Werkstoff/Kunststoff gesucht (Wissenstransfer - Anlagen und Maschinenbau/Allgemeines zur Werkstofftechnik)

Hallo liebe Forengemeinde,

ich suche einen Werkstoff der folgende Anforderungen erfüllt.

- hohe Steifigkeit (min. 1 GPa)
- geringe Wärmeleitfähigkeit
- kurzzeitig Temperaturresistent bis 150°C (also, dass er da noch nicht allzu weich wird) - kurzzeitig heißt bei mir, vielleicht maximal eine Stunde
- ausreichender Reibungskoeffizient (nicht so wie Teflon)
- gutmütiges Bruchverhalten (nicht so wie Glas)
- preislich günstig

Am ehesten wird es wohl ein Kunststoff werden. Nach stundenlanger Recherche bin ich dazu gekommen, dass Polyamid ggf. am besten geeignet ist. Allerdings bin ich mir bei dem mit den Reibeigenschaften nicht sicher.
Kann jemand etwas empfehlen?

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Das wirst du nicht mit einem einzigen Teil oder Werkstoff hinbekommen.

Stahl hat einen E-Modul von 210 000 MPa, Hartmetall von ca. 600 000 MPa.

Was Keramick hat weiß ich jetzt nicht aber die Wärmeleitung könnte hinkommen.

Titan leitet Wärme auch viel schlechter als Stahl.

Edit: Die Steifigkeit eines Bauteils ergibt sich durch die Geometrie.
Klaus

[Diese Nachricht wurde von N.Lesch am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Hallo N. Lesch,

also Keramik passt schon, leider splittert es zu sehr wenn was kaputt geht. Titan leitet die Wärme leider noch viel zu gut und ist auch zu teuer.
Das Bauteil selber wird eine Platte auf die immer senkrecht flächig gedrückt wird. Geometrisch lässt sich da nicht viel machen, deshalb muss ich allein auf den E-Modul gucken. :/

Gruß,
TT

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Schau mal, ob dir das weiterhilft.

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Gruß Frank

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Hallo Frank,

ja das ist eigentlich genau das richtige. Der einzige Nachteil ist, dass es ein Hochleistungskunststoff ist und daher speziell von der Firma für mich angefertigt werden müsste. Ich schätze das wird recht teuer (die geben ja nie direkt Preise an). Im normalen Handel hab ich sowas leider noch nicht entdeckt :/.

Denke aber dass ich letztendlich teurere Ware oder geringere Ansprüche in Kauf nehmen muss.

Gruß,
TT

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Naja, Du kannst nicht alles haben: entweder Hochleistung, oder günstig.

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Cheers,
Jochen

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HAllo und einen guten Start in den Tag TT.

Schon mal an Faserverbundwerkstoff mit thermoplastischer oder duroplastischer Matrix gedacht?

Gruß
ThoMay

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Hallo ThoMay,

ebenfalls guten Start in den Tag ^^
An Faserverbund hab ich auch schon gedacht, aber soweit ich weiß, werden die ja alle mit epoxidharz verklebt. das sollte dann ab 120°C so langsam wieder flüssig werden :/

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Zitat:
Original erstellt von Twin Turbo:
Hallo Frank,
ja das ist eigentlich genau das richtige. Der einzige Nachteil ist, dass es ein Hochleistungskunststoff ist und daher speziell von der Firma für mich angefertigt werden müsste. Ich schätze das wird recht teuer (die geben ja nie direkt Preise an). Im normalen Handel hab ich sowas leider noch nicht entdeckt :/.
Denke aber dass ich letztendlich teurere Ware oder geringere Ansprüche in Kauf nehmen muss.
Gruß,
TT

Der Link weiter oben führt nicht zum einzigen Hersteller. Schau auch mal auf diese Seite.
Dort ist auch ein Richtpreis angegeben (300/kg). Fraglos recht teuer. Aber gut und billig schließt sich halt meistens aus. Wenn's ein Serienprodukt mit entsprechender Stückzahl ist, spielt der Preis natürlich eine große Rolle. Dann musst Du nach Alternativen schauen.

