NL1030304C2 - Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal. Download PDF

Info

Publication number
NL1030304C2
NL1030304C2 NL1030304A NL1030304A NL1030304C2 NL 1030304 C2 NL1030304 C2 NL 1030304C2 NL 1030304 A NL1030304 A NL 1030304A NL 1030304 A NL1030304 A NL 1030304A NL 1030304 C2 NL1030304 C2 NL 1030304C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
mold
molded parts
inductor
electrically conductive
thermoplastic
Prior art date
Application number
NL1030304A
Other languages
English (en)
Inventor
Martijn Jacques Va Wijngaarden
Original Assignee
Kok & Van Engelen Composite St
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 Kok & Van Engelen Composite St filed Critical Kok & Van Engelen Composite St
Priority to NL1030304A priority Critical patent/NL1030304C2/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL1030304C2 publication Critical patent/NL1030304C2/nl

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/349—Cooling the welding zone on the welding spot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
    • B29C65/7841—Holding or clamping means for handling purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/13—Single flanged joints; Fin-type joints; Single hem joints; Edge joints; Interpenetrating fingered joints; Other specific particular designs of joint cross-sections not provided for in groups B29C66/11 - B29C66/12
    • B29C66/131—Single flanged joints, i.e. one of the parts to be joined being rigid and flanged in the joint area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B29C66/434—Joining substantially flat articles for forming corner connections, fork connections or cross connections
    • B29C66/4344—Joining substantially flat articles for forming fork connections, e.g. for making Y-shaped pieces
    • B29C66/43441—Joining substantially flat articles for forming fork connections, e.g. for making Y-shaped pieces with two right angles, e.g. for making T-shaped pieces, H-shaped pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/47—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces
    • B29C66/474—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces said single elements being substantially non-flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
    • B29C66/524—Joining profiled elements
    • B29C66/5244—Joining profiled elements for forming fork-shaped connections, e.g. for making window frames or Y-shaped pieces
    • B29C66/52441—Joining profiled elements for forming fork-shaped connections, e.g. for making window frames or Y-shaped pieces with two right angles, e.g. for making T-shaped pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General 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
    • B29C66/72—General 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
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General 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
    • B29C66/73—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824—Actuating mechanisms
    • B29C66/8242—Pneumatic or hydraulic drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836—Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3672—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3684—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being non-metallic
    • B29C65/3696—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being non-metallic with a coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/347—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined using particular temperature distributions or gradients; using particular heat distributions or gradients
    • B29C66/3472—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined using particular temperature distributions or gradients; using particular heat distributions or gradients in the plane of the joint, e.g. along the joint line in the plane of the joint or perpendicular to the joint line in the plane of the joint
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General 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
    • B29C66/72—General 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
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal.
De uitvinding betreft een werkwijze voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen 5 uit thermoplastisch materiaal, teneinde een continue verbinding tussen de thermoplastische vormdelen tot stand te brengen.
Bij bekende werkwijzen worden de thermoplastische vormdelen doorgaans voorzien van een elektrisch geleidende component, bijvoorbeeld metaalgaas, of wordt deze 10 component tussen de vormdelen aangebracht. In de elektrisch geleidende component worden Foucaultstromen of wervelstromen geïnduceerd door een magnetisch veld, dat is opgewekt door een inductor, die gevoed wordt met wisselstroom door een generator. Door het Joule-effect wekken deze Foucaultstromen de warmte op die nodig is om het thermoplastische materiaal te doen smelten. Door de inductor te bewegen worden de 15 thermoplastische vormdelen over hun contactoppervlak met elkaar verbonden.
Voor het creëren van een continue lasverbinding tussen thermoplastische vormdelen zijn reeds diverse lasmethodes beschikbaar. De aanwezigheid van een elektrisch geleidende component en/of vezelversterking, hinderen deze methodes echter bij het 20 maken van een lasverbinding. Bij gebruik van een weerstandsdraad kan bijvoorbeeld kortsluiting ontstaan tussen de weerstandsdraad en de elektrisch geleidende component. Deze weerstandsdraad wordt tijdens het lasproces versmolten tussen de thermoplastische vormdelen. Dit probleem kan opgelost worden door de weerstandsdraad elektrisch te isoleren van de geleidende component in de thermoplast. 25 Met deze oplossing wordt er echter, naast de weerstanddraad, nog meer materiaal versmolten tussen de thermoplastische vormdelen, wat nadelig kan zijn voor de constructie. Bij vibratielassen kunnen de vezels door de beweging beschadigd raken. Ultrasoon lassen is minder geschikt voor continue lassen. Veel van de beschikbare lasmethoden zijn bovendien niet geschikt voor het lassen van grote en continue 30 lasverbindingen.
Uit DE 10000347 is een methode bekend waarbij al dan niet vezelversterkte thermoplastische vormdelen elektromagnetisch worden gelast met een mobiel systeem. De vormdelen worden daarbij aangedrukt door aandrukrollen die de las na verwarming i 2 door de inductor aandrukken en afkoelen. Er bevindt zich bij deze methode geen malmateriaal tussen de inductor en de thermoplastische vormdelen.
In US 005710414 wordt een keramische mal beschreven met geïntegreerde inductoren voor het lassen van thermoplastische vormdelen. Een balg drukt de vormdelen van 5 binnenuit tegen de keramische mal aan. Aangezien de inductoren geïntegreerd zijn in de mal moeten de inductoren groot en lang genoeg zijn om de hele laslengte tegelijk te verwarmen. Om dit te bereiken is een zeer grote generator nodig om voldoende hoogfrequente wisselstroom op te wekken.
US005833799 beschrijft een las schaats, met geïntegreerde inductor, die glijdt over de 10 te lassen thermoplastische vormdelen. De schaats wordt met een geleiding langs de vormdelen geleidt waarbij de schaats tevens druk uitoefent op de vormdelen. Deze druk is nodig om de lagen koolstof vezels in de thermoplastische vormdelen op elkaar gedrukt te houden tijdens het lasproces. Door de thermoplastische vormdelen eerst te verwarmen met een inductor en daarna aan te drukken met aandrukrol of schaats, is het 15 materiaal enige tijd niet onder druk geweest. Na het passeren van de aandrukrol of schaats moet de thermoplast bovendien voldoende zijn afgekoeld om niet alsnog te delamineren.
WO 96/20823 beschrijft een werkwijze voor het inductief lassen van thermoplastische vormdelen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een flexibele hydraulische mal waarin 20 een magnetische spoel wordt bewogen. De flexibele hydraulische mal zorgt voor een homogene drukverdeling over de te verbinden vormdelen.
US 5,240,542 beschrijft eveneens een werkwijze voor het inductief lassen van thermoplastische vormdelen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een speciaal gevormde spoel die een groter oppervlak bestrijkt dan de te verbinden oppervlakken. De spoel 25 zorgt ervoor dat in de te verbinden vormdelen de temperatuur gelijkmatig wordt verdeeld, en dat wordt vermeden dat er koude plekken ontstaan waar geen verbinding tot stand kan komen.
FR 2221259 beschrijft eveneens een werkwijze voor het inductief lassen van metaal/thermoplast cilindrische vormdelen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een 30 rond een mal beweegbare magnetische spoel. De te verbinden vormdelen zijn opgenomen in de mal, en worden desgewenst onder druk gezet door een opblaasbare binnenmal. FR 2240105 beschrijft een gelijkaardige werkwijze, waarbij de buitenmal echter elektrisch geleidend is.
i 3
Het doel van onderhavige uitvinding is een werkwijze voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal te verschaffen waarmee tevens grote en gekromde, thermoplastische vormdelen continue gelast kunnen worden, waarbij gebruik wordt gemaakt van een elektrisch geleidende component, zoals reeds in het 5 materiaal aanwezige koolstofvezels.
De werkwijze volgens de uitvinding heeft hiertoe de kenmerken zoals beschreven in conclusie 1. In het bijzonder wordt een werkwijze voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal verschaft, waarin de vormdelen of de 10 ruimte tussen de vormdelen een elektrisch geleidende component bevatten, waarin het samenstel van vormdelen tegen een rigide mal in de beoogde vorm van het samenstel wordt gedrukt, en waarin een inductor over een pad dat ten minste een gedeelte van het maloppervlak bestrijkt wordt geleid, waardoor Foucaultstromen in de elektrisch geleidende component worden geïnduceerd en de thermoplastische vormdelen 15 tenminste lokaal ter hoogte van het pad worden verwarmd door het malmateriaal heen.
Volgens de uitvinding worden de thermoplastische vormdelen in een mal geplaatst die het samenstel van thermoplastische vormdelen tenminste gedurende het leiden van de inductor over het maloppervlak tegen de rigide mal drukt, eventueel ook bij het 20 afkoelen. Hierdoor wordt het risico op delaminatie beperkt. Vezelversterkte thermoplastische vormdelen worden over het algemeen onder verhoogde druk geproduceerd. Dit geldt ook voor geperste producten uit koolstofvezel versterkt laminaat. Als deze vormdelen worden verwarmd tot de smelttemperatuur van de thermoplast en tijdens dat proces niet onder druk gehouden worden, kan dat leiden tot 25 luchtinsluitsels en delaminatie van de lagen vezels. Onderhavige werkwijze combineert inductief lassen met vormpersen van thermoplastische materialen.
Een verder voordeel is dat door gebruik te maken van een maatgevende rigide mal de thermoplastische vormdelen met hoge maatnauwkeurigheid gepositioneerd en gelast 30 worden. De uiteindelijke geometrie wordt in dat geval niet meer bepaald door de aandrukkracht van een aandrukrol of schaats, zoals dat bijvoorbeeld het geval is bij de hierboven beschreven werkwijze.
! 4
Het heeft voordelen om de werkwijze volgens de uitvinding te kenmerken doordat een mal wordt toegepast die tenminste ter hoogte van het inductor pad een kleinere dikte heeft dan de gemiddelde maldikte. Hierdoor kan de inductor het samenstel van thermoplastische vormdelen dichter naderen wat de nauwkeurigheid van de 5 lasverbinding (bijvoorbeeld de dikte ervan) voordelig beïnvloedt.
Voor het verbinden van twee thermoplastische vormdelen is de meest ideale plaats van de inductor in beginsel een positie tussen de twee vormdelen in, namelijk daar waar de thermoplast gesmolten moet worden. Dit is alleen mogelijk door de twee vormdelen 10 eerst op enige afstand van elkaar te houden, de inductor tussen beide vormdelen te brengen, en deze vervolgens te verwijderen om de twee vormdelen op elkaar te kunnen drukken en consolideren. Een dergelijke werkwijze heeft veel weg van hete plaat lassen maar is in dit geval niet de meest effectieve methode. Volgens de uitvinding is gebleken dat het bij elektromagnetisch lassen effectiever is de inductor buiten de twee te 15 verbinden thermoplastische vormdelen te plaatsen. Het elektromagnetisch veld moet vervolgens sterk genoeg zijn om het dichtstbijzijnde vormdeel door de dikte heen te verwarmen en aan de verbindingszijde het bewuste vormdeel nog boven de smelttemperatuur te brengen. Het materiaal dat zich het dichtste bij de inductor bevindt zal, in de open lucht, de hoogste temperatuur krijgen. In de open lucht zou het daarom 20 kunnen gebeuren dat, om de temperatuur aan de verbindingszijde hoog genoeg te krijgen, de temperatuur van het oppervlak aan de inductor zijde te hoog wordt. In hoeverre een dergelijk effect kan optreden hangt af van de eigenschappen van het thermoplastisch materiaal en van de dikte van het thermoplastische vormdeel.
25 Volgens de uitvinding worden de thermoplastische vormdelen geplaatst in een rigide, bij voorkeur elektrisch niet-geleidende (of elektrisch isolerende) mal. De inductor wekt een elektromagnetisch veld op dat sterk genoeg is om het thermoplastische vormdeel dat zich het dichtste bij de inductor bevindt, door de mal en dikte van het vormdeel zelf heen te verwarmen. De mal is bij voorkeur tevens transparant voor het 30 elektromagnetisch veld en wordt derhalve nagenoeg niet opgewarmd door het veld. De mal heeft echter bij voorkeur wel een zekere thermische geleiding en warmtecapaciteit en kan dus warmte van het oppervlak van de thermoplastische vormdelen wegnemen.
Doordat de mal deze warmte wegneemt treedt de hoogste temperatuur niet meer op aan het oppervlak van de thermoplastische vormdelen dat zich het dichtste bij de inductor 5 bevindt, maar een stuk dieper in het materiaal zelf. Door een bepaalde materiaalkeuze voor het mal materiaal kan bereikt worden dat de hoogste temperatuur zich precies tussen de twee thermoplastische vormdelen in zal voordoen, waar de las moet worden gemaakt.
5
Het heeft voordelen wanneer de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de mal actief gekoeld wordt. Bijzonder geschikte werkwijzen worden gekenmerkt doordat een mal wordt toegepast uit een niet-metallisch of een niet-ferromagnetisch materiaal, uit een keramisch materiaal, of uit composiet.
10
Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de elektrisch geleidende component elektrisch wordt verbonden met een elektrisch geleidend verlengstuk, dat zich bij voorkeur buiten het oppervlak van het samenstel uitstrekt. Een dergelijk verlengstuk kan in beginsel uit elk elektrisch 15 geleidend materiaal zijn vervaardigd, doch wordt bij voorkeur vervaardigd uit metaal, uit koolstof, of omvat een regelbare weerstand. Onderhavige voorkeursvariant heeft het volgende voordeel. De in de elektrisch geleidende component in of tussen de thermoplastische vormdelen geïnduceerde Foucaultstromen of wervelstromen zijn begrensd door de geometrie van de vormdelen. Randen, hoeken en gaten in de 20 vormdelen beïnvloeden de verdeling van Foucaultstromen en beïnvloeden dus ook de ontwikkelde warmte. Door de aanwezigheid van dit soort geometrische verstoringen van het veld kunnen onderdelen warm worden, die niet warm hoeven te worden voor het lasproces. Ook is het mogelijk dat bepaalde delen juist moeilijk warm te krijgen zijn omdat de Foucaultstromen gehinderd worden. Door op bepaalde plaatsen van de 25 thermoplastische vormdelen de grenzen van het gebied waar Foucaultstromen kunnen gaan optreden te verleggen kunnen deze problemen in sommige gevallen worden opgelost. De grenzen van het gebied waar Foucaultstromen kunnen gaan optreden kan verlegd worden door de elektrisch geleidende component in het thermoplastische deel, elektrisch te verbinden met een elektrisch geleidend verlengstuk, waarin de 30 Foucaultstromen kunnen doorstromen. Met deze oplossing kunnen, voorheen moeilijk verwarmbare delen, toch heet gemaakt worden en kunnen hoge temperaturen op ongewenste plaatsen voorkomen worden.
6
De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal, waarbij de vormdelen of de ruimte tussen de j vormdelen een elektrisch geleidende component omvatten, welke inrichting een rigide mal omvat in de beoogde vorm van het samenstel van te verbinden vormdelen, en 5 drukmiddelen om het samenstel tegen de mal te drukken, welke inrichting tevens een inductor omvat en geleidemiddelen voor het leiden van de inductor over een pad dat ten minste een gedeelte van het maloppervlak bestrijkt, met dien verstande dat de inductor Foucaultstromen in de elektrisch geleidende component kan induceren en de thermoplastische vormdelen tenminste lokaal ter hoogte van het pad worden verwarmd 10 door het malmateriaal heen.
De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van het in de figuren beschreven niet-limiterende uitvoeringsvoorbeeld. Hierin toont: - figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een inrichting volgens de uitvinding; en 15 - figuur 2 een schematisch zicht in perspectief van een inrichting volgens de uitvinding.
De in de figuren 1 en 2 weergegeven mal 4 is ter plaatse van de lasverbinding relatief dun uitgevoerd om de inductor 3 dicht genoeg bij de thermoplastische vormdelen 1 en 2 te krijgen. De dikte van de mal 4 wordt mede bepaald door de stijfheid van het 20 malmateriaal, de breedte van de las en de druk die wordt uitgeoefend op het lasoppervlak. Het materiaal van de mal 4 is niet elektrisch geleidend en heeft een thermische geleiding en warmtecapaciteit die afgestemd zijn op de te lassen materialen 1 en 2. Over het algemeen zijn de thermische geleiding en warmtecapaciteit hoog om voldoende warmte van het oppervlak weg te geleiden en zo smelten of verweken van 25 het oppervlak te voorkomen. Dit materiaal kan bijvoorbeeld keramisch of een composiet zijn. Het eindresultaat kan dan een las zijn zonder aftekening aan het oppervlak wat zich het dichtste bij de inductor 3 bevindt.
De vorm van de inductor 3 is aangepast aan de te lassen verbinding en wordt langs de las bewogen door middel van bijvoorbeeld een lineaire geleiding of een robot. Het 30 aanbrengen van druk op de thermoplastische vormdelen 1 en 2 kan op diverse standaard manieren gebeuren zoals met een balg of een pneumatische cilinder. Belangrijk is wel dat alle metaaldelen zich ver genoeg buiten de invloed van het hoogfrequent magnetisch veld bevinden.
7
Bij randen, hoeken en gaten in de elektrisch geleidende component in of tussen de thermoplastische vormdelen 1 en 2 worden de Foucaultstromen lokaal gehinderd. Aangezien dit tot gevolg kan hebben dat een bepaalde plek in het lasgebied niet warm genoeg wordt en andere ongewenste plekken te heet, wordt een verlengstuk 5 5 aangebracht. Het in figuur 2 weergegeven verlengstuk 5 zorgt ervoor dat de
Foucaulstromen niet worden afgebogen door de rand van thermoplastisch deel 2 maar door kunnen stromen in het verlengstuk 5. Het verlengstuk moet daartoe zelf elektrisch geleidend zijn en elektrisch worden verbonden met de elektrisch geleidende component in of tussen de thermoplastisch vormdelen 1 en 2. Het verlengstuk 5 kan na het 10 lasproces verwijderd worden. Het verlengstuk 5 kan een composiet, metaal of ander elektrisch geleidend materiaal zijn en zijn uitgevoerd als laminaat, folie, gaas, kabel of draad. Het verlengstuk kan zijn verbonden met een regelbare weerstand en zijn geaard om de invloed van het verlengstuk te kunnen regelen.
15

Claims (14)

1. Werkwijze voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal, waarbij de vormdelen of de ruimte tussen de vormdelen een elektrisch 5 geleidende component omvatten, waarbij het samenstel van vormdelen tegen een rigide mal in de beoogde vorm van het samenstel wordt gedrukt, en waarbij een inductor over een pad dat ten minste een gedeelte van het maloppervlak bestrijkt wordt geleid, waardoor Foucaultstromen in de elektrisch geleidende component worden geïnduceerd en de thermoplastische vormdelen tenminste lokaal ter hoogte van het pad worden 10 verwarmd door het malmateriaal heen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het samenstel tenminste gedurende het leiden van de inductor over het maloppervlak tegen de rigide mal wordt gedrukt. 15
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat een mal wordt toegepast die tenminste ter hoogte van het inductor pad een kleinere dikte heeft dan de gemiddelde maldikte.
4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 - 3, met het kenmerk dat een mal wordt toegepast uit in hoofdzaak niet elektrisch geleidend (elektrisch isolerend) materiaal, dat tevens voldoende thermisch geleidbaar is om warmte te onttrekken aan het contactoppervlak van het aanliggend thermoplastisch vormdeel.
5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de mal actief gekoeld wordt.
6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de thermische geleiding van het malmateriaal gebruikt wordt voor het afvoeren van 30 warmte.
7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat maldelen worden toegepast uit een niet-metallisch of niet-ferromagnetisch materiaal, uit een keramisch materiaal, of uit composiet.
8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inductor door middel van een robot arm over het maloppervlak wordt geleid.
9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inductor door middel van een lineaire geleiding over het maloppervlak wordt geleid.
10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de elektrisch geleidende component bestaat uit koolstofvezels, of uit metaalgaas of uit 10 metaalfolie.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de elektrisch geleidende component elektrisch wordt verbonden met een elektrisch geleidend verlengstuk. 15
12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk dat het elektrisch geleidend verlengstuk zich buiten het oppervlak van het samenstel uitstrekt.
13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk dat het elektrisch 20 geleidend verlengstuk vervaardigd is uit metaal, uit koolstof, of een regelbare weerstand is.
14. Inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal, waarbij de vormdelen of de ruimte tussen de vormdelen een elektrisch 25 geleidende component omvatten, welke inrichting een rigide mal omvat in de beoogde vorm van het samenstel van te verbinden vormdelen, en drukmiddelen om het samenstel tegen de mal te drukken, welke inrichting tevens een inductor omvat en geleidemiddelen voor het leiden van de inductor over een pad dat ten minste een gedeelte van het maloppervlak bestrijkt, met dien verstande dat de inductor 30 Foucaultstromen in de elektrisch geleidende component kan induceren en de thermoplastische vormdelen tenminste lokaal ter hoogte van het pad worden verwarmd door het malmateriaal heen.
NL1030304A 2005-10-28 2005-10-28 Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal. NL1030304C2 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1030304A NL1030304C2 (nl) 2005-10-28 2005-10-28 Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1030304A NL1030304C2 (nl) 2005-10-28 2005-10-28 Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal.
NL1030304 2005-10-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1030304C2 true NL1030304C2 (nl) 2007-05-03

Family

ID=36604810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1030304A NL1030304C2 (nl) 2005-10-28 2005-10-28 Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1030304C2 (nl)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015140270A1 (fr) * 2014-03-20 2015-09-24 Airbus Group Sas Dispositif et procédé de soudage de pièces en matériau composite thermoplastique
WO2022248430A1 (fr) 2021-05-25 2022-12-01 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Effecteur de soudage dynamique de pièces en matériau composite

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2221259A1 (en) * 1973-03-12 1974-10-11 Kalle Ag Tube mfre. from composite metal and plastics sheet - using only induction heating of metal layer
FR2240105A1 (en) * 1973-08-06 1975-03-07 Hoechst Ag Welding metallised thermoplastic laminates into hollow profiles - using selective induction heating and concentric mandrels
US5240542A (en) * 1990-09-06 1993-08-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Joining of composite materials by induction heating
WO1996020823A1 (en) * 1995-01-03 1996-07-11 The Boeing Company Fluid tooling for thermoplastic welding
US5833799A (en) * 1994-12-09 1998-11-10 The Boeing Company Articulated welding skate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2221259A1 (en) * 1973-03-12 1974-10-11 Kalle Ag Tube mfre. from composite metal and plastics sheet - using only induction heating of metal layer
FR2240105A1 (en) * 1973-08-06 1975-03-07 Hoechst Ag Welding metallised thermoplastic laminates into hollow profiles - using selective induction heating and concentric mandrels
US5240542A (en) * 1990-09-06 1993-08-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Joining of composite materials by induction heating
US5833799A (en) * 1994-12-09 1998-11-10 The Boeing Company Articulated welding skate
WO1996020823A1 (en) * 1995-01-03 1996-07-11 The Boeing Company Fluid tooling for thermoplastic welding

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015140270A1 (fr) * 2014-03-20 2015-09-24 Airbus Group Sas Dispositif et procédé de soudage de pièces en matériau composite thermoplastique
FR3018725A1 (fr) * 2014-03-20 2015-09-25 Eads Europ Aeronautic Defence Dispositif et procede de soudage de pieces en materiau composite thermoplastique
CN106457683A (zh) * 2014-03-20 2017-02-22 空中客车集团简化股份公司 焊接热塑性复合材料元件的设备和方法
CN106457683B (zh) * 2014-03-20 2018-12-25 空中客车集团简化股份公司 焊接热塑性复合材料元件的设备和方法
US10369750B2 (en) 2014-03-20 2019-08-06 Airbus Sas Device and process for welding thermoplastic composite material parts
WO2022248430A1 (fr) 2021-05-25 2022-12-01 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Effecteur de soudage dynamique de pièces en matériau composite
FR3123248A1 (fr) 2021-05-25 2022-12-02 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Effecteur de soudage dynamique de pièces en matériau composite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2000615C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen.
CN101253030B (zh) 使用感应加热加工材料的设备
KR102001406B1 (ko) 유도 가열 압밀 시스템 및 압밀 방법
JP6333876B2 (ja) 成形型または金型を加熱する装置および方法
EP3119585B1 (fr) Dispositif et procédé de soudage de pièces en matériau composite thermoplastique
JP2008544887A (ja) 超音波組立方法
US20140298875A1 (en) Method and Device for Producing a Composite Sheet-Metal Part with a Metal Edge Region
NL1030304C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het elektromagnetisch lassen van vormdelen uit thermoplastisch materiaal.
JP2011500362A (ja) 繊維複合部品を製造するための方法
JP6300327B2 (ja) 金型または工具を加熱するための装置および方法
JP2022523618A (ja) 成形部品の電磁溶接方法で使用するための工具、及びその工具の製造方法
JP4113813B2 (ja) 誘導加熱装置
NL2014678B1 (en) Fused deposition modeling.
WO2015087905A1 (ja) 補修方法
US11660824B2 (en) Apparatus and method for establishing or for separating a connection having material continuity or having material continuity and shape matching of at least one metal or ceramic component and of a component formed from or by a thermoplastic polymer
NL1007845C2 (nl) Laselement voor thermoplastische delen.
JPH10202600A (ja) 樹脂製品の切り込み加工装置及び加工方法
NL2027112B1 (en) Method and device for electromagnetic spot welding of moulded parts
JP2020515415A (ja) 硬化板金製品を製造するための方法および装置
NL2027111B1 (en) Method and device for electromagnetic spot welding of moulded parts
JP2005179084A (ja) 誘導加熱成形装置
BG66012B1 (bg) Устройство за заваряване на детайл от многослойно фолио към пластмасов детайл
JPH10323769A (ja) オープン管誘導加熱装置
JP2003011226A (ja) 高周波溶着装置
JP2000085015A (ja) 高周波誘導加熱による溶着方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up