DE102011076637A1 - Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure - Google Patents

Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure Download PDF

Info

Publication number
DE102011076637A1
DE102011076637A1 DE102011076637A DE102011076637A DE102011076637A1 DE 102011076637 A1 DE102011076637 A1 DE 102011076637A1 DE 102011076637 A DE102011076637 A DE 102011076637A DE 102011076637 A DE102011076637 A DE 102011076637A DE 102011076637 A1 DE102011076637 A1 DE 102011076637A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
welding
weld
determining
weld seam
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011076637A
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Rudolph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102011076637A priority Critical patent/DE102011076637A1/en
Publication of DE102011076637A1 publication Critical patent/DE102011076637A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/94Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time
    • B29C66/949Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time characterised by specific time values or ranges
    • B29C66/9492Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time characterised by specific time values or ranges in explicit relation to another variable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82Testing the joint
    • B29C65/8207Testing the joint by mechanical methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9261Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the displacement of the joining tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/929Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools characterized by specific pressure, force, mechanical power or displacement values or ranges
    • B29C66/9292Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools characterized by specific pressure, force, mechanical power or displacement values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. pressure diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/94Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time
    • B29C66/944Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time by controlling or regulating the time
    • B29C66/9441Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time by controlling or regulating the time the time being controlled or regulated as a function of another parameter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/94Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time
    • B29C66/949Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time characterised by specific time values or ranges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9516Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by controlling their vibration amplitude
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • B29C66/9592Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables in explicit relation to another variable, e.g. X-Y diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/04Dielectric heating, e.g. high-frequency welding, i.e. radio frequency welding of plastic materials having dielectric properties, e.g. PVC
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/0609Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding characterised by the movement of the parts to be joined
    • B29C65/0618Linear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/0672Spin welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/18Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82Testing the joint
    • B29C65/8207Testing the joint by mechanical methods
    • B29C65/8246Pressure tests, e.g. hydrostatic pressure tests
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9517Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools characterised by specific vibration amplitude values or ranges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/14Filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/18Heat-exchangers or parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/712Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7172Fuel tanks, jerry cans
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/748Machines or parts thereof not otherwise provided for
    • B29L2031/7496Pumps
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026Specifications of the specimen
    • G01N2203/0296Welds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

The method comprises determining a weld seam geometry, determining a loading capacity/strength of the weld seam defining parameters such as bursting pressure, selecting a material layer having a minimum thickness, selecting a weld path depending on the fixed material layer, where the material layer and the weld seam geometry are welded, selecting a weld time depending on the material layer, determining the welding parameters as a function of the selected welding process associated with the selected material layer, and determining the parameters depending on a selected welding device. The method comprises determining a weld seam geometry, determining a loading capacity/strength of the weld seam defining parameters such as bursting pressure, selecting a material layer having a minimum thickness, selecting a weld path depending on the fixed material layer, where the material layer and the weld seam geometry are welded, selecting a weld time depending on the material layer, determining the welding parameters as a function of the selected welding process associated with the selected material layer, and determining the parameters depending on a selected welding device and the weld seam geometry such as an amplitude path. The weld path is greater than or less than 0.5 mm. The weld time includes a melting time, a holding time and/or a joining time, where the holding time is 2-4 seconds. The welding process includes: an ultrasonic welding process, which is carried out for a duration of 0.1-2 seconds; a laser welding process, which is carried out for a duration of 0.2-5 seconds; a linear vibration welding process, which is carried out for a duration of 0.2-7 seconds; a spin welding process, which is carried out for a duration of 0.1-10 seconds; a high frequency welding process, which is carried out for a duration of 0.1-5 seconds; a heating element welding process, which is carried out for a duration of 10-20 seconds; a friction welding process; and a high-frequency welding process. The friction welding process is carried out with an amplitude of 1.2 mm. An independent claim is included for a component comprising two parts to be joined together.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen. Die Erfindung betrifft außerdem einen aus zumindest zwei Teilen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengeschweißten Behälter.The present invention relates to a method for optimizing welds on plastic components. The invention also relates to a container welded together from at least two parts according to the method of the invention.

