Untersuchungen zum Erosionsschutz kohlenstoffaserverstärkter Duroplaste

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.