DE1779103A1 - Verfahren zum Schweissen von Kunststoffkoerpern und dadurch gebildete Schweissnaht - Google Patents

Verfahren zum Schweissen von Kunststoffkoerpern und dadurch gebildete Schweissnaht

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DE1779103A1
DE1779103A1 DE19681779103 DE1779103A DE1779103A1 DE 1779103 A1 DE1779103 A1 DE 1779103A1 DE 19681779103 DE19681779103 DE 19681779103 DE 1779103 A DE1779103 A DE 1779103A DE 1779103 A1 DE1779103 A1 DE 1779103A1
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Description

Vereinigte Deutsche Metallwerfce AGr τϋ-ν,ο^ν-ρ,,^- μ a ' λ η ca
Frankfurt a.M. Frankfurt a.I., den 4.7.68
Zeilweg ' Hs/HWi
5 6 5 8
Verfahren zum Schweiisaeni vom,
und - dadurch gebildete Schweißnaht
Me Erfindung "betrifft ein Verfahren area Schweißen von Kuast« .
stoffen uiiä löst die Auf gala©;, die Schwelsaaaht an solchen Steilem relativ-glatt-und oime Wulst "bildung zu g@staltsa5 as,'cl©a©a
-lceiae F^i±arbeit vorgenommes. werdentaiw,? oder soll =
Bisher .war .es--nicht -möglich5 Sehfieißnälite olme
glatt und ohne Wulst auszugestalten. Ss ist al»er in vielen Fällen notwendig,, wenigstens eine Äer ffberflachen von Kunststoffsehweiss-■nähten glatt und möglichst a"ben zu gestalt@n9. da'sonst Korrosion^ Spannungsquerrisse juntragbare Verschmutzung'und asäsre Nachteile
auftreten«,
Ein weiteres Problem war es, bei der Stumpf" oder Spiegelsshweissumg usw. die zulässigen Toleranzen-einzuhalten.'Eine.kleine . ' . Λ Differenz in der Anwärmzeit, Öffnungszeit, im Anpressdruck usw.
bei der Schweissung wirkte sioh unweigerlich nachteilig auf die
Toleranz der zu verbindenden Teile aus..
Die genannten Nachteile machten sioh besonders bei der Herstellung von geschlossenen Gehäusen, Flüssigkeitsbehältern und dergleichen, aber auch bei dem Verschweissen anderer "Wandungsteile usw.
bemerkbar.
—2—
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Es mirde nun gefunden, dass man die angeführten Nachteile beim Schweissen, wie z.B. beim Stumpf-, Spiegel-, Auftragsschweissen von Kunststoffkörpern unter Zusammenpressen der mind, bis rauf zum Verschweissen ausreichende Plastizität erhitzten Schweißstellen vermeiden und weitere Vorteile erzielen kann, in dem man für die vollständige oder teilweise Aufnahme der beim Schweiaeeß zwischen den zusammenzupressenden Teilen hervorquellenden Maeee vor dem Schweissen innerhalb eines oder beider der zu verschweissenden Kunststoffkörper einen oder mehrere unmittelbar mit der Schweissnaht in Verbindung stehende Hohlräume ausbildet.
·
Die Ausbildung der Hohlräume kann durch spanabhebende Formung erfolgen. Sie kann aber auch ebenso bei der Herstellung der zusammenzuschweissenden feile im Spritzguss, durch Sintern usw. erfolgen» Die G-rösse der Hohlräume bzw. des Hohlraumes hängt davon ab, wieviel plastischen oder flüssigen Kunststoff er beim Zusammenpressen der zu verschweissenden Teile aufnehmen soll.
In einer bevorzugten Form des Verfahrens nach der Erfindung formt man bei zwei zu verschweissenden Teilen in jedem dieser Teile an den zu verschweissenden Enden einen Teil, vorzugsweise jeweils die Hälfte, des für die Aufnahme des plastischen bzw. flüssigen Kunststoffs beim Schweissen vorgesehenen Raumes.
Durch richtige Abstimmung der Hohlraumgrösse auf die Menge des beim Schweissen aufzuschmelzenden bzw. zu plastifizierenden Kunststoffes kann erreicht werden, dass zu mind, auf einer der Aussenflachen der Schweisanaht kein plastischer Kunststoff austritt u. dadurch sich kein Schweisswulst bildet und die Naht glatt bleibt.
