DE3718401C2

DE3718401C2 - Method for producing a component stressed by tensile stresses from fiber-reinforced plastics

Info

Publication number: DE3718401C2
Application number: DE19873718401
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Rau
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2007-06-03
Also published as: DE3718401A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of the patent saying 1.

Bei derartigen Bauteilen, die beispielsweise als Drehstabfedern oder Hohl wellen Einsatz finden können und den Vorteil eines geringen Gewichts sowie einer schlechten Schallübertragung besitzen, besteht die Gefahr, daß im Be trieb durch senkrecht zur Faserorientierung auftretende Zugspannungen bereits nach relativ kurzer Zeit Risse auftreten, so daß die Zeitfestigkeit des be treffenden Bauteils reduziert wird.In such components, for example as torsion bars or hollow waves can be used and the advantage of low weight as well poor sound transmission, there is a risk that in loading already drove through tensile stresses occurring perpendicular to the fiber orientation cracks occur after a relatively short time, so that the fatigue strength of the be striking component is reduced.

Aus der DE-OS 28 42 531 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 bekannt, bei dem zunächst eine erste Rohrschicht aus glasfaserver stärktem Kunststoff hergestellt und im ausgehärteten Zustand durch eine äußere Kraft axial auf Druck belastet wird und danach auf die belastete erste Rohr schicht eine zweite Rohrschicht mit einer Glasfaserwicklung bestimmter Orien tierung aufgebracht und ausgehärtet wird; nach dem Aushärten der zweiten Rohr schicht wird die auf die erste Rohrschicht aufgebrachte äußere Kraft zurückge nommen.From DE-OS 28 42 531 is a method according to the preamble of the patent Say 1 known, in which first a first tube layer made of glass fiber ver strengthened plastic and cured by an outer Force is applied axially to pressure and then to the loaded first pipe layer a second tube layer with a glass fiber winding of certain orien is applied and cured; after curing the second tube layer, the external force applied to the first tube layer is returned taken.

Dieses bekannte Verfahren, das in Übereinstimmung mit der Erfindung der Ver ringerung der Zeitfestigkeit infolge Auftretens von Rissen durch Einprägen von Eigenspannungen entgegenwirkt, läßt sich nur während der eigentlichen Herstellung des Bauteils anwenden. This known method, which in accordance with the invention of Ver Reduction of the fatigue strength due to the occurrence of cracks by stamping counteracting internal stresses can only be counteracted during the actual Use the manufacture of the component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das auch zur Reparatur von bereits Risse aufweisenden Bauteilen der bezeichneten Art Einsatz finden kann.The invention has for its object a method according to the preamble of claim 1 to create that also for repairing cracks having components of the type described can be used.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung be schreibt der Unteranspruch.The achievement of this task consists in the characterizing Features of the main claim, an advantageous embodiment of the invention be writes the subclaim.

