DE10023953A1 - Verfahren zur Verbindung von Bauteilen aus thermoplastischem Material - Google Patents
Verfahren zur Verbindung von Bauteilen aus thermoplastischem MaterialInfo
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verbindung von Bauteilen (10, 12) aus thermoplastischem Material, bei dem ein erstes Bauteil (10) mit einem zweiten Bauteil (12) entlang einer Trennungszone (18) zusammengefügt wird und bei dem nach dem Zusammenfügen mit Hilfe externer Energie im Bereich der Trennungszone (18) eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen wird. DOLLAR A Zur Übertragung von Energie in die Trennzone (18) wird vorgeschlagen, vor dem Zusammenfügen der beiden Bauteile (10, 12) in dieser Trennzone (18) ein leitfähiges Element (24) anzuordnen. Dieses ist an den Verlauf der Trennzone (18) angepaßt und wird nach dem Zusammenfügen mit einer Energiequelle (26) in Wirkverbindung gebracht.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verbindung
von Bauteilen aus thermoplastischem Material entsprechend
der Gattung des Anspruchs 1. Als derartige Verfahren sind
der Fachwelt beispielsweise sogenannte Blasverfahren
bekannt, bei denen ein erstes Spritzteil erwärmt, in einer
Blasform plaziert und vom Material eines zweiten Teils
umblasen wird. Darüber hinaus sind Schweißverfahren in
verschiedenen Varianten bekannt. Beispielsweise werden bei
einem sogenannten Spiegelschweißverfahren die miteinander zu
verbindenden Bereiche zweier Bauteile mittels einer
Heizplatte plastifiziert und anschließend, nach dem
Entfernen der Heizplatte, stumpf gegeneinander gepreßt.
Nachteilig dabei ist ein unvermeidlicher Zeitverzug zwischen
dem Entfernen der Heizplatte und dem Aufeinanderpressen der
Bauteile. Dieser Zeitverzug bedingt eine Abkühlung der
plastifizierten Bereiche und kann zu unerwünschten,
unterbrochenen Schweißungen führen. Letztere sind
insbesondere dann problematisch, wenn ein druckmitteldichte
Verschweißung gewünscht ist. Bei der Erhitzung der Trennzone
zwischen den Bauteilen kann es bei Schweißverfahren sehr
leicht zu einer temperaturbedingten Vorschädigung des
Materials der Bauteile kommen. Die Folge davon sind spröde
und bruchgefährdete Schweißungen.
Demgegenüber weist ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß auf preisgünstige Art und
Weise eine ausgesprochen zuverlässige und einfach
herzustellende Verbindung zwischen Bauteilen aus
thermoplastischem Material geschaffen wird. Die thermische
Belastung der miteinander zu verbindenden Bauteile ist
örtlich eng begrenzt und zudem einfach regelbar, so daß
Materialschädigungen auszuschließen sind. Ein Zeitverzug,
wie er bei einem Spiegelschweißverfahren unvermeidlich ist,
tritt beim vorgeschlagenen Verfahren nicht auf. Dadurch
eignet sich das Verfahren insbesondere zur Herstellung
druckmitteldichter Verbindungen. Vorteilhafterweise erlaubt
das Verfahren auch Verbindungen, bei denen die Trennzonen
nicht in einer Ebene verlaufen. Als Energiequellen für das
Verfahren sind elektrische, thermische oder magnetische
Energie abgebende Einrichtungen gleichermaßen vorstellbar.
Ferner läßt sich das vorgeschlagene Verfahren mit relativ
geringem technischem Aufwand automatisieren.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt zwei mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren miteinander verbindbare
Bauteile; Fig. 2 darüber hinaus ein Detail X nach Fig. 1
in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 zeigt die beiden zu
verbindenden Bauteile in der Draufsicht, exemplarisch in
Wirkverbindung mit einer schematisiert dargestellten
Spannungsquelle.
