Rotationsschweißen - Plastics, Polymers, and Resins - DuPont

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Abb. 10.79 Schweißnahtauslegung, nicht kreisförmige Teile 130 �� Deckel �� Ansaugrohr � �� Aufnahmevorrichtung Amplitude: 0,9 – 1,2 mm �� Zu entwickelnde Schweißtiefe � Frequenz: 240 – 280 Hz Testergebnisse bei winkelverschweißten Stumpfnähten Der in Abb. 10.80 rechteckig geschweißte Kasten wurde für umfangreiche Druckprüfungen aus verschiedenen DuPont Materialien verwendet. Der Berstdruck jedes Behälters wird von drei Hauptfaktoren beeinflußt: – Gesamtauslegung. – Verschweißbarkeit des Materials. – Schweißnahtauslegung. Die unten beschriebenen erzielten Resultate sollten daher sorgfältig auf Formteile mit unterschiedlichen Formen und Funktionen übertragen werden. Das gleiche Formteil wird ein sehr unterschiedliches Verhalten aufweisen, wenn es aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt wird. Während die Schweißnaht in einigen Fällen der schwächste Punkt sein kann, ist sie bei anderen technischen Kunststoffen eventuell fester als das Teil selbst. Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit von der Schweißfläche Abb. 10.81 zeigt die Zugfestigkeit als Funktion von der Schweißnahtbreite, die von dem in Abb. 10.80 gezeigten Behälter erhalten wurde. Ein linearer Festigkeitsanstieg kann bis zu einem B/D-Verhältnis von ca. 2,5 beobachtet werden. Oberhalb dieses Werts flacht die Kurve ab und eine Verbreiterung bleibt ohne Einfluß auf die Festigkeit. 36 45 Abb. 10.80 Berstdruck Prüfteil Berstdruck BB D 1 1,5 2 2,5 3 Verhältnis B D Abb. 10.81 Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit von der Nahtgröße 7 cm 2
Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit vom spezifischen Schweißdruck Wie bereits erwähnt, sollte der geeignete spezifische Schweißdruck für jeden Kunsstoff mit Versuchen ermittelt werden. Für DELRIN ® 500 ergab sich zum Beispiel ein Druck von etwa 3,3 MPa, wie die Kurve in Abb. 10.82 zeigt. Es scheint, daß ein zu hoher Druck die Nahtfestigkeit ebenso reduziert wie ein zu niedriger Druck. Berstdruck 2 3 4 Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit vom spezifischem Schweißdruck Abb. 10.82 Spezifischer Schweißdruck Alle DELRIN ® Typen eignen sich für das Vibrationsschweißen. DELRIN ® 500P zeigt die besten Ergebnisse, wohingegen DELRIN ® 100 etwas schwächer ist. Schweißnähte in Teilen aus DELRIN ® 100 sind in der Regel der schwächste Bereich aufgrund der hohen Dehnung dieses Kunststoffes. Dies galt auch für den Prüfbehälter in Abb. 10.80. Das gleiche Teil aus glasfaserverstärktem DELRIN ® bricht nicht an der Schweißnaht, sondern wegen seiner geringeren Dehnung an einer Ecke. Es muß außerdem beachtet werden, daß eingefärbte Einstellungen eine niedrigere Schweißnahtfestigkeit erzeugen als die gleichen ungefärbten Typen. Dies gilt für alle Kunststoffe. Pigmentanteile haben einen leichten negativen Einfluß auf die Eigenschaften. Obwohl die durchschnittlichen Festigkeitswerte von Typ zu Typ leicht variieren, ist es überraschend festzustellen, daß die obere Grenze bei 14 MPa Zugfestigkeit für die meisten Typen liegt. Das Vibrationsschweißen eignet sich außerdem für alle ZYTEL ® Polyamidtypen. Es erlaubt viele neue und attraktive Anwendungen, für die keine andere Fügetechnik in Frage käme. Besonders die Automobilindustrie braucht verschiedene eckige Behälter im Kühlkreislauf und für Emissionskontrollfilter. Der Wasseraufnahme muß vor dem Schweißen keine besondere Beachtung geschenkt werden, falls die Teile bei einer relativen Feuchtigkeit von maximal 50% gelagert werden. Stumpfnähte in Formteilen aus unverstärktem Polyamid sind in der Regel fester als das Teil selbst. Füllstoffe und Glasfasern reduzieren die Nahtfestigkeit je nach der Materialqualität. So bewirkt ein Glasfaseranteil von 30% eine Reduzierung der Festigkeit um 50%. Teile aus diesem Kunststoff müssen sorgfältig ausgelegt werden. Anwendungsbeispiele Abb. 10.83. Eine typische Auslegung einer Zentrifugalpumpe mit einem winkelverschweißten Spiralgehäuse aus DELRIN ® . Abb. 10.83 Zentrifugalpumpe Abb. 10.84. Ein Automobiltank aus ZYTEL ® Polyamid 66. Die Schweißnaht ist mit einem Gratspeicher versehen, um Nachbearbeitungs- und Entgratungsgänge zu vermeiden. Abb. 10.84 Automobiltank 131
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