Beim Schweißen von Kunststoffteilen, insbesondere beim Schweißen von Aktivkohlebehältern, müssen eine ganze Anzahl von Randbedingungen und Parameter, wie bspw. ein Berstdruck sowie eine Schweißnahtgeometrie, berücksichtigt werden. Die Schweißnaht wird somit in Abhängigkeit dieser und ggf. noch weiterer Randbedingungen und Parameter gefertigt, wobei bei den bisher bekannten Schweißverfahren oftmals wesentliche Randbedingungen unberücksichtigt bleiben oder lediglich einzelne Parameter angepasst werden, wodurch jedoch ein hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, hinsichtlich der Schweißnahtfestigkeit sowie hinsichtlich der Schweißnahtgeometrie und der Verwendung der jeweiligen Schweißvorrichtung bestehender Zusammenhang völlig unberücksichtigt bleibt.When welding plastic parts, in particular when welding activated carbon containers, a whole number of boundary conditions and parameters, such as, for example, a bursting pressure and a weld seam geometry, must be taken into account. The weld is thus manufactured depending on this and possibly further boundary conditions and parameters, with the previously known welding process often ignoring essential constraints or only individual parameters are adjusted, but this one in terms of cost, in terms of weld strength and weld geometry and the use of the respective welding device existing relationship is completely disregarded.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen anzugeben, mittels welchem insbesondere eine Vielzahl von Randbedingungen und Parameter und darüber hinaus deren Wechselbeziehungen zwischen diesen Randbedingungen und Parameter berücksichtigt werden können.The present invention therefore deals with the problem of providing an improved method for the production of welds on plastic components, by means of which in particular a multiplicity of boundary conditions and parameters and, moreover, their interrelationships between these boundary conditions and parameters can be taken into account.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Schweißnähte an Kunststoffbauteilen zu optimieren, indem eine Vielzahl von Randbedingungen und Parameter und Zusammenhänge zwischen diesen Randbedingungen und Parameter berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich dabei in folgende Verfahrensschritte:
Zunächst wird eine Schweißnahtgeometrie festgelegt, die bspw. durch konstruktive Gegebenheiten bereits vorgegeben ist. Anschließend wird zumindest eine/ein die Belastbarkeit bzw. Festigkeit der Schweißnaht definierender Randbedingung und/oder Parameter ausgewählt bzw. festgelegt, wie bspw. ein Berstdruck. Ein derartiger Berstdruck ist insbesondere bei aus einzelnen Teilen zusammengeschweißten Kunststoffbehältern von wesentlichem Interesse, da über den mindestens aufzunehmenden Berstdruck letztendlich auch die Belastbarkeit bspw. Festigkeit der Schweißnaht definiert ist. Wiederum anschließend wird eine Mindestschweißschichtdicke in Abhängigkeit des zu schweißenden Materials festgelegt, wobei diese vorzugsweise bei den am häufigsten verwendeten Kunststoffen bei ca. 200 μm liegt. Ab einer Schweißschichtdicke von bspw. 200 μm bildet sich eine stabile Schweißzone mit hinreichender Schweißfestigkeit aus, da sich genügend Material der beiden miteinander zu fügenden Bauteile aufschmelzen und miteinander verbinden kann. Die Mindestschweißschichtdicke von ca. 200 μm kann selbstverständlich bei einigen Kunststoffen, wie bspw. Polypropylen (PP) oder Polyamid 66 (PA66), im Vergleich zu anderen Kunststoffen bei gleicher Schweißfestigkeit auch unterschritten werden. Aus der Materialbeschaffenheit ist die Schweißschichtdicke ableitbar. Über die Mindestschweißschichtdicke soll lediglich die Prozesssicherheit gewährleistet werden können, dass genügend Material aufgeschmolzen wird und sich ausreichend miteinander verbinden kann. In Abhängigkeit der Mindestschweißschichtdicke sowie in Abhängigkeit des zu schweißenden Materials und der Schweißnahtgeometrie wird anschließend ein Schweißweg festgelegt, wobei aus empirischen Ermittlungen bekannt ist, dass eine große Erhöhung des Schweißweges vorzugsweise über 0,5 mm hinaus keine signifikante Verbesserung der Schweißschichtdicke und somit keine Verbesserung der Belastbarkeit bspw. der Festigkeit der Schweißnaht mehr bewirkt. Trotzdem sollte für den Schweißweg als Mindestgröße vorzugsweise ca. 0,5 mm eingehalten werden, um insbesondere vorhandene Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können. Unterhalb eines Wertes von ca. 0,5 mm sinkt die Schweißschichtdicke signifikant ab. Nach Festlegen der bisher genannten Parameter und Randbedingungen, wie bspw. Schweißnahtgeometrie, Belastbarkeit, Mindestschweißschichtdicke und Schweißweg, wird nun eine Schweißzeit ausgewählt, ebenfalls in Abhängigkeit der Mindestschweißschichtdicke. Die Schweißzeit kann dabei sowohl eine ausschließliche Aufschmelzzeit als auch eine Halte- und/oder Fügezeit beinhalten. Während der Aufschmelzzeit werden die Materialien der miteinander zu verbindenden Bauteile aufgeschmolzen, wogegen typischerweise in der Halte- und/oder Fügezeit kein weiteres Aufschmelzen, sondern vorzugsweise ein Fügen und Abkühlen der miteinander zu verbindenden Bauteile erfolgt. In den empirischen Ermittlungen hat sich dabei gezeigt, dass bspw. eine Schweißzeit von ca. 2–4 Sekunden insbesondere für ein Reibschweißverfahren optimal ist. Ab ca. 2 Sekunden ändert sich die Schweißschichtdicke nicht mehr signifikant, wobei sich ab einer Schweißzeit von ca. 4 Sekunden auch die Festigkeit der Schweißnaht sich nicht mehr signifikant ändert. Selbstverständlich ist dabei die Schweißzeit auch abhängig vom jeweils gewählten Schweißverfahren. Im sich daran anschließenden Verfahrensschritt werden nun zur gewählten Mindestschweißschichtdicke zugehörige Schweißparameter in Abhängigkeit des gewählten Schweißverfahrens definiert und festgelegt, bspw. eine Amplitude bei einem Reibschweißverfahren. Gleichzeitig werden aber auch die Parameter beeinflusst durch die Abhängigkeit von der gewählten Schweißvorrichtung/Schweißmaschine und/oder der Schweißnahtgeometrie festgelegt, bspw. also ein von der Schweißvorrichtung zurücklegbarer Amplitudenweg in Bezug auf die Schweißnahtgeometrie. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit erstmals möglich, eine Vielzahl von Randbedingungen und Parameter mindestens einer die Güte der herzustellenden Schweißnaht bestimmenden Parametergröße zu erfassen, zu bündeln und aufeinander abzustimmen. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals möglich, einzelne Parameter der Schweißmaschine oder einzelne Parameter der Schweißvorrichtung des jeweiligen Schweißverfahrens zur jeweiligen Schweißnahtgeometrie zu setzen und dadurch eine optimale Schweißnaht herstellen zu können. Hinzu kommt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich das Einbeziehen von Kunden- und/oder Produktanforderungen berücksichtigt wird, wie bspw. ein Berstdruck bei einem aus zwei Teilen zusammengeschweißten Behälter, insbesondere einem Aktivkohlefilterbehälter. Zugleich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schweißzeit und damit auch eine Taktzeit optimiert werden, wodurch die für die Herstellung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht erforderlichen technischen Parameter zusätzlich wirtschaftlich optimiert werden können. Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein optimierter Produktionsbereich aus einem deutlich breiteren Produktionsbereich zur Herstellung industriell gefertigter hochwertiger Schweißnähte abgegrenzt werden, wobei dieser beste Produktionsbereich sowohl hinsichtlich wirtschaftlicher, technischer, qualitativer Gesichtspunkte optimiert ist. Ziel ist eine Nullfehlerrate.
The present invention is based on the general idea to optimize welds on plastic components by taking into account a variety of constraints and parameters and relationships between these constraints and parameters. The process according to the invention is divided into the following process steps:
First, a weld geometry is determined, which is already predetermined, for example, by design conditions. Subsequently, at least one boundary condition and / or parameter defining the loadability or strength of the weld seam is selected or defined, such as, for example, a bursting pressure. Such a bursting pressure is of particular interest in particular for plastic containers welded together from individual parts, since the loadability, for example, the strength of the weld seam, is ultimately defined by the bursting pressure which is at least assumed. Again, a minimum welding layer thickness is determined depending on the material to be welded, which is preferably about 200 microns in the most commonly used plastics. From a welding layer thickness of, for example, 200 .mu.m, a stable welding zone with sufficient welding strength is formed, since sufficient material of the two components to be joined together can melt and connect to one another. The minimum welding layer thickness of about 200 microns can of course be undercut in some plastics, such as polypropylene (PP) or polyamide 66 (PA66), compared to other plastics with the same welding strength. The weld layer thickness can be derived from the material properties. By means of the minimum welding layer thickness, only the process reliability can be ensured that sufficient material is melted and can bond sufficiently with one another. Depending on the minimum welding layer thickness and depending on the material to be welded and the weld geometry, a welding path is subsequently determined, it being known from empirical investigations that a large increase in the welding path, preferably beyond 0.5 mm, does not significantly improve the welding layer thickness and thus does not improve the weldability Load capacity, for example, the strength of the weld more effected. Nevertheless, the welding path should preferably be maintained at a minimum size of approximately 0.5 mm in order to be able to compensate in particular for existing manufacturing tolerances. Below a value of approx. 0.5 mm, the weld layer thickness drops significantly. After defining the previously mentioned parameters and boundary conditions, such as, for example, weld geometry, load capacity, minimum weld layer thickness and weld path, a welding time is selected, likewise as a function of the minimum weld layer thickness. The welding time may include both an exclusive melting time and a holding and / or joining time. During the melting time, the materials of the components to be joined together are melted, whereas typically in the holding and / or joining time no further melting, but preferably joining and cooling of the components to be joined together takes place. In the empirical investigations, it has been found that, for example, a welding time of approximately 2-4 seconds is optimal, in particular for a friction welding process. From about 2 seconds, the weld layer thickness no longer changes significantly, whereby the weld strength no longer changes significantly after a welding time of about 4 seconds. Of course, the welding time is also dependent on the particular welding process chosen. In the subsequent process step are now to the selected Defined minimum welding layer thickness associated welding parameters depending on the selected welding process and set, for example, an amplitude in a friction welding. At the same time, however, the parameters influenced by the dependence on the selected welding device / welding machine and / or the weld seam geometry are also determined, for example an amplitude path which can be passed back by the welding device in relation to the weld seam geometry. With the method according to the invention, it is thus possible for the first time to detect, bundle and match a multiplicity of boundary conditions and parameters of at least one parameter parameter determining the quality of the weld seam to be produced. In particular, with the method according to the invention it is possible for the first time to set individual parameters of the welding machine or individual parameters of the welding device of the respective welding method to the respective weld seam geometry and thereby to be able to produce an optimum weld seam. In addition, in the method according to the invention, the inclusion of customer and / or product requirements is additionally taken into account, such as, for example, a bursting pressure in the case of a container welded together from two parts, in particular an activated carbon filter container. At the same time, the welding time and thus also a cycle time can be optimized with the method according to the invention, whereby the technical parameters required for the production of a high-quality weld seam can be additionally economically optimized. In general, with the method according to the invention, an optimized production area can be delimited from a significantly broader production area for the production of industrially produced high-quality welds, this best production area being optimized with regard to both economic, technical and qualitative aspects. The goal is a zero error rate.

