Seite - XII - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

XII INHALTSVERZEICHNIS 4 Systemtechnik undVersuchsaufbau 55 4.1 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1.1 Taktile Temperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1.2 Thermografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.1.3 Pyrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.1.4 Kraft- undGeschwindigkeitsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.2 Prozessanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.3 Auslegung der Systemkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.3.1 Systemtechnik zur induktivenErwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.3.2 Systemtechnik zurRekonsolidierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3.3 Geregelte Prozessführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.3.4 Prozessdatenerfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.3.5 Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5 Plastifizierung derMatrix 97 5.1 Funktionsweise der Erwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.2 ExperimentelleUntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 5.2.1 PyrometrischeTemperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 5.2.2 Einfluss der Systemparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5.2.3 Einfluss der Prozessparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.2.4 Wärmetransportverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5.2.5 Erwärmungsverhaltenwährend des kontinuierlichen Schweißprozesses . . . . . . 133 5.3 Optimierung derProzessparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 5.3.1 Modelle zurBeschreibung derEnergieeinbringung . . . . . . . . . . . . . . . . 139 5.3.2 Verwendetes Lösungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 5.3.3 Durchführung derOptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.3.4 Validierung desOptimierungsmodells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.3.5 DynamischesBerechnungsmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 5.4 Prozessfenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 5.5 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 6 Rekonsolidierung und Schweißnahteigenschaften 151 6.1 Rekonsolidierung teilkristalliner Polyamide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 6.1.1 Wärmetransportmechanismenwährend derRekonsolidierung . . . . . . . . . . 151 6.1.2 ExperimentelleUntersuchung derKonsolidierungsparameter . . . . . . . . . . . 152 6.1.3 Ablauf derRekonsolidierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 6.2 Eigenschaften der Schweißverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 6.2.1 Oberflächeneigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 6.2.2 Bruchflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 6.2.3 Analyse derVerbindungsfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 6.2.4 Eigenschaften desGrundwerkstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 6.2.5 Einfluss der Schweißrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 6.2.6 Schadensanalyse der Induktionsschweißnaht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 6.3 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 7 FertigungstechnischeUmsetzung 171 7.1 Fügeaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 7.1.1 Zugänglichkeitsuntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 7.1.2 Qualität der Schweißverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 7.2 Bewertung derGerätetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 7.3 Bewertung derProzesseignung undFähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 7.4 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174