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5. PLASTIFIZIERUNGDERMATRIX 99
der Betrachtung der induktiven Erwärmung des Faserverbundes mit dem dargestellten Schweißkopf
sind der inAbbildung 5.2 zusammengefasst.
Abbildung 5.2: Ishikawa-Diagrammder pyrometrischenTemperaturmessung.
Störstrahlung
Störstrahlung kannvonLichtquellen,Heizungsrohren oder anderenbetriebenenAggregaten emittiert
werden und auf dasMessobjekt Einfluss haben. Ebenso sind Spiegelungen imMessbereich der Pro-
beplatten zu beobachten. Um diese Störgrößen zu eliminieren, wird der Messbereich während der
Messung durch ein schwarzes Tuch abgedeckt. Somit liegen hinsichtlich der IR-Strahlung isolierte
Bedingungen vor.
Messstrecke
DerAbstand zwischenObjektiv undProbekörperwird alsMessstreckeLbezeichnet.DerMindestab-
standergibtsichausderBrennweitedesObjektivesundbeträgt30mm(vgl.Tabelle4.1).Dermaximale
Abstand ergibt sich aus der notwendigenMessfeldgröße und der Auflösung. Hier ist es wichtig, die
Bedingung zur geometrischenAuflösung inAbschnitt 4.1 zuberücksichtigen.UmeinenMessfleck von
1mmDurchmesser geometrisch auflösen zu können,muss einPixel einEinzelelement von≤ 0,33mm
auf der Probenoberfläche repräsentieren. Hieraus ergibt sich einMindestabstand desObjketives von
derMessoberfläche von 250mm.Aus demVersuchsaufbau ergibt sich eineMessstrecke von 290mm.
Diesbedeutet, 1Pixel entspricht0,23mmaufdemMessobjekt.DerMessabstandzumMessfleckneben
demThermoelementwirdunter allenWinkelnkonstant gehalten. Somit sinddie Störeinflüsse ausder
Messstrecke zwischen denMessungen als konstant anzunehmen. Die Anordnung derMesspositionen
ist derAbbildung 5.5 zu entnehmen.
Emissionsgrad
DerEmissionsgrad ist neben demWerkstoff vonderOberflächenbeschaffenheit abhängig.Daherwer-
dendieUntersuchungenamCFRTP-Laminat(PA66-CF,Köperbindung)undandemTiZr-passivierten
5xxxerAluminiumblech (Al5) im lackierten und unlackierten Zustand durchgeführt. Der verwendete
Lack ist temperaturbeständig bis 600°C und besitzt bei 20°C und einem Betrachtungswinkel von
0° einen Emissionskoeffizienten von 0,96. Die Probenvarianten sind in folgender Abbildung zu se-
hen. Der angegebene Betrachtungswinkel ist relativ zu dem idealen Betrachtungswinkel von 90° zur
Probenoberfläche zu verstehen. Die Messungen werden mit dem in Abbildung 5.4 gezeigten Ver-
suchsaufbaudurchgeführt.AlsMessgerätwird die inAbschnitt 4.1 beschriebeneVarioCam®hrTher-
mografiekameramit demNormalobjektiv und einThermoelement zurMessung derUmgebungs- und
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