Für die materialabhängige Mindestschweißschichtdicke können dabei vorzugsweise folgende Werte gewählt werden: Material PA66 PA6GF15 PA6GF30 PA66 PA66GF30 PP Mindestschweißschichtdicke [µm] 200 200 200 110 110 100 Tabelle: 1 Materialabhängige Mindestschweißschichtdicken For the material-dependent minimum welding layer thickness, the following values can preferably be selected: material PA66 PA6GF15 PA6GF30 PA66 PA66GF30 PP Minimum weld layer thickness [μm] 200 200 200 110 110 100 Table: 1 Material-dependent minimum weld layer thicknesses

Als Mindestschweißschichtdicke sollten dabei vorzugsweise 200 μm verwendet werden, da sich ab diesem Bereich eine stabile Schweißfestigkeit ausbildet und zudem genügend Material der miteinander zu fügenden Bauteile aufgeschmolzen werden kann, um sich miteinander zu verbinden. Durch einen Vergleich der Materialeigenschaften verschiedener Materialien kann man auf eine mögliche Schweißschichtdicke schließen.The minimum welding layer thickness should preferably be 200 .mu.m, since from this range a stable welding resistance develops and, moreover, enough material of the components to be joined together can be melted in order to join together. By comparing the material properties of different materials, it is possible to conclude on a possible weld layer thickness.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen kann für folgende Schweißverfahren und ihre jeweiligen Abwandlungen verwendet werden:

