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46 2. STANDDERTECHNIK
Tabelle 2.5: Arten der induktivenFasererwärmung nach [83].
Ohm‘scheVerluste Rf =ρf · lfAf
Übergangswiderstand Rj=Rjc
DielektrischeVerluste Rjd= hw·e0·κ·(tanα)·d2f
AnPrepregshatMiller [86] bereitsUntersuchungenhinsichtlichderAuswirkungdesÜbergangswider-
standes durchgeführt und abgeleitet, dass eine gute elektrischeKontaktierung zwischen denFaserro-
vings die Voraussetzung für eine gute induktive Erwärmung darstellen. Bei Studien an gut konsoli-
dierten LaminatenmitKohlenstofffasern hat Fink [87] festgestellt, dass trotz isolierter Fasern, durch
dielektrischenVerluste eineErwärmungdurch Induktionmöglich ist.Hierfür ist ein polaresPolymere
als Isolatornotwendig.AusdiesenErgebnissenunddeneigenenUntersuchungenanbewusst erzeugten
LaminatenmitguterundwenigerguterelektrischerKontaktierungzwischendenFaserrovingshatYar-
lagadda [83] eingesamtheitlichesModell zur induktivenErwärmungvonüberkreuzendenFaserrovings
inThermoplastelaminaten hergestellt. Dieses wird durch die inTabelle 2.5 formuliertenGleichungen
für die Einzelwiderstände beschrieben.Die Zusammenführung dieser erfolgt nachGleichung 2.35, die
wiederum für die Leistungsberechnung in Gleichung 2.34 eingesetzt werden kann. Der schematische
Zusammenhang ist inAbbildung 2.29 zu sehen.
RW =Rf+Rj+Rjd (2.35)
Aus der Annahme, dass der Einfluss derMenge anKontaktstellen durch Faserkreuzungenwesentli-
chen Einfluss auf die induktive Erwärmbarkeit und Leistungseinbringung hat, lässt sich ein Einfluss
derFaseranordnungunddesFaservolumengehaltes im labortechnischenUmfeld vermuten. Ferner be-
trachtet Yarlagadda in seinen Untersuchungen den Einfluss der einzelnen Erwärmungsmechanismen
an normierten Kenngrößen. Hierbei kommt er zu dem Schluss, dass der Anteil der Heizleistung an
den Faserkreuzungspunkten höher ist als durch dieOhm‘schen Verluste entlang der elektrisch lei-
tenden Fasern. Hierbei werden der Einfluss durch dielektrische Verluste und Verluste aufgrund des
Übergangswiderstandes zusammengefasst. Ebenso kommtdiese Studie zu demSchluss, dass eineÄn-
derung an den elektrischen undmagnetischen Eigenschaften den Einfluss der Faserkreuzungspunkte
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