Page - 73 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

4. SYSTEMTECHNIKUNDVERSUCHSAUFBAU 73 Abbildung 4.20:Deformation imBereich der Schweißnaht durch dieKonsolidierungsrolle. Abbildung 4.21: CAD-Modell derKonsolidierungsrolleD=40mm,B=20mm;blaudargestellt sind die innenliegendenKühlwasserkanäle. AusderDurchführungersterSchweißversucheaneinerSchweißanlagemit einemeinachsigenVorschub mittels servoelektrischenLinearantrieb leitet sichderEinstellbereichdesFügedruckesab.AusdenBe- schreibungen desHeizelementschweißens nachPotente [40] undKazmirzak [94] ergibt sich ein idealer Konsolidierungsdruck imBereich zwischen 0,1 und 3MPa.Umden tatsächlich anliegendenDruck in derKontaktfläche zu ermitteln, ist eineBetrachtung derDruckverhältnisse nötig. Wird ein Starkörpermodell ohne elastischer/plastischerDeformation ausgegangen, sind entsprechend derHertz‘schenPressung sehrgeringeKräfte fürdenentsprechendenFügedruckausreichend.Tatsäch- lich ist jedoch durch die zuvor erfolgte Plastifizierung des CFRTP-Laminates eine plastische Verfor- mung vorhanden. AusAbbildung 4.20 ist die Verdrängungstiefe 0,5mmeiner typischen Schweißnaht zu entnehmen. In denUntersuchungenhat sich ebenso durch dieVerstellung desAbstandes zwischen Induktor undKonsolidierungsrolle gezeigt, dass einmöglichst geringerAbstand x zwischen Induktor undKonsolidierungsrolleanzustreben ist.Hierdurchkanndie freieWeglänge,aufderdieunkontrollier- te Delamination der Laminatlagen eintritt, so geringwiemöglich gehaltenwerden. Diese Bedingung sowie derBauraumunddieAnschlussmaße führen zu einemRollendurchmesser von 40mm.DieRol- lenbreite ergibt sich aus der Fügeflanschbreite zu 20mm.DieGeometrie derKonsolidierungsrolle ist in Abbildung 4.21 und 4.22 zu sehen. Mit derKreisfunktion inGleichung 4.15 und der Berechnung