DE102010018426A1 - Verfahren zum Lichtbogenschweissen - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Schweißen mit übertragenem Lichtbogen und zur Oberflächenbearbeitung durch einen übertragenen Lichtbogen mit nicht-abschmelzender Elektrode von Werkstoffen offenbart, bei denen es sich um elektrisch leitfähige Kunststoffe handelt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen mit übertragenem Lichtbogen und zur Oberflächenbearbeitung durch einen übertragenen Lichtbogen mit nicht-abschmelzender Elektrode von Werkstoffen, bei denen es sich um elektrisch leitfähige Kunststoffe handelt.
  • Traditionell handelt es sich bei den Werkstoffen, die durch Lichtbogenschweißen mit nicht-abschmelzender Elektrode aneinandergefügt werden, um metallische Werkstücke. Des Weiteren gibt es natürlich noch andere Fügeverfahren für metallisch Werkstücke, wie Schweißen mit abschmelzender Elektrode, autogenes Schweißen, Plasmaschweißen usw.
  • Übliche Schweißverfahren für Kunststoffe sind z. B. Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Schweißen durch ohmsche Erwärmung von in den Kunststoff eingelassenen Drähten, Laserstrahlschweißen oder Schweißen mit nicht übertragbarem Lichtbogen.
  • Seit einiger Zeit sind leitfähige Kunststoffe auf dem Markt, z. B. ein Polyoxymethylen, das Kohlenstoffnanoröhrchen enthält und von der Firma BASF vertrieben wird.
  • Es hat sich nun überraschend herausgestellt, dass derartige Kunststoffe leicht durch Schweißen mit übertragenem Lichtbogen (im Folgenden: Lichtbogenschweißen) mit nicht-abschmelzender Elektrode aneinandergefügt oder mittels übertragenem Lichtbogen oberflächenbearbeitet werden können.
  • Die verschiedenen Varianten des Lichtbogenschweißens oder -fügens mit nicht-abschmelzender Elektrode sind dem Fachmann bekannt. Erwähnt werden sollen das Wolfram-Inertgas(WIG)-Schweißen – hier insbesondere das Gleichstromschweißen, bei dem die Wolframelektrode auf dem Minuspol liegt –, das WIG-Impulsschweißen und das Wolfram-Plasmaschweißen, einschließlich Plasma-Stichlochschweißen und Mikroplasma-Schweißen.
  • Das Lichtbogenschweißen von Kunststoffen wird erfindungsgemäß im Allgemeinen mit Schutzgas vorgenommen, obwohl dies nicht zwingend notwendig ist. Als Schutzgase kommen alle Gase in Betracht, die üblicherweise beim Lichtbogenschweißen mit nicht-abschmelzender Elektrode eingesetzt werden, z. B. Helium, Argon, Stickstoff, Wasserstoff und deren Gemische und als Zusatz auch Kohlendioxid. Dem Schutzgas können gegebenenfalls Dotiermengen von NO, N2O, O2 und/oder unter Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt Acetylen, beigemischt sein. Das Arbeiten mit Schutzgas, das keine die Verbrennung unterhaltenden Gase enthält und von Luftsauerstoff abschirmt, kann die Entflammung und das Brennen des Kunststoffes verhindern.
  • Auch Zusatzwerkstoffe können beim erfindungsgemäßen Lichtbogenschweißen verwendet werden, beispielsweise um Spalte oder Lücken aufzufüllen oder um ungleiche Kunststoffe zu verbinden. Bei denn Zusatzwerkstoffen kann es sich ebenfalls um leitfähige Kunststoffe handeln, es können aber auch nicht-leitfähige, schmelzbare Kunststoffe eingesetzt werden.
  • Die Oberflächenbearbeitung des Kunststoffes durch Lichtbogen schließt beispielsweise eine Reinigung, z. B. nach dem Spritzgießen, eine Beeinflussung der Polarität z. B. vor dem Drucken, ein Anrauen, ein Aktivieren oder ein Umschmelzen ein.
  • Die Schweißbedingungen für das Schweißen der leitfähigen Kunststoffe sind im allgemeinen milder als für das Schweißen von metallischen Werkstücken. So liegen die Schweißtemperaturen, je nach Kunststoff und Schweißgeschwindigkeit, im Allgemeinen zwischen 50 und 300°C, und die Schweißströme betragen im Allgemeinen bis zu 50 A, bevorzugt bis zu 30 A, häufig bis zu maximal 10 A.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass es lagenunabhängig durchgeführt werden kann und dass es schneller und apparative unaufwändiger ist als ein Schweißen mit nicht übertragbarem Lichtbogen oder ein Laserschweißen. Weiter ist ein gleichzeitiges Aktivieren und Verbinden der Werkstoffe möglich.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Schweißen mit übertragenem Lichtbogen und zur Oberflächenbearbeitung durch einen übertragenen Lichtbogen mit nicht-abschmelzender Elektrode von Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Werkstoff sich um einen elektrisch leitfähigen Kunststoff handelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißen bzw. die Oberflächenbearbeitung mit Schutzgas durch geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas aus Helium, Argon, Stickstoff, Kohlendioxid und deren Mischungen ausgewählt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schutzgas Dotiermengen von NO, N2O, O2, und/oder einem oder mehreren unter Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt Acetylen, beigemischt sind.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schweißen ein Zusatzwerkstoff verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißtemperaturen im Bereich von 50 bis 300°C liegen.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißströme im Bereich von 05, bis 50 A, bevorzugt 0,5 bis 30 A, noch mehr bevorzugt 0,5 bis 10 A liegen.
  8. Werkstück, das nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geschweißt wurde.
  9. Werkstück, das nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oberflächenbearbeitet wurde.
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