Rotationsschweißen - Plastics, Polymers, and Resins - DuPont

Bei der Auslegung der Schweißnaht sollte Vorsorge getroffen
werden, daß der beim Schweißen verdrängte geschmolzene
Werkstoff fließen kann. Wenn eine Gratbildung aus ästhetischen
oder funktionellen Gründen vermieden werden muß,
können Schweißgratspeicher in die Schweißnaht integriert
werden, wie dies aus Abb. 10.54 ersichtlich ist.
Stumpfschweißnaht
Die zweite Grundform der Verbindung ist die Stumpfschweißnaht,
die – mit Abwandlungen – in den Abbildungen 10.55,
10.56 und 10.57 dargestellt ist. Von diesen weist die Nut-
und Federverbindung die höchste mechanische Festigkeit
auf. Obwohl die Stumpfschweißnaht recht einfach zu konstruieren
ist, ist es außergewöhnlich schwierig, feste oder
hermetisch schließende Schweißnähte in kristallinen Kunststoffen
zu erzielen. Feste Verbindungen lassen sich dagegen
mit amorphen Kunststoffen erzielen; bei komplexen Teilen
kann es jedoch schwierig werden, hermetische Dichtungen
zu erreichen.
B A
Maß A: 0,4 mm für B-Maße von 1,5 bis 3 mm und entsprechend größer
oder kleiner bei anderen Wandstärken.
Maß B: Allgemeine Wanddicke.
Maß C: Empfohlene Aussparung, um einen genau passenden Sitz des
Deckels zu gewährleisten.
Maß D: Spiel pro Seite 0,05 bis 0,15 mm.
0,5 B
B A 0,5 B
A
0,4 B
B
1,4 B
0,6 B
0,6 B
0,6 B
Maß A: 0,4 mm für B-Maße von 1,5 bis 3 mm und entsprechend größer
oder kleiner bei anderen Wandstärken.
Maß B: Allgemeine Wanddicke.
Maß C: Empfohlene Aussparung, um einen genau passenden Sitz des
Deckels zu gewährleisten.
B C
Abb. 10.55 Stumpfschweißnaht mit Energieleiter
Abb. 10.56 Nut- und Federverbindung
1,5 B B C
D
10°
90°
10°
60°
Abb. 10.57 Verschiedene Ausführungen von Stumpfschweißnähten
Das Hauptmerkmal der Stumpfschweißnaht ist eine V-förmige
Schweißraupe auf einer der beiden Berührungsflächen, der
sogenannte Energieleiter, welcher die Energie konzentriert
und den anfänglichen Kontakt auf eine sehr kleine Fläche
begrenzt, um eine rasche Erwärmung und ein rasches Schmelzen
zu bewirken. Sobald der schmale Bereich weich zu werden
und zu schmelzen beginnt, sinkt die Impedanz, und der
weitere Schmelzvorgang erfolgt mit höherer Geschwindigkeit.
Der Kunststoff im Energieleiter schmilzt zuerst und verteilt
sich über die zu verschweißenden Flächen. Amorphe Kunststoffe
zeichnen sich durch einen weiten, nicht genau definierten
Erweichungstemperaturbereich statt eines präzisen
Schmelzpunktes aus. Wenn der Kunststoff fließt, behält die
Schmelze genügend Wärme, um eine gute Verschweißung
über die gesamte Breite der Schweißnaht hervorzurufen.
DELRIN ® , ZYTEL ® , MINLON ® und RYNITE ® sind kristalline
Kunststoffe ohne Erweichung vor dem Schmelzen und einem
genau definierten Schmelzpunkt; sie verhalten sich anders
als amorphe Kunststoffe. Wenn der Energieleiter schmilzt
und über die Berührungsflächen fließt, kann die der Luft
ausgesetzte Schmelze kristallisieren, bevor genügend Wärme
erzeugt ist, um die volle Breite der Naht zu verschweißen. Es
ist daher erforderlich, die gesamte Kontaktfläche zu schmelzen,
bevor eine nennenswerte Festigkeit erzielt werden kann.
(Im Falle von ZYTEL ® kann der Kontakt der erhitzten
Schmelze mit der Luft zu oxidativem Abbau führen, der
spröde Schweißverbindungen zur Folge hat.) Diese Phase
des Schweißzyklus ist sehr lang, wie aus Abbildungen 10.58
und 10.59 ersichtlich ist, in denen Kurven abgebildet sind,
die typische Schweißsequenzen für Teile aus DELRIN ® und
ZYTEL ® bei Verwendung der Grundform der Stumpfschweißnaht
darstellen.
Brust Berstdruck, pressure, MPa
MPa
15
12,5
10
7,5
5
2,5
DELRIN® 500 und 900F
DELRIN® 100
0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
Schweißzeit, s Weld time, s
Abb. 10.58 Leistungsmerkmale von Stumpfschweißnähten.
Berstdruck in Abhängigkeit von der Schweißzeit
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