DE1704318C

DE1704318C - Process for welding together two interlocking molded parts made of thermoplastic material

Info

Publication number: DE1704318C
Application number: DE19681704318
Authority: DE
Inventors: James J Hollywood Calif Blumenkranz (V St A)
Original assignee: Susquehanna Corp
Current assignee: Susquehanna Corp
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1968-01-10
Publication date: 1973-05-17

Description

schweißenden Gegenständen ein Bund angeordnet wird, das aus dem gleichen Material bestem wie die zu verschweißenden Gegenstände und in das sinusförmig ein Wärmeleitereingeiegt ist. Nachdem das Band zwischen den zu verschweißenden Formstiicken ungeordnet ist. werden diese aneinandergepreßt. Unter Beibehaltung des gleichen Pretidrucks wird danach der Wärmeleiter des Bandes an tine Stromquelle angeschlossen, um dadurch das Band und die angrenzenden Absc'· itte der zu verbindenden Formstücke aufzuheizen _t ■ ' zu schmelzen.objects to be welded are arranged in a collar made of the same material as the objects to be welded and in which a sinusoidal heat conductor is inserted. After the tape is disordered between the molded pieces to be welded. these are pressed together. While maintaining the same Pretidrucks then the heat conductor of the band is connected to power source to thereby tine 'itte · the heat to be joined fittings _t ■' the tape and the adjacent section z to melt.

Obwohl mit diesen bekannten Verfahren Voneile gegenüber der zu\or beschriebenen Λιτά en !ung einer Schweißmuffe ohne Aufbringung irgendeines Druckes erzielt werden, treten doch auch bei diesem bekannten Verfahren noch beachtliche Mangel auf. Insbesondere wird dabei nicht verhindert, daß sich irgendwelche kleinen Luftblasen, die zwischen den zu verbindenden flachen verblieben sind, unter der Wänreeinw irkung i. isdehnen und möglicherweise die Verbindung beein- jo t.-ächtigcn. Darüber hinaus kann durch die Beibehal- i..v.^ eines bereits vor dem SehweilUorgan» aufgebrachten Drucks nicht sichergestellt werden, daß die NL'üuntenauigkeitcn der ineinandergreifenden zu verschweißenden Formstiicke oder Gegenstande i j\erlässig ausgeglichen werden. Ferner ergibt sich ;;i:eh bei diesem bekanntcii \ erfahren, daü bei nieririt.:i Umgebungstemperaturen jeweils nur eine dünne 1. : erflachenscliicht der zu \er>chwe:ßendcn Forrnv.icke geschmolzen wird, da der Wä^rmeverIuM zu v. iß ist, um eine weitergeru'nde Schmelzung zu erreichen. Die Verschweißzone kann dabei so dünn wer- >'. n, daß Undichtigkeiten und unzulässig geringe Fe-■;gkeiten die Folge sind.Although these known methods provide advantages compared to the above-described design of a welding socket without the application of any pressure, there are still considerable deficiencies in this known method. In particular, this does not prevent any small air bubbles that have remained between the flat surfaces to be connected from forming under the Wänreeinw irkung i. stretch and possibly impair the connection. Moreover ^ an applied before the SehweilUorgan "pressure can by Beibehal- i..v. Not be assured that the NL'üuntenauigkeitcn the interlocking be compensated erlässig be welded Formstiicke or object i j \. It also follows ;; i: eh in this bekanntcii \ learn DAT at nieririt.:i ambient temperatures only a thin 1: erflachenscliicht to be \ er> chwe: is melted ßendcn Forrnv.icke because of weighs ^r meverIuM to v . iß is in order to achieve further melting. The weld zone can become so thin . n that leaks and impermissibly low ■; opportunities are the result.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein ^v erfahren der eingangs erwähnten Art in der Weise auszugestalten, daß in jedem Falle eine fehlerfreie und L-te Verbindung der zusammenzuschweißenden ί . mmtücke erzielt werden kann.The invention is based on the object of developing a ^v experience of the type mentioned in such a way that in each case a fault-free and L-th connection of the ί to be welded together. mmtücke can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-I.ist. daß in an sich bekannter Weise wahrend der Beheizung des Wanneleiters der Schweißmuffe und des Zusammenschweißens der ineinandergreifenden formstücke auf die Formstücke sowie die Gchwcißrnuffe von außen ein diese zusammenpressender Druck ausgeübt wird und daß der auf die Formstücke sowie die Schweißmuffe ausgeübte Druck während seiner Anwendung erhöht wira.This object is achieved according to the invention. that in a known manner during the heating of the tub conductor of the welding socket and the Welding together the interlocking fittings onto the fittings and the welded sleeves a pressure compressing this is exerted from the outside and that the pressure is exerted on the fittings as well as the welding socket pressure exerted during its application increases wira.