  • – Ultraschallschweißen,
  • – Laserschweißen,
  • – Vibrationsschweißen linear,
  • – Rotationsschweißen,
  • – Hochfrequenzschweißen,
  • – Heizelementschweißen.
The method according to the invention for optimizing weld seams on plastic components can be used for the following welding methods and their respective modifications:
  • - ultrasonic welding,
  • - laser welding,
  • - vibration welding linear,
  • - spin welding,
  • - high frequency welding,
  • - Heating element welding.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen kann beispielsweise für folgende zu fügende Teile verwendet werden:

  • – Kraftstofffilter und/oder Kraftstofffiltergehäuse,
  • – Ölfilter und/oder Ölfiltergehäuse,
  • – Luftfilter und/oder Luftfiltergehäuse,
  • – Adsorptionsfilter und/der Adsorptionsfiltergehäuse für ein Adsorptionsfilter zur Adsorption von flüchtigen Schadstoffen,
  • – Zylinderkopfhauben,
  • – Halter,
  • – Kraftstofftank,
  • – Wärmetauscherteile,
  • – Pumpenteile
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Kraftfahrzeug,
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Fahrzeug,
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Gebäude.
The method according to the invention for optimizing weld seams on plastic components can be used, for example, for the following parts to be joined:
  • Fuel filter and / or fuel filter housing,
  • - oil filter and / or oil filter housing,
  • - air filters and / or air filter housings,
  • Adsorption filter and / or adsorption filter housing for an adsorption filter for the adsorption of volatile pollutants,
  • - cylinder head covers,
  • - holder,
  • - fuel tank,
  • - heat exchanger parts,
  • - Pump parts
  • Any parts to be joined in a motor vehicle,
  • Any parts to be joined in a vehicle,
  • - Any parts to be joined in a building.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 einen schematischen Verfahrensablauf am Beispiel einer herzustellenden Reibschweißverbindung, 1 a schematic process sequence using the example of a friction-welded connection to be produced,

2 eine Abhängigkeit einer Schweißfestigkeit einer Schweißnaht von einer Schweißschichtdicke, 2 a dependence of a welding strength of a weld on a welding layer thickness,

3 ein Diagramm mit einer Abhängigkeit der Schweißschichtdicke von einem Schweißweg für einen möglichen Kunststoff Polyamid (PA 6), 3 a diagram with a dependence of the welding layer thickness of a welding path for a possible plastic polyamide (PA 6),

4 ein Diagramm mit einer Abhängigkeit der Schweißschichtdicke von einer Schweißzeit/Haltezeit, ebenfalls wiederum für den Kunststoff aus 3, 4 a diagram with a dependence of the welding layer thickness of a welding time / holding time, again for the plastic 3 .

5 eine Abhängigkeit der Schweißschichtdicke von einer Amplitude (Schwingungsamplitude), für den Kunststoff aus 3, 5 a dependence of the welding layer thickness of an amplitude (oscillation amplitude), for the plastic 3 .

6 eine Abhängigkeit der Schweißfestigkeit der Schweißnaht von einem Schweißdruck sowie die Abhängigkeit der Schweißschichtdicke vom Schweißdruck, wiederum für den Kunststoff aus 3. 6 a dependence of the welding strength of the weld on a welding pressure as well as the dependence of the welding layer thickness on the welding pressure, again for the plastic 3 ,

Entsprechend der 1, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen mit folgenden Verfahrensschritten gezeigt:
Beispielhaft ist das Verfahren am Beispiel des Reibschweißverfahrens dargestellt. Dies soll jedoch nicht einschränkend verstanden werden, vielmehr kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen für beliebige geeignete Schweißverfahren und ihre jeweiligen Abwandlungen verwendet werden vorzugsweise für die Folgenden:

  • – Ultraschallschweißen,
  • – Laserschweißen,
  • – Vibrationsschweißen linear,
  • – Rotationsschweißen,
  • – Hochfrequenzschweißen,
  • – Heizelementschweißen.
According to the 1 , a method according to the invention for optimizing weld seams on plastic components is shown with the following method steps:
By way of example, the method is shown using the example of the friction welding process. However, this should not be understood as limiting, but the method according to the invention for optimizing weld seams on plastic components can be used for any suitable welding methods and their respective modifications, preferably for the following:
  • - ultrasonic welding,
  • - laser welding,
  • - vibration welding linear,
  • - spin welding,
  • - high frequency welding,
  • - Heating element welding.

Des Weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen anwendbar auf beliebige zu fügende Teile vorzugsweise für die Folgenden:

  • – Kraftstofffilter und/oder Kraftstofffiltergehäuse,
  • – Ölfilter und/oder Ölfiltergehäuse,
  • – Luftfilter und/oder Luftfiltergehäuse,
  • – Adsorptionsfilter und/der Adsorptionsfiltergehäuse für ein Adsorptionsfilter zur Adsorption von flüchtigen Schadstoffen,
  • – Zylinderkopfhauben,
  • – Halter,
  • – Kraftstofftank,
  • – Wärmetauscherteile,
  • – Pumpenteile
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Kraftfahrzeug,
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Fahrzeug,
  • – beliebige zu fügende Teile in einem Gebäude.
Furthermore, the method according to the invention for optimizing weld seams on plastic components is applicable to any parts to be joined, preferably for the following:
  • Fuel filter and / or fuel filter housing,
  • - oil filter and / or oil filter housing,
  • - air filters and / or air filter housings,
  • Adsorption filter and / or adsorption filter housing for an adsorption filter for the adsorption of volatile pollutants,
  • - cylinder head covers,
  • - holder,
  • - fuel tank,
  • - heat exchanger parts,
  • - Pump parts
  • Any parts to be joined in a motor vehicle,
  • Any parts to be joined in a vehicle,
  • - Any parts to be joined in a building.