Das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren ist im
folgenden anhand zweier in Fig. 1 abgebildeter Bauteile 10
und 12 beschrieben, die durch dieses Verfahren miteinander
verbindbar sind. Beide Bauteile 10 und 12 sind aus
thermoplastischem Material hergestellt und werden zunächst
mechanisch zusammengesteckt. Als erstes Bauteil 10 ist in
Fig. 1 ein hohlzylindrischer Stutzen mit Gewindeanschluß zu
erkennen, der in eine Aufnahme 12 des zweiten Bauteils 14
eingesetzt wurde. Zu seiner Abstützung am zweiten Bauteil. 12
ist am Stutzen ein umlaufender Bund 16 angeformt. Dessen
Verlauf ist an den Verlauf einer zwischen beiden Bauteilen
10, 12 bestehenden Trennzone 18 angepaßt. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Trennzone 18
exemplarisch in zwei Ebenen E1 und E2. Beide Ebenen E1 und
E2 sind senkrecht zur Längsachse 20 des Stutzens 11
ausgerichtet und zueinander axial beabstandet. Diagonal
verlaufende Verbindungsabschnitte 16a des Bundes 16
verbinden die den verschiedenen Ebenen E1 und E2
zugeordneten Abschnitte 16b und 16c des Bundes 16
miteinander.
Selbstverständlich ist dieser beschriebene Verlauf der
Trennzone 18 für das vorgeschlagene Verfahren nicht
zwingend; vielmehr zeichnet sich dieses Verfahren
insbesondere dadurch aus, daß diese Trennzone 18 nahezu
beliebig verlaufen kann. Demnach sind beispielsweise über
die Darstellung in Fig. 1 hinaus auch Bauteile 10, 12
verbindbar, deren Trennzonen 18 kontinuierliche Übergänge,
oder stufenförmige Absätze aufweisen oder geneigt zur
Längsachse 20 verlaufen.
Gemäß Fig. 2, ist am stirnseitigen Ende der dem Stutzen
zugewandten Innenseite der Aufnahme 12 eine zum ersten
Bauteil 10 hin offene Ausnehmung 22 vorgesehen. In letztere
wurde vor dem Zusammenfügen der beiden Bauteile 10 und 12
ein Element 24 aus leitfähigem Material eingelegt. Dessen
Abmessungen sind derart gewählt, daß im zusammengefügten
Zustand Kontakt zwischen dem Element 24 und dem ersten sowie
dem zweiten Bauteil 10, 12 besteht. Als Material für das
Element 24 haben sich Kupferlegierungen als besonders
vorteilhaft herausgestellt, da diese Legierungen gute Wärme-
und gute Stromleiteigenschaften haben.
Das Element 24 wird nach dem Zusammenfügen der Bauteile 10
und 12 in Wirkverbindung mit einer Energiequelle 26
gebracht, wodurch dieses sich erhitzt und die angrenzenden
Bereiche der Bauteile 10 und 12 plastifiziert. In diesem
Zustand wird auf die beiden Bauteile 10 und 12 ein leichter
Druck ausgeübt um eine Vermengung der Schmelzen zu
gewährleisten. Kann nach einer gewissen Verweildauer von
einer homogenen Vermengung ausgegangen werden, wird die
Wirkverbindung mit der Energiequelle 26 aufgehoben und eine
Abkühlung der Verbindung eingeleitet. Die Parameter des
vorgeschlagenen Verfahrens sind im wesentlichen von den
Materialien und den Abmessungen der Bauteile 10, 12 abhängig
und müssen dem jeweiligen Einsatzfall individuell angepaßt
werden.
Als Energiequelle 26 kann eine konventionelle
Spannungsquelle verwendet werden, wie es in Fig. 3
schematisch angedeutet ist. In diesem Fall wird als Element
24 eine offene Schleife verwendet, deren Enden mit den Polen
der Spannungsquelle verbunden werden. Eine derartige
Spannungsquelle ist relativ leicht regelbar, so daß eine
einfache Anpassung des Spannungsverlaufs beispielsweise an
die Abmessungen der Bauteile 10, 12 möglich ist. Thermisch
bedingte Schädigungen des Materials lassen sich somit
verhindern, ferner ist eine hohe Qualität der Verbindung
erreichbar. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn es bei
der Verbindung auf eine gute Druckmitteldichtheit ankommt,
wie es beispielsweise bei Vorratsbehältern der Fall ist, an
denen Anbauteile wie zum Beispiel Anschlußstutzen oder
dergleichen anzubringen sind.
