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2. STANDDERTECHNIK 41
hochfrequenten Strömen. Somit kann auch bei HF-Anwendung eine entsprechend hohe Stromdichte
gewährleistet werden. DerWerkstoff Kupfer eignet sich durch seine sehr gute elektrische Leitfähig-
keit und gutemechanische Festigkeit hervorragend für den Induktorbau. Durch dieVerwendung von
Rohrprofilen kann eineWasserkühlung des Induktors erfolgen, wodurch die Erwärmung des strom-
durchflossenenKupferrohres verhindertwird.
InAbbildung2.25sindeineReihevonverschiedenenInduktor-undderenAnschlussformendargestellt.
Jederhatein individuell emittierendesMagnetfeld.WesentlichenEinflussaufdasentstehendeMagnet-
feld und die damit verbundene Heizzone haben jedoch nur die drei unterschiedlichen Anordnungen
desRing-, Spulen-undFlächeninduktors. ImWeiterenwerdendie InduktorennachderArtdesdamit
Abbildung 2.25:Auswahl an Induktor- und Anschlussformen für die Anwendung zur Platinen- und
Laminaterwärmung [79]: (a)Flächeninduktor, (b)Spuleninduktor, (c) koaxialerSpu-
leninduktor, (d)Ringinduktor, (e)speziellangepassteInduktor-undAnschlussleitung
und (f)Helmholtz-Spule.
erzeugtenMagnetfeldes und der Position desWerkstückes relativ zum Induktor unterschieden. Be-
findet sich dasWerkstück innerhalb des Induktors, sowird von einem Innenfeldinduktor gesprochen.
Diese Art, diemeist durch Spuleninduktoren dargestellt wird, zeichnet sich durch einen hohenWir-
kungsgradvon0,5bis 0,9 und einhomogenesMagnetfeld aus [74]. Liegt dasWerkstückaußerhalbdes
Induktors, sohandelt es sichumeinenAußenfeldinduktor.DerFlächeninduktor stellt eineSonderform
dar, dessenWirkungsgrad zwischen 0,3 und 0,6 liegt.DerWirkungsgradwird neben derMagnetfeld-
lage vondemInduktorabstand zumWerkstückbeeinflusst.DieAusbildungdes genauenMagnetfeldes
ist jedoch durch die Anordnung der flächigen Spule zumWerkstück und die Anzahl kooperierender
Flächeninduktoren (vgl. Abbildung 2.26) geprägt. Die Auslegung undKonstruktion von Induktoren
ist nicht zuletztwegenderzeitmangelnder Simulationsverfahren, stark vonderErfahrungdes jeweili-
genEntwicklers abhängig. Speziell imHochfrequenzbereich ist ergänzend zur exaktenAuslegung auf
die sorgfältige handwerklicheAnfertigungmit geringerForm-undMaßabweichung zu achten.Ebenso
muss derAnwendungsfall für die erfolgreicheAuslegung eines Induktors und den damit verbundenen
Frequenzgenerator genau bekannt sein. [74]
Neben den Auswirkungen hochfrequenter Anwendungen auf die Form des Leiterquerschnittes und
der Fertigungsqualität ist zu beachten, dass die hochfrequentenWirbelströme imWerkstück zurBil-
dung von Randeffekten neigen [74]. Dies ist auf die sehr hohe Stromdichte im Bereich von Kanten
zurückzuführen und kann zu einer raschenÜberhitzung an diesen Stellen führen. Eine schematische
Darstellung des Effektes ist inAbbildung 2.27 beschrieben. EinenweiterenUnterschied derHochfre-
quenzinduktion zurMittelfrequenzanwendung stellen die kleineren Strombelegungen im Induktor dar
[74]. Diese verursachen kleinereVerlustleistungen und ermöglichen dieVerwendung von kleineren In-
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