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24 2. STANDDERTECHNIK
Bei der Prüfung von Kunststoffkennwerten ist zu berücksichtigen, dass die Verarbeitung der Form-
masse einen wesentlichen Einfluss auf die Strukturbildung und die resultierenden Eigenschaften hat
[42]. NachGrellmann [42] beschreibt der Begriff Formmasse ungeformte oder vorgeformte Stoffe, die
durch mechanische und thermische Verarbeitung zu Halbzeugen oder Fertigteilen gestaltet werden.
NebendemEinfluss desVerarbeitungsverfahrens auf die Strukturbildunghat auchdieProbenkörper-
formundEntnahmestelleAuswirkungaufdie resultierendenEigenschaften.DieserZusammenhang ist
bei der Übertragbarkeit der Ergebnisse von Prüfungen anWerkstoffprüfkörpern zu berücksichtigen.
Kurzglasfaserverstärkte (30M-%)PA6-Proben, die durchSpritzgussverfahren inProbenendgeometrie
hergestelltwerden,zeigendeutlichhöhereZugfestigkeitbeideutlichniedrigererBruchdehnungalsPro-
bengleichenWerkstoffsundGeometrie, diedurch spanendeBearbeitungaus spritzgegossenenPlatten
entnommenwerden [42]. NachGrellmann [42] sind diewichtigstenKriterien:
• Strukturparameter (KettenchemiedesKunststoffsunddasMolekulargewicht,Morphologie,Ori-
entierungdesKunststoffesderVerstärkungsstoffe,Eigenspannungen,Zusatz-undVerstärkungs-
stoffe,Kristallinität)
• Geometrieparameter (Gestalt undAbmessung,KerbenundEinfallstellen,Fließ- undBindenäh-
te, Inhomogenitäten)
• Beanspruchungsparameter (Art,Dauer undGeschwindigkeit, Häufigkeit, Temperatur,Umwelt-
einflüsse)
Zur Prüfung der Eigenschaftskennwerte von Kunststoffen stehen zerstörungsfreie und zerstörende
Werkstoffprüfungen zurVerfügung. EineReihe vonKriterien können zurUnterteilung der zerstören-
denPrüfverfahrenherangezogenwerden. Inder folgendenÜbersichtsinddie indieserArbeitrelevanten
Kriterien zusammengestellt. Für die Untersuchungen in dieser Arbeit werden die Prüfmethoden zur
Abbildung 2.11: Prüfkriterien bei derKennwertermittlung
Ermittlung der Grundwerkstoffeigenschaften imAnlieferzustand, im Zustand vor der schweißtechni-
schen Verarbeitung und nach durchgeführter Verschweißung verwendet. Zur Anwendung kommt die
vergleichende Prüfungen der quasistatischen Prüfung und die Untersuchung des Ermüdungsverhal-
tens der Schweißnaht.Diese beidenGruppen sind in den folgendenAbschnitten beschriebenund eine
Auswahl an Prüfverfahren aufgeführt. Da die Materialkennwerte von Kunststoffen im Allgemeinen
und vonPolyamiden imBesonderen eine deutlicheAbhängigkeit vonTemperatur undFeuchtegehalt
aufweisen, ist auf eine entsprechendeKonditionierungderProbekörper vor undwährendderPrüfung
zu achten.
QuasistatischePrüfung
Die durch quasistatische Verfahren ermitteltenWerkstoffkennwerte dienen bei derWerkstoffauswahl
wie auch bei der Qualifizierung von Verbindungstechniken als Informationsquelle für die Entschei-
dungsfindung. Der meist einfache Versuchsaufbau, die zeitsparende Versuchsdurchführung, die ein-
fachen Probengeometrie und eine hohe Reproduzierbarkeit stellen die Vorteile dieser Prüfverfahren
dar. Nach Grellmann [42] wird diese Art von Kennwertermittlung auch zur Qualitätssicherung und
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Table of contents
- Abkürzungen XIV
- Symbolverzeichnis XVI
- 1 Einleitung 1
- 2 Stand derTechnik 11
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 2.1.1 Grundlagen undEinteilung derKunststoffe 11
- 2.1.2 Werkstoffeigenschaften vonThermoplasten 12
- 2.1.3 FaserverstärkteThermoplaste 16
- 2.1.4 Herstellverfahren vonHalbzeugen undBauteilenmit thermoplastischerMatrix 21
- 2.1.5 Konsolidierung vonThermoplasten 22
- 2.1.6 Betrachtung des Schmelzschweißprozesses bei Thermoplasten 23
- 2.1.7 Prüfmethoden 23
- 2.1.8 Ermüdungsverhalten 29
- 2.1.9 ThermischeKunststoffkennwerte 31
- 2.1.10 BildgebendeAnalyseverfahren 32
- 2.1.11 Schadensanalyse 33
- 2.2 Grundlagen der induktivenErwärmung 33
- 2.3 Erwärmung carbonfaserverstärkterKunststoffe 44
- 2.4 Schweißbarkeit 48
- 2.5 Modelle zurmathematischenBeschreibung 51
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 3 Aufgabenstellung 53
- 4 Systemtechnik undVersuchsaufbau 55
- 5 Plastifizierung derMatrix 97
- 6 Rekonsolidierung und Schweißnahteigenschaften 151
- 7 FertigungstechnischeUmsetzung 171
- 8 Zusammenfassung 177
- Literaturverzeichnis 178
- Abbildungsverzeichnis 189
- Tabellenverzeichnis 197
- A Zeichnungen, Tabellen undErklärungen 199
- A.1 Werkstoffeigenschaften undDatenblätter 199
- A.2 Numerische Lösungsverfahren 213
- A.3 Datenblätter und Spezifikation derAnlagentechnik 215
- A.4 Berechnungen zu den Strömungszuständen in derKonsolidierungsrolle 224
- A.5 Komponenten undProgrammumgebung derVersuchs-anlage 231
- A.6 Optimierungsmethode 234
- A.7 Festigkeitsuntersuchung 245
- A.8 Prozessfenster 246
- A.9 Prozessfähigkeitsuntersuchung 247
- B Veröffentlichungen 249