Dadurch wird erreicht, daß zunächst in der Schweißzone verbliebene Luftblasen verdrängt werden und sich in keinem Fall störend auf die Dichtigkeit und Festigkeit der Schweißung auswirken können. Darüber hinaus kann durch eine Druckerhöhung zwischen zwei Formstücken, deren Abmessungen nicht exakt einander angepaßt sind, sichergestellt werden, daß möglicherweise vorhandene Zwischenräume sich nach dem Erweichen schließen und eine sichere Schweißung zulassen. Es wird ferner durch die erreichte enge Berührung zwischen den zu verschweißenden Flächen gewährleistet, daß die Wärmeverluste auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen gering sind, wodurch sich stets eine ausreichende Tiefe der Verschweißzone ergibt.This ensures that air bubbles initially remaining in the welding zone are displaced and in no case can have a negative effect on the tightness and strength of the weld. In addition, by increasing the pressure between two fittings, their dimensions are not exactly matched to one another, it must be ensured that any gaps that may be present close after softening and allow a safe weld. It is also achieved through the close contact between the surfaces to be welded ensures that the heat losses are low even at low ambient temperatures, which means that there is always a sufficient depth of the Weld zone results.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Ausübung eines die zu verschweißenden Formstücke sowie die Schweißmuffe zusammenpressenden Drucks ein diese umgebendes Spannband verwendet wird, und daß vor dem Schweißvorgang ein Anspannen des Spannbandes sowie während des Schweißvoniangs ein Nachspannen desselben erfolgt.According to a further proposal of the invention it is provided that to exercise one of the to be welded Fittings and the welding socket compressing a pressure surrounding them Tension band is used, and that before the welding process a tensioning of the tension band as well re-tensioning takes place during the welding process.

Die Aufbringung des die zu verschweißenden Formstücke zusammenpressenden Drucks ist auf diese Weise am einfachsten möglich und kann leicht den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.The application of the pressure to compress the fittings to be welded together is on this is the easiest way possible and can easily be adapted to the respective requirements.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigtIn the drawing, the invention is illustrated by way of example, namely shows

F i g. 1 ein Rohr, ein Rohrverbindungsstück, eine Schweißmuffe sowie ein Spannband vor dem Zusammenschweißen in auseinandergezogener schaubildlich.er Darstellung undF i g. 1 a pipe, a pipe connector, a Welding socket as well as a tensioning band before welding together in an exploded diagrammatic view Representation and

F i g. 2 das Rohr, das Rohrverbindungsstück, die Schweißmuffe und das Spannband beim Zusammenschweißen, teils in Seitenansicht und teils im Längsschnitt. F i g. 2 the pipe, the pipe connector, the Welding socket and the tension band when welding together, partly in side view and partly in longitudinal section.

In der Zeichnung ist ein ivihr 10, eine Schweißmuffe 11. ein Rohrverbindungsstück 12 und ein Spannband 13 dargestellt.In the drawing is an ivihr 10, a welding socket 11. A pipe connector 12 and a tension band 13 are shown.

Die Schweißmuffe 11 besteht aus einem von einem Wii'ersuindsdrah· gebildeten aN Wärmeleiter dienen den Drahtkern, welcher in einer dünnen Schicht aus thermoplastischem Kunststoff eingebettet ist und ein Paar von nach außen frei liegenden Leitungen 19 aufweist. Die Herstellung dieser ScLweißmuffe 11 erfolgt vorzugsweise durch Aufwinden eines einen Überzug aus thermoplastischem Kunststoff aufweisenden Drahtes in Form einer Spule und anschließendes Zusammenschweißen der einzelnen Windungen dieser Spule.The welding sleeve 11 consists of a heat conductor formed by a heat conductor, the wire core is used, which is embedded in a thin layer of thermoplastic material and has a pair of lines 19 exposed to the outside. This welding sleeve 11 is preferably produced by winding a wire with a coating made of thermoplastic material in the form of a coil and then welding the individual turns of this coil together.

Als Spannband 13 wird vorzugsweise ein solches verwendet, welches einen mit einem Griff versehenen Schraubbolzen 14 aufweist und darüber hinaus ein Halte.stück 15 besitzt, mit welchem der Schraubbolzen 14 wahlweise in und außer Eingriff gebracht werden kann. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, das Spannband 13 in einfacher Weise an den zu verschweißenden Teilen anzuordnen und von diesen wieder ^zunehmen.The tightening strap 13 is preferably such used, which one provided with a handle Has screw bolt 14 and also has a Halte.stück 15 with which the screw bolt 14 can optionally be brought into and out of engagement. As a result, there is a possibility that the Tension band 13 to be arranged in a simple manner on the parts to be welded and from these again ^ increase.