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Gruß Frank

[Diese Nachricht wurde von frank08 am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Jetz haben wir ja alle Anforderungen zusammen:
Druckbelastung
120°C

Das ist für Duroplaste kein Problem. Epoxidharz schmilzt überhaupt nicht, sondern zersetzt sich bei Temperaturen deutlich über 120° C, wie alle Duroplaste.

Wie ich oben schon schrieb, hängt die Steifigkeit von der Geometrie ab. Genauso so die Wärmeleitung. Da ist auch noch die Größe der Kontaktfläche wichtig.

Wenn es auch noch billig sein muß, dann stanz Dir eine Schiebe aus Duroplast klebe ein Stahlscheibe obendrauf und fertig.

Edit: Polyamid ist ein Thermoplast, da ist spätestens bei 120° C Schluß. Und das gibt es nur als Granulat. Da ist dann noch ein Spritzgusswerkzeug dazu notwendig.

Klaus

[Diese Nachricht wurde von N.Lesch am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Hallo Klaus,

Naja, ich hatte ja 150°C geschrieben. Also 120°C reichen nicht. Hätte gedacht das wird fürs Harz recht schwer. Meinst du Duroplaste kann das?

Zitat:
Original erstellt von Twin Turbo:
- kurzzeitig Temperaturresistent bis 150°C (also, dass er da noch nicht allzu weich wird) - kurzzeitig heißt bei mir, vielleicht maximal eine Stunde

Polyamid wird in Motorräumen für Abdeckungen verwendet. Das gibt es auch in Plattenform zu kaufen. Dabei ist angegeben, dass es dauerhaft bis 100°C und kurzzeitig bis 150°C aushält.
Dazu gibt es das als teilkristallines Thermoplast. Definition:

"Teilkristalline Thermoplaste: Der Einsatz über die Glasübergangstemperatur hinaus ist möglich. Die Schmelztemperatur bildet meistens die obere Einsatzgrenze."

PA6 G geht z.B. kurzzeitig bis 180°C

Klar ist Steifigkeit auch von Geometrie abhängig, in dem Fall ist aber weder Geometrie (Platte) noch Auflagefläche (vorgegeben) wegen Wärmeleitung variierbar. Daher kann ich ja nur am E-Modul drehen.
Hatte ich auch hier geschrieben:

Zitat:
Original erstellt von Twin Turbo:
Das Bauteil selber wird eine Platte auf die immer senkrecht flächig gedrückt wird. Geometrisch lässt sich da nicht viel machen, deshalb muss ich allein auf den E-Modul gucken. :/

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Moin!

Ich würde schätzen, dass man für 150° geeignete Duroplaste finden kann. Hast Du schon bei Ensinger geschaut? Die haben gar nix* unter 1GPa! (oder war das ein Schreibfehler?)

Brauchst Du denn Halbzeug oder willst Du Urformen? Faserverstärkung ist immer gut für E, und inzwischen gibt es unglaublich viele Kunststoffe mit Faserverstärkung, und zwar als Halbzeug und als Granulat.

[*na gut, eins: PTFE mit 0,7 GPa]
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Roli
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde von Doc Snyder am 15. Jun. 2012 editiert.]

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Hallo Doc,

die 1 GPa sind richtig, meistens gibts nix drunter. Die Anforderung gilt, wenns kein Kunststoff werden soll.
Also die Kunststoffe die das können was ich will hab ich schon alle durch, nur wie oben geschrieben sind das halt immer Sonderanfertigungen (teuer) wobei günstig auch ne Anforderung ist ^^

Gruß,
TT

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@ Roland: stimmt ja alles, nur bei Thermoplasten und 120° C fängt es dann an sehr teuer zu werden.

@ Twin Turbo: Bei Thermoplasten ist jede Temperaturangabe ohne die enstpsprechende Norm gelogen.

Üblich sind DIN 53 ... A oder B, dann gibt es noch Vicat. Aber Bei der Vicat-Temperatur baucht man Kunststoff nicht mehr anzufassen.

Auch bei Polyamid gibt es große Unterschiede, allgemeine angaben wie PA 6 G sagen überhaupt nichts.

Wenn du unbedingt PA verwenden willst, dann mindestens 50 % GF. Besser wären 70%.

