WO2013110270A1 - Verfahren zum induktionsschweissen - Google Patents

Verfahren zum induktionsschweissen Download PDF

Info

Publication number
WO2013110270A1
WO2013110270A1 PCT/DE2013/100025 DE2013100025W WO2013110270A1 WO 2013110270 A1 WO2013110270 A1 WO 2013110270A1 DE 2013100025 W DE2013100025 W DE 2013100025W WO 2013110270 A1 WO2013110270 A1 WO 2013110270A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inductor
welding
components
cooling
facing
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/100025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Mitschang
Lars Moser
Original Assignee
Institut Für Verbundwerkstoffe 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 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh filed Critical Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh
Publication of WO2013110270A1 publication Critical patent/WO2013110270A1/de

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
    • 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
    • B29C65/3668—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 means for supplying heat to said heated elements which remain in the join, e.g. special induction coils
    • 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
    • B29C65/364—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 being a woven or non-woven fabric or being a mesh
    • 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
    • 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
    • B29C66/03—After-treatments in the joint area
    • B29C66/034—Thermal after-treatments
    • B29C66/0342—Cooling, e.g. transporting through welding and cooling zone
    • 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
    • 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
    • B29C66/72—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
    • 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
    • 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
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/818—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps
    • B29C66/8181—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects
    • 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
    • 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
    • B29C66/8362—Rollers, cylinders or drums moving relative to and tangentially to the parts to be joined
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9121—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature
    • B29C66/91211—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature with special temperature measurement means or methods
    • B29C66/91216—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature with special temperature measurement means or methods enabling contactless temperature measurements, e.g. using a pyrometer
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9121—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature
    • B29C66/91221—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature of the parts to be joined
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91411—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the parts to be joined, e.g. the joining process taking the temperature of the parts to be joined into account
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91431—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature the temperature being kept constant over time
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9161—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux
    • B29C66/91651—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux by controlling or regulating the heat generated by Joule heating or induction heating
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9161—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux
    • 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
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/96—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process
    • B29C66/961—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process involving a feedback loop mechanism, e.g. comparison with a desired value

