Untersuchung der prozessbestimmenden Strahl-Stoff-Wechselwirkungen beim Laserstrahlschweißen von Kunststoffen:
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Meisenbach
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung...........................................................................................................................12
2 Stand der Forschung und Technik..................................................................................14
2.1 Laserstrahlschweißen von Kunststoffen...........................................................................14
2.2 Verfahrensvarianten des Laserstrahl-Kunststoffschweißens............................................15
2.3 Strahlquellen für das Laserstrahl-Kunststoffschweißen...................................................17
2.4 Wirkmechanismen in Schweißverbindungen...................................................................18
2.5 Simulation des Laserstrahl-Kunststoffschweißprozesses.................................................22
2.6 Materialeigenschaften von Kunststoffen..........................................................................23
2.6.1 Thermische Materialeigenschaften..........................................................................24
2.6.1.1 Phasenumwandlungen..................................................................................25
2.6.1.2 Wärmekapazität............................................................................................26
2.6.1.3 Wärmeleitfähigkeit.......................................................................................27
2.6.1.4 Spezifisches Volumen..................................................................................28
2.6.2 Optische Materialeigenschaften..............................................................................29
2.6.2.1 Reflexionsverhalten......................................................................................30
2.6.2.2 Absorptionsverhalten...................................................................................32
2.6.2.3 Streuprozesse................................................................................................34
3 Zielsetzung der Arbeit und Vorgehensweise..................................................................36
4 Versuchseinrichtungen und -Werkstoffe.........................................................................37
4.1 Versuchseinrichtung zum Laserstrahlschweißen.............................................................37
4.1.1 Strahlquelle und Strahlführung.................................................................................38
4.1.2 Spannvorrichtung......................................................................................................40
4.1.3 Fügestoßgeometrien..................................................................................................41
4.2 Messaufbau zur Bestimmung des temperaturabhängigen Reflexions- und
Transmissionsgrades von Polymeren...............................................................................42
4.2.1 Aufbereitung der Messdaten.....................................................................................43
4.2.2 Messabweichungen des Systems..............................................................................44
4.3 Messaufbau zur Bestimmung der Intensitätsverteilung der Laserstrahlung beim
Durchstrahlen von Polymeren..........................................................................................45
4.4 Optischer Aufbau zur Erzeugung von Lichtlinien...........................................................46
4.5 DSC-Analyse....................................................................................................................47
4.6 Charakterisierung der Versuchswerkstoffe......................................................................48
4.6.1 Ermittlung des Kristallinitätsgrades.........................................................................50
4.6.2 Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität...........................................................51
5
Untersuchung der optischen Materialeigenschaften von Kunststoffen.......................53
5.1 Optische Kenngrößen in Abhängigkeit der Materialstärke..............................................53
5.1.1 Ermittlung von Reflexions- und Transmissionsgraden............................................53
5.1.2 Bestimmung der Absorptionskoeffizienten..............................................................57
Inhaltsverzeichnis
5.2 Optische Kenngrößen in Abhängigkeit der Materialtemperatur......................................61
5.2.1 Einfluss des Polymertyps auf die Absorption...........................................................62
5.2.2 Einfluss des Füllstoffes Pigmentruß auf die Absorption..........................................64
5.2.3 Einfluss der Glasfaserverstärkung auf die Absorption.............................................65
5.3 Untersuchung der Strahlausbreitung in Polymeren..........................................................66
5.3.1 Einfluss des Polymertyps..........................................................................................67
5.3.2 Einfluss der Glasfaserverstärkung............................................................................70
6 Berechnung der Temperaturfelder beim Schweißprozess............................................71
6.1 Physikalische Prozessmodellierung.................................................................................71
6.2 Numerische Lösung mittels Finite-Element-Methode.....................................................75
6.2.1 Einbindung temperaturabhängiger Absorptionskoeffizienten..................................76
6.2.2 Ergebnisse der Temperaturfeldberechnungen..........................................................77
6.2.3 Korrelation von Temperaturfeld und Scherfestigkeit...............................................79
6.2.4 Einfluss temperaturabhängiger Absorptionskoeffizienten.......................................81
7 Einsatz einer Lichtlinie zum Schweißen von Kunststoffen...........................................83
7.1 FE-Berechnungen mit linienformigem Strahlfokus.........................................................84
7.2 Experimentelle Schweißuntersuchungen mit linienformiger Strahlfokussierung............86
7.2.1 Ermittlung der Schmelzbadlänge..............................................................................87
7.2.2 Untersuchung der Scherfestigkeit in Abhängigkeit des Fügespaltes........................88
7.2.3 Untersuchung der Zugfestigkeit in Abhängigkeit von Oberflächenrauhigkeiten.....90
8 Zusammenfassung und Ausblick.....................................................................................93
9
Summary and
Outlook.....................................................................................................96
10 Literaturverzeichnis.........................................................................................................99
Anhang......................................................................................................................................106
|
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.12
2 Stand der Forschung und Technik.14
2.1 Laserstrahlschweißen von Kunststoffen.14
2.2 Verfahrensvarianten des Laserstrahl-Kunststoffschweißens.15
2.3 Strahlquellen für das Laserstrahl-Kunststoffschweißen.17
2.4 Wirkmechanismen in Schweißverbindungen.18
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2.6 Materialeigenschaften von Kunststoffen.23
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Inhaltsverzeichnis
5.2 Optische Kenngrößen in Abhängigkeit der Materialtemperatur.61
5.2.1 Einfluss des Polymertyps auf die Absorption.62
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| spelling | Frick, Thomas Verfasser aut Untersuchung der prozessbestimmenden Strahl-Stoff-Wechselwirkungen beim Laserstrahlschweißen von Kunststoffen Thomas Frick Bamberg Meisenbach 2007 105 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Fertigungstechnik Erlangen 189 Dissertation Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007 Schweißnaht (DE-588)4053875-8 gnd rswk-swf Laserschweißen (DE-588)4074024-9 gnd rswk-swf Thermoplast (DE-588)4059844-5 gnd rswk-swf Festigkeit (DE-588)4016916-9 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Thermoplast (DE-588)4059844-5 s Laserschweißen (DE-588)4074024-9 s Schweißnaht (DE-588)4053875-8 s Festigkeit (DE-588)4016916-9 s DE-604 Erscheint auch als Online-Ausgabe 10.25593/978-3-87525-268-2 urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112682 Fertigungstechnik Erlangen 189 (DE-604)BV035417891 189 https://open.fau.de/handle/openfau/11268 Verlag kostenfrei Volltext https://doi.org/10.25593/978-3-87525-268-2 Resolving-System kostenfrei Volltext https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112682 Resolving-System kostenfrei Volltext http://d-nb.info/1190892065/34 Langzeitarchivierung Nationalbibliothek kostenfrei Volltext Digitalisierung UB Bayreuth application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016377229&sequence=000004&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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