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Klaus

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Zitat:
Original erstellt von Twin Turbo:
...halt immer Sonderanfertigungen (teuer)...

Was heißt hier Sonderanfertigung? PEEK ist bereits erfunden.

Meinst Du doch Halbzeug?

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Roli
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde höchstwahrscheinlich nach ihrer Erstellung von Doc Snyder noch ein Mal editiert.]

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@Roland

Faserverstärkt ist schon nicht schlecht, aber leider zu teuer und ändert ja auch nicht die Temperatur wo der Kunststoff nichts mehr taugt.
Klar ist PEEK erfunden, aber das gibt es eben nicht mal im Handel um die Ecke zu kaufen und wird speziell von Firmen für deine Wünsche angefertigt (Sonderanfertigung). Damit wirds zu teuer.

@Klaus

Naja, ich muss es einfach ausprobieren. Wenn ich Herstellerangaben nicht trauen kann, dann hilfts ja eh nichts. Alle anderen Optionen sind bisher zu teuer. Glasfaserverstärkt.... siehe oben.

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Moin!

Es ist mir ja eigentlich völlig Mumpe, was Du da benötigst und warum, aber würdest Du bitte endlich meine hiermit bereits zum dritten Mal gestellte Frage beantworten, ob Du nun Halbzeug benötigst (also z.B. Plattenmaterial, aus dem Du Dein Bauteil aussägen kannst), oder ob Du das Bauteil formen willst (also z.B. Spritzguss).

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Roland
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Entschuldige, das hatte ich übersehen. Ja Halbzeug, aus einer Platte.

Ich musste meine Anforderungen aber auch schon öfters wiederholen, weil manche nicht mal den 1. Beitrag vollständig gelesen haben....

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Ah ja!

CFK-Platten werden mit 140°C spezifiziert; vielleicht reicht das ja auch schon.

Nun hast Du Deine Anforderungen zwar hübsch abstrahiert aufgezählt, aber ein bisschen kryptisch sind sie doch. Was soll z.B. die Aussage zum Reibungskoeffizienten bedeuten. Ist mit bewegter Reibung und Verschleiß zu rechnen? Und was ist für Dich "preislich günstig"?

Was CFK-Platten kosten kann man z.B. hier sehen: http://shop.r-g.de/Nach-Hersteller/R-G-oxid/CFK-Platte-ECOTECH-550-x-350-mm.html?listtype=search&searchparam=cfk-platte

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Roland
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Auf der verlinkten Seite sind aber auch GFK Platten zu finden. Die sind wesentlich billiger.

Das übliche Duroplast Plattenmaterisl "Pertinax, Hartgewebe oder Hartpapier " sollte in Industriellen Mengen noch viel billiger sein.

Die sind meistens mit Baumwollfaser, Holzmehl oder Papier verstärkt.

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Klaus

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Achso,

also ich hatte zu Teflon (PTFE) gelesen dass so gut wie nichts darauf richtig haftet. Ich drücke senkrecht auf die Platte, zwar ohne Seitenkräfte, aber ein bisschen Haftung sollte ja schon da sein, damit nicht doch was wegrutscht. Das war eigentlich alles. Teflon wäre ansonsten nämlich ideal gewesen :/

Die Kohlefaserplatte sieht eigentlich gut aus, die 140°C könnten sogar reichen! Hätte auch gedacht, dass die teurer sind.
Ich probier erstmal das PA und werde die mal im Hinterkopf behalten, falls es nicht funktioniert, danke!

Gruß,
TT

@Klaus

ja, Pertinax hatte ich auch gesehen, das wäre ansich auch ideal. Jedoch wurden die Grenztemperaturen immer mit 100-120°C angegeben :/. Genauere Beschreibungen wie formhaltbar es tatsächlich ist, hab ich leider nicht gefunden.

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 16. Jun. 2012 editiert.]

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Hallo und einen guten Start in die Woche TT.

Also wir verarbeiten termoplastische faservestärkte Kunstoffe mit einer Schmelztemperaqtur von 280°C
Die erstärkungsfasern sind Kohlenstoffe Glasfaser und ähnliche.
Es gibt in der Industrie auch schon fertige Plattenmaterial.

