Leseprobe_10730

Vorbereitung auf die
Kunststoffschweißerprüfung
nach
R
R
DVS 2212-1, DVS 2212-3
und
R
DVS 2212-4

Vorwort und Übersicht
Vorwort
Die vorliegende Lehrgangsunterlage ist für die
Unterweisung der Teilnehmer zur Vorbereitung
auf die Kunststoffschweißerprüfung nach den
Richtlinien DVS 2212-1, DVS 2212-3 sowie DVS
2212-4 vorgesehen.
Sie soll den theoretischen Unterricht unterstützen,
welcher den zum Verständnis der praktischen
Arbeiten notwendigen Lehrstoff umfasst.
Die Unterlage ist nach dem bewährten Prinzip
des IKV-Kontext-Systems in Lernelemente aufgeteilt,
die eine Abhandlung des Lehrstoffs in
kontinuierlicher und gleichbleibender Form
ermöglicht. Die Textlücken werden während des
Lehrgangs von Ausbilder und Teilnehmer gemeinsam
erarbeitet und ausgefüllt. Darüber
hinaus bieten Notizfelder den Teilnehmern die
Möglichkeit, weitere Informationen zu
dokumentieren.
Der Fortschritt des Standes der Technik – hier
insbesondere die Überarbeitung maßgeblicher
DVS-Richtlinien – machte eine vollständige
Überarbeitung des Lehrgangs und dieses Kontextes
erforderlich.
Aachen, März 2019
Die Verfasser
L. Wolters, G. Krott, A. Vreydal
Inhalt
■■
Seite 2 Aufbau der Kunststoffe
■■
Seite 11 Physik der Kunststoffe
■■
Seite 13 Werkstoffeigenschaften
■■
Seite 25 Herstellung zum Halbzeug bzw.
Formteil
■■
Seite 26 Erkennen von Kunststoffen
■■
Seite 27 Schmelze-Massefließrate
■■
Seite 29 Übersicht über Kunststoff-
Schweißverfahren
■■
Seite 30 Schweißen von Kunststoffen
allgemein
■■
Seite 34 Warmgas-Fächel- und Ziehschweißen
■■
Seite 45 Heizelementstumpfschweißen
■■
Seite 59 Heizelementmuffenschweißen
■■
Seite 65 Heizwendelschweißen
■■
Seite 72 Warmgas-Extrusionsschweißen
■■
Seite 87 Nahtformen Warmgasextrusionsschweißen
■■
Seite 93 Schweißen von Bahnen im Erd- und
Wasserbau
■■
Seite 100 Nahtprüfung
■■
Seite 110 Nahtsymbole
■■
Seite 116 Schweißprotokolle allgemein
■■
Seite 118 Heizelementstumpfschweißen -
Schweißprotokoll, Tafeln
■■
Seite 119 Heizelementstumpfschweißen -
Schweißprotokoll, Rohrleitungsteile
■■
Seite 120 Heizelementmuffenschweißen -
Schweißprotokoll
■■
Seite 121 Heizwendelschweißen -
Schweißprotokoll, Rohrleitungsteile
■■
Seite 122 Warmgasschweißen - von Tafeln und
Rohren, Schweißprotokoll
■■
Seite 123 Extrusionsschweißen - von Tafeln und
Rohren, Schweißprotokoll
■■
Seite 124 Schweißen von Dichtungsbahnen
- Auftragsnähte -
■■
Seite 125 Schweißen von Dichtungsbahnen
- Überlappnähte mit Prüfkanal -
■■
Seite 126 Literatur
■■
Seite 127 Impressum
1

Aufbau der Kunststoffe
LE 1 Kunststoff
■■
Notizen
Kunststoffe werden aus natürlichen Rohstoffen hergestellt.
Dies sind z. B. Zellulose, Kohle, Erdöl oder Erdgas.
Der wichtigste Rohstoff ist ______________ .
Die Produktion von Kunststoffen und die Verarbeitung zu
Produkten ist eine sehr effiziente Nutzung von Erdöl.
Kunststoffprodukte sind theoretisch endlos ______________
und besitzen einen sehr hohen Brennwert, der nahezu die
gesamte Herstellungsenergie beinhaltet.
Durch die Anwendung von Kunststoffen lassen sich außerdem
Gewichtsreduktionen realisieren, wodurch wiederum
__________ eingespart wird. Ein Beispiel ist der Fahrzeugbau,
wo immer mehr Bauteile aus Metall durch Kunststoffe
ersetzt werden.
In der Entwicklung der Verpackungen für Lebensmittel
stecken ingenieurtechnische Leistungen, die für den Verbraucher
nicht sichtbar sind. Die Verpackungstüten z. B.
von Chips oder Süßigkeiten bestehen aus mehreren Folien
und Schichten, die unterschiedliche Aufgaben, wie z. B.:
Sperrschichteigenschaften, wie Schutz vor Feuchtigkeit,
hygienischen Schutz, Lichtschutzbarriere, UV-Schutz,
oder z. B. Sauerstoffdurchlässigkeiten, Bedruckbarkeit etc.
realisieren. Hinzu kommen
noch mechanische Aufgaben wie
wiederverschließbare Folien.
Technische Kunststoffe für den chemischen Anlagenbau
sowie auch physiologisch unbedenkliche Kunststoffe wie
z. B. Polyvinylidenfluorid = PVDF sind mittlerweile in der
Pharma-, Lebensmittel- und Halbleiterindustrie zu finden.
Hochleistungs-Kunststoffe für die Herstellung von Medizinprodukten
Schläuche, Dichtungen und Zubehör für medizin-technische
Geräte, insbesondere Verbrauchsmaterialien
wie z. B. Einwegspritzen, Katheter, Implantate etc.
gehören mittlerweile zu Standardausstattungen in den
Kliniken.
Weiterhin können noch viele Beispiele von Kunststoff-Produkten
aufgezeigt werden.
2