Definitions

  • the invention relates to a method for Indukti ⁇ onssch resumeen of fiber-reinforced composites with a thermoplastic matrix material and a Sch bulkvorrich ⁇ processing.
  • thermoplasti ⁇ cal fiber composites It is known to cohesively add carbon fiber reinforced thermoplasti ⁇ cal fiber composites by induction welding, this joining technique allows a fast localized heating of the joint at ei ⁇ ner of the component geometry largely independent Fle ⁇ xibility and a relatively low investment cost.
  • the extended forms ⁇ in the form of particles or metallic structures may be, wherein by the weld filler foreign material, so a different from the to be joined Werkstof ⁇ fen material, in the compound is ⁇ introduced, whereby the risk of damage to the Ver ⁇ binding region, in particular the weld examples For example, by thermally induced tensions or corrosion, stands.
  • DE 10 2005 018 478 AI discloses a method for continuous induction welding of components made of metal and / or plastic or KunststoffStoffmaschinen Modell under at least local pressurization by means of a pressing device, wherein at least in a welding zone, an electrically conductive material is present and an inductor heating of the weld zone causes. Which he- Heating the weld zone and the pressurization he ⁇ follows simultaneously.
  • the inductor is integrated in the Anpressvor ⁇ direction, which comprises at least one pressure roller acting on the welding zone.
  • the invention has for its object to provide a method and a welding apparatus of the type mentioned, the or at a Indutechnischssch spaverbin ⁇ dung without weld filler materials, the risk of ther ⁇ mix damage to the inductor adjacent top ⁇ surface of the components to be connected and prevents connect ⁇ de reconsolidation.
  • an inductor is guided over the joining zone of ver ⁇ welding components and a cooling device tracked to the inductor or performed together with the inductor, wherein by means of the cooling device that the Inductor ⁇ gate facing surface of the fiber-plastic composite is cooled so that it is not melted.
  • the inductor which is known to those skilled in the art of induction welding is the joining zone of the components to be welded heated until the thermoplastic ⁇ plastic matrix material is molten.
  • the surface of the components to be joined by the in ⁇ ductor tracked cooling means to keep the upper ⁇ surface temperature within a defined temperature range and thus delamination of the to strigwei ⁇ sequent fiber-plastic composite with accompanied by a ⁇ singling the layers of the laminate of the component to prevent.
  • the cooling means may be conducted with the inductor, and thus cools the upper ⁇ surface at the location which is heated inside. In the case of induction welding according to the method, it is not necessary to use a filler metal.
  • the adverse se heating of the component at ei ⁇ nem lack of filler material is compensated by the un ⁇ indirectly to the heating or heating fol ⁇ constricting cooling of the surface of the component, as by cooling the surface of the danger of thermi ⁇ rule damage the lami ⁇ natober Structure adjacent to the inductor and a subsequent reconsolidation, which leads to an undesirable sprouting of matrix material and a deformation of the laminate is prevented.
  • the by shaping it ⁇ aimed geometry as well known in the case of a semicrystalline matrix material crystallinity is not changed ⁇ changed.
  • the component is not completely melted over its thickness and therefore has a rigidity which significantly reduces subsequent consolidation and clamping of the component for welding.
  • the surface facing the inductor is cooled by a cooling medium flowing out of the cooling device.
  • the cooling medium is a fluid that flows over the surface to be cooled. This comes at a corresponding adjustment of the flow rate to no force is applied to the surface, which is not a Deformati ⁇ on.
  • the surface facing away from the inductor ge ⁇ cooled. If a mutual cooling of mitei ⁇ each other to be welded components, then only the thermoplastic matrix material at the interface of the overlapping components to be joined together molten, ie at the touching surfaces that are to be interconnected.
  • the cooled surface is acted upon by a contact pressure device.
  • the cooled ⁇ te and thus relatively pressure-resistant surface is acted upon by, for example, a pressure roller and a counter-roller to ⁇ comprehensive pressure device to the plastic fied matrix material of the components to be joined ver ⁇ bind and at the same time to press together the individual layers of the fiber-plastic composite.
  • cooling medium compressed air, inert gas or a liquid is used as the cooling medium.
  • To a certain temperature range setting at the surface of the cooling medium is preferably tempe ⁇ riert, in particular depending on the temperature of the surface of the components to be welded in the feet ⁇ gezone.
  • the inductor is preferably guided at a distance from the surface over the joining zone of the components to be welded.
