Rotationsschweißen - Plastics, Polymers, and Resins - DuPont

a b c d e
c
Abb. 10.78 Schweißnahtprofile – runde Teile
Auslegung von Schweißnähten
a
b
a. Kreisförmige Teile
Kreisförmige Teile sollten – wie beim Rotationsschweißen –
immer mit einer V-förmigen Schweißnaht versehen werden.
Eine solche Auslegung erlaubt nicht nur eine perfekte Ausrichtung
der beiden Hälften, sondern die Schweißfläche kann
vergrößert werden und so die Festigkeit der Wandfläche
erreichen. Während des Schweißbetriebes baut sich eine
bestimmte Menge an Grat an beiden Seiten der Schweißnaht
auf. Bei bestimmten Anwendungen muß dies vermieden
werden, entweder aus ästhetischen Gründen oder weil er eine
Fehlerquelle für innenliegende mechanische Teile darstellen
kann. In solchen Fällen sollten Verbindungen mit Gratspeichern
versehen werden.
Um Vibrationen mit dem geringstmöglichen Verlust auf die
Kontaktfläche zu übertragen, müssen die Kunststoffteile fest
in den Haltevorrichtungen eingespannt werden. Es ist oft
ratsam, die Schweißfläche mit 5 oder 8 Mitnehmerrippen zu
versehen. Das gilt besonders bei dünnwandigen Behältern
aus weichen Materialien.
Eine typische Schweißnahtauslegung mit einem externen
Gratspeicher und Mitnehmerrippen direkt auf der Schulter
wird in Abb. 10.78a gezeigt. Einige grundsätzliche Anforderungen
sind dabei zu beachten:
– Vor dem Schweißen sollten die flachen Flächen durch
einen Spalt «a» getrennt werden, der etwa das 0,1fache
der Wandstärke beträgt.
– Der Winkel «b» sollte mindestens 30° betragen, um einen
selbsthemmenden Effekt zu verhindern.
– Die Schweißnahtlänge «c–d» muß, abhängig von der
gewünschten Festigkeit, mindestens das 2,5fache der
Wandstärke betragen. Da einige Kunststoffe sich schwerer
verschweißen lassen als andere, sollte dieser Wert entsprechend
erhöht werden.
Abbildungen 10.78b und 10.78c zeigen weitere mögliche
Anordnungen für externe Gratspeicher.
a
d
Bei Teilen, für die ästhetische Aspekte nicht so wichtig sind,
reicht häufig eine einfache Rille aus, siehe Abb. 10.78d.
Sie verdeckt zwar den Grat nicht, er verbleibt jedoch im
Bereich des Außendurchmessers.
Falls sowohl interne als auch externe Gratspeicher erforderlich
sind, können sie wie in Abb. 10.78e ausgelegt werden.
b. Nicht kreisförmige Teile
Teile, die nicht kreisförmig sind, können mit flachen Schweißflächen
auf Winkel- oder Linearmaschinen verschweißt werden,
siehe Abb. 10.79A. Die Schweißnahtbreite «B» sollte
mindestens das zweifache der Wandstärke betragen, abhängig
von den Festigkeitsanforderungen und dem verwendeten
Kunststoff. Die Festigkeit steigt aufgrund ungleichmäßiger
Spannungsverteilung (siehe auch Abb. 10.81) über einem
B/D-Verhältnis von 2,5-3,0 nicht beträchtlich .
Quadratische und rechteckige Teile, besonders solche mit
dünnen Wandstärken oder aus weichen Kunststoffen, sind
nicht steif genug, um Vibrationen ohne Verlust zu übertragen.
Sie müssen daher eine Schweißnaht mit einer Rille um
den gesamten Umfang aufweisen, Abb. 10.79B. Diese Rille
paßt in eine Schweißraupe an der Vorrichtung «a», um zu
verhindern, daß die Wände nach innen zusammenfallen. Es
ist äußerst wichtig, die Verbindung an beiden Flächen «b»
und «c» zu stützen, um eine perfekte Schweißdruckverteilung
zu erzielen.
Ein möglicher Weg zum Anbringen von Gratspeichern an
Stumpfschweißnähten wird in Abb. 10.79C gezeigt. Der Spalt
«a» muß angepaßt werden, damit sich die beiden Außenlippen
nach dem Schweißen vollständig schließen. Die Auslegung
reduziert die effektive Schweißfläche und kann breitere
Schweißnähte für eine gegebene Festigkeit erfordern.
Eine andere Auslegung der Schweißnähte mit Rillen ist in
Abb. 10.79D dargestellt. Diese Schweißnaht wurde erfolgreich
für einen vibrationsgeschweißten Deckel eines Ansaugrohrs
mit einer Frequenz bis zu 280 Hz und einer Amplitude
von 1,2 mm angewendet.
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