Nass in nass Verklebung (Co- curing)
Nass in nass Verklebung (Co- curing)
Nass in nass Verklebung (Co- curing)
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Praktische<br />
Anwendung<br />
hybrider<br />
Bauweisen und<br />
Fügeverfahren bei<br />
Hubschrauberstrukturen<br />
Fügeverfahren
Fügeverfahren für hybride Werkstoffe bzw. Faserverbunde<br />
Übersicht<br />
Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
• <strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g)<br />
• Hart <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- bond<strong>in</strong>g)<br />
• <strong>Verklebung</strong> (Bond<strong>in</strong>g)<br />
• Klebstoffübersicht<br />
Lösbare Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
• Probleme beim Nieten <strong>in</strong> Faserverbundwerkstoffen<br />
• Vollniete<br />
• Bl<strong>in</strong>dniete<br />
• Bl<strong>in</strong>dbolzen<br />
• Passniete<br />
• Festigkeiten statisch /dynamisch<br />
Klebenieten bzw. Nietkleben<br />
03.02.2005<br />
2
Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
• Schematischer Aufbau e<strong>in</strong>er Rotorblattspitze<br />
C-förmiger Holm aus<br />
längsgerichteten<br />
Glasfasern<br />
Bleistrang zum<br />
Massenausgleich<br />
Erosionsschutz<br />
Füllkern aus<br />
Hartschaum<br />
Trimmkammer<br />
zur statischen und<br />
dynamischen<br />
Wuchtung<br />
Hautlagen<br />
Glasfasergewebe<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Unterseite Form<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Außenhaut<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Lochleibungslam<strong>in</strong>at<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Innenhaut<br />
Füller<br />
Buchsen<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Holm<br />
H<strong>in</strong>terkantenrov<strong>in</strong>g<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Nasenblei<br />
Abstimmmasse<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Schaumkern<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Erosionsschutz<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Hauptrotorblatt<br />
Fertigung<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Upper Deck front<br />
Transporthubschrauber<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> und hart <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g, <strong>Co</strong>- bond<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Seitenschale Faserverbundzelle BK117<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong><br />
Hilfsspant<br />
Hutspante<br />
Geklebt<br />
Wartungstritte<br />
Hart <strong>in</strong> <strong>nass</strong><br />
Doppel – T –Spant<br />
Hilfsspant<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> und hart <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong> (<strong>Co</strong>- cur<strong>in</strong>g, <strong>Co</strong>- bond<strong>in</strong>g):<br />
Beispiel Seitenschale Faserverbundzelle BK117<br />
Vorbereitung für den Härtezyklus<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
<strong>Verklebung</strong>:<br />
Beispiel Zugstange für ADASYS Klappenrotor<br />
Klebefläche<br />
03.02.2005<br />
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Geklebte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Klebstoffübersicht<br />
• Folienklebstoff mit und ohne Trägergewebe<br />
<strong>Nass</strong> <strong>in</strong> <strong>nass</strong> /hart <strong>in</strong> <strong>nass</strong> <strong>Verklebung</strong>en + hart <strong>in</strong> hart bei ger<strong>in</strong>gen Toleranzen<br />
• Heißhärtender E<strong>in</strong>komponenten Klebstoff<br />
Gleiches Anwendungsgebiet wie Folienklebstoff für größere Toleranzen<br />
• 2- Komponenten Klebstoff<br />
<strong>Verklebung</strong>en, Toleranzausgleich als Flüssigschim vor dem Vernieten<br />
