Seite - 12 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

12 2. STANDDERTECHNIK Abbildung 2.1:VerschiedeneTopologien vonMakromolekülen nach [13]. Mischformenvorliegen,welche als teilkristallin bezeichnetwerden [13].DieKristallinität hat direkten Einfluss auf das plastischeWerkstoffverhaltenderKunststoffe.Durchdie unterschiedlich hohenKräf- te, die zwischendenMakromolekülen inamorphenundkristallinenStrukturenvorliegen, ergeben sich unterschiedliche thermisch-mechanische Eigenschaften derWerkstoffe. Da die Kristallinität direkten und indirekten Einfluss auf weitereWerkstoffeigenschaften der Thermoplaste hat, werden diese Zu- sammenhänge imnächstenAbschnitt vertieft. Bevor nun auf die unterschiedlichen Zustandsbereiche der Kunststoffe eingegangen wird, erfolgt an dieser Stelle eineEinführung derwichtigstenmechanischen und thermischenKenngrößen.Die beiden werkstoffspezifischenund für jedenKunststoff charakteristischenTemperaturwerte bzw.Temperatur- bereichewerdendurchdenSchmelzpunkt bzw. SchmelzbereichTm unddieGlasübergangstemperatur Tg beschrieben. Durch diese beiden Punkte werden Zustandsbereiche der Kunststoffe voneinander abgegrenzt, in denen sich die physikalischen Eigenschaften der Kunststoffe ändern und die zur Ver- arbeitungwesentlichenBereiche durchlaufenwerden. In der nachfolgendenAufzählung sind die nach Ehrenstein [13] zu unterscheidendenZustandsbereiche angeführt: • energieelastischer oder fester Zustand, auchGlaszustand • gummi- oder entropieelastischer Zustand • Fließ- oder Schmelze-Zustand 2.1.2 Werkstoffeigenschaften vonThermoplasten DieWerkstoffeigenschaften vonKunststoffen sind innerhalb der obigen Zustandsbereiche inHinblick aufVerarbeitungundtechnischeEinsatzbereichekonstantoderunterliegennur leichtenAbweichungen [13]. Ursachen undArt des Versagens vonWerkstoffen und insbesondere der Fügbereiche stehen im direktenZusammenhangmitdenVerformungsverhalten.Hier lassensichdreiArtenvonVerformungen beschreiben,die sich,wieEhrenstein [13]beschreibt, indenmeistenFällenüberlagern.Eshandelt sich hierbei umdie elastischeVerformung, die viskoelastische oder auch relaxierendeVerformung und die viskoseVerformung. Die charakteristischen Eigenschaften der Verformungsarten sind nachfolgend beschrieben. Sie lassen Rückschlüsse auf die Versagensformen undMechanismen der Polymer-Matrix zu. Die elastischeVer- formung tritt spontan aber vollständig reversibel auf und lässt sich durch das Modell einer Feder mit charakteristischer Kennlinie vergleichen. Die irreversible und zeitabhängige viskose Verformung lässt sich durch das Ersatzmodell des mechanischen Dämpfers beschreiben. Die viskoelastische und relaxierende Verformung ist zeitabhängig und vollständig reversibel. An einem 4-Parameter-Modell kann dies durch ein Feder-Dämpfer-System dargestellt werden [13]. Die Modellierung sowie deren Sprungantwort ist in der Abbildung 2.2 zu sehen. In der Realität lassen sich die Versagensarten von Thermoplasten in drei Arten unterscheiden: sprödes Versagen, duktiles Versagen mit Streckgrenze, welches am ehesten demKonstruktionswerkstoff Stahl entspricht, und dem duktilen Versagen ohne