Aufbau der Kunststoffe
LE 2 Kunststofferzeugung durch Destillation von Rohöl
Das Rohöl wird bei der Destillation erhitzt, hierbei bilden sich in der Destillationsanlage die verschiedenen
_________________. Die für die Kunststofferzeugung wichtigste Fraktion ist Rohbenzin (Naphta).
Es wird in einem thermischen Spaltprozess (Cracken), in Ethylen (Ethen), Propylen (Propen),
Butylen (Buten) und anderen _______________________________ "gebrochen" und umgebaut.
Aus Ethylen können dann in nachfolgenden Reaktionsprozessen weitere Ausgangsstoffe z. B. Styrol
oder Vinylchlorid gewonnen werden.
Mit den Syntheseverfahren Polymerisation,
Polykondensation oder Polyaddition kann die
eigentliche Herstellung des Kunststoffes
durchgeführt werden.
LE 3 Monomere und Polymere
■■
Notizen
Die Moleküle aus denen Kunststoffe hergestellt werden,
heißen _________________ (Ausgangsstoffe, kleine Moleküle).
Aus den Monomeren entstehen durch einen chemischen
Prozess Makromoleküle, die sogenannten
________________ . Der Prozess, in dem aus Monomeren
Polymere werden, also die Kunststoffherstellung, heißt
Polymerisation („zum Polymer machen“).
3

Aufbau der Kunststoffe
LE 4 Monomer
■■
Notizen
Ungesättigte Verbindung
am Beispiel von "Ethylen"
Summenformel:___________
LE 5 Polymer
■■
Notizen
Aktiviertes Ethylen kann weitere Atome oder Moleküle
binden.
Ersetzt man das Wasserstoffatom [H] mit einem Chloratom
[Cl] so wird daraus ein Polyvinylchlorid (PVC)
4

Aufbau der Kunststoffe
LE 6 Faden- oder Kettenmolekül
■■Notizen
Die entstehende Polymere werden aufgrund ihre Form auch
als Faden- oder Kettenmoleküle bezeichnet.
Kunststoffe bestehen aus sogenannten Makromolekülen.
Es handelt sich dabei um sehr große Molekülketten, welche
wieder aus mind._____________ Einzelmolekülen
bestehen. Sind die Einzelmoleküle in einer Linie aneinandergereiht,
wie z. B. beim Polyethylen, nennt man die
Makromoleküle _________________ oder Kettenmoleküle
bzw. lineare Makromoleküle. Jedoch können sie auch
_____________________________ besitzen oder untereinander
verbunden sein. Außerdem kann es Unterschiede in
ihrer ______________________ Anordnung geben.
Teilkristalline Struktur
Kettenstruktur
Beispiel:
Säurewäscher aus PP
5

Aufbau der Kunststoffe
LE 7 Einteilung der Kunststoffe
Kunststoffe werden nach der Art der Struktur, der Makromoleküle und der Art der
Bindungsmechanismen eingeteilt.
6

Aufbau der Kunststoffe
LE 8 Thermoplaste
■■Notizen
Kunststoffe die durch Wärmeeinwirkung verformbar sind,
heißen ___________________________ . Durch die Eigenschaft
der Thermoplaste ist eine nahezu grenzenlose
Formgebung möglich.
Thermoplaste sind durch Wärmeeinwirkung schmelzbar.
Charakteristisch für Thermoplaste ist, dass die zwischenmolekularen
Kräfte bei Wärmeentzug wieder
__________________werden, d. h. die Thermoplaste
werden durch Abkühlen wieder _________________.
Da die Polymerketten bei Thermoplasten nicht miteinander
vernetzt sind, können sie bei Wärmeeinwirkung ungehindert
ihren Abstand vergrößern, bis hin zur Schmelze.
Da die Schmelzbarkeit ein Charakteristikum der Thermoplaste
ist, stellt die Schweißbarkeit ebenfalls ein charakteristisches
Merkmal der Thermoplaste dar.
LE 9 Amorphe Thermoplaste
■■
Notizen
Die unregelmäßige Anordnung (amorphe Struktur) der
Makromoleküle im Werkstoff nennt man
_______________________________.
7

