Leseprobe_10730
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Vorbereitung auf die<br />
Kunststoffschweißerprüfung<br />
nach<br />
R<br />
R<br />
DVS 2212-1, DVS 2212-3<br />
und<br />
R<br />
DVS 2212-4
Vorwort und Übersicht<br />
Vorwort<br />
Die vorliegende Lehrgangsunterlage ist für die<br />
Unterweisung der Teilnehmer zur Vorbereitung<br />
auf die Kunststoffschweißerprüfung nach den<br />
Richtlinien DVS 2212-1, DVS 2212-3 sowie DVS<br />
2212-4 vorgesehen.<br />
Sie soll den theoretischen Unterricht unterstützen,<br />
welcher den zum Verständnis der praktischen<br />
Arbeiten notwendigen Lehrstoff umfasst.<br />
Die Unterlage ist nach dem bewährten Prinzip<br />
des IKV-Kontext-Systems in Lernelemente aufgeteilt,<br />
die eine Abhandlung des Lehrstoffs in<br />
kontinuierlicher und gleichbleibender Form<br />
ermöglicht. Die Textlücken werden während des<br />
Lehrgangs von Ausbilder und Teilnehmer gemeinsam<br />
erarbeitet und ausgefüllt. Darüber<br />
hinaus bieten Notizfelder den Teilnehmern die<br />
Möglichkeit, weitere Informationen zu<br />
dokumentieren.<br />
Der Fortschritt des Standes der Technik – hier<br />
insbesondere die Überarbeitung maßgeblicher<br />
DVS-Richtlinien – machte eine vollständige<br />
Überarbeitung des Lehrgangs und dieses Kontextes<br />
erforderlich.<br />
Aachen, März 2019<br />
Die Verfasser<br />
L. Wolters, G. Krott, A. Vreydal<br />
Inhalt<br />
■■<br />
Seite 2 Aufbau der Kunststoffe<br />
■■<br />
Seite 11 Physik der Kunststoffe<br />
■■<br />
Seite 13 Werkstoffeigenschaften<br />
■■<br />
Seite 25 Herstellung zum Halbzeug bzw.<br />
Formteil<br />
■■<br />
Seite 26 Erkennen von Kunststoffen<br />
■■<br />
Seite 27 Schmelze-Massefließrate<br />
■■<br />
Seite 29 Übersicht über Kunststoff-<br />
Schweißverfahren<br />
■■<br />
Seite 30 Schweißen von Kunststoffen<br />
allgemein<br />
■■<br />
Seite 34 Warmgas-Fächel- und Ziehschweißen<br />
■■<br />
Seite 45 Heizelementstumpfschweißen<br />
■■<br />
Seite 59 Heizelementmuffenschweißen<br />
■■<br />
Seite 65 Heizwendelschweißen<br />
■■<br />
Seite 72 Warmgas-Extrusionsschweißen<br />
■■<br />
Seite 87 Nahtformen Warmgasextrusionsschweißen<br />
■■<br />
Seite 93 Schweißen von Bahnen im Erd- und<br />
Wasserbau<br />
■■<br />
Seite 100 Nahtprüfung<br />
■■<br />
Seite 110 Nahtsymbole<br />
■■<br />
Seite 116 Schweißprotokolle allgemein<br />
■■<br />
Seite 118 Heizelementstumpfschweißen -<br />
Schweißprotokoll, Tafeln<br />
■■<br />
Seite 119 Heizelementstumpfschweißen -<br />
Schweißprotokoll, Rohrleitungsteile<br />
■■<br />
Seite 120 Heizelementmuffenschweißen -<br />
Schweißprotokoll<br />
■■<br />
Seite 121 Heizwendelschweißen -<br />
Schweißprotokoll, Rohrleitungsteile<br />
■■<br />
Seite 122 Warmgasschweißen - von Tafeln und<br />
Rohren, Schweißprotokoll<br />
■■<br />
Seite 123 Extrusionsschweißen - von Tafeln und<br />
Rohren, Schweißprotokoll<br />
■■<br />
Seite 124 Schweißen von Dichtungsbahnen<br />
- Auftragsnähte -<br />
■■<br />
Seite 125 Schweißen von Dichtungsbahnen<br />
- Überlappnähte mit Prüfkanal -<br />
■■<br />
Seite 126 Literatur<br />
■■<br />
Seite 127 Impressum<br />
1
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 1 Kunststoff<br />
■■<br />
Notizen<br />
Kunststoffe werden aus natürlichen Rohstoffen hergestellt.<br />
