ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Investigations on erosion protection of carbon-fibre-reinforced thermosetting plasticsA double layer system of polyurethane rubber and a metal foil was described by calculation and experiment. There is a significant increase in erosion resistance of a carbon-fibre-reinforced plastic component by application of this system and the experimental results correlate with theoretical estimations. Among the investigated materials surface layers of titanium and a titanium aluminium alloy respectively possess the best resistance in the range of all angles of incidence. The polyurethane rubber also exhibits a very good erosion behaviour under conditions of normal impact as well as at shallow impact angles at room temperature. So the rubber takes care of a good emergency running quality after a destruction of the metal foil. It was found that the relative erosion rate of the protective metal layer decreases with increasing thickness of the rubber. A thickness of about 0,5-0,7 mm of the protective metal layer is sufficient in practice. The titanium foil should have a thickness of about 100-200 m̈m for the design life because if the metal foil is too weak it will undergo destruction rather fast under laboratory conditions. There is no change of the well-known erosion mechanisms with the formation of walls around the places of normal impacts as well as grooving and machining at shallow impact angles by application of the double layer system. An increase in temparature up to 80 °C doesn't cause any change of the erosion rate of the investigated metal foils in the double layer system but will influence the erosion of the polyurethane rubber alone. The galvanic deposition of nickel is another way for the use of the double layer system especially for components with a complex geometric shape.
Notes:
Das mittels Berechnung und Experiment vorgestellte Doppelschichtsystem aus PUR-Elastomer und Metallfolie erhöht den Erosionswiderstand eines CFK-Bauteils um ein bis zwei Größenordnungen, wobei die experimentellen Ergebnisse mit der theoretischen Abschätzung zur Schutzschicht korrelieren. Unter den Untersuchten Werkstoffen besitzen Oberflächenschichten aus Titan und einer Ti-Al-Legierung die beste Erosionsbeständigkeit über alle Winkelbereiche. Das PUR-Elastomer weist ebenfalls vor allem im Prallstrahlbereich sowie auch im Gleitstrahlbereich bein Raumtemperatur ein sehr gutes Erosionsverhalten auf und garantiert damit gute Notlaufeigenschaften bei einer eventuellen Zerstörung der Metallfolie. Die relative Erosionsrate der Metallschutzschicht verringert sich mit zunehmender Elastomerschichtdicke, wobei ca. 0,5-0,7 mm Schichtdicke praktisch ausreichend sind. Die Titanfolie sollte für die angestrebte Lebensdauer eine Dicke von ca. 100-200 m̈m aufweisen, da zu dünne Metallfolie im Laborversuch relativ schnell zerrüttet wird. Die REM-Aufnahmen der erodierten Deckschichten zeigen, daß sich durch die Doppelschicht PUR-Elastomer/Metallfolie die bekannten Erosionsmechanismen mit Wallbildung um die Einschläge bei 90% und Furchung bzw. Zerspanung bei kleinen Strahlwinkeln nicht verändern. Eine Temperaturerhöhung bis auf 80 °C bewirkte keine veränderung der Erosionsrate der untersuchten Metallfolien im Doppelschichtsystem, jedoch wird die Erosion der PUR-Elastomerschicht beeinflußt. Alternativ aufgebrachte, galvanisch abgeschiedene Nickelschichten ermöglichen die Nutzung des Doppelschichtsystems auch für geometrisch komplizierte Bauteile.
Additional Material:
7 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19950260710
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