Es ist auch möglich als Trägermaterial PP ode PA zu nehmen und zur steigerung der Steifigkeit bzw als "Verschleißschutz" die Materialien aufzuträgen.

Gruß
ThoMay

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Hallo nochmal,

ich habe jetzt mit (Druck-)kraft, Fläche, Dicke und Verformung das Elastizitätsmodul von meinem PA6 bestimmt. Der Messaufbau ist einfach nur eine von beiden Seiten auf Druck belastete PA6-Scheibe. Ich habe zwar 10 mal nachgerechnet, aber es kommt immer wieder ca. 80 MPa raus. Es ist mir ein Rätsel....

In der Literatur findet man immer nur Zug- und Biegeelastizitätsmodul in der Größenordnung 2000 MPa und höher, zu Druckelastizitätsmodul hab ich nichts gefunden, aber hätte damit gerechnet, dass dieser in der selben Größenordnung liegt. Kann es sein, dass der Druckelastizitätsmodul tatsächlich so gering ist? Warum sollte das bei den anderen Kunststoffen dann anders sein? Oder hat jemand noch eine andere Idee?

Meine Rechnung:

E=s/e; s=F/A; e=delta d/d;

E - E-Modul
s - Spannung (Sigma)
e - Stauchung (Epsilon)
F - Kraft
A - Fläche
d - Dicke
delta d - Verformung

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 19. Jun. 2012 editiert.]

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Hallo Twin Turbo, auf Druck prüft man keinen E-Modul.

Selbst der Biege E-Modul ist mit Vorsicht zu genießen.
( er ist meistens höher )

Solange die Verformung im elastischen Bereich stattfindet ist der E-Modul für ZUg und Druck gleich.

Weil bei Deiner Messung die Verformung sehr klein ist, ist anzunehmen, daß Du die Verformung der Vorrichtung mitgemessen hast.

Hast Du eine runde Platte gemessen ? Dann gib uns mal die Dicke , Temperatur und Ø durch.

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Klaus

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Hi,

Zitat:
Original erstellt von N.Lesch:
Hallo Twin Turbo, auf Druck prüft man keinen E-Modul.

Ich weiß, aber ich habe keine andere Möglichkeit. Abgesehen davon, muss ich ja das auf Druck und nicht Zug wissen.

Zitat:
Original erstellt von N.Lesch:
Solange die Verformung im elastischen Bereich stattfindet ist der E-Modul für ZUg und Druck gleich.

Ganz genau, das dachte ich nämlich auch!

Die Verformung ist sehr klein, geb ich zu. Die Vorrichtung ist aber seeehr steif, daher denke ich nicht, dass es damit zusammenhängt. Allerdings muss ich zugeben, dass mir der Zusammenhang, warum das nur bei kleinen Verformungen eine Rolle spielen soll, auch nicht ganz klar ist.

Platte:
rund, Dicke 15 mm, Temperatur 25°C, Durchmesser 70 mm

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 19. Jun. 2012 editiert.]

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Eine Platte mit 70 mm Ø hat ein Fläche von ca. 3850 mm² . Bei einer gleichmäßig aufgebrachten Kraft von 1000 N ( ca. 100 kg ) ergibt sich dann eine Spannung von 0,26 MPa oder N/mm².

Bei einem angenommenen E-Modul voan 2000 MPa und einer Dicke von 15 mm verformt sich dei Scheibe um ca. 0,002 mm . Das sind 2 µ .

Willst Du mir weis machen Du hättest so genau gemessen ?

Es kommen aber noch andere Probleme dazu.

Also nimm die Angaben des Herstellers oder ermittle den E-Modul nach DIN 53 ...

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Klaus

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Die Rechnung habe ich auch schon genauso gemacht. Aber eben das habe ich nicht gemessen. Meine Verformung ist viel zu groß, sodass 70 MPa rauskommen (glaub 0,05 mm, auf jeden Fall stimmt der gemessene Unterschied in der Größenordnung). Nun kann ich mir das nicht erklären. Muss ich die Herstellerangabe wohl einfach hinnehmen oder mir was andres einfallen lassen :/

[Diese Nachricht wurde von Twin Turbo am 19. Jun. 2012 editiert.]

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