Aufbau der Kunststoffe
LE 10 Teilkristalline Thermoplaste
■■
Notizen
Hier ist die Anordnung der Makromoleküle im Werkstoff
teilweise (geordnet) __________________ und teilweise
ungeordnet (armorph).
amorph
kristallin
LE 11 Thermoplastische Elastomere
■■Notizen
Thermoplastische Elastomere _____ verbinden die positiven
Eigenschaften von Thermoplasten und Elastomeren.
Sie sind:
■■Bei Raumtemperatur elastisch
■■Schmelzbar
wieder verwertbar und rezyklierbar
Die Elastizität von TPE wird durch sog. physikalische
Vernetzungspunkte erreicht.
Die Polymerketten sind __________
wie bei Elastomeren chemisch
miteinander vernetzt.
Hierdurch sind TPE schmelzbar.
8

Aufbau der Kunststoffe
LE 12 Elastomere
■■
Notizen
Leichte Vernetzung
Querverbindungen zwischen den Fadenmolekülen durch
chemische Bindungen
___________________
Raumnetzmolekül
Auswirkung:
Behinderung der Molekülbewegung
LE 13 Duroplaste
■■
Notizen
Starke Vernetzung
_____________________
Raumnetzmolekül
Auswirkung der chemischen Verbindung: Sehr starke
Behinderung der Molekülbeweglichkeit, je nach Vernetzungsgrad
ist praktisch ___________________ durch Wärmezufuhr
mehr möglich. Duroplaste sind also nach der
Vernetzung dauerhaft in ihrer Form fixiert.
9

Aufbau der Kunststoffe
LE 14 Bindungskräfte
■■
Notizen
Die Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten, sind
_____________ als die chemischen Bindungskräfte, die
innerhalb der Moleküle wirksam sind.
chemische, innenmolekulare Bindungskräfte
physikalische, zwischenmolekulare Bindungskräfte
LE 15 Zwischenmolekulare Kräfte
■■
Notizen
Die zwischenmolekularen Kräfte ändern sich, wenn sich
der Abstand der Fadenmoleküle zueinander verändert.
Kleiner Abstand große/kleine zwischenmolekulare
Kräfte.
Der Molekülabstand und damit die Werkstofffestigkeit lässt
sich durch____________ beeinflussen. Deshalb heißen
diese Kunststoffe ______________________________.
10

Physik der Kunststoffe
LE 16 Zugversuch
■■
Notizen
Allgemein gilt im Zugversuch:
Der Widerstand des Stoffes gegen Verformung
ist die ________________________.
Dabei tritt eine ____________________________ auf.
LE 17 Zugfestigkeit/Dehnung
■■
Notizen
Unter Spannung versteht man das Verhältnis der
_________, die auf einen Körper einwirkt und der minimalen
Querschnittsfläche des ungedehnten Körpers (Kraft /
Fläche N/mm²). Die Maximalspannung, die ein Werkstoff
erträgt, wird als maximale _________________________
bezeichnet.
Dabei tritt eine Längenänderung auf, die bezogen
auf die ursprüngliche Probenlänge als
________________________ bei Maximalspannung angegeben
wird. Zugfestigkeit und Dehnung sind
___________________________________.
11

Physik der Kunststoffe
LE 18 Ermittlung von Zugfestigkeit/
Dehnung
■■
Notizen
Zugfestigkeit und Dehnung bei Maximalspannung werden
mit vielen Proben Schritt für Schritt bei steigenden Temperaturen
geprüft. Für jede Messung benötigt man in der
Regel 5 Proben, aus deren Festigkeits- und Dehnungswerten
je ein _________________ gebildet wird. Diese beiden
Werte werden in Abhängigkeit von der _________________
in ein Diagramm eingetragen und ergeben so die charakteristischen
Kurvenverläufe für die Zustandsbereiche.
Während der Übergang vom festen Zustand in den thermoelastischen
Zustand relativ scharf ist, erfolgt der Übergang
vom thermoelastischen in
den________________________________ Zustand fließend.
LE 19 Zustandsbereiche thermoplastischer Kunststoffe, Verhalten
unter Spannungs- und Wärmeeinwirkung
■■
Notizen
12

Werkstoffeigenschaften
LE 20 Darstellung der Zustandsbereiche
■■
Notizen
13