Im ersten Verfahrensschritt wird zunächst eine Schweißnahtgeometrie festgelegt bzw. die dafür erforderlichen Konstruktionsansprüche erhoben. Im sich daran anschließenden Verfahrensschritt wird zumindest ein die Belastbarkeit bspw. die Festigkeit der Schweißnaht definierender Parameter, wie bspw. ein Berstdruck, festgelegt und über diesen die erforderliche Festigkeit der Schweißnaht. Die Festigkeit der Schweißnaht ist dabei direkt abhängig von einer materialabhängigen Schweißschichtdicke, wobei gemäß der 2 klar erkennbar ist, dass ab einer Schweißschichtdicke von ca. 200 μm keine signifikante Steigerung der Festigkeit der Schweißnaht mehr zu erwarten ist. In the first method step, a weld geometry is first determined or the design requirements required for this are ascertained. In the subsequent process step, at least one parameter defining the load capacity, for example the strength of the weld seam, such as, for example, a bursting pressure, is set and via this the required strength of the weld seam. The strength of the weld is directly dependent on a material-dependent weld layer thickness, according to the 2 It can be clearly seen that, starting from a weld layer thickness of approximately 200 μm, no significant increase in the strength of the weld seam can be expected any more.

Dabei sind gemäß der 2 zwei unterschiedliche Kurven eingezeichnet, wobei die obere Schweißfestigkeiten in Abhängigkeit der Schweißschichtdicke eines Referenzteils betreffen, wogegen die untere Kurve Erfahrungsdaten unterschiedlichster Produkte, d. h. Daten unterschiedlichster mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Schweißverbindungen betreffen. Die jeweiligen Referenzteile werden unter Normbedingungen hergestellt. Die nicht unter Normbedingungen hergestellten Teile aus der realen Produktion können daher von dem jeweiligen Referenzteil abweichen. Klar erkennbar ist jedoch, dass bis zu einer Schweißschichtdicke von ca. 200 μm signifikante Änderungen der Schweißfestigkeit eintreten, sodass die Mindestschweißschichtdicke mit ca. 200 μm sicher für alle gängigen Kunststoffe anzuwenden ist. Selbstverständlich gibt es auch Kunststoffe, bei welchen die Mindestschweißschichtdicke darunter oder auch darüber liegen kann, wie diese bspw. in der Tabelle 1 dargestellt ist. Here are according to the 2 drawn two different curves, wherein the upper weld strengths as a function of the weld layer thickness of a reference part concern, whereas the lower curve experience data of different products, ie data relate to a wide variety of welded joints produced by the method according to the invention. The respective reference parts are manufactured under standard conditions. The parts not produced under standard conditions from real production can therefore deviate from the respective reference part. However, it can be clearly seen that significant changes in the welding strength occur up to a welding layer thickness of approx. 200 μm, so that the minimum welding layer thickness of approx. 200 μm can be used safely for all common plastics. Of course, there are also plastics in which the minimum weld layer thickness can be below or even higher, as shown, for example, in Table 1.

Im nächsten Verfahrensschritt wird nun ein Schweißweg in Abhängigkeit der materialabhängigen Mindestschweißschichtdicke, des zu schweißenden Materials und der Schweißnahtgeometrie festgelegt, wobei hier als Anhaltspunkt bspw. das Diagramm der 3 dienen kann, aus welchem für einen möglichen Kunststoff, deutlich wird, dass ab einem Schweißweg von ca. 0,5 mm keine signifikante Steigerung der Schweißschichtdicke und damit auch keine Steigerung der Schweißnahtfestigkeit mehr auftritt. Der Schweißweg sollte jedoch größer als 0,5 mm sein, um die in der Fertigung auftretenden Toleranzen sicher ausgleichen zu können. In the next method step, a welding path is determined as a function of the material-dependent minimum welding layer thickness, the material to be welded and the weld seam geometry, in which case, for example, the diagram of FIG 3 can serve, from which for a possible plastic, it is clear that from a welding distance of about 0.5 mm, no significant increase in the weld layer thickness and thus no increase in weld strength occurs more. However, the weld path should be greater than 0.5 mm in order to be able to safely compensate for the tolerances occurring in production.

