Rotationsschweißen - Plastics, Polymers, and Resins - DuPont

Motorantriebsleistung
Schwungmasse-Werkzeuge haben neben vielen anderen
positiven Eigenarten auch den Vorteil, daß zum Antrieb
nur geringe Leistungen benötigt werden.
Da die totale Zykluszeit bei einer halb- oder vollautomatischen
Anlage zwischen einer und zwei Sekunden liegt, hat
der Motor genügend Zeit, die Schwungmasse auf die
Betriebsdrehzahl zu beschleunigen. Die im Werkzeug enthaltene
kinetische Energie wird während des Schweißvorganges
in so kurzer Zeit in Wärme umgesetzt, daß dabei erhebliche
Leistungen auftreten.
Wenn z.B. die beiden auf dem Nomogramm (Abb. 10.26)
aufgeführten Werkzeuge in 0,05 s abgebremst werden, geben
sie während dieser Zeitdauer eine Leistung von etwa 3 kW
ab. Wenn sie bis zur nächsten Schweißung eine Sekunde Zeit
für die Wiederbeschleunigung haben, wäre dazu theoretisch
nur eine Leistung von 150 W notwendig.
Für die meisten in der Praxis anfallenden Teile genügen deshalb
Motorleistungen von 0,5 kW.
Wie schon bereits erwähnt, ist eine Anpassungsmöglichkeit
der Drehzahl wünschenswert. Handelt es sich indessen um
eine Produktionsanlage, auf der immer gleiche Teile verschweißt
werden, so erfolgt die Anpassung der Drehzahl
meistens durch Verändern der Riemenscheibendurchmesser.
Qualitätskontrolle geschweißter Teile
Um eine gleichmäßig gute Qualität zu erreichen, sollten die
Nähte am Profilprojektor zuerst auf Paßgenauigkeit untersucht
werden. Zu große Abweichungen der Profile sowie der
Durchmesser (Spritzgußtoleranzen) können den Schweißvorgang
erschweren und die Qualität vermindern. Korrekt dimensionierte
Nähte und gewissenhaft verarbeitete Teile erübrigen
ohne weiteres eine spätere systematische Kontrolle.
Stimmen beispielsweise die Winkel der beiden Profile schlecht
aufeinander, so entsteht nach Abb. 10.29 eine äußerst spitze
Kerbe, die unter Belastung unzulässige Spannungsspitzen
erzeugt, und damit die Festigkeit des ganzen Teils vermindert.
Auch muß zuviel Material weggeschmolzen werden.
Abb. 10.29 Profilfehler
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Ausschlaggebend für die Beurteilung der Naht ist je nach der
Anwendung die mechanische Festigkeit, die Dichtigkeit
gegen flüssige oder gasförmige Stoffe oder beides zusammen.
Die möglichen Prüfverfahren können wie folgt
beschrieben werden:
– Eine visuelle Kontrolle der Nähte ist nur sehr begrenzt
möglich und gibt keine Auskunft betreffend der Festigkeit
und der Dichtigkeit. Sie kann nur an Teilen erfolgen, an
denen die Schweißbraue sichtbar ist. Wenn die Schweißbedingungen
korrekt sind, muß am ganzen Nahtumfang
eine kleine, gleichmäßige Braue austreten.
Ist sie unregelmäßig, zu groß oder gar nicht vorhanden,
so muß die Drehzahl korrigiert werden. Selbstverständlich
hat man kein Interesse, mehr Kunststoff wegzuschmelzen
als unbedingt erforderlich. Wenn indessen überhaupt kein
Material austritt, hat man keine Gewähr, daß die Naht
genügend gut verschweißt ist.
Das Aussehen der Schweißbraue hängt nicht nur vom
Kunststoff, sondern auch von der Viskosität und eventuellen
Zusätzen ab. So ergibt z.B. DELRIN ® 100 eher eine faserige
Braue, während DELRIN ® 500 einen verschmolzenen
Schweißgrat zeigt. Des weiteren hat auch die Umfangsgeschwindigkeit
einen Einfluß auf das Aussehen, so daß
daraus keine Schlüsse in bezug auf die Qualität gezogen
werden können.
– Festigkeitsprüfungen der Nähte bis zu deren Zerstörung
sind die einzige Möglichkeit, die Qualität der Schweißung
richtig beurteilen und daraus endgültige Schlüsse ziehen
zu können. Die weitaus meisten rotationsgeschweißten
Teile sind geschlossene Behälter, die unter dauerndem
oder kurzzeitigem Innen- oder Außendruck stehen (Feuerzeuge,
Gaspatronen, Feuerlöscher). Daneben gibt es eine
große Zahl Schwimmer, welche unbelastet sind und nur
eine dichte Schweißung aufweisen müssen. Alle derartigen
Teile wird man ungeachtet der im Betrieb tatsächlich
auftretenden Spannungen am besten und einfachsten mittels
langsam aber kontinuierlich ansteigendem Innendruck
zum Bersten bringen. Eine derartige Anlage sollte die
Möglichkeit bieten, die Teile während des Druckanstieges
beobachten zu können.
Aus sichtbaren, vor dem Bersten auftretenden Deformationen
können sehr oft wertvolle Rückschlüsse auf eventuelle
Konstruktionsfehler und daraus resultierende Schwachstellen
gezogen werden.
Nach dem Berstversuch sollen die Teile, vor allem aber
die Schweißnähte, gründlich untersucht werden. Wenn die
Naht korrekt dimensioniert und verschweißt ist, dürfen die
Profilflächen nicht sichtbar sein. Die Brüche müssen quer
durch die Naht oder an ihr entlang gehen. Im letzteren Fall
läßt sich allerdings nicht feststellen, ob die Naht direkte
Ursache des Bruches ist. Dies kann der Fall sein, wenn,
wie z.B. in Abb. 10.29 gezeigt, eine starke Kerbwirkung
vorhanden ist. Wenn es sich um Teile handelt, die im
Betrieb unter dauerndem Innendruck stehen und Temperaturschwankungen
ausgesetzt sind, so muß der Berstdruck
8-10 mal dem Betriebsdruck entsprechen. Nur dann hat
man Gewähr, daß sich das Teil über die ganze Lebensdauer
den Erwartungen entsprechend verhält (z.B. Butangas-Feuerzeuge).