Bei der Erfindung erfolgt also zunächst die Herstellung des Bauteils an sich, das heißt die Schaffung der Anordnung mehrerer Schichten aus faserverstärktem Kunststoff übereinander. Erst dann wird auf das so gewonnene Bauteil, also nicht auf eine einzelne Schicht desselben, eine entsprechend gerichtete Kraft aufgebracht, die gegebenenfalls durch eine betriebsmäßige Kraft gebildet sein kann, durch die Risse in einer der Schichten hervorgerufen werden. Während des Anstehens dieser Kraft oder einer separat aufgebrachten Belastung werden die demgemäß klaffenden Risse beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoff ausgefüllt, und nach Aushärten dieses Füllmaterials wird die Belastung entfernt. Infolge der Ausfüllung können die Risse sich nicht mehr zusammenziehen, so daß in der rißbehafteten Schicht Druckspannungen eingeprägt werden; in der benachbarten Faserschicht finden sich demgemäß Zug-Eigenspannungen, sofern die Schichten schubübertragend oder an ihren Enden verbunden sind. Diese Ei genspannungen wirken einer erneuten Rißbildung bei zukünftigen Beanspruchun gen des Bauteils entgegen.In the case of the invention, therefore, the component itself is first produced, that is, creating the arrangement of multiple layers of fiber reinforced Plastic on top of each other. Only then is the component obtained in this way not on a single layer of it, a correspondingly directed force applied, which may be formed by an operational force can be caused by the cracks in one of the layers. While the presence of this force or a separately applied load the corresponding gaping cracks, for example with a hardening plastic filled out, and after this filler material has hardened, the load is removed. As a result of the filling, the cracks can no longer contract, so that compressive stresses are impressed in the cracked layer; in the neighboring fiber layer is accordingly found to have internal tensile stresses, provided that the layers are shear-transmitting or connected at their ends. This egg Genetic stresses cause renewed crack formation under future stress against the component.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren die Verhältnisse bei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten wiedergeben.The principle of the method according to the invention is described below with reference to Drawing explained, the figures of the relationships in successive Play procedural steps.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist das eigentliche Bauteil durch Überein anderwickeln der beiden Faserschichten 1 und 2, die, wie angedeutet, unter schiedliche Faserorientierungen aufweisen, an sich formmäßig hergestellt. An das Bauteil werden durch Pfeile angedeutete Kräfte angelegt, die ein Dreh moment um die Achse des Bauteils und gegebenenfalls zusätzlich radiale und axiale Beanspruchungen hervorrufen können. In jedem Falle liegt eine Kraft komponente vor, die senkrecht zur Faserorientierung in einer der Schichten, hier in der Faserschicht 2, verläuft. Looking first at Fig. 1, the actual component is manufactured by itself by over-winding the two fiber layers 1 and 2 , which, as indicated, have different fiber orientations. Forces indicated by arrows are applied to the component, which can cause a torque about the axis of the component and possibly additional radial and axial stresses. In any case, there is a force component that runs perpendicular to the fiber orientation in one of the layers, here in the fiber layer 2 .

Infolge dieser Beanspruchung entsteht in der Schicht 2 der Spalt oder Riß 3, der eine Verringerung der Festigkeit des Bauteils zur Folge hat.As a result of this stress, the gap or crack 3 arises in layer 2, which results in a reduction in the strength of the component.

Dem wirkt das erfindungsgemäße Verfahren dadurch entgegen, daß während des Anstehens dieser Kräfte - oder während der Aufbringung einer besonderen Kraft - gemäß Fig. 3 der Spalt 3 mit einem Füllmaterial 4, beispielsweise einem aushärtenden Kunststoff, ausgefüllt und dieser während des Anstehens der Kraft ausgehärtet wird. Wenn gemäß Fig. 4 nunmehr die Kraft entfernt wird, kann sich der Spalt 3 nicht zusammenziehen, so daß in der Schicht 2 Druckspannungen s_D, dagegen in der Schicht 1 des Bauteils Zugspannungen s_Z gleichsam "einge froren" werden. Diese Spannungen wirken einer erneuten Rißbildung im Betrieb des Bauteils entgegen, so daß durch diese einfache Maßnahme die Zeitfestigkeit desselben erhöht wird.The method of the invention works by opposite that during the presence of these forces - or during the application of a specific force - according to FIG. 3, the gap 3 with a filler material 4, for example a curing plastic filled in, and this is cured during the presence of the force . If the force is now removed according to FIG. 4, the gap 3 cannot contract, so that compressive stresses s _D in layer 2 , but tensile stresses s _Z in layer 1 of the component are "frozen" as it were. These tensions counteract a renewed crack formation in the operation of the component, so that this simple measure increases the fatigue strength of the component.

Es sei bemerkt, daß die Schichten nicht notwendigerweise schubübertragend verbunden sein müssen, sofern sie an den Enden gemeinsam eingespannt sind.It should be noted that the layers are not necessarily shear transferring must be connected if they are clamped together at the ends.

Claims

1. A method for producing a component stressed by tensile stresses, in which at least two layers of fiber-reinforced plastic with un different fiber orientations are applied one above the other, and in which the layers are subjected to internal stresses caused by the temporary application of forces to the component, which affect the operation of the component Counteracting stresses, characterized in that cracks ( 3 ) are generated in at least one of the layers ( 2 ) by the forces and are filled under load on the component.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cracks ( 3 ) filled with a curing filler ( 4 ) and the forces are reduced after curing.