Seite - 153 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

6. REKONSOLIDIERUNGUNDSCHWEIßNAHTEIGENSCHAFTEN 153 Abbildung 6.2: Ermittlung der Rekonsolidierungsparameter SchweißkraftFS (li.) undVorlauftempe- raturTKV (re.). VersuchsreiheKT:Einfluss derVorlauftemperatur BeiderAnalysedesAbkühlgradientenwirddieTemperaturführungderVorlauftemperaturbetrachtet. DerVolumenstromwird gemäß den Informationen ausTabelle 4.5 konstant auf 0,7 l/min eingestellt. Hier ist durch den gerade entstehenden Umschlag auf eine turbulente Srömung in denKühlkanälen derKonsolidierungsrolle ein Sprung zur höherenKühlleistung zu verzeichnen. DieErgebnissederVersuchsreiheKTzurVorlauftemperatursind imrechtenDiagrammderAbbildung 6.2 dargestellt. Es zeigt sich ein deutliches Optimum bei einer Vorlauftemperatur TKV zwischen 10 und 18°C.WirdTKV höher als 18°Cgewählt, fällt die Zug-Scher-Festigkeit τSLS deutlich ab. VersuchsreiheKF: Einfluss der Fügekraft DerRekonsolidierungsdruckergibtsichausderGeometriederRolleundderFügekraft,dieaufdieRol- le beaufschlagtwird.Hieraus ergibt sichnachderBerechnung inKapitel 4.3.2 fürdenFügekraft-Wert von120NeinKonsolidierungsdruck inder realenKontaktfläche (178mm2) zwischenRollenoberfläche undPolymereoberfläche von 0,67MPa. Im linkenDiagramm inAbbildung 6.2 ist der Festigkeitsver- laufmit zunehmenderFügekraftFS dargestellt.Mit einemrealenKonsolidierungsdruckvon0,67MPa ergibt sich dasOptimumderFestigkeit, in derAbbildung beschrieben als 100%Referenzwert. 6.1.3 Ablauf derRekonsolidierung Die gesamte Rekonsolidierung der kontinuierlichen Schweißung wird durch die Konsolidierungsrolle, denAbstandzumInduktor (a)unddenDurchmesserderRolleDKRbestimmt.DieDruckluftkühlung, diewährendderPlastifizierungdieÜberhitzungderOberflächeverhindert,hatebenfalls einenEinfluss auf dieAbkühlungderSchweißzone, jedochnochbevorderKonsolidierungsdruckdurchdieFügekraft auf die plastifizierte Zone wirkt. Der Ablauf der Rekonsolidierung ist in folgendemAbsatz beschrie- ben. In Abbildung 6.3 ist der qualitative Temperaturverlauf während der Plastifizierungs- und den Konsolidierungsphasen Ibis III dargestellt. ImoberenTeil desBildes ist dieAnordnungdes Induktors (a) und der Konsolidierungsrolle (b) zu sehen. Die Phasen der Konsolidierung lassen sich wiederum inPhasender freienAbkühlung,Phase I undPhase III, undder erzwungenenAbkühlung inPhase II unterteilen.Die Phase Iwird durch dieAbkühlungseffekte derWärmeleitung in benachbarte kühlere Bereiche imLaminatsowieder freienKonvektionmitderUmgebungsluftbeschrieben.Beeinflusstwird diese Phase durch die einstrahlende Erwärmung aus der Plastifizierungszone aber auch durch einen geringenAnteil an erzwungener Konvektion durchTurbulenzen, die von der Oberflächenkühlung im Bereich des Induktorswirken.DiePhase III hingegen ist lediglich durch die freieKonvektionmit der Umgebungsluft beschrieben, da derTemperaturgradient zwischendemFügeflanschundden kühleren Laminatregionen bereits so stark abgenommen hat, dass eineWärmeleitung vernachlässigt werden kann. Die aktive und gesteuerteAbkühlung findet in derPhase II statt. Einfluss auf denAbkühlgradienten in dieser Phase haben der Abstand xKR zwischen Induktor und Konsolidierungsrolle, die Abrollge-