-3-
109834/0605
Das Verfahren der Erfindung lässt sieh mit besonders gutem Erfolg und besonderer Genauigkeit ausführen, wenn mind, eine Wand jeder der Aushöhlungen wesentlich stärker und mind, um soviel langer als die ihr gegenüberliegende Wand ausgestaltet wird, dass sie nach ausreichender Erhitzung die zur Bildung der Sohweissnaht unter Ausfüllung des Hohlraums bzw. der Hohlräume erforderliche Menge an plastischem bzw. flüssigem Kunststoff liefern kann, während die dünnere Wand von der Sehweisswärme nur soweit beeinflusst wird, dass sich im äussersten Falle ein dünner Film plastischen oder flüssigen Kunststoffs an der Stoßfläche bildet, dessen Masse so gering ist, dass beim Zusaiiimenpressen praktisch nichts davon aus der Nahtstelle herausquillt. Es ist jedoch von Vorteil, wenn man bei dem Schweissvorgang A die Erhitzung so steuert, und die G-rösse des Hohlraumes und die Stärke und länge der zu schmelzenden Wandteile so bemisst, dass die dünne Wandung des Hohlraumes nicht bis zur Plastizität oder bis zum flüssigen Zustand an ihrer Oberfläche erhitzt wird, vielmehr an ihrer Oberfläche festbleibt. In diesem Fall wirkt die dünne Wandung des Hohlraumes bzw. der Hohlräume als Distanzhalter beim Zusammenpressen der erhitzten Enden. Die genannten Verhältnisse werden dabei zweckmässig so gewählt, dass eine geringe Menge des plastischen bzw. flüssigen Kunststoffs beim Zusammenpressen der Enden zwischen die Flächen der zusammenstossenden dünnen Wände tritt."Selbst, wenn eine solche Verschweissung der Stossflachen der dünnen Wände nicht erreicht wird, ist der dadurch gebildete dünne und nicht sehr tiefe % Einschnitt so geringfügig, dass eine Bildung von Schmutzstellen, Korrosion in irgendwelcher Art und dergl. im Regelfall nicht zu befürchten ist.
Wenn die Schweissnaht beidseitig glatt ausgeführt werden soll, 'ohne dass Nacharbeit nach dem Schweissen durchzuführen ist, bringt man in der Nahe beider Oberflächen je eine Aushöhlung an, wobei diese beiden Aushöhlungen eine gemeinsame dicke verlängerte Wand besitzen,
-4-
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die den zur Verschweissung erforderlichen plastischen
Werkstoff durch E hitzen und
schweissenden Enden liefert.
"erkstoff durch Erhitzen und Zusammendrücken der zu ver-
Xl-
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch als Auftragsschweissverfahren durchgeführt werden. In diesem Pail wird die Masse der Verlängerung der zu erwärmenden Wand gegenüber der dünneren Wand derart bemessen, dass sie nicht den gesamten zur Verschweissung erforderlichen plastischen Werkstoff liefert. Der restliche zur Verschweissung erforderliche plastische Werkstoff wird mittels eines Kunststoffdrahtes zugeführt, der zusammen mit der zu erwärmenden Wand auf die erforderliche Plastifizierungs- oder Verflüssigungsteraperatur erhitzt wird.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, die zu verschweissenden Teile vor dem Schweissen in der Nähe der zusammenzufügenden Enden durch Verdichtung derselben zu verstärken. Diese Verdickungen können leicht, so ausgebildet werden, dass die beim St.d.T. durch Schweißnahtwulste und dergl. hervorgerufenen, oben geschilderten Nachteile nicht auftreten.
Es ist dabei zweckmässig, die stärkere Wand des Hohlraumes bzw. der Aushöhlungen mindestens so dick auszubilden, wie die an die Verdickungen angrenzenden Wandteile des bzw. der b zu versehweissenden Kunststoffkörper. Dadurch wird eine Schwächung der Stabilität dieser Körper durch die Schweissnaht mit erhöhter Sicherheit vermieden.
