Fertigungstechnische und werkstoffspezifische Aspekte zum Fügen von Thermoplasten mittels Heizelement:
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1999
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| adam_text | Titel: Fertigungstechnische und werkstoffspezifische Aspekte zum Fügen von Thermoplasten mittels Heizeleme
Autor: Brüßel, Andreas
Jahr: 1999
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG 1
2. STAND DER TECHNIK UND FORSCHUNG BEIM HE1ZELEMENTSCHWEIBEN 2
2.1 Einordnung des Verfahrens und Anwendungsgebiete 2
2.2 Verfahrensablauf, Prozeßphasen und Maschinentechnik 4
2.3 Rechnerunterstützte Optimierung der Prozeßparameter 8
2.3.1 Kriterien zur Einstellung optimierter Schweißparameter 8
2.3.2 Vorgehensweise bei der Bestimmung der Erwärmbedingungen 9
2.3.3 Vorgehensweise bei der Bestimmung der Fügebedingungen 13
3. PROBLEMSTELLUNG UND ZIELSETZUNG 15
4. MODELLBETRACHTUNGEN ZUM SCHWEIßEN KURZFASERVERSTÄRKTER
THERMOPLASTE 17
4.1 Verstärkungswirkung von endlichen Fasern 18
4.1.1 Lasteinleitung parallel zur Faserrichtung 19
4.1.2 Lasteinleitung senkrecht zur Faserrichtung 22
4.2 Berechnung der Schweißnahtfestigkeit und des Schweißfaktors am Beispiel
von Polyamid 6 24
5. HEIZELEMENTSCHWEIßEN VON GEFÜLLTEN SOWIE
KURZGLASFASERVERSTÄRKTEN THERMOPLASTEN 29
5.1 Werkstoffauswahl, Materialeigenschaften und Fügeteilgeometrie 29
5.2 Schweißbedingungen und Ergebnisse von Parameterstudien 31
5.2.1 Versuchsprogramm 31
5.2.2 Einfluß anorganischer Füll- und Verstärkungsstoffe auf das Aufschmelzverhalten 34
5.2.3 Ergebnisse mechanischer und mikroskopischer Schweißnahtuntersuchungen 35
5.2.3.1 Einfluß von Glasfasern 35
5.2.3.2 Einfluß von Talkum 39
5.2.4 Prozeßparameterabhängigkeit der Schweißnahtfestigkeit 40
5.3 Schweißen mit profilierter Heizelementoberfläche 43
5.3.1 Versuchsprogramm 43
5.3.2 Ergebnisse mechanischer und mikroskopischer Schweißnahtuntersuchungen 45
5.4 Empirischer Ansatz zur Abschätzung der Schweißnahtfestigkeit bei
kurzglasfaserverstärkten Thermoplasten 48
II Inhaltsverzeichnis
6. HEIZELEMENTSCHWEIßEN VON POLYAMID 52
6.1 Modifikationen und Eigenschaften 52
6.2 Werkstoffauswahl, Materialeigenschaften und Fügeteilgeometrie 55
6.3 Aufschmelz- und Adhäsionsverhalten am Heizelement 56
6.3.1 Ermittlung und Vergleich des Aufschmelzverhaltens 56
6.3.2 Adhäsionsneigung und Auswirkungen auf die Schweißnahtfestigkeit 59
6.4 Einfluß von Feuchtigkeit auf die Schweißnahtqualität 63
6.4.1 Konditionierbedingungen und Feuchtigkeitsgehalt 63
6.4.2 Ergebnisse mechanischer und mikroskopischer Schweißnahtuntersuchungen 64
6.5 Schweißbedingungen und Ergebnisse von Parameterstudien 68
6.5.1 Versuchsprogramm 68
6.5.2 Ergebnisse mechanischer Schweißnahtuntersuchungen 69
7 KONZEPT ZUR OPTIMIERUNG DER PROZEßPARAMETER 72
7.1 Ziel und Optimierungschritte 72
7.2 Berechnungsgrundlagen 73
7.2.1 Verfahren zur Analyse des Aufschmelzverhaltens 73
7.2.1.1 Herleitung und Beweisführung 74
7.2.1.2 Vergleich von berechneten und gemessenen Schmelzeschichtdicken
verschiedener Werkstoffe 79
7.2.2 Auswahl von Versuchspunkten unter Berücksichtigung des
werkstoffspezifischen Aufschmelzverhaltens 83
7.2.2.1 Aufbau eines zentral zusammengesetzten Versuchsplans 83
7.2.2.2 Festlegung der Versuchseinstellungen 85
7.2.3 Verfahren der multiplen Regressionsanalyse 87
7.2.4 Simulation und Auswertung von Parametereinstellkombinationen 88
7.3 Parameteroptimierung am Beispiel ausgewählter Werkstoffe 89
7.4 Bewertung des Optimierungskonzeptes 95
8 ZUSAMMENFASSUNG 96
9 SUMMARY 99
10 LITERATUR 102
11 ANHANG l
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