Im sich daran anschließenden Verfahrensschritt wird die Schweißzeit in Abhängigkeit der Mindestschweißschichtdicke ausgewählt, wobei sich die Schweißzeit generell aus der Zeit für das Aufschmelzen der beiden miteinander zu fügenden Bauteile sowie der Haltezeit und/oder Fügezeit, in welcher kein Aufheizen mehr erfolgt, sondern die Bauteile lediglich aneinander gehalten und dadurch miteinander gefügt werden, zusammensetzt. Gemäß der 4 ist dabei die Haltezeit in Abhängigkeit der Schweißschichtdicke gezeigt, wobei die 4 ausdrücklich für das Vibrationsschweißverfahren gelten soll. Beim Vibrationsschweißen nämlich ist die Schweißzeit ungefähr annähernd so groß wie die Haltezeit, da das eigentliche Aufschmelzen der miteinander zu verbindenden Bauteile im Vergleich zur sich anschließenden Haltezeit sehr schnell erfolgt. Gänzlich anders sieht es dabei bei anderen Schweißverfahren aus, bspw. beim Heizelementschweißen, bei welchem die Aufheiz- und Schmelzphase meist deutlich größer ist als die sich daran anschließende Haltezeit und/oder Fügezeigt. Unter dem Begriff Schweißzeit soll dabei somit generell die Summe aus Aufschmelzzeit und Füge-/Haltezeit gemeint sein. Betrachtet man die 4, so kann man erkennen, dass sich für unterschiedliche Schweißdrücke die Schweißschichtdicke ab einer Haltezeit von ca. 2 Sekunden nicht mehr signifikant ändert. Dabei gilt zusätzlich, dass die Schweißschichtdicke zunimmt bei geringem Schweißdruck und gleicher Schweißzeit bzw. Haltezeit. Ab einer Haltezeit von ca. 4 Sekunden ist eine Zunahme der Schweißschichtdicke und damit auch eine Zunahme der Schweißfestigkeit in einem marginalen Bereich, sodass insbesondere beim Vibrationsschweißen und dem verwendeten Kunststoff die vorzugsweise einzusetzende Schweißzeit zwischen ca. 2 und 4 Sekunden liegt. Die Aufschmelzzeit kann dabei im Vergleich zur Haltezeit nahezu unberücksichtigt bleiben, sodass in der 4 die Haltezeit ungefähr der Schweißzeit entspricht.In the subsequent process step, the welding time is selected as a function of the minimum welding layer thickness, wherein the welding time generally from the time for melting the two components to be joined together and the holding time and / or joining time, in which no more heating takes place, but the components only held together and thereby joined together, composed. According to the 4 In this case, the holding time is shown as a function of the welding layer thickness, wherein the 4 should apply specifically to the vibration welding process. In the case of vibration welding, in fact, the welding time is approximately the same as the holding time, since the actual melting of the components to be joined together takes place very rapidly in comparison with the subsequent holding time. It looks quite different in other welding processes, for example in the heating element welding, in which the heating and melting phase is usually much greater than the subsequent holding time and / or joining shows. The term welding time should thus generally mean the sum of the melting time and the joining / holding time. Looking at the 4 , it can be seen that for different welding pressures, the weld layer thickness no longer changes significantly after a holding time of about 2 seconds. It also applies that the welding layer thickness increases with low welding pressure and the same welding time or holding time. From a holding time of about 4 seconds, an increase in the weld layer thickness and thus also an increase in welding strength in a marginal area, so that in particular during vibration welding and the plastic used, the preferably used welding time is between about 2 and 4 seconds. The melting time can be almost unconsidered in comparison to the holding time, so that in the 4 the holding time corresponds approximately to the welding time.

In einem sich weiter anschließenden Verfahrensschritt werden die zur gewählten Mindestschweißschichtdicke zugehörigen Schweißparameter in Abhängigkeit des gewählten Schweißverfahrens festgelegt, was im Fall des Vibrationsschweißverfahrens gemäß der 5 für die Amplitude in Millimetern dargestellt ist. Hierbei fällt auf, dass die Amplitude ca. zwischen 1,2 und 1,8 mm liegen sollte. Ab einer Amplitude von ca. 1,2 mm ändert sich die Schweißschichtdicke nicht mehr wesentlich, wobei die Schweißschichtdicke bei geringem Schweißdruck und gleicher Amplitude zunimmt. Zu beachten ist hierbei, dass die Werkzeuggeometrie und die Maschinenparameter mit der Schweißnahtgeometrie übereinstimmen sollen, was im letzten Verfahrensschritt, der gemäß der 1 mit „Überprüfung des Vorschlags mit der Fertigung“ kontrolliert wird. In diesem letzten Verfahrensschritt werden somit die Parameter in Abhängigkeit der gewählten Schweißvorrichtung und der Schweißnahtgeometrie aufeinander abgestimmt, bspw. kann ein Amplitudenweg einer Reibschweißvorrichtung auf eine Breite der Schweißnahtgeometrie eingestellt werden. In a further subsequent process step, the welding parameters associated with the selected minimum welding layer thickness are determined as a function of the selected welding method, which is the case in the case of the vibration welding method according to the 5 for the amplitude in millimeters. It is noticeable that the amplitude should be between 1.2 and 1.8 mm. From an amplitude of approx. 1.2 mm, the weld layer thickness no longer changes significantly, whereby the weld layer thickness increases with low welding pressure and the same amplitude. It should be noted here that the tool geometry and the machine parameters should correspond to the weld seam geometry, which is the last step in the process according to the 1 is checked by "checking the proposal with the production". In this last method step, the parameters are thus matched to one another depending on the selected welding device and the weld geometry, for example. An amplitude path of a friction welding device can be set to a width of the weld seam geometry.

Nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ermittelten Schweißparameter fixiert und die serielle Schweißung einzelner Bauteile, bspw. Aktivkohlfilterbehälter, kann beginnen. Selbstverständlich sind innerhalb der einzelnen Verfahrensschritte auch Alternativwege aufgezeichnet, die eingeschlagen werden müssen, sofern die im jeweiligen Verfahrensschritt erforderlichen Änderungen bzw. Anpassungen nicht durchgeführt werden können.After completion of the method according to the invention, the determined welding parameters are fixed and the serial welding of individual components, for example activated charcoal filter containers, can begin. Of course, alternative paths are recorded within the individual process steps, which must be taken if the changes or adjustments required in the respective process step can not be carried out.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, sowohl bauteilspezifische, d. h. Schweißnaht spezifische Parameter mit fertigungstechnischen Parametern, wie bspw. Schweißdruck, Schweißzeit, Mindestschweißschichtdicke und Schweißweg zu kombinieren und aufeinander einzustellen, wodurch die Herstellung qualitativ hochwertigster Schweißnähte in Serie möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nicht auf einzelne Schweißverfahren, wie bspw. Reibschweißverfahren oder Heizelementschweißverfahren beschränkt, sondern kann generell auf alle bekannten Schweißverfahren übertragen werden. With the method according to the invention it is possible for the first time, both component-specific, d. H. Weld seam specific parameters with manufacturing parameters, such as. Welding pressure, welding time, minimum welding layer thickness and welding path to combine and adjust to each other, whereby the production of high-quality welds in series is possible. The method according to the invention is not limited to individual welding methods, such as, for example, friction welding methods or heating element welding methods, but can generally be applied to all known welding methods.