• Spleißklebstoff<br />
Expandiert im Verhältnis 1:3, Wabenstumpfstoß, Insertähnliche Teile, die vor dem Aushärten <strong>in</strong><br />
die Wabe e<strong>in</strong>gebracht werden<br />
• Insertklebstoff /Kernfüllmasse<br />
Leichter Klebstoff, auch zum Spachteln von FVW Bauteilen<br />
• Lam<strong>in</strong>ierharz<br />
Reparaturen<br />
• Dichtungsklebstoffe<br />
Fensterscheiben<br />
• Dichtungsmassen<br />
Für viele genietete / geschraubte Verb<strong>in</strong>dungen<br />
• Kontaktklebstoffe, Acrylklebeband, Sekundenklebstoff<br />
03.02.2005<br />
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Lösbare Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Lastragende Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Beschläge mit Passbolzen verschraubt<br />
Wartungsdeckel etc. (Lastaufnahme abhängig von der Ausführung)<br />
Nicht lasttragende Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Verkleidungen, Wartungsdeckel (Verb<strong>in</strong>dung geschraubt oder mit<br />
Schnellverschlüssen wie ¼ Dreh-, Doppelknopf-, Laschenverschluß)<br />
Spezialverb<strong>in</strong>dungselemente<br />
Inserts<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Probleme beim Nieten <strong>in</strong> Faserverbundwerkstoffen<br />
Galvanische/ Kontaktkorrosion bei CFK:<br />
Setzprobleme:<br />
Grund:<br />
Grund: Sehr hohes elektrisches Potential CFK/AL<br />
Folge: Unedles Alum<strong>in</strong>ium korrodiert<br />
Abhilfe: Kompatible Werkstoffe: Titan, Ti- Leg., Ti/Nb verträglich<br />
Ni-Leg. (Nimonic, Inconel, Waspalloy) verträglich<br />
Nichtrostender Stahl (V2A, A286) noch verträglich<br />
Monel<br />
noch verträglich<br />
cadmierte Stähle<br />
nicht verträglich<br />
niedrig legierte, cadmierte Stähle nicht verträglich<br />
Setzen der Niete mit Epoxi Harz/Härter od. PRC Dichtmasse + Abdichten der ganzen Verb<strong>in</strong>dung<br />
Ger<strong>in</strong>ge <strong>in</strong>terlam<strong>in</strong>are Festigkeit von FVW<br />
Ger<strong>in</strong>ge Druckfestigkeit quer zur Faserrichtung<br />
Nachlassen der Vorspannung durch Fließen der Matrix<br />
Folge: Schädigung des FVW durch Aufweiten des Nietes <strong>in</strong> der Bohrung<br />
durch den Schließkopf am Rand der Bohrung<br />
Der Schließkopf bildet sich unter Umständen nicht richtig aus<br />
Abhilfe:<br />
Ger<strong>in</strong>ge Durchzugfestigkeit:<br />
Folge:<br />
Abhilfe:<br />
Ke<strong>in</strong> Preßsitz (Bohrung groß genug)<br />
Ke<strong>in</strong>e lochweitenden Befestiger<br />
Bei größeren Kräften Paßbolzen, Bl<strong>in</strong>dbolzen verwenden<br />
Bei Verwendung von lochweitenden Befestigern Schließkopf auf Metall<br />
Ausknöpfen bei Verwendung kle<strong>in</strong>köpfiger Befestiger<br />
Großen Kopf auswählen<br />
An den Enden e<strong>in</strong>er Nietreihe e<strong>in</strong> Verb<strong>in</strong>dungselement das Ausknöpfen verh<strong>in</strong>dert<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Vollniete (für niedrige bis mittlere Belastung)<br />
Senkkopf<br />
Universalkopf<br />
Gequetschte Vollniete Alu/Monel (für Niete am Rand die mit der Nietzange<br />
zugänglich s<strong>in</strong>d):<br />
• Standardnietverb<strong>in</strong>dung bei Metallfügungen<br />
• Nietkosten & Setzkosten sehr niedrig<br />
• Alu-Niete <strong>in</strong> GFK und AFK e<strong>in</strong>setzbar, wenn Schließkopfseite auf Metall sitzt<br />
• Monelniete <strong>in</strong> CFK e<strong>in</strong>setzbar für nicht strukturelle Verb<strong>in</strong>dung<br />
• Ausknicken bei langen Nieten möglich.<br />
Geschlagene Vollniete Alu/Monel<br />
• Setzkosten höher (2 Mann erforderlich oder Nietautomat)<br />
• Wegen Schädigung des Lam<strong>in</strong>ats Bl<strong>in</strong>dniet oder Hohlbl<strong>in</strong>dniet vorzuziehen<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Bl<strong>in</strong>dniete (für niedrige bis mittlere Belastung)<br />