Das Rohrverbindungsstück 12 weist vorzugsweise an seinem verbindungsseitigen Ende eine verhältnismäßig tiefe zylindrische F.insenkung 17 auf, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Rohres 10 entspricht. Darüber hinaus besitzt das Rohrverbindungsstück 12 an seinem verbindungsseitigen Ende eine Einsenkung 18 geringerer Tief», deren Innendurchmesser etwa mit dem Außendurchmesser der Schweißmuffe 11 übereinstimmt.The pipe connector 12 preferably has a relatively at its connection-side end deep, cylindrical countersink 17, the inner diameter of which is approximately the outer diameter of the Tube 10 corresponds. In addition, the pipe connector 12 has on its connection side At the end of a depression 18 of smaller depth », the inside diameter of which is approximately the same as the outside diameter the welding socket 11 matches.

Diese Ausbildung gestattet es, das Rohr 10, die Schweißmuffe 11 und das Rohrverbindungsstück 12 so miteinander in Eingriff zu bringen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.This design allows the pipe 10, the welding socket 11 and the pipe connection piece 12 to be brought into engagement with one another as shown in FIG.

Zur Herstellung der Schweißverbindung zwischen dem Rohr 10 und dem Rohrverbindungsstück 12 wird die Schweißmuffe 11 zunächst in die Einsenkung 18 des Rohrverbindungsstückes 12 eingesetzt, und zwar derart, daß sich ihre frei liegenden Leitungen 19 nach außen erstrecken. Alsdann erfolgt ein Einsetzen des Rohres 10 in die Einsenkung 17 des Rohrverbindungsstückes 12. Danach befinden sich dann das Rohr 10, die Schweißmuffe 11 und das Rohrverbindungsstück 12 in der in Fi g. 2 dargestellten Lage, bei welcher die Schweißmuffe 11 zwischen dem Rohr 10 und dem Rohrverbindungsstück 12 angeordnet ist. To produce the welded connection between the pipe 10 and the pipe connector 12 , the welding socket 11 is first inserted into the recess 18 of the pipe connector 12 in such a way that its exposed lines 19 extend outward. The pipe 10 is then inserted into the recess 17 of the pipe connector 12. Thereafter, the pipe 10, the welding socket 11 and the pipe connector 12 are in the position shown in FIG. 2, in which the welding socket 11 is arranged between the pipe 10 and the pipe connector 12.

Im Anschluß daran wird dann das Spannband 13 auf dem Rohrverbindungsstück 12 angeordnet, und zwar an einer die zu verschweißenden Teile des Roh-Following this, the tensioning band 13 is then arranged on the pipe connector 12, and on one of the parts of the raw material to be welded