Das Verfahren nach der Erfindung sowie die dadurch erzielte Schweissnaht lässt sich an jedem beliebigen Körper verwenden. Sie kann sowohl an geraden, als auch gekrümmten Flächen angebracht werden.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass an den Innenwandungen von geschlossenen Gehäusen und an anderen einer Nacharbeit unzugänglichen Stellen», beliebiger Gebrauchsgegenstände aus Kunststoff glatte Schweissnahte ohne Nahtwulst
109834/0605 . ~5~
■ —5—
hergestellt warden können. Ein weiterer bedeutender Vorteil ist dadurch gegeben, dass bezüglich der Abmessungen mit sehr hoher Genauigkeit gearbeitet werden kann.
Die Erfindung wird durch die schematisehen Abbildungen näher erläutert.
Die Abbildungen 1-5 stellen den Querschnitt durch zwei zu verschweissende Enden von Kunststoffteilen eines Kunststoffkörpers dar.
Abbildung 6, zeigt den Querschnitt durch das zu verschweissende Ende eines Teiles eines Kunststoff !körpers, bei dem die zu versehweissenden Enden nicht verstärkt ausgebildet sein sollen.
Abbildung 7 zeigt die zu verschweissenden Enden von, Teilen eines Kunststoffkörpers, die durch Auftragssohweisaen miteinander verbunden werden sollen.
Abbildung 8 zeigt den Querschnitt durch ein zu versehweissendes Ende eines Teiles eines Kunststoffkörpers, bei dem an beiden Seiten der Schweißnaht eine glatte Oberfläche ohne Nacharbeit erzielt werden soll.
Abbildung 9 zeigt den Querschnitt durch ein gekrümmtes, an dem zu verschweissenden Ende nicht verstärktes Kunststoffteil» bei dem nur innenseitig eine glatte Schweisenaht ohne Wulst erzielt werden soll.
Abbildung 10 zeigt den Querschnitt durch ein gekrümmte», verstärktes, zu verschweissendes Kunstetoffteil, bei dem eine beidseitig glatte Schweissnaht ohne Nacharbeit erzielt werden eoll.
In den Abbildungen sind zu vereohwelssende Kunststoffteile ■ mit 2 bezeichnet. 4 sind erfindungagemäss zu formende Auehöhlungen zur Aufnahme des plastisch-gemachten Kunststoffteilee beim Versehweissen» und Zusammenpressen der erwärmten Enden.
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5 sind die dicken verlängerten Wände der Aushöhlungen 4, die dünnen nicht zu schmelzenden Wände der erfindungsgemässen Hohlräume bzw. Aushöhlungen 4. 8 sind die der Verstärkung der zu verschweissenden Enden und gegebenenfalls der Unterbringung der Aushöhlungen 4 dienenden Verdi elcungen. 9 sind an Verdickungen 8 angrenzende nicht verstärkte Teile der durch das Schweissen zusammenzufügenden Teile des Kunststoffkörpers. 1 sind Teile der dickeren und längeren Wand der Aushöhlungen 4. Diese Teile 1 sind für das Plastifizieren bzw. Verflüssigen zwecks Herstellung einer Verschweissung und Ausfüllung der erfindungsgemäss geforderten Aushöhlungen bzw. Räume 4 bzw. 3 vorgesehen. Sie werden durch eine in Abb. 2 dargestellte Heizeinrichtung 11 erhitzt. Nach Entfernung dieser Heizeinrichtung bzw. bei Herausnehmen der Kunststoffteile 2 aus der Heizeinrichtung werden die beiden Enden zusammengepresst, bis die Stoßflächen 10 der dünnen Wandungen der Aushöhlungen 4 auf einanderstossen. Diese dünnen Wandungen 6 verhindern ein weiteres Zusammenpressen und ergeben so genaue Abmessungen der herzustellenden bzw. zu schweissenden Kunststoff körper. Während des Zusammendrücken
-P
der beiden Enden «aüsliessen die plastifizieren Teile der dicken Wandungen 5 zum Teil in die vorgesehenen Hohlräume, zum anderen Teil quellen sie auf der nicht mit Aushöhlungen versehenen Seite aus der Nahtstelle heraus und bilden eine Wulst, deren Masse etwa der auf der anderen Seite in die vorher gebildeten Hohlräume eingedrungenen Masse entspricht. Diese Wulst kann durch Nacharbeiten gegebenenfalls entfernt werden, so dass eich das in Abbildung 5 gezeigte Bild ergibt. Es ist dabei gezeigt, dass sich nur eine kaum beachtliche Nahtstelle an der nichtbearfceiteten bew. nichtbearbeitbaren Seite der Naht ergibt, selbst wenn kein plastischer Kunststoff zwischen die Stoseteilen 10 dringt.