Abb. 1: ‚Wiredraw‘ Type<br />
z.B. AVDEL MBC<br />
Standard CHERRY Lok<br />
Abb. 2: ‚Bulbed‘ Type<br />
z. B. CHERRY Max<br />
Abb. 3: ‚Bulbed‘ Type<br />
z. B. HUK Bolt<br />
nach NAS 1919<br />
In Metallverb<strong>in</strong>dungen kann die Dauerfestigkeit gegenüber Vollnieten stark<br />
reduziert se<strong>in</strong>!<br />
‚Wiredraw‘ Niete<br />
• In Faserverbund nur mit Metall auf der Schließkopfseite e<strong>in</strong>setzbar<br />
• Sehr klemmlängentolerant<br />
‚Bulbed‘ Niete<br />
• Bei Niet nach Abb. 3 kann der Setzkopf auf FVW sitzen<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Bl<strong>in</strong>dbolzen (für mittlere bis hohe Belastung)<br />
Abb. 1: Bl<strong>in</strong>dbolzen<br />
z.B. VISU Lok<br />
Jo-Bolt<br />
Abb. 2: Bl<strong>in</strong>dbolzen<br />
COMPOSILOK<br />
Bl<strong>in</strong>dbolzen weiten das Loch nicht >> Passgenaue Bohrung<br />
Niet nach Abb. 1:<br />
• Wird für FVW wegen des kle<strong>in</strong>en Schließkopfes nicht verwendet<br />
Niet nach Abb. 2:<br />
• Sehr gut für FVW geeignet<br />
• Sehr teuer (ca. Faktor 5 gegenüber normalem Bl<strong>in</strong>dniet)<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Passniete oder Nietbolzen (für mittlere bis hohe Belastung)<br />
Abb. 1: Nietbolzen<br />
z.B. Hi- Lok<br />
Abb. 2: Nietbolzen<br />
HUK Lockbolt<br />
Schließkopf möglichst groß für FVW<br />
Nietschaft<br />
Titan<br />
Nietschaft<br />
Titan oder Edelstahl<br />
Schließr<strong>in</strong>g (<strong>Co</strong>llar)<br />
Edelstahl<br />
geschraubt<br />
Schließr<strong>in</strong>g (<strong>Co</strong>llar)<br />
Titan<br />
gequetscht<br />
Niet nach Abb. 1:<br />
• Mit Handwerkzeug zu setzen<br />
Niet nach Abb. 2:<br />
• Leichter (<strong>Co</strong>llar auch aus Titan)<br />
• Anzugskraft nicht durch Gew<strong>in</strong>dereibung verfälscht<br />
• Besser automatisierbar<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Festigkeiten statisch /dynamisch für Faserverbundwerkstoffe<br />
• Vergleichbare Lochleibungsfestigkeiten wie <strong>in</strong> Alum<strong>in</strong>ium werden erreicht<br />
• Verglichen mit Alum<strong>in</strong>ium ist die Dauerfestigkeit überragend (siehe Diagramm)<br />
Dynamische Festigkeit von Nietverb<strong>in</strong>dungen<br />
Material: CFK (25 /50 /25)<br />
Nietart: HI-LOK, D=4 mm<br />
Oberlast<br />
Lochleibungsspannung<br />
N/mm²<br />
Material CFK<br />
Material Alu<br />
Lastwechsel N<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Beispiele genieteter Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Beispiel Seitenschale Faserverbundzelle BK117<br />
03.02.2005<br />
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Genietete Verb<strong>in</strong>dungen<br />
Klebenieten bzw. Nietkleben<br />
Ausführungen:<br />
1. Die Teile werden mit Flüssigklebstoff verklebt<br />
Fixierung durch Niethefter oder Vorrichtungen<br />
2. Die Teile werden mit reduzierter Anzahl von Nieten vernietet<br />
In die Trennfläche wird Folienklebstoff beigelegt, der anschließend im Ofen<br />
ausgehärtet wird<br />
Die Festigkeit bei zusätzlichem Kleben oder Nieten vergrößert sich nicht<br />
Aber<br />
• Die zusätzliche Vernietung sichert e<strong>in</strong>e M<strong>in</strong>desttragfähigkeit bei schlechter<br />
Klebung (1. und 2.)<br />
• Die Klebung schafft e<strong>in</strong>en Toleranzausgleich (1. und 2.)<br />
• Die Klebung fixiert das Bauteil, anschließendes Entgraten wird überflüssig<br />
(1.)<br />
• Die Anzahl der Niete im niedriger belasteten Mittelbereich e<strong>in</strong>er Fügel<strong>in</strong>ie<br />
kann reduziert werden (1. und 2.)<br />
03.02.2005<br />
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