Dies sind z. B. Zellulose, Kohle, Erdöl oder Erdgas.<br />
Der wichtigste Rohstoff ist ______________ .<br />
Die Produktion von Kunststoffen und die Verarbeitung zu<br />
Produkten ist eine sehr effiziente Nutzung von Erdöl.<br />
Kunststoffprodukte sind theoretisch endlos ______________<br />
und besitzen einen sehr hohen Brennwert, der nahezu die<br />
gesamte Herstellungsenergie beinhaltet.<br />
Durch die Anwendung von Kunststoffen lassen sich außerdem<br />
Gewichtsreduktionen realisieren, wodurch wiederum<br />
__________ eingespart wird. Ein Beispiel ist der Fahrzeugbau,<br />
wo immer mehr Bauteile aus Metall durch Kunststoffe<br />
ersetzt werden.<br />
In der Entwicklung der Verpackungen für Lebensmittel<br />
stecken ingenieurtechnische Leistungen, die für den Verbraucher<br />
nicht sichtbar sind. Die Verpackungstüten z. B.<br />
von Chips oder Süßigkeiten bestehen aus mehreren Folien<br />
und Schichten, die unterschiedliche Aufgaben, wie z. B.:<br />
Sperrschichteigenschaften, wie Schutz vor Feuchtigkeit,<br />
hygienischen Schutz, Lichtschutzbarriere, UV-Schutz,<br />
oder z. B. Sauerstoffdurchlässigkeiten, Bedruckbarkeit etc.<br />
realisieren. Hinzu kommen<br />
noch mechanische Aufgaben wie<br />
wiederverschließbare Folien.<br />
Technische Kunststoffe für den chemischen Anlagenbau<br />
sowie auch physiologisch unbedenkliche Kunststoffe wie<br />
z. B. Polyvinylidenfluorid = PVDF sind mittlerweile in der<br />
Pharma-, Lebensmittel- und Halbleiterindustrie zu finden.<br />
Hochleistungs-Kunststoffe für die Herstellung von Medizinprodukten<br />
Schläuche, Dichtungen und Zubehör für medizin-technische<br />
Geräte, insbesondere Verbrauchsmaterialien<br />
wie z. B. Einwegspritzen, Katheter, Implantate etc.<br />
gehören mittlerweile zu Standardausstattungen in den<br />
Kliniken.<br />
Weiterhin können noch viele Beispiele von Kunststoff-Produkten<br />
aufgezeigt werden.<br />
2
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 2 Kunststofferzeugung durch Destillation von Rohöl<br />
Das Rohöl wird bei der Destillation erhitzt, hierbei bilden sich in der Destillationsanlage die verschiedenen<br />
_________________. Die für die Kunststofferzeugung wichtigste Fraktion ist Rohbenzin (Naphta).<br />
Es wird in einem thermischen Spaltprozess (Cracken), in Ethylen (Ethen), Propylen (Propen),<br />
Butylen (Buten) und anderen _______________________________ "gebrochen" und umgebaut.<br />
Aus Ethylen können dann in nachfolgenden Reaktionsprozessen weitere Ausgangsstoffe z. B. Styrol<br />
oder Vinylchlorid gewonnen werden.<br />
Mit den Syntheseverfahren Polymerisation,<br />
Polykondensation oder Polyaddition kann die<br />
eigentliche Herstellung des Kunststoffes<br />
durchgeführt werden.<br />
LE 3 Monomere und Polymere<br />
■■<br />
Notizen<br />
Die Moleküle aus denen Kunststoffe hergestellt werden,<br />
heißen _________________ (Ausgangsstoffe, kleine Moleküle).<br />
Aus den Monomeren entstehen durch einen chemischen<br />
Prozess Makromoleküle, die sogenannten<br />
________________ . Der Prozess, in dem aus Monomeren<br />
Polymere werden, also die Kunststoffherstellung, heißt<br />
Polymerisation („zum Polymer machen“).<br />
3
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 4 Monomer<br />
■■<br />
Notizen<br />
Ungesättigte Verbindung<br />
am Beispiel von "Ethylen"<br />