Claims (11)

Verfahren zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen, mit folgenden Verfahrensschritten, – Festlegen einer Schweißnahtgeometrie, – Festlegen zumindest eines die Belastbarkeit/Festigkeit der Schweißnaht definierenden Parameters, wie beispielsweise einen Berstdruck, – Auswahl einer materialabhängigen Mindestschweißschichtdicke, – Auswahl eines Schweißweges in Abhängigkeit der festgelegten Mindestschweißschichtdicke, des zu schweißenden Materials und der Schweißnahtgeometrie, – Auswahl einer Schweißzeit in Abhängigkeit der Mindestschweißschichtdicke, – Festlegen von zur gewählten Mindestschweißschichtdicke zugehörigen Schweißparametern in Abhängigkeit des gewählten Schweißverfahrens, beispielsweise eine Amplitude bei einem Reibschweißverfahren, und – Festlegen von Parametern in Abhängigkeit einer gewählten Schweißvorrichtung und der Schweißnahtgeometrie, beispielsweise einen Amplitudenweg. Method for optimizing weld seams on plastic components, with the following method steps, - definition of a weld geometry, Determining at least one parameter defining the load capacity / strength of the weld seam, such as a bursting pressure, Selection of a material-dependent minimum welding layer thickness, Selection of a welding path depending on the specified minimum welding layer thickness, the material to be welded and the weld seam geometry, Selection of a welding time as a function of the minimum welding layer thickness, Determining welding parameters associated with the selected minimum welding layer thickness as a function of the selected welding method, for example an amplitude in a friction welding method, and - Setting parameters in dependence of a selected welding device and the weld geometry, such as an amplitude path. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die materialabhängige Mindestschweißschichtdicke folgende Werte gewählt werden, – Polyamid PA6: ca. 200 µm, – Polyamid PA6GF15: ca. 200 µm, – Polyamid PA6GF30: ca. 200 µm, – Polyamid PA66: ca. 110 µm, – Polyamid PA66GF30: ca. 110 µm, – Polypropylen: ca. 100 µm.
A method according to claim 1, characterized in that the following values are selected for the material-dependent minimum welding layer thickness, - Polyamide PA6: about 200 μm, Polyamide PA6GF15: about 200 μm, - Polyamide PA6GF30: about 200 μm, - Polyamide PA66: about 110 μm, - Polyamide PA66GF30: about 110 μm, - Polypropylene: approx. 100 μm.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißweg, insbesondere für Polyamid (PA6) vorzugsweise größer oder kleiner als 0,5 mm gewählt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the welding path, in particular for polyamide (PA6) is preferably selected to be greater or smaller than 0.5 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schweißzeit aus einer Aufschmelzzeit und/oder einer Halte- und/oder Fügezeit zusammensetzt, wobei die Haltezeit für Polyamid 6 (PA6) vorzugsweise ca.0,1 bis 60 s, besonders bevorzugt ca. 2 bis 4 s beträgt. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the welding time consists of a melting time and / or a holding and / or joining time, wherein the holding time for polyamide 6 (PA6) preferably about 0.1 to 60 s, more preferably about 2 to 4 s. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweißverfahren ein Reibschweißverfahren oder ein Ultraschallschweißverfahren oder ein Laserschweißverfahren oder ein lineares Vibrationsschweißverfahren oder ein Rotationsschweißverfahren oder ein Hochfrequenzschweißverfahren verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a friction welding method or an ultrasonic welding method or a laser welding method or a linear vibration welding method or a rotational welding method or a high-frequency welding method is used as the welding method. Verfahren nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibschweißverfahren eine Amplitude zwischen 1,0 und 1,8 mm, vorzugsweise ca. 1,2 mm, aufweist.A method according to claim 5, characterized in that the friction welding method has an amplitude between 1.0 and 1.8 mm, preferably about 1.2 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißzeit zusätzlich in Abhängigkeit des gewählten Schweißverfahrens und/oder der Mindestschweißschichtdicke gewählt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the welding time is additionally selected in dependence on the selected welding method and / or the minimum welding layer thickness. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schweißverfahren abhängige Schweißzeit folgende Werte gewählt werden, – Ultraschallschweißen: ca. 0,1–2s, – Laserschweißen: ca. 0,2–5s, – Vibrationsschweißen linear: ca. 0,2–7s, – Rotationsschweißen: ca. 0,1–10s, – Hochfrequenzschweißen: ca. 0,1–5s, – Heizelementschweißen: ca. 10–20s.
Method according to claim 7, characterized in that the following values are selected for the welding process dependent welding time, - ultrasonic welding: about 0.1-2s, - Laser welding: about 0.2-5s, - vibration welding linear: about 0.2-7s, - spin welding: about 0.1-10s, - High frequency welding: about 0.1-5s, - Heating element welding: about 10-20s.
Ein aus mindestens zwei zu fügenden Teilen gefügtes Bauteil, wobei die beiden Teile nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 miteinander verschweißt sind. A joined from at least two parts to be joined component, wherein the two parts are welded together by the method according to one of claims 1 to 8. Verwendung des Verfahrens zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen für folgende Schweißverfahren und ihre jeweiligen Abwandlungen: – Ultraschallschweißen, – Laserschweißen, – Vibrationsschweißen linear, – Rotationsschweißen, – Hochfrequenzschweißen, – Heizelementschweißen. Use of the method for optimizing weld seams on plastic components for the following welding methods and their respective modifications: - ultrasonic welding, - laser welding, - vibration welding linear, - spin welding, - high frequency welding, - Heating element welding. Verwendung des Verfahrens zur Optimierung von Schweißnähten an Kunststoffbauteilen beispielsweise für folgende zu fügende Teile: – Kraftstofffilter und/oder Kraftstofffiltergehäuse, – Ölfilter und/oder Ölfiltergehäuse, – Luftfilter und/oder Luftfiltergehäuse, – Adsorptionsfilter und/der Adsorptionsfiltergehäuse für ein Adsorptionsfilter zur Adsorption von flüchtigen Schadstoffen, – Zylinderkopfhauben, – Halter, – Kraftstofftank, – Wärmetauscherteile, – Pumpenteile – beliebige zu fügende Teile in einem Kraftfahrzeug, – beliebige zu fügende Teile in einem Fahrzeug, – beliebige zu fügende Teile in einem Gebäude.Use of the method for optimizing weld seams on plastic components, for example for the following parts to be joined: Fuel filter and / or fuel filter housing, - oil filter and / or oil filter housing, - air filters and / or air filter housings, Adsorption filter and / or adsorption filter housing for an adsorption filter for the adsorption of volatile pollutants, - cylinder head covers, - holder, - fuel tank, - heat exchanger parts, - Pump parts Any parts to be joined in a motor vehicle, Any parts to be joined in a vehicle, - Any parts to be joined in a building.
DE102011076637A 2011-05-27 2011-05-27 Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure Withdrawn DE102011076637A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011076637A DE102011076637A1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011076637A DE102011076637A1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011076637A1 true DE102011076637A1 (en) 2012-11-29