Nach erfolgter Verbindung der Bauteile 10, 12 wird die
Energiezufuhr unterbrochen und die Enden des Elements 24 in
einem Nacharbeitsgang mechanisch abgetrennt.
Alternativ dazu kann jedoch auch eine geschlossene Schleife
als Element 24 eingesetzt werden, wenn als Energiequelle 26
eine Einrichtung verwendet wird, die ein magnetisches Feld
erzeugt. Die zunächst mechanisch zusammengefügten Bauteile
10 und 12 werden entweder in das Magnetfeld gebracht und
einer Relativbewegung ausgesetzt oder das Magnetfeld selbst
wird zeitlich verändert. Die Erhitzung des Elements 24
erfolgt dabei berührungslos durch magnetische Induktion.
Eine mechanische Nacharbeit an der so erzeugten Baueinheit
entfällt. Diese Verfahrensvariante ist besonders leicht
automatisierbar und eignet sich zur Herstellung großer
Stückzahlen.
In einer weiteren Ausführungsvariante wird als Energiequelle
26 eine Einrichtung vorgeschlagen, die thermische Energie
abgibt. Als Element 24 wird, wie im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3, eine offene Schleife aus Kupfer oder ähnlich gut
leitendem Material verwendet, deren Enden die eingebrachte
thermische Energie in die Trennzone 18 einleiten und die am
Ende des Verfahrens mechanisch abgetrennt werden.
Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den
beschriebenen Ausführungsvarianten denkbar, ohne vom
Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Es ist darauf
hinzuweisen, daß zur Anordnung des Elements 24 beide
Bauteile 10 oder 12 gleichermaßen geeignet sind und daß eine
besonders einfache Durchführung des Verfahrens erreicht
wird, wenn das Element 24 an eines der Bauteile 10 oder 12
angespritzt ist.
Claims (7)
1. Verfahren zur Verbindung von Bauteilen (10, 12) aus
thermoplastischem Material, bei dem ein erstes Bauteil (10)
entlang einer Trennzone (18) mit einem zweiten Bauteile (12)
zusammengefügt wird und bei dem mit Hilfe externer Energie
eine stoffschlüssige, druckmitteldichte Verbindung im
Bereich der Trennzone (18) geschaffen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenfügen der beiden
Bauteile (10, 12) ein dem Verlauf der Trennzone (18)
angepaßtes Element (24) aus leitfähigem Material montiert
wird und daß nach dem Zusammenfügen der Bauteile (10, 12)
dieses Element (24) zur Übertragung von Energie in die
Trennzone (18) mit einer externen Energiequelle (26) in
Wirkverbindung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als leitfähiges Element (24) eine Schleife mit offenen Enden
verwendet wird, und daß die Enden mit den Polen einer
Spannungsquelle verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als leitfähiges Element (24) eine Schleife mit offenen Enden
verwendet wird und daß die Enden mit einer thermischen
Energie abgebenden Energiequelle (26) verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung
zwischen den Bauteilen (10, 12) die Enden des leitfähigen
Elements (24) entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als leitfähiges Element (24) eine geschlossene Schleife
verwendet wird, die berührungslos von einer externen
Energiequelle (26) erhitzt wird, welche dazu ein
magnetisches Feld erzeugt.
6. Vorrichtung aus wenigstens zwei Bauteilen (10, 12) aus
thermoplastischem Material, die mit Hilfe externer
zuführbarer Energie entlang einer Trennungszone (18)
stoffschlüssig miteinander verbindbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Energieübertragung in die Trennzone
(18) ein im Bereich dieser Trennzone (18) angeordnetes
Element (24) aus leitfähigem Material vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei der Vorrichtung um einen Vorratsbehälter für
Druckmittel handelt, an dem Anschlußstutzen zur
Kontaktierung druckmittelführender Leitungen befestigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10023953A DE10023953A1 (de) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Verfahren zur Verbindung von Bauteilen aus thermoplastischem Material |
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DE10023953A DE10023953A1 (de) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Verfahren zur Verbindung von Bauteilen aus thermoplastischem Material |
Publications (1)
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ID=7642250
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DE10023953A Ceased DE10023953A1 (de) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Verfahren zur Verbindung von Bauteilen aus thermoplastischem Material |
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