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5. PLASTIFIZIERUNGDERMATRIX 135
Abbildung 5.39:Qualitative Wärmeausbreitung über die Schweißdauer: Spaltenauswertung der am
SchweißkopfmitfahrendenThermografiekamer.
die zentrale Inhomogenität auf, die der spiralförmige Flächeninduktor herstellungsbedingt mit sich
bringt. Zur Bestätigung des Erklärungsansatzes der homogenen Erwärmung imFlanschbereich wird
eine kleine mobile IR-Kamera an der Schweißvorrichtung angebracht und die Erwärmung während
derEnergieeinbringung abgebildet. DieAneinanderreihung derEinzelaufnahmen zu einemFilmstrei-
fenmittels Spaltenauswertung ist inAbbildung 5.39 zu sehen.Für die erfolgreicheVerschweißungder
beidenLaminate imBereichderÜberlappung ist jedochdieTemperatur imBereichderFügezoneund
somit zwischen den beiden Fügepartnern zu bewerten. Hierzu werden die Thermoelemente aus Ab-
schnitt 4.1mit einem resultierendenDurchmesser vonnur ca. 0,1mmeingebracht, umdenFügespalt
so geringwiemöglich zu halten. Hierdurch kann der Einfluss des Spaltes auf dieWärmeentwicklung
undAbleitung vernachlässigt werden. Die Anordnung der Thermoelemente ist in Abbildung 5.40 zu
sehen.Nach derVorbereitung der Schweißprobenwird die Schweißung unterVerwendung des tempe-
raturgeregeltenParametersatzes P100 durchgeführt. Dieser hat sich aus denAnalysen zur statischen
ErwärmungundderEffektanalyse inAbschnitt 5.2.3 als geeigneterParametersatz ergeben.DieTem-
peraturkurven, aufgetragen über der Schweißzeit an den Positionen T1 bis T12, sind imDiagramm
inAbbildung 5.41 zu sehen. In der obigenAbbildung ist derTemperaturverlauf in derKontaktebene
zwischen Spannplatte und unterem Laminat (a), der Fügeebene (b) und der Oberfläche des oberen
Laminates (c)dargestellt. JeBetrachtungsebenewerdenvierPositionen längsderSchweißnahtbewer-
tet.DieMesspositionen derThermoelemente befinden sich in derMitte der Schweißnaht imAbstand
von 10mmderProbenkante.
Im Diagramm zur Temperaturentwicklung in der Fügeebene zeigt sich, dass der Scheitelpunkt der
Temperaturkurven bei allen vierMesspunkten im grau hinterlegtenTemperaturbereich zwischen der
minimalen und maximalen Schmelztemperatur Tm liegt. Der Schmelzbereich bedingt sich aus den
amorphen Anteilen im PA66 (vgl. 2.1). Die Zersetzungstemperatur TZ wird in der Fügeebene nicht
erreicht, lediglich bei derOberflächentemperatur treten imBereich desNahtanfangs (PositionT-09)
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