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Ob in der Automobilindustrie, beim Rohrleitungs- oder beim Kraftwerksbau – anspruchsvolle und hochwertige Fügeverbindungen entscheiden oft über die Qualität des Endproduktes. Um z. B. das Verzugsverhalten von Karosseriebauteilen vorab einschätzen zu können, setzen Hersteller auf die numerische Simulation der geschweißten Komponenten. Besondere Aufmerksamkeit gilt hier den Fügestellen. Da diese oft nur wenige Millimeter klein sind, kommen konventionelle Prüfverfahren wie der Zugversuch hier jedoch nicht ohne weiteres in Frage.
Forscher des Fraunhofer IPK untersuchen deshalb eine alternative Methode, um die negativen Begleiterscheinungen des thermischen Schweißens im Vorfeld am PC zu analysieren und nötige Gegenmaßnahmen ableiten zu können.
In diesem Beitrag werden zerstörungsfreie Untersuchungen mittels aktiver Thermografie an Probekörpern aus CFK und GFK mit unterschiedlichen künstlichen Fehlstellen vorgestellt. Dabei wird die zeitliche und örtliche Temperaturverteilung nach der Erwärmung mit Blitzlampen oder mit einem Infrarot-Strahler mit einer Infrarot-Kamera erfasst. Zur späteren Rekonstruktion der Messdaten wurde ein numerisches Modell entwickelt. Dazu war die Bestimmung der thermophysikalischen und optischen Materialeigenschaften erforderlich, was in diesem Beitrag ebenfalls beschrieben wird. Die Ergebnisse der numerischen Modellierung werden mit den experimentellen Untersuchungen der aktiven Thermografie verglichen. Weiterhin werden die experimentellen Untersuchungen hinsichtlich der beiden Materialsysteme CFK und GFK und unter Berücksichtigung der Teiltransparenz des GFK-Materials sowie der unterschiedlichen Anregungsquellen bewertet.
Under the assumption of local thermal equilibrium, a numerical algorithm is proposed to find the equation of state for laser-induced plasmas (LIPs) in which chemical reactions are permitted in addition to ionization processes. The Coulomb interaction in plasma is accounted for by the DebyeHückel method. The algorithm is used to calculate the equation of state for LIPs containing carbon, silicon, nitrogen, and argon. The equilibrium reaction constants are calculated using the latest experimental and ab initio data of spectroscopic constants for the molecules N2 ,C2 ,Si2 ,CN,SiN,SiC and their ions. The algorithm is incorporated into a fluid dynamic numerical model based on the NavierStokes equations describing an expansion of LIP plumes into an ambient gas. The dynamics of LIP plumes obtained by the ablation of SiC, solid silicon, or solid carbon in an ambient gas containing N2 and Ar is simulated to study formation of molecules and molecular ions.