Summenformel:___________<br />
LE 5 Polymer<br />
■■<br />
Notizen<br />
Aktiviertes Ethylen kann weitere Atome oder Moleküle<br />
binden.<br />
Ersetzt man das Wasserstoffatom [H] mit einem Chloratom<br />
[Cl] so wird daraus ein Polyvinylchlorid (PVC)<br />
4
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 6 Faden- oder Kettenmolekül<br />
■■Notizen<br />
Die entstehende Polymere werden aufgrund ihre Form auch<br />
als Faden- oder Kettenmoleküle bezeichnet.<br />
Kunststoffe bestehen aus sogenannten Makromolekülen.<br />
Es handelt sich dabei um sehr große Molekülketten, welche<br />
wieder aus mind._____________ Einzelmolekülen<br />
bestehen. Sind die Einzelmoleküle in einer Linie aneinandergereiht,<br />
wie z. B. beim Polyethylen, nennt man die<br />
Makromoleküle _________________ oder Kettenmoleküle<br />
bzw. lineare Makromoleküle. Jedoch können sie auch<br />
_____________________________ besitzen oder untereinander<br />
verbunden sein. Außerdem kann es Unterschiede in<br />
ihrer ______________________ Anordnung geben.<br />
Teilkristalline Struktur<br />
Kettenstruktur<br />
Beispiel:<br />
Säurewäscher aus PP<br />
5
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 7 Einteilung der Kunststoffe<br />
Kunststoffe werden nach der Art der Struktur, der Makromoleküle und der Art der<br />
Bindungsmechanismen eingeteilt.<br />
6
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 8 Thermoplaste<br />
■■Notizen<br />
Kunststoffe die durch Wärmeeinwirkung verformbar sind,<br />
heißen ___________________________ . Durch die Eigenschaft<br />
der Thermoplaste ist eine nahezu grenzenlose<br />
Formgebung möglich.<br />
Thermoplaste sind durch Wärmeeinwirkung schmelzbar.<br />
Charakteristisch für Thermoplaste ist, dass die zwischenmolekularen<br />
Kräfte bei Wärmeentzug wieder<br />
__________________werden, d. h. die Thermoplaste<br />
werden durch Abkühlen wieder _________________.<br />
Da die Polymerketten bei Thermoplasten nicht miteinander<br />
vernetzt sind, können sie bei Wärmeeinwirkung ungehindert<br />
ihren Abstand vergrößern, bis hin zur Schmelze.<br />
Da die Schmelzbarkeit ein Charakteristikum der Thermoplaste<br />
ist, stellt die Schweißbarkeit ebenfalls ein charakteristisches<br />
Merkmal der Thermoplaste dar.<br />
LE 9 Amorphe Thermoplaste<br />
■■<br />
Notizen<br />
Die unregelmäßige Anordnung (amorphe Struktur) der<br />
Makromoleküle im Werkstoff nennt man<br />
_______________________________.<br />
7
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 10 Teilkristalline Thermoplaste<br />
■■<br />
Notizen<br />
Hier ist die Anordnung der Makromoleküle im Werkstoff<br />
teilweise (geordnet) __________________ und teilweise<br />
ungeordnet (armorph).<br />
amorph<br />
kristallin<br />
LE 11 Thermoplastische Elastomere<br />
■■Notizen<br />
Thermoplastische Elastomere _____ verbinden die positiven<br />
Eigenschaften von Thermoplasten und Elastomeren.<br />
Sie sind:<br />
■■Bei Raumtemperatur elastisch<br />
■■Schmelzbar<br />
wieder verwertbar und rezyklierbar<br />
Die Elastizität von TPE wird durch sog. physikalische<br />
Vernetzungspunkte erreicht.<br />
Die Polymerketten sind __________<br />
wie bei Elastomeren chemisch<br />
miteinander vernetzt.<br />
Hierdurch sind TPE schmelzbar.<br />
8
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 12 Elastomere<br />