-7-Pat entansprüche
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Claims (11)

  1. -7-Patentansprüche
    Verfahren zum Schweissen, wie z.B. Stumpf-, Spiegel-, Auftragsschweissen von Kunststoffkörpern unter Zusammenpressen der mind. Ms atf zum Verschweissen ausreichenden Plastizität erhitzten Schweißstellen, dadurch gekennzeichnet, dass für die vollständige oder teilweise Aufnahme der "beim Schweissen zwischen den zusammenzupressenden Teilen hervorquellenden Hasse(T) vor dem Schweissen innerhalb eines oder beider der zu verschweissenden KunststoffkörperC2) ein oder mehrere unmittelbar mit der Schweißnaht in Verbindung stehende Hohlräume(3)gebildet werden.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    (31·'
    dass der Hohlraum/bei durch 2 AushöhlungenC4-)gebildet wird, von denen je 1 in einem der zu verschweissenden KörperC23 geschaffen wurde.
  3. 3) Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine WandCüJ) · jeder der AushöhlungenCOwesentlicii stärker und mind, um soviel langer als die ihr gegenüberliegende WandC6} ausgestaltet wird,' dass sie nach ausreichender Erhitzung die zur Bildung der SchweissnahtCTJunter Ausfüllung des i Hohlraumeso)erforderliche Menge an plastischem Kunststoff O) liefern kann, während die dünnere WandC6~)von der Schweisswärme nur soweit beeinflusst wird, dass sich im äussersten Pail ein dünner PiIm plastischen Kunststoffs an der Stoßstelle bildet, dessen Masse so gering ist, dass beim Zusammenpressen der zu verschweissenden Enden praktisch nichts davon aus der Nahtstelle herausquillt.
    -8-
    109834/0605
  4. 4) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schweissen in der Nähe beider einander gegenüberliegender Wände Aushöhlungen^) gebildet werden, die eine gemeinsame dickere und längere, zwischen den beiden AushöhlungenC4)liegende WandC5)besitzen.
  5. 5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die dickere längere Wand
    C5)in dem sie relativ zur dünneren Wand(6)verlängernden Teil weniger Kunststoffmasse besitzt, als zur Ausfüllung der Hohlräume(3)bzw. AushöhlungenC4)und zum Verschweissen an den betreffenden Stellen ausreicht, und die restliche Kunststoffmasse in Form eines Kunststoffdrahtes durch Auftragsschweissen zugeführt wird.
  6. 6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass die zu verschweissenden Teile vor dem Schweissen in der Nähe der zu bildenden Schweissnaht durch VerdickungenC8?verstärkt ausgebildet werden.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    die stärkeren Wände(5)der Hohlräume £3) bzw. der Aushöhlungen (4) mind, so dick ausgebildet werden, wie die an die Verdickungen C8) angrenzenden Wandteile£9)des bzw. der zu verschweissenden Kunststoffkörper.
  8. 8) Kunststoffschweissnaht, insbesondere an geschlossenen Gehäusen, Flüssigkeitsbehälter, Wänden und dergl., die durch Verschweissen vonf2^oder mehreren Teilen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie an mind, einer Seite dadurch glatt ausgebildet ist, dass die beim Schweissen zwischen den zusammenzupressenden Enden hervorquellenden KunststoffmassenO) durch einen oder mehrere unmittelbar mit der Schweissnaht in Verbindung stehende Hohlräume ( 3» 4 ) aufgenommen sind, und vor dem Verschweissen innerhalb der zu schweissenden Teile(2> 8-) des Körpers ausgebildet wurden.
    -9-10983A/0605
  9. 9) Schweißnaht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die umgebenden Teile der Wandungen (2) Verdickungen (8) "besitzen, innerhalb welcher die beim Schweißen hervorquallenen Kunststoffmasse (1) aufnehmenden Räume (3, 4) angeordnet sind.
  10. 10) Schweißnaht nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die neben oder «wischen den Verdikungen (8) angeordneten Wandteile (5) mindestens so dick sind, wie die an die Verdickungen
    (8) angrenzenden Wandteile (9) der Körper (2).
  11. 11) Schweißnaht nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch beidseitig ausgebildete Aushöhlungen (4) bzw. Hohlräume (3) beidseitig glatt und wulstfrei ist.
    109834/0605
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