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res 10 und Rohrverbindungsstückes 12 umgebenden bindenden Teile verhindert. Die sonst eine thermische Stelle. Danach bringt man den Schraubbolzen 14 mit Ausdehnung der zu verbindenden Teile hervorrufendem Haltestück IS in Eingriff und spannt das Spann- den Kräfte wirken sich infolgedessen dahingehend band 13 mittels des Schraubbolzens 14. Das Spann- aus. daß durch diese der von dem Spannband 13 ausband 13 wird dabei derart gespannt, daß durch dieses 5 geübte Druck noch verstärkt wird,
auf das Rohrverbindungsstück 12, die Schweißmuffe Vorzugsweise wird etwa nach der Hälfte der Bell und das Rohr 10 längs deren gesamten zu verbin- heizungsperiode der Schweißmuffe 11 das Spannband denden Umfang ein nach innen gerichteter Druck aus- 13 erneut festgespannt, um einen zusätzlichen radigeübt wird. Durch diesen nach innen gerichteten alen Druck auf die zu verbindenden Teile auszuüben. Druck werden die zu verschweißenden Flächen des io Dadurch wird vermieden, daß sich irgendwelche klei-Rohrverbindungsstückes 12, der Schweißmuffe 11 nen Luftblasen, welche nach der ersten Spannung des und des Rohres 10 in dichte Berührung gebracht, was Spannbandes 13 zwischen den zu verbindenden FTazur Folge hat, daß zwischen diesen befindliche Luft chen verblieben sind, unter der Wärmeeinwirkung verdrängt und eine gute Wärmeübertragung zwischen ausdehnen und möglicherweise die Verbindung beeinihnen herbeigeführt wird. 15 trächtigen. Darüber werden durch die weitere Fest-Nachdem das Spannband 13 in der richtigen Weise spannung des Spannbandes 13 Ungenauigkeiten hinfestgespannt worden ist, werden die Leitungen 19 der sichtlieh der Abmessungen des Rohres 10 und des Schweißmuffe Il mit einer nicht dargestellten Strom- Rohrverbindungsstückes 12 ausgeglichen, so daß sich quelle verbunden und es wird ihnen von dieser Strom- eine ausreichende Berührung zwischen den zu verbinquelle Strom zugeführt. Infolgedessen findet eine ao denden Teilen ergibt. Da bei der Beheizung der elektrische Beheizung des Widerstandsdrahtes der Schweißmuffe 11 die zu verbindenden Teile an der Schweißmuffe 11 statt. Diese Beheizung hat ein Verbindungsstelle weich werden, wirkt sich die wei-Schmelzen des thermoplastischen Werkstoffes der tere Festspannung des Spannbandes 13 dahingehend Schweißmuffe 11 sowie der dieser benachbarten aus, dau bei einem Rohr 10 mit zu geringem Außen-Oberflächenschichten des Rohres 10 und des Rohr- »5 durchmesser das Rohrverbindungsstück 12 in radialer Verbindungsstückes 12 zur Folge, wodurch diese zu- Richtung so weit verformt wird, daß es unter Vermittsammengeschweißt warden. Durch das Spannband 13 lung der Schweißmuffe 11 mit dem Rohr 10 in die erwird dabei eine thermische Ausdehnung der zu ver- forderliche Berührung gelangt.res 10 and pipe connector 12 surrounding binding parts prevented. The otherwise thermal point. Then the screw bolt 14 is brought into engagement with the expansion of the holding piece IS causing the parts to be connected and tensioned. that through this the strap 13 from the tensioning band 13 is stretched in such a way that the pressure exerted by this 5 is increased,
On the pipe connection piece 12, the welding socket, an inwardly directed pressure is exerted again approximately halfway through the bell and the pipe 10 along the entire circumference of the welding socket 11's circumference to be connected to an additional wheel. Applying this inward pressure to the parts to be joined. Pressure are applied to the surfaces of the io to be welded has that between these small air have remained, displaced under the action of heat and a good heat transfer between expanding and possibly the connection between them is brought about. 15 pregnant. In addition, after the tensioning strap 13 in the correct way tensioning of the tensioning strap 13 inaccuracies have been tightened, the lines 19 of the dimensions of the pipe 10 and the welding socket II are compensated for with a current pipe connector 12, not shown, so that source is connected and it is fed to you by this current - sufficient contact between the current to be connected source. As a result, an ao dend parts result. Since during the heating the electrical heating of the resistance wire of the welding socket 11, the parts to be connected on the welding socket 11 take place. This heating has a connection point become soft, the white melting of the thermoplastic material affects the tere tightening of the tensioning band 13 to the effect of the welding socket 11 and the adjacent one, lasts in a pipe 10 with too few outer surface layers of the pipe 10 and the pipe »5 diameter the pipe connection piece 12 in the radial connection piece 12 result, whereby this direction is deformed so far that it is welded together under mediation. Due to the tensioning band 13 the welding sleeve 11 with the pipe 10 into which a thermal expansion of the necessary contact occurs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

It is already known to use a welded joint for the thermal assembly of interlocking molded parts made of thermoplastic

1. A method of welding together a sleeve made of thermoplastic two interlocking molded parts made of thermoplastic, and provided with a thermoplastic plastic embedded therein using heat conductors. The welding socket becomes a welding socket. consisting of one of see the fittings to be connected angeord-.κ; Thermoplastic material and, for example, in the recess of a pipe meleiter, with the welding socket inserted between the end of a second pipe or being arranged in which the smaller diameter interlocking fittings are arranged and an electrical heating of the heat pipe connecting piece is inserted. Carried out the Wärleiters the welding sleeve until the therm ¹¹ - meleiter the welding sleeve is heated electrically and plastics material of the welding sleeve and which causes melting of the welding sleeve and the said adjacent parts of the mold pieces adjacent parts to be joined fittings, melts and thereby welding together 15 After Successful cooling then results in a deterioration of the fittings, as a result of which welding between the fittings, eg the marks. i'ass in pipes known per se.

