Page - 158 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

158 6. REKONSOLIDIERUNGUNDSCHWEIßNAHTEIGENSCHAFTEN stein undPotente stellen diese einen bedeutendenAnteil an derVerbindungsfestigkeit dar.Dieswird in den folgendenUntersuchungen an der Induktionsschweißnaht analysiert. 6.2.4 Eigenschaften desGrundwerkstoffs DieGrundlage für dieBewertung dermechanischenKennwerte einer Schweißnaht beruht auf denEi- genschaftendesGrundwerkstoffs. IndiesemFallhandeltes sichumdiemechanischenundherstellungs- bedingtenQualitätseigenschaftendesPA66-CFGewebelaminates inKöperbindung.AlsVerstärkungs- faser wird eine 12KEndlosfaser der FirmaToray verwendet. Das Laminat besteht aus sieben Lagen eines vorimpägnierten Prepregs. DieMaterialdicke der vorimprägnierten Prepregs beträgt 0,26mm. Die resultierende Materialdicke der siebenlagigen Platten mit den Abmessungen 950mmx800mm beträgt 2,00±0,20mm.DiePrepregswerdenmittelsPulverimprägnierunghergestellt, dieKonsolidie- rung der Platten erfolgte bei der Fa. Solvay auf einer statischen Heizpresse. Die Porosität beträgt 0,2Vol.-% [115]. Inder folgendenDarstellung inAbbildung6.8 sinddieMaterialeigenschaften zusam- mengefasst. Um für die nachfolgenden SchweißuntersuchungenVergleichswerte derWerkstoffbeschaf- fenheit zuerhalten,wirdeine zufällig ausderLiefercharge entnommenePlatteverwendet,umvordem eigentlichenVersuchsprogrammdasMaterial in0°-Richtungund in90°-Richtungdurcheinemikrosko- pischeBetrachtung aufFehlstellenundFaserlage zuuntersuchen.Die betrachtete Schlifflängebeträgt 25mm.UmeineÜberprüfung auf die gesamtePlatte zu ermöglichen,werden aus drei Bereichen, die in Abbildung 6.9 zu sehen sind, Proben für dieMikroskopie wie auch die Computertomografie ent- nommen.Hierbei ist ersichtlich, dassvereinzeltBrüche indenFaserrovings sowie eine regelmäßigüber dieGesamtplatten festzustellendeAnhäufung vonMatrixmaterial in denSchattenbereichenderFase- rondulationvorliegt.DiebeschriebenenAuffälligkeiten sind indenMikroskopaufnahmen inAbbildung 6.10dargestellt.UmdiePorosität imLaminat,Veränderungen inderVerteilungvonMatrixanhäufun- gen unddie Faserlage nach demSchweißvorgang bewerten zu können,werden neben derMikroskopie auch Untersuchungenmittels CT durchgeführt, siehe hierzu Abbildung 6.11. DieMikroskopaufnah- men wie auch die CT-Untersuchung bestätigen einen niedrigen Porengehalt, kein Vorkommen von größerenPoren oder Fehlstellen, eine den Spezifikationen entsprechendeFaserorientierung sowie eine denAnforderungen entsprechendeGewebearchitektur, bestehendaus siebenEinzellagen.BeideArten derUntersuchungwurden imKunststofflaborderBMWinMünchendurchgeführt.DasMaterialwur- de nachAnlieferung durch dieKarl-FischerTitration gemäßDIN51777 [118] auf derenWassergehalt überprüft.Der ermittelteWert beträgt 1,5Gew.-%. Die Lagerung desMaterials erfolgt verpackt und luftdicht verschweißt beiNormklima23°C/50% relativerLuftfeuchtigkeit nachDINENISO139 [119]. Die Festigkeitswerte des Laminats aus Abbildung 6.8 werden um die interlaminare Scherfestigkeit, ermittelt duch das CST Verfahren, ergänzt. Die Festigkeitswerte sind im Diagramm in Abbildung 6.13 dargestellt. Quasi-statischeVerbindungsfestigkeit Beider folgendenUntersuchungK0-10xwerden6SchweißnähtemitdenSchweißparameternP100her- gestellt. EswerdendieBruchkräfte unddie zugehörigenBruchflächenbetrachtet und statistisch über alle Schweißnähte undTeilabschnitte ausgewertet. Es stellt sich eineVerbindungsfestigkeit τSLS von 21,7MPa mit einer Standardabweichung von 3,4MPa ein. Dem Bild 26 sind der Festigkeitsverlauf über die Nahtlänge sowie der Streuungsbereich innerhalb einer Schweißnaht wie auch im Vergleich der 6 Schweißnähte zu entnehmen.Wird die untere und obere Begrenzungslinie (rot strichlierte Li- nie) des Betrachtungskorridors herangezogen, so ergeben sich eine Mindestfestigkeit von 13,8MPa der Einzelwerte und eineMaximalfestigkeit der Schweißverbindung von 29,4MPa. Hierbei wird der Ein- und Auslaufbereich (Teilabschnitt 1 und 6) der Schweißnaht vernachlässigt. Um den Einfluss derQuerkräfte bei derPrüfmethode zubewerten,werdenweitere 6 Schweißnähte in identischerForm durch eineCST-Prüfung (vgl.Abschnitt 2.1.7) untersucht. InAbbildung 6.13 sind sowohl dieGrund- werkstofffestigkeit, die in der CST-Prüfung ermittelte Verbindungsfestigkeit τD wie auch die durch Zug-Scher-PrüfungermittelteVerbindungsfestigkeit τSLS dargestellt. [104]DasSäulendiagrammzeigt