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98 5. PLASTIFIZIERUNGDERMATRIX
Abbildung 5.1:Darstellung des Wirkmechanismus der induktiven Plastifizierung der thermoplasti-
schenMatrix.
5.2 ExperimentelleUntersuchung
DieProzessanalysederPlastifizierunggreiftdasProzessschaubildausAbbildung4.11auf.Hierwird in
System-undProzessparameterunterschieden.DadieseEinteilungwesentlich fürdieProzessauslegung
ist, wird auch die folgende experimentelleUntersuchung derart unterteilt. Zu den Systemparametern
gehören dieWerkstoffeigenschaften und die festgelegten geometrischenMaße und Systemkomponen-
tenderSchweißapplikation.Diese sind zumZeitpunktderSchweißoperationnicht veränderbar.Deren
Einfluss auf den Plastifizierungsprozess muss durch die Schweißappliaktion über geeignete Eingriffs-
größen beherrschtwerden.
AlsBewertungsgrößen derErwärmungund somit herbeigeführtenPlastifizierungwird die qualitative
und quantitative Betrachtung des Temperaturfeldes herangezogen. Hierfür werden, die in Abschnitt
4.1 vorgestelltenMethoden zur taktilen und pyrometrischenTemperaturmessung verwendet. Für ei-
ne abschließende Bewertung der Plastifizierungseigenschaft werden Schweißproben hergestellt, deren
Bruchfläche qualitativ undquantitativ bewertetwerden. Zur qualitativenBewertungwird dieBruch-
fläche auf die Kriterien der Homogenität und der Versagensart (kohäsives oder adhäsives Bruchver-
halten) betrachtet.Die quantitativeBewertung erfolgt durch die Ermittlung der Zugscherfestigkeit.
Vor denAusführungen zu den Experimenten der induktiven Erwärmung der CFK-Laminate werden
dieUntersuchungen zurpyrometrischenTemperaturmessungvorgestellt, dadiese indenweiterenUn-
tersuchungen zumTemperaturfeld alsVoraussetzung gelten.
5.2.1 PyrometrischeTemperaturmessung
Die pyrometrischeTemperaturmessung ermöglicht eine Betrachtung derOberflächentemperatur und
eines Temperaturfeldes in berührungsloser Form und somit ohne Beeinflussung der betrachteten Er-
wärmung bzw. Abkühlung. Dies wird durch die Messung der vom Betrachtungsobjekt emittierten
Strahlungmöglich. In einer Literaturstudie vonOrth, zur Strahlungserwärmungbei der automatiser-
tenTapeablage,wirdfestgestellt,dassdieoptischenEigenschaftenderCFRTPLaminatehauptsächlich
von der stark absorbierenden Carbonfaser beinflusst werden [112]. Um eine sorgfältige Messung zu
gewährleisten sind eineReihe vonEinflussgrößen zu bestimmenund zu berücksichtigen. Für denFall
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Inhaltsverzeichnis
- 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