Manner during the heating of the heat conductor Practice has now shown that with the hitherto usual

the Schv-eißmuffe and the welding together chen use of the known welding sleeve

of the interlocking fittings on the 20 series of difficulties arise. This difficult

Foniisiücke and the welding socket from the outside are in particular in the achievement of a

a pressure that compresses these, exerted a melting zone of the fittings to be joined,

and that the on the fittings as well as which is sufficiently deep. to be flawless

Welding socket to induce pressure exerted during its welded joint. The depth of the

Application is increased. 25 melting zone is directly related to

2. The method according to claim 1, characterized in that the degree of contact between the that in order to exercise one of the parts to be used and in most cases one should welding fittings as well as the welding 0.635 mm. An essential, the degree of sleeve compressing pressure e '1 this around- touching the fittings to be connected Tension band is used .. and that before 30 is a pregnant factor in the formation of air bubbles the welding process a tensioning 1; s span between the surfaces to be connected, there tape and these air bubbles prevent even melting during the welding process the same takes place. to the. Another factor that stands out in this regard

has a disadvantageous effect is that when heating objects made of thermoplastic

Plastic a noticeable expansion of the same

takes place. For example, if a pipe and a pipe connector made of thermoplastic

The invention relates to a method for welding together, so there is such a human welding of two interlocking molds, pieces made of thermoplastic material with a welding socket consisting of a welding socket between the surfaces to be connected Res and the pipe connection piece, air surrounded by thermoplastic plastic can enter, whereby the degree of contact of these Flämelleiter, the welding socket between the ineinchen is impaired, which in turn is arranged an incomplete fitting and 45 permanent connection of the same result. An electrical heating of the heat conductor of the further difficulty arises in the hitherto usual welding socket until the thermoplastic use of the known sleeve is that plastic of the welding socket and the molded pieces to be connected adjacent to it, e.g. pipes and exposed parts of the molded pieces melts and thereby a Rohrverbindungsstüeke, not always suitable welding together of the fittings takes place. 50 wedges. For example, are the external

Thermoplastic plastics have the factory dimensions of a pipe and the inner dimensions

materials for the manufacture of many types of items of a pipe connection piece are not exactly

which became increasingly important. So other adjustments are made, so the connection results in the

for example, pipes and pipe connecting elements too much leeway between these

recently many pieces made of thermoplastic 55 sen. This leeway then also allows the

Kunststoffen hergestellt. Die Korrosionsfestigkeit, die Eintritt von Luft zwischen die zu verschweißendenMade of plastics. The corrosion resistance, the entry of air between the parts to be welded

einfache Bearbeitbarkeit, das geringe Gewicht und die Flächen der zu verbindenden Formstücke. Auch beieasy workability, the low weight and the areas of the fittings to be connected. Also at

Gieß- sowie Verformbarkeit von thermoplastischen Durchführung der Verschweißung bei niedrigen Tem-Castability and deformability of thermoplastic implementation of the welding at low temperatures

Kunststoffen macht diese für die Herstellung verschie- peraturen ergeben sich Schwierigkeiten, da dann in-Plastics makes this for the production of different temperatures, difficulties arise because then in-

denartiger Gegenstände besonders geeignet. 60 folge des auftretenden hohen Wärmeverlustes nur einesuch objects are particularly suitable. 60 only one consequence of the high heat loss that occurs

Die Verbindung von aus thermoplastischen Kunst- sehr dünne Oberflächenschicht der zu verbindendenThe connection of thermoplastic synthetic very thin surface layer of the to be connected

stoffen bestehenden Gegenständen wurde bisher mit- Formstücke geschmolzen wird. Die sich ergebendeexisting objects was previously melted with fittings. The resulting

tels üblicher mechanischer Verbindungsmittel, z. B. Schmelzzone ist dann so klein, daß die hergestelltemeans of conventional mechanical connecting means, e.g. B. Melting zone is then so small that the produced

Schraub- oder Flanschverbindungen, dun;h chemi- Verbindung schon bei sehr geringen Beanspruchun-Screw or flange connections, dark chemical connections even with very low loads

sche Verbindungsmittel, z. B. ein Verschweißen durch 65 gen fehlerhaft wird.cal connecting means, e.g. B. a welding by 65 gene is incorrect.

Lösungsmittel, und durch thermische Verbindungs- Es ist ferner ein Verfahren zum Verschweißen vonSolvent, and by thermal bonding there is also a method of welding

mittel, z. 3. eine Flammenschweißung oder eine elek- Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff be-medium, e.g. 3. a flame weld or an elek- objects made of thermoplastic material

trische Widerstandsschweißung, herbeigeführt. kannt, bei dem zwischen den miteinander zu ver-tric resistance welding, brought about. knows, in which between the