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8. Verbundwerkstoffe8. Verbundwerkstoffe

J. Evers AprilJ. Evers April 2010

Einteilung der Werkstoffe

Verbundwerkstoffe - Überblick

Verbundwerkstoffe sind aus mehreren Werkstoffen zusammengesetzt undvereinen die positiven Eigenschaften in einem neuen Werkstoff.

Zu den wichtigsten zählen glasfaserverstärkte, kurz GFK, oder Hartmetalle

Nicht zu den Verbundwerkstoffen gehören die Legierungen. Bei ihnen sinddie Einzelstoffe gelöst oder fein verteilt. Bei den Verbundwerkstoffen liegendie Einzelstoffen unverändert und in wesentlich größeren Teilchen vor.

Verbundwerkstoffe - Aufbau

Bei den faserverstärkten Kunststoffen (GFK/CFK) werden die hohe Zugfestigkeit der Glasfasern mit der Zähigkeit der Kunststoffe kombiniert. Die Sprödigkeit der Glasfasern und die geringe Festigkeit der Kunststoffe werden überdeckt.

Bei den Hartmetallen wird die Härte der Hartstoffe (Wolframcarbid) und die Zähigkeit der Metalle (Cobalt) in einem Verbundwerkstoff vereinigt. Die Sprödigkeit der Hartstoffe und die geringe Härte des Metalls treten im Verbund nicht in Erscheinung.Das Verstärkungsmaterial erhöht die Festigkeit, die Bindung hält den Stoff zusammen.

Verbundwerkstoffe – GFK/CFK - EigenschaftenDie faserverstärkten Kunststoffe, kurz GFK/CFK genannt, bestehen aus einer Kunststoff-Grundmasse , in die Verstärkung Glasfasern oder Kohlefasern eingearbeitet sind. Als Kunststoff-Grundmasse werden duroplastische Kunststoffe wie Epoxidharze (EP) eingesetzt. Die eingearbeiteten Fasern besitzen eine hohe Zugfestigkeit bis ca. 1000 N/mm2.Die einzelnen Faser werden in Matten, Gewebe und Vlies verarbeitet. Bei normaler Beanspruchung werden Glasfasern eingebunden (GFK), bei hoher Belastung nimmt man Kohlefasern (CFK).Die Eigenschaften des jeweils verwendeten faserverstärkten Kunststoffes hängt vom Kunststoff, Art, Anteil und Ausrichtung der Faser ab.

Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

Die Herstellung hängt von der Bauteilgröße und der Geometrie ab.

• Spritzgießen (Kleinteile mit kurzen Fasern)

• Formpressen (Karosserieteile)

• Handlaminieren (Boote)

• Faserharzspritzen (große Bauteile)

• Nasswickeln (Rohre)

Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

Verbundwerkstoffe - GFK/CFK - Herstellung

Verbundwerkstoffe - Hartmetalle

Die Hartmetalle bestehen aus einem Gerüst aus sprödharten Carbidkörnernwie Wolframcarbid (WC) und einer metallischen Bindung, die die Räume

zwischen den Carbidsplittern füllt.Diese Kombination ergibt einen Verbundwerkstoff, der seine Härte und

Verschleißfestigkeit von den Carbidkörnern und seine Zähigkeit von der Metall-bindung erhält. Er wird als Schneidwerkstoff verwendet.