Family

ID=47140244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011076637A Withdrawn DE102011076637A1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011076637A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112272610A (en) * 2018-06-13 2021-01-26 杜凯恩Ias有限责任公司 Method for determining a thickness of a molten layer associated with a predetermined welding strength based on a correlation between the predetermined welding strength and the thickness of the molten layer
CN113957551A (en) * 2021-11-19 2022-01-21 平顶山神马帘子布发展有限公司 Production method of industrial filament of high-strength high-modulus chinlon 66

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69614544T2 (en) * 1995-06-26 2002-04-04 Minnesota Mining & Mfg WELDING CONTROL DEVICE

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69614544T2 (en) * 1995-06-26 2002-04-04 Minnesota Mining & Mfg WELDING CONTROL DEVICE

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112272610A (en) * 2018-06-13 2021-01-26 杜凯恩Ias有限责任公司 Method for determining a thickness of a molten layer associated with a predetermined welding strength based on a correlation between the predetermined welding strength and the thickness of the molten layer
CN112272610B (en) * 2018-06-13 2022-11-22 杜凯恩Ias有限责任公司 Method for determining a thickness of a molten layer associated with a predetermined welding strength based on a correlation between the predetermined welding strength and the thickness of the molten layer
CN113957551A (en) * 2021-11-19 2022-01-21 平顶山神马帘子布发展有限公司 Production method of industrial filament of high-strength high-modulus chinlon 66
CN113957551B (en) * 2021-11-19 2022-12-02 平顶山神马帘子布发展有限公司 Production method of industrial filament of high-strength high-modulus chinlon 66

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017112881B4 (en) Process for joining different material workpieces
DE102017112744A1 (en) Bonding thermoplastic composites by ultrasonic welding
DE3619536A1 (en) METHOD FOR REPAIRING A METAL OBJECT, IN PARTICULAR A LABYRINE GASKET
DE4104256A1 (en) Deep drawn article esp. automobile body part mfr. - using sheet made by laser welding inner and outer sheet portions
EP3124162B1 (en) Method for producing overlapping weld joints and overlapping weld joint
DE102009054077A1 (en) Method for producing a filter element
DE102015016629A1 (en) Production of a welded structural element and welded structural element
DE102006012821A1 (en) Method for joining sheet metal parts used in the production of a vehicle door comprises joining the parts at the connecting site using an interlocking connection and joining in the interlocking connection
DE102016110885A1 (en) Method of welding workpieces together while minimizing warping
EP3178360A1 (en) Method for forming a strong connection between a holding plate and the wall of a vacuum cleaner filter bag and vacuum cleaner filter bag
DE102011076637A1 (en) Optimizing weld seams in plastic component including e.g. fuel filter and/or fuel filter housing, by determining weld seam geometry, and determining loading capacity/strength of weld seam defining parameters such as bursting pressure
DE102010053608A1 (en) Establishing a connection of non-weldable materials with each other using a rivet adapter comprises welding a rivet in one of the two materials, generating a smooth- and a rough side, designing the material, on the smooth side, and welding
DE60011948T2 (en) Window frame and method for its production
EP0679470B1 (en) Method for manufacturing welded steel sheets
DE102019129504B4 (en) Plastic containers for liquids and methods of manufacturing a plastic container
DE102011077855A1 (en) Producing a weld seam to connect components in a motor car region, comprises introducing the components into a welding cell, generating first weld seams for connecting the components, and detecting a parameter of the first weld seam
DE102011002023A1 (en) Laser beam welding of sheet, comprises arranging butt joint edges of sheet to be welded, which are adjacent to each other, in impact distance, and fusing by focused laser beam, which produces uniform weld seam without height offset
DE10111567A1 (en) Weldable multilayer sandwich structured component, for vehicle construction, comprises metal plates on both sides of a smaller plastic core layer leaving free metal edges for welding
DE4022238A1 (en) Composite steel and plastics panel - are for motor vehicle bodywork and have all-steel edges to facilitate welding to bodywork
EP1867462A2 (en) Distance welding
DE102004055592B4 (en) Method for connecting at least two components made of a thermoplastic fiber composite material
EP3959031B1 (en) Component arrangement and method for the production thereof
EP3406428B1 (en) Method for producing a component made of fibre composite material
WO2018059749A1 (en) Method for joining a first component and a second component
DE102008038372A1 (en) Method for laser welding of coated workpieces

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination