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194 ABBILDUNGSVERZEICHNIS
5.51 GrafischeBenutzeroberfläche desMATLABProgramms. . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.52 Ausgabe-PlotderFrequenzoptimierung:mitGauß-Interpolation(li.)undMultiquadratischer-
Interpolation (re.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.53 Überlegung zurAbleitung des dynamischenTemperaturverlaufs. . . . . . . . . . . . . 146
5.54 AuswertungderBruchkraftüberdernormiertenProzesskonstantenK, -grünerBereich:
SchweißnahtmitFestigkeitsanforderung, -gelberBereich:SchweißnahtohneFestigkeits-
anforderung, - roterBereich: keine Schweißnaht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.55 ProzessüberwachungderPlastifizierung:Grenzkurven zurBeurteilungderProzessqua-
lität, -die strichlierteLiniebeschreibendieEinzelkurvenderdrei gemessenenTempera-
turverläufe,diedurchgezogenenLinienbeschreibendengemitteltenTemperaturverlauf,
- rote Linien beschreiben die zulässigeObergrenze, - blaue Linien beschreiben dieUn-
tergrenze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.1 Verlauf derWärmeausdehnung undAbleitung, beobachtet durch die Thermografieka-
mera derVersuchsreihe IS-SE-01-04-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.2 ErmittlungderRekonsolidierungsparameterSchweißkraftFS (li.) undVorlauftempera-
turTKV (re.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.3 Darstellung der Konsolidierungsphasen bei dem kontinuierlichen Schweißprozess mit
demqualitativenTemperaturverlauf bei einemPA66-CFGewebe 2-2 Laminat. . . . . 154
6.4 SchweißnahtderVersuchsreihenKR-01mitRollendurchmesserD=40mm(li.)undVer-
suchsreiheKR-02mitRollendurchmesserD=80mm(re.). . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.5 Schweißnaht der Versuchsreihen KD-01 ohne Druckluftkühlung (li.) und KD-02 mit
Druckluftkühlung (re.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.6 Klassifizierung der Schweißnahtoberfläche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.7 BruchflächenderzerstörendgeprüftenZug-Scher-ProbeK0-101-3:Übersicht(oben)und
REM-Detailaufnahmen (1) und (2) (unten). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
6.8 Materialkennwerte desVersuchswerkstoffs:Matrix, Faser undLaminat [116], [115], [117].158
6.9 Entnahmebereiche derProben zurMikroskopie undComputertomografie. . . . . . . . 159
6.10 MikroskopaufnahmendesVersuchswerkstoffesPA66-CFKöperbindungmitAnmerkun-
gen zu denWerkstoffunregelmäßigkeiten bereits vor den Schweißversuchen:Oben:Mit
KreisenmarkierteRisse in denFaserrovings. Unten:Mit strichliertemKreismarkierte
Anhäufung vonMatrixwerkstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.11 CT-Aufnahmen des Versuchswerkstoffes Fa. Solvay: PA66 – CF Köperbindung Nr.2
und 5.Auflösung 27µmbei einerProbengeometrie von 40mmx40mmx2mm.Links:
Schnitt 0° zur Faserorientierung.Rechts: Schnitt 90° zur Faserorientierung. . . . . . . 160
6.12 Zug-Scher-Festigkeit über die Schweißnahtlänge (1-6) imVergleichder Schweißnähte in
WannenlageK0-101 bisK0-106 [104]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.13 Vergleich der im Zug-Scher-Versuch (SLS) ermittelten Festigkeit mit der durch den
Compression Shear Test (CST) ermittelten Druck-Scher-Festigkeiten des Grundwerk-
stoffes und der Schweißverbindung [104]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.14 Untersuchung zurDauerfestigkeit: R=-1, f=3Hz; xBruch, oDurchläufer. . . . . . . . 162
6.15 SchweißhauptrichtungnachENISO6947 [120]: 1Wannenposition, 2 und8Horizontal-
position, 3und7Querposition, 4und6Horizontal-Überkopfposition, 5Überkopfposition.163
6.16 Einfluss der Schweißrichtung auf die Verbindungsfestigkeit, Die inWannenlage K0-1
erreichte Zug-Scher-Festigkeit von 21,7MPa entsprechen 100% [104]. . . . . . . . . . . 164
6.17 Schweißnaht der Versuchsreihen KD-01 ohne Druckluftkühlung (li.) und KD-02 mit
Druckluftkühlung (re.) [104]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.18 REM-AufnahmederBruchflächeK0-101-3 zur Schadensanalyse. . . . . . . . . . . . . 166
6.19 Vergleich der InsituCT-Aufnahme in denLaststufenmitAuswertung desPorengehaltes.167
6.20 Insitu CT-Aufnahmen in xy- und yz-Schnitt mit zunehmender Porengröße: Probe B
Laststufe L2 (li.) undProbeBLaststufe L3 (re.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.21 Lastverlauf der Proben 1 bis 6 aus derReiheK0-101. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
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