■■<br />
Notizen<br />
Leichte Vernetzung<br />
Querverbindungen zwischen den Fadenmolekülen durch<br />
chemische Bindungen<br />
___________________<br />
Raumnetzmolekül<br />
Auswirkung:<br />
Behinderung der Molekülbewegung<br />
LE 13 Duroplaste<br />
■■<br />
Notizen<br />
Starke Vernetzung<br />
_____________________<br />
Raumnetzmolekül<br />
Auswirkung der chemischen Verbindung: Sehr starke<br />
Behinderung der Molekülbeweglichkeit, je nach Vernetzungsgrad<br />
ist praktisch ___________________ durch Wärmezufuhr<br />
mehr möglich. Duroplaste sind also nach der<br />
Vernetzung dauerhaft in ihrer Form fixiert.<br />
9
Aufbau der Kunststoffe<br />
LE 14 Bindungskräfte<br />
■■<br />
Notizen<br />
Die Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten, sind<br />
_____________ als die chemischen Bindungskräfte, die<br />
innerhalb der Moleküle wirksam sind.<br />
chemische, innenmolekulare Bindungskräfte<br />
physikalische, zwischenmolekulare Bindungskräfte<br />
LE 15 Zwischenmolekulare Kräfte<br />
■■<br />
Notizen<br />
Die zwischenmolekularen Kräfte ändern sich, wenn sich<br />
der Abstand der Fadenmoleküle zueinander verändert.<br />
Kleiner Abstand große/kleine zwischenmolekulare<br />
Kräfte.<br />
Der Molekülabstand und damit die Werkstofffestigkeit lässt<br />
sich durch____________ beeinflussen. Deshalb heißen<br />
diese Kunststoffe ______________________________.<br />
10
Physik der Kunststoffe<br />
LE 16 Zugversuch<br />
■■<br />
Notizen<br />
Allgemein gilt im Zugversuch:<br />
Der Widerstand des Stoffes gegen Verformung<br />
ist die ________________________.<br />
Dabei tritt eine ____________________________ auf.<br />
LE 17 Zugfestigkeit/Dehnung<br />
■■<br />
Notizen<br />
Unter Spannung versteht man das Verhältnis der<br />
_________, die auf einen Körper einwirkt und der minimalen<br />
Querschnittsfläche des ungedehnten Körpers (Kraft /<br />
Fläche N/mm²). Die Maximalspannung, die ein Werkstoff<br />
erträgt, wird als maximale _________________________<br />
bezeichnet.<br />
Dabei tritt eine Längenänderung auf, die bezogen<br />
auf die ursprüngliche Probenlänge als<br />
________________________ bei Maximalspannung angegeben<br />
wird. Zugfestigkeit und Dehnung sind<br />
___________________________________.<br />
11
Physik der Kunststoffe<br />
LE 18 Ermittlung von Zugfestigkeit/<br />
Dehnung<br />
■■<br />
Notizen<br />
Zugfestigkeit und Dehnung bei Maximalspannung werden<br />
mit vielen Proben Schritt für Schritt bei steigenden Temperaturen<br />
geprüft. Für jede Messung benötigt man in der<br />
Regel 5 Proben, aus deren Festigkeits- und Dehnungswerten<br />
je ein _________________ gebildet wird. Diese beiden<br />
Werte werden in Abhängigkeit von der _________________<br />
in ein Diagramm eingetragen und ergeben so die charakteristischen<br />
Kurvenverläufe für die Zustandsbereiche.<br />
Während der Übergang vom festen Zustand in den thermoelastischen<br />
Zustand relativ scharf ist, erfolgt der Übergang<br />
vom thermoelastischen in<br />
den________________________________ Zustand fließend.<br />
LE 19 Zustandsbereiche thermoplastischer Kunststoffe, Verhalten<br />
unter Spannungs- und Wärmeeinwirkung<br />
■■<br />
Notizen<br />
12
Werkstoffeigenschaften<br />
LE 20 Darstellung der Zustandsbereiche<br />
■■<br />
Notizen<br />
13