarmee worden verbeterd zonder dat het gewicht daarvan ongewenst wordt vergroot.
1029088- 5
De of elke strook wordt bij voorkeur volledig verlijmd met ten minst twee lagen vezels of een laag vezels en een metaallaag in genoemd laminaat, waardoor de verbinding verder wordt geoptimaliseerd en de mechanische eigenschappen verder worden verbeterd.
5 Zonder aan enige theorie te willen worden gebonden lijkt de verbetering van de mechanische eigenschappen van een laminaat volgens de uitvinding ten opzichte van een gelijk laminaat zonder genoemde ten minste ene strook materiaal het gevolg te zijn van ten minste een verhoging van de vloeigrens rond openingen waarin bevestigingsmiddelen worden vastgezet. 10 Terwijl gebruik van de vezels op gebruikelijke wijze de vorming van vermoeiingsscheuren of -breuken tegengaat, althans groei van vermoeiingsscheuren of -breuken aanmerkelijk vertraagt.
Ter verduidelijking van de uitvinding zullen uitvoeringsvormen daarvan nader worden toe gelicht aan de hand van de tekening. Daarin 15 toont: fig. 1 schematisch in gedeeltelijk uiteengenomen toestand een strook vezel-metaal laminaat (FML) volgens de stand van de techniek; fig. 2 schematisch in perspectivisch aanzicht een strook laminaat volgens de uitvinding, voorzien van twee metaallagen en twee lagen vezels 20 met een tussengelegen strook materiaal; hg. 3Λ en 6 schematisch in gedeeltelijk doorgesneden zijaanzicht een verbinding tussen twee platen laminaat volgens de uitvinding, in twee alternatieve uitvoeringsvormen; fig. 4 een grafische weergave van de 2% trekgrens (hearing yield) 25 en de eerste maximale belasting piek (hearing ultimate) van een laminaat zonder genoemde strook vergeleken met een zelfde laminaat met genoemde strook, bij belasting; fig. 5 in zijaanzicht schematisch een laminaat volgens de uitvinding in een alternatieve uitvoeringsvorm; en 4029088- 6 fig. 6 schematisch in zijaanzicht een opstelling voor een holt hearing test als gebruikt voor de test van een laminaat volgens de uitvinding.
De getoonde en beschreven uitvoeringsvormen zijn slechts ter 5 illustratie getoond en dienen geenszins beperkend te worden opgevat. Vele variaties daarop zijn mogelijk binnen de uitvindingsgedachte als verwoord in de conclusies. In deze beschrijving hebben gelijke of corresponderende delen gelijke of corresponderende verwijzingscijfers.
In fig. 1 is in gedeeltelijk uiteengenomen toestand de opbouw van 10 een uit de stand van de techniek bekend vezel-metaal laminaat (Fiber Metal Laminate; FML) getoond, dat verder zal worden aangeduid als "laminaat" of "FML". Dergelijke laminaten zijn bekend en worden bijvoorbeeld commercieel beschikbaar als Glare® of Arall®. Een dergelijk laminaat is gebruikelijk opgebouwd uit afwisselende metaallagen en kunststof 15 vezellagen, onderling verlijmd. In het in fig. 1 getoonde voorbeeld omvat het laminaat 1 een eerste laag metaal 2, een daarop gelijmde eerste vezellaag 3, een daarop gelijmde tweede metaallaag 4, een daarop gelijmde tweede vezellaag 5 en ten slotte een daarop gelijmde derde metaallaag 6. De verschillende lagen 2-6 zijn bij voorkeur volledig verlijmd. De metaallagen 20 zijn bijvoorbeeld gevormd uit gewalst of geextrudeerd aluminium of een aluminium legering, de lagen vezels zijn bijvoorbeeld gevormd uit aramide en/of glasvezels, ingebed in kunststof of hars. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn de vezellagen 3, 5 in hoofdzaak opgebouwd uit een tweetal lagen 7, 8 vezels 9. Elke laag vezels 7, 8 heeft een in hoofdzaak 25 uniforme verdeling van langgerekte vezels 9 met een lengterichting, zodanig dat deze zich met genoemde lengterichting met name in een hoofdrichting 10 respectievelijk 11 uitstrekken. De hoofdrichtingen 10, 11 sluiten onderling een hoek in, in het bijzonder een hoek tussen ongeveer 45 en 135 graden. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is de ingesloten hoek α 1029088·? 7 ongeveer 90 graden. Daardoor wordt in verschillende richting een optimaal gebruik van de vezels gemaakt.
Een dergelijke opbouw biedt superieure vermoeiingseigenschappen in vergelijking tot vergelijkbare, volledig metalen platen, doch een aantal 5 statische eigenschappen daarvan is minder. Gebleken is dat met name daar waar verbindingen dienen te worden gevormd met bijvoorbeeld andere plaatdelen of constructiedelen, bijvoorbeeld met boutverbindingen of nagelverbindingen, statische eigenschappen onvoldoende kunnen zijn.
In fig. 2 is in perspectivisch aanzicht een laminaat 1 volgens de 10 uitvinding getoond, opgebouwd uit in hoofdzaak een eerste metaallaag 2 en een tweede metaallaag 4 en daartussen een vezellaag 3 die een eerste laag 7 en tweede laag 8 vezels 9 omvat, met hoofdrichtingen 10, 11 die een hoek α van ongeveer 90 graden insluiten. Het 1 laminaat heeft een breedterichting B en een lengterichting L, waarvan in fig. 2 slechts een deel is getoond. De 15 lengterichting L en de breedte richting B staan ongeveer haaks op elkaar en op de dikterichting D van het laminaat 1. Evenwijdig aan de lengterichting L strekt zich een langsrand 12 van het laminaat 1 uit. Langs de langsrand 12 is een randzone 13 gedefinieerd met een breedte Bi, evenwijdig aan de breedterichting B. In de randzone 13 is een aantal gaten 14 voorzien die zich 20 door het gehele laminaat 1 uitstrekken, haaks op het door de breedte en lengterichting gedefinieerde oppervlak 15 van het laminaat. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn drie (rijen) gaten 14 voorzien, naast elkaar. De middellijn M van het dichtst bij de langsrand gelegen gat 14A ligt op een afstand E van de langsrand, welke afstand wordt aangedmd als 25 randafstand. Deze wordt bij voorkeur ongeveer twee keer zo groot gekozen als de diameter van de betreffende opening 14A, althans van een daarin passend op te nemen verbindingselement. Uiteraard kan deze evenwel anders worden gekozen.
In genoemde randzone 13 is in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld 30 een materiaal strook 16 op genomen, tussen de twee lagen 7, 8 vezels 9. Deze 1029088- 8 strook 16 heeft een breedte B2 die in hoofdzaak overeenkomt met de breedte Bi van de randzone 13, althans een zodanige breedte dat de relevante openingen 14 zich door genoemde strook uitstrekken. De lengte van de strook, gezien in de lengterichting L van het laminaat, kan zodanig gekozen 5 worden dat alle openingen 14 in genoemde randzone 13 zich daardoorheen uitstrekken en kan bijvoorbeeld gelijk zijn aan de lengte van het laminaat. De strook 16 is bij voorkeur vervaardigd uit een isotroop materiaal. Bij voorkeur is het materiaal van de strook 16 zodanig gekozen dat dit een elasticiteitsmodulus en/of treksterkte heeft die hoger is dat die van het 10 metaal dat is gebruikt voor de metaallagen van het laminaat. Bij voorkeur is zowel de elasticiteitsmodulus als de treksterkte hoger.
In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is de strook vervaardigd uit nikkel-staal legering, waarvan de dikte di niet groter is dan de dikte d2 van de metaallagen 2, 4. De dikte di is bij voorkeur kleiner dan 15 de dikte d2 van de metaallagen.
In fig. 3A is een eerste uitvoeringsvorm van een verbinding 17 tussen twee laminaten IA, 1B getoond, in dwarsdoorsnede evenwijdig aan de breedterichting B. Hierbij is de randzone 13A van het eerste laminaat IA (in fig. 3A het bovenste) gelegd op de randzone 13B van het tweede laminaat 20 1B. Een verbindingselement 18 in de vorm van een klinknagel of boutverbinding is door zich boven elkaar uitstrekkende openingen 14 in de beide randzones 13A, B vastgezet. Zoals duidelijk zichtbaar liggen de stroken 16 boven elkaar.
In fig. 3B is een tweede uitvoeringsvorm van een verbinding 17 25 tussen twee laminaten IA, 1B getoond, in een stompe verbinding, welke bovendien zijn verbonden met een framedeel 19, bijvoorbeeld een spant van een voertuig of een ander constructiedeel. Hierbij zijn de langsranden 12A, B van de beide laminaten IA, B tegen elkaar geschoven op een vlak 20 van het framedeel 19, zodanig dat de randzones 13A, B van de laminaten op 30 genoemd vlak 20 rusten. Vervolgens zijn boutverbindingen gevormd door 1029086- 9 openingen 14 in genoemde randzones, welke zich door de daarin aangebrachte stroken 16 uitstrekken, en door gaten in het framedeel 19, zodat een vaste verbinding is verkregen.
Het zal duidelijk zijn dat ook allerlei andere vormen van 5 verbindingen kunnen worden gevormd tussen laminaten volgens de uitvinding met elkaar en/of met andere artefacten zoals constructiedelen, bevestigingselementen, draagconstructies, frames en dergelijke.
Teneinde de uitvinding te testen zijn twee typen laminaat 1 vervaardigd, te weten Glare2-2/l-0.4 en Glare3-3/2-0.4, beide met en zonder 10 genoemde strook 16 (vergelijkbaar met fig. 2). Glare2-2/l-0.4 is gevormd uit twee aluminium lagen 2, 4 met een dikte van ongeveer 0.4 mm. Daartussen is gelijmd een vezellaag 3 met één laag glasvezels 9 die zich in hoofdzaak uniform en in één richting uitstrekken, in de walsrichting van het aluminium, met een dikte van ongeveer 0.25 mm. Glare3-3/2-0.4 heeft een 15 overeenkomstige opbouw (vergelijkbaar met fig. 1) waarbij drie lagen 2, 4, 6 i aluminium zijn toegepast met een dikte van ongeveer 0.4 mm met j daartussen twee vezellagen 3, 5, elk opgebouwd uit twee lagen vezels 7, 8, i elk met een uniforme verdeling van glasvezels met een lengterichting 10, 11 die elkaar kruisen, in het bijzonder onder een hoek van ongeveer 90 graden.
20 De laminaten met de strook 16 hadden een gelijke opbouw, waarbij bij de Glare2-2/l-0.4 de strook 16 werd vervaardigd uit een nikkel-staal met . een dikte van 0.08 mm en werd gelijmd in de vezellaag 3, door deze gedeeltelijk te splitsen. Bij de Glare3-3/2-0.4 werden gelijke stroken 16 nikkel-staal toegepast, waarbij in elke vezellaag 3, 5 tussen de betreffende 25 lagen vezels 7, 8 een strook werd aangebracht. De stroken 16 hebben een stijfheid van ongeveer 210 GPa en een sterkte van ongeveer 1500 MPa. In de randzone 13 van elk laminaat werd een gat 14 aangebracht. Elk gat 14 had een diameter van ongeveer 4.8 mm, evenals een pen 18 die daardoorheen werd gestoken, met een nauwkeurige passing. De 30 randafstand E was ongeveer 9.6 mm, terwijl de breedte van de 1029088“ 10 respectievelijk elke strook daarbij ongeveer gelijk was aan zes maal de pen diameter. Deze was derhalve ongeveer 28.8 mm.
De laminaten werden alle aan dezelfde standaard boutsterkte draagtest (bolt bearing test) onderworpen, met laterale inklemming van het 5 laminaat als getoond in figuur 6 teneinde het draagvermogen te testen. In fig. 6 is een teststrook laminaat 1 met een randstrook 13 tussen twee platen 21 van een testblok 22 geplaatst, welke platen 21 met behulp van vulplaten 23 tegen een trek plaat 24 werden vastgezet, zodanig dat de afstand tussen de platen 21 gelijk was aan de dikte van de randzone 13, zonder dat 10 klemming optrad. Een pen 18 werd door de platen 21 en door het gat 14 in de randzone gestoken. De tegenover de randzone 13 gelegen zijde van het laminaat werd ingeklemd in een klauw 25 van een test bank, evenals de trekplaat 24, waarna het laminaat op trek kon worden belast. De Glare2-2/1-0.4 werd zowel in de vezelrichting (en dus in de walsrichting) als haaks 15 daarop gemeten. De Glare3-3/2-0.4 werd alleen in de walsrichting van de metaallagen gemeten.
In fig. 4 is grafisch weergegeven het verschil in Bearing Yield en Bearing Ultimate weergegeven tussen Glare2-2/l-0.4 zonder de strook 16 en Glare2-2/l-0.4 volgens de uitvinding met genoemde strook 16. Bearing Yield 20 wordt daarbij gedefinieerd als een belasting die een 2 % permanente deformatie van de gaten tot gevolg heeft, vergelijkbaar met treksterkte. Bearing Ultimate wordt gedefinieerd als de spanning waarbij de eerste maximale belastingpiek optreedt, normaliter bij maximale stress. In fig. 4 zijn langs de verticale as de waarden voor de draagsterkte ob gegeven in 25 MPa. Naast elkaar zijn twee keer twee balken getoond, van links naar rechts Bearing Yield voor respectievelijk Glare2-2/l-0.4 zonder strook 16 en Glare2-2/l-0.4 met strook 16 volgens de uitvinding en Bearing Ultimate van Glare2-2/l-0.4 zonder strook 16 en Glare2-2/l-0.4 volgens de uitvinding met strook 16. Duidelijk is dat het draagvermogen door toevoeging van de 30 relatief lichte, dunne en smalle strook een verhoging van het 11029088- 11 draagvermogen teweeg heeft gebracht van ongeveer 20%. Waarbij opgemerkt dient te worden dat de verlijming van de strook 16 met de vezels in de testlaminaten suboptimaal was en derhalve een nog grotere verbetering te verwachten is indien de verlijming verder wordt 5 geoptimaliseerd. Voor Glare3-3/2-0.4 werden vergelijkbare resultaten gevonden.
In fig. 5 is in zijaanzicht schematisch een verdere uitvoeringsvorm van een laminaat volgens de uitvinding getoond. Daarbij is zowel een randzone 13A als een op afstand van de langsrand 12 gelegen zone 21 10 voorzien van een strook 16 materiaal tussen de eerste en tweede metaallaag 2, 4, in de vezellaag 3, zodat op het oppervlak van het laminaat een constructie deel kan worden bevestigd.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en tekeningen getoond uitvoeringsvoorbeelden. Vele variaties daarop zijn 15 mogelijk binnen het door de conclusies geschetste raam van de uitvinding. Zo kunnen andere vormen, lengten, breedten, dikten en/of aantallen stroken 16 worden toegepast, waarbij de strook bovendien tussen een vezellaag of laag vezels en een naastgelegen metaallaag kan worden gelijmd. Het laminaat 1 kan uit meer lagen zijn opgebouwd, waarbij andere materialen 20 kunnen worden toegepast, in het bijzonder aluminium legeringen en andere lichtmetalen en lichtmetaal legeringen voor de metaallagen en andere kunststoffen, in het bijzonder vezelversterkte kunststoffen als vezellagen. Twee of meer stroken 16 kunnen zijn voorzien tussen twee metaallagen. het laminaat kan anders, dan vlak worden uitgevoerd, bijvoorbeeld enkel of 25 dubbel gekromd. De, een of elke strook 16 kan uit een ander materiaal worden vervaardigd, zolang dit een hogere treksterkte en/of een hogere elasticiteitsmodulus heeft dan het voor het laminaat toegepaste overige metaal zoals in het bijzonder aluminium. Het zal voor de vakman direct duidelijk zijn dat in samenstelling en opbouw op gebruikelijke wijze keuzes 30 gemaakt kunnen worden.
1029008-
Claims (19)
1. Vezel-metaal laminaat (FML) voorzien van ten minste twee metaal lagen en ten minste één vezellaag gelijmd tussen genoemde twee metaallagen, waarbij genoemd laminaat een lengte en breedte heeft welke zijn gelegen in twee haaks op elkaar gelegen richtingen welke zich haaks op 5 een dikterichting van het laminaat uitstrekken, waarbij in dikterichting gezien tussen genoemde ten minste twee metaallagen een strook materiaal, bij voorkeur in hoofdzaak isotroop materiaal, in het bijzonder metaal is voorzien, met een ten opzichte van het metaal van de metaallagen relatief hoge elasticiteitsmodulus en/of hoge sterkte, welke strook een breedte heeft 10 die kleiner is dan de breedte van het laminaat en/of een lengte heeft die kleiner is dan de lengte van het laminaat.
2. Vezel-metaal laminaat volgens conclusie 1, waarbij genoemde vezellaag ten minste een eerste en een tweede laag in hoofdzaak uniform gerichte vezels omvat.
3. Vezel-metaal laminaat volgens conclusie 2, waarbij in de eerste laag vezels de vezels een eerste hoofdrichting hebben en in de tweede laag de vezels een tweede hoofdrichting hebben, welke hoofdrichtingen onderling een hoek insluiten, zodanig dat genoemde richtingen niet parallel lopen en bij voorkeur een hoek van ongeveer 90° insluiten.
4. Vezel-metaal laminaat volgens conclusie 3, waarbij de eerste en tweede richting in hoofdzaak evenwijdig liggen aan respectievelijk de lengterichting en de breedterichting van het laminaat.
5. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde strook materiaal is ingebed in de genoemde ten minste 25 ene vezellaag. 1029088-
6. Vezel-metaal laminaat volgens conclusie 5, waarbij genoemde strook materiaal is opgenomen tussen de genoemde eerste en tweede laag vezels.
7. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, 5 waarbij de strook materiaal zich langs een rand van het laminaat uitstrekt in een lengterichting, waarbij de breedte van de strook kleiner is dan de breedte van het laminaat.
8. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde strook materiaal is vervaardigd uit een materiaal met 10 een elasticiteitsmodulus die hoger is dan die van het metaal van de metaallagen.
9. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde strook materiaal is vervaardigd uit een materiaal met een sterkte die hoger is dan die van het metaal van de metaallagen.
10. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde strook materiaal een dikte heeft die in de orde van grootte ligt van de dikte van de metaallagen, in het bijzonder ongeveer gelijke dikte of een kleinere dikte heeft.
11. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, 20 waarbij genoemde strook is vervaardigd uit staal, een staallegering of een staallaminaat.
12. Vezel-metaal laminaat volgens conclusie 11, waarbij genoemde strook een staal-nikkel legering omvat.
13. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, 25 waarbij genoemde ten minste twee metaallagen zijn vervaardigd uit aluminium of een aluminium legering en waarbij genoemde ten minste ene vezellaag glasfibers omvat, ingebed in een hars, kunststof of dergelijk vulmateriaal.
14. Vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, 30 waarbij nabij ten minste één langsrand een randzone is voorzien waarin 1029088“ zich door het laminaat uitstrekkende gaten zijn voorzien, waarbij genoemde strook zich over ten minste de randzone uitstrekt.
15. Constructie omvattende ten minste één vezel-metaal laminaat volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemd laminaat is 5 verbonden met een verder constructiedeel via een verbinding gevormd in of aan een deel van genoemd laminaat dat genoemde ten minste ene strook materiaal omvat.
16. Constructie omvattende een vezel-metaal laminaat volgens conclusie 14, waarbij zich door genoemde openingen bevestigingspennen 10 zoals bouten of nagels uitstrekken waarmee een verder constructiedeel aan genoemd laminaat is vastgezet.
17. Constructie volgens een der conclusies 15 of 16, waarbij genoemd constructiedeel een verder vezel-metaal laminaat volgens een der conclusies 1-15 is.
18. Werkwijze voor het vervaardigen van een vezel-metaal laminaat, waarbij op een eerste laag metaal een eerste vezellaag wordt gelijmd en op een tweede laag metaal een tweede vezellaag wordt gelijmd, waarbij de eerste en de tweede vezellaag met elkaar worden verbonden en waarbij tussen genoemde eerste en tweede vezellaag ten minste één strook 20 materiaal met een ten opzichte van het metaal van ten minste een van de metaallagen relatief hoge elasticiteitsmodulus en/of treksterkte wordt aangebracht.
19. Werkwijze volgens conclusie 18, waarbij de metaallagen een dikterichting hebben en een strook wordt gebruikt met een dikterichting 25 ongeveer parallel aan de dikterichting van de metaallagen en een oppervlak, gezien haaks op genoemde dikte, dat aanmerkelijk kleiner is dan het oppervlak van genoemde metaallagen gezien ongeveer haaks op de dikterichting van de betreffende metaallagen. 30 1029088-
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1029088A NL1029088C2 (nl) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. |
PCT/NL2006/000255 WO2006123928A1 (en) | 2005-05-20 | 2006-05-19 | Fibre metal laminates and constructions provided therewith |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1029088 | 2005-05-20 | ||
NL1029088A NL1029088C2 (nl) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1029088C2 true NL1029088C2 (nl) | 2006-11-21 |
Family
ID=35583334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1029088A NL1029088C2 (nl) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1029088C2 (nl) |
WO (1) | WO2006123928A1 (nl) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2005028C2 (en) * | 2010-07-05 | 2012-01-09 | Univ Delft Tech | Laminate and airplane provided with such a laminate. |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2759399B1 (en) * | 2013-01-28 | 2015-05-13 | GS4C S.r.L. | Multilayer wall and method for forming said wall |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998053989A1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Akzo Nobel N.V. | Method for making a laminate and laminate obtainable by said method |
WO2003068494A1 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-21 | Stork Fokker Aesp B.V. | Laminated panel with discontinuous internal layer |
WO2005002845A2 (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-13 | Stork Fokker Aesp B.V. | Laminate with local reinforcement |
-
2005
- 2005-05-20 NL NL1029088A patent/NL1029088C2/nl not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-05-19 WO PCT/NL2006/000255 patent/WO2006123928A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998053989A1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Akzo Nobel N.V. | Method for making a laminate and laminate obtainable by said method |
WO2003068494A1 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-21 | Stork Fokker Aesp B.V. | Laminated panel with discontinuous internal layer |
WO2005002845A2 (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-13 | Stork Fokker Aesp B.V. | Laminate with local reinforcement |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2005028C2 (en) * | 2010-07-05 | 2012-01-09 | Univ Delft Tech | Laminate and airplane provided with such a laminate. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006123928A1 (en) | 2006-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8956711B2 (en) | High impact strength, elastic, composite, fibre, metal laminate | |
CN1678805B (zh) | 延长保持元件 | |
US20140346811A1 (en) | Carbon fiber prepreg-wrapped beam structures | |
US9273741B1 (en) | Composite disc brake backing plate | |
US5087503A (en) | Composite constant stress beam with gradient fiber distribution | |
NL8100088A (nl) | Laminaat uit metalen platen en daarmede verbonden draden, alsmede werkwijzen ter vervaardiging daarvan. | |
NL8100087A (nl) | Laminaat uit metalen platen en daarmede verbonden draden. | |
WO2003037668A1 (de) | Aufprallträger einer fahrzeugkarosserie | |
US10195823B2 (en) | Composite component | |
TWI767938B (zh) | 混合式複合材料 | |
EP3564025A1 (en) | Exterior panel and method for manufacturing exterior panel | |
KR20130121817A (ko) | 에지 제어를 수행하는 분절형 탄성중합체 진동 마운트 | |
NL1029088C2 (nl) | Vezel-metaal laminaten en constructies voorzien daarvan. | |
DE102008047333B4 (de) | Verbindungen zwischen einem monolithischen Metallbauteil und einem endlos faserverstärkten Laminatbauteil sowie Verfahren zur Herstellung derselben | |
US10919351B1 (en) | Loading bracket for composite structural components | |
JP2003129611A (ja) | 曲げ強度部材 | |
JP6358280B2 (ja) | 車体パネルの取付構造 | |
KR100612032B1 (ko) | 복합재 보의 적층각 최적화 방법 | |
CN103359276B (zh) | 保护加强板的方法和装置以及相应的复合面板 | |
CA2857790A1 (en) | Wood-steel composite structure | |
BE391990A (nl) | ||
RU2353526C2 (ru) | Слоистый материал с местным армированием | |
EP3003836B1 (en) | Sandwich element and a load floor made as such an element | |
KR101790166B1 (ko) | 복합 플레이트 보강 구조 및 시공 방법 | |
US11964699B2 (en) | Metal - fiber reinforced plastic composite, metal - fiber reinforced plastic composite unit, method of production of metal - fiber reinforced plastic composite, and auto part |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
TD | Modifications of names of proprietors of patents |
Owner name: STICHTING MATERIALS INNOVATION INSTITUTE (M2I) Effective date: 20081031 |
|
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20091201 |