  • a welding apparatus in particular for carrying out the method explained above, comprises an inductor for heating a thermoplastic matrix material egg ⁇ nes fiber-plastic composite in a joining zone to ver ⁇ welding components, wherein the inductor downstream of adeein ⁇ direction for discharging a fluid or to ⁇ ordered.
  • the inductor and the cooling device can be integrated into a ge ⁇ concomitantly component or be performed with a common ⁇ seed handling device via the joint zone to be ver ⁇ welded parts, so that induction ⁇ weld with the direct cooling of the surface re ⁇ tively quickly, and because a relatively small one Apparative effort is inexpensive to implement.
  • the fluid flows from the cooling device to the inductor fed ⁇ turned and / or surface facing away from the joint zone of the components to be welded.
  • Sonach is the surface of the components to be coupled dimensionally stable for the subsequent manufacturing steps and delamination or the like or thermal damage to the components is effectively prevented.
  • the cooling device comprises at least one nozzle for the directed outflow of compressed air or an inert gas or a liquid as a cooling medium.
  • the nozzle may for example be located or in the center of the inductor be ⁇ abstandet be arranged for this.
  • a defined Tem can be adjusted ⁇ temperature range on the surface to be cooled, egg ⁇ ne regulating device for the quantity and / or temperature of the cooling medium of the cooling device is preferably assigned.
  • a thermometer or pyrometer for sensing the temperature ⁇ structure of the surface in the joining zone with the crizeinrich ⁇ tung is preferably connected.
  • the cooling device is arranged downstream of a, in particular as at least one pressure roller ⁇ formed, consolidation device.
  • a carbon fiber-plastic composite with a thermoplastic matrix material is used.
  • the coals ⁇ fiber is sufficiently leit ⁇ capable of induction welding, and has a relatively high number Kreu ⁇ wetting spots on, a required for welding heating of the matrix material due to resistance ⁇ losses to erzie ⁇ len by the induction of eddy currents.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a ⁇ order with a welding device for carrying out the method
  • Fig. 2 is a schematic representation of an An ⁇ order of FIG. 1 in an alternative Aus ⁇ design.
  • the welding device 1 comprises a gate connected to a genera ⁇ 2 inductor 3, where a cooling device is arranged downstream 4, wherein the direction data are based relative to the inductor 3 or its Darge by an arrow 15 ⁇ presented feed direction.
  • the cooling device 4 basically includes a surface facing the inductor 3 surface 5 of the over ⁇ overlapping components to be connected 6 directed nozzle 7 for discharging a fluid for cooling the air heated by the inducer ⁇ th eddy current surface 5, wherein the fluid in a reservoir 8 is stored, which is connected via a control device 9 for the amount or temperature of Flu ⁇ ides with the nozzle 7 in flow communication.
  • a control device 9 for the amount or temperature of Flu ⁇ ides with the nozzle 7 in flow communication.
  • the temperature is a Ther ⁇ thermometers 10 are provided in the region of the nozzle 7, which is ge ⁇ coupled to the control device 9 and a near-surface temperature of the construction ⁇ part 6, which consists of a carbon fiber-composite plastic with a thermoplastic matrix material be ⁇ stands recorded.
  • a pressure roller 11 may be arranged downstream of a counter-roller 12 of a Konsolid istsvorrich ⁇ tung. 13 Furthermore, it is also possible to cool the surface 5 facing away from the inductor 3 by means of a further nozzle 7 for discharging the coolant.
  • the cooling device 4 may also be integrated in the inductor 3, as shown in Fig. 2, and the surface 5 of the components 6 in the joining zone 14 when heated to cool, as shown in Fig. 2.
  • the inductor 3 quasi as a helix and to place the nozzle 7 for discharging the coolant in its center.
  • the inductor 3 In order to measure directly in the induction and cooling region near the surface tempera ⁇ structure, there is also the one with the crizein ⁇ device 9 coupled thermometer 10 within the central ⁇ eral clearance of the inductor 3.
  • the temperature of the inductor 3-facing surface 5 of the components 6 is set in the joining zone 14 such that it is not melted. A heating for welding takes place at a greater depth spaced from the surface 5. A change in the state of the surface 5 of the component 6 is avoided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Induktionsschweißen von Faser-Kunststoff-Verbunden mit einem thermoplastischen Matrixmaterial, wird ein Induktor (3) über die Fügezone (14) der zu verschweißenden Bauteile (6) geführt und eine Kühleinrichtung (4) dem Induktor (3) nachgeführt oder gemeinsam mit dem Induktor geführt, wobei mittels der Kühleinrichtung (4) die dem Induktor (3) zugewandte Oberfläche (5) des Faser-Kunststoff-Verbundes derart gekühlt wird, dass sie nicht aufgeschmolzen wird.

Description

Verfahren zum Induktionsschweißen
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Indukti¬ onsschweißen von Faser-Kunststoff-Verbunden mit einem thermoplastischen Matrixmaterial und eine Schweißvorrich¬ tung .
Es ist bekannt, kohlenstofffaserverstärkte thermoplasti¬ sche Faserverbundwerkstoffe mittels Induktionsschweißen stoffschlüssig zu fügen, wobei diese Fügetechnik eine schnelle lokal begrenzte Erwärmung der Fügestelle bei ei¬ ner von der Bauteilgeometrie weitgehend unabhängigen Fle¬ xibilität und einem relativ geringen Investitionsaufwand ermöglicht .
In der Regel wird beim Induktionsschweißen ein in die Fü¬ gezone eingelegter Schweißzusatzwerkstoff verwendet, der in Form von Partikeln oder metallischen Strukturen ausge¬ bildet sein kann, wobei durch den Schweißzusatzwerkstoff fremdes Material, also ein von den zu fügenden Werkstof¬ fen verschiedener Werkstoff, in die Verbindung einge¬ bracht wird, wodurch die Gefahr einer Schädigung des Ver¬ bindungsbereichs, insbesondere der Schweißnaht, bei- spielsweise durch thermisch induzierte Spannungen oder Korrosion, beststeht.
Auf die Verwendung des Schweißzusatzwerkstoffes kann bei¬ spielsweise verzichtet werden, wenn eine hinreichend elektrisch leitfähige Verstärkungsstruktur mit einer ver¬ hältnismäßig großen Anzahl an Kreuzungspunkten ihrer Fa¬ serbündel vorliegt, da in diesem Fall die Verstärkungs¬ struktur als Heizelement verwendet werden kann, wobei zu beachten ist, dass nunmehr keine selektive Erwärmung der Fügezone stattfindet, sondern das Laminat im Bereich der Fügezone vollständig über seine Dicke erwärmt wird. Diese Durchwärmung des zu verschweißenden Werkstoffs ist inso¬ fern problematisch, als beim Erreichen der Schmelztempe¬ ratur des Matrixmaterials eine Delamination des zu ver¬ schweißenden Werkstoffs mit einer Vereinzelung der Lagen des Laminats erfolgt.
Erfolgt das Verschweißen mittels eines beabstandet zur Fügezone angeordneten Induktors, besteht die Gefahr einer thermischen Schädigung an der dem Induktor benachbarten Laminatoberfläche und eine anschließende Rekonsolidierung führt zu einem unerwünschten Austrieb von Matrixmaterial und einer Deformation des Laminats.
Die DE 10 2005 018 478 AI offenbart ein Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen aus Metall und/oder Kunststoff bzw. KunstStofffaserstrukturen unter zumindest lokaler Druckbeaufschlagung mittels einer Anpressvorrichtung, wobei mindestens in einer Schweißzone ein elektrisch leitender Werkstoff vorhanden ist und ein Induktor eine Erwärmung der Schweißzone bewirkt. Die Er- wärmung der Schweißzone und deren Druckbeaufschlagung er¬ folgt gleichzeitig. Der Induktor ist in die Anpressvor¬ richtung integriert, die zumindest eine die Schweißzone beaufschlagende Druckrolle umfasst.
Die US-A-4 992 133 beschreibt eine Induktionsschweißvor¬ richtung mit einem Induktor und einer zugeordneten Küh¬ leinrichtung .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die bei einer Induktionsschweißverbin¬ dung ohne Schweißzusatzwerkstoffe die Gefahr einer ther¬ mischen Schädigung an der dem Induktor benachbarten Ober¬ fläche der zu verbindenden Bauteile und eine anschließen¬ de Rekonsolidierung verhindert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar.
Bei einem Verfahren zum Induktionsschweißen von Faser- Kunststoff-Verbunden mit einem thermoplastischen Matrix¬ material, wird ein Induktor über die Fügezone der zu ver¬ schweißenden Bauteile geführt und eine Kühleinrichtung dem Induktor nachgeführt oder gemeinsam mit dem Induktor geführt, wobei mittels der Kühleinrichtung die dem Induk¬ tor zugewandte Oberfläche des Faser-Kunststoff-Verbundes derart gekühlt wird, dass sie nicht aufgeschmolzen wird. Mittels des Induktors, der dem Fachmann auf dem Gebiet des Induktionsschweißens bekannt ist, wird die Fügezone der zu verschweißenden Bauteile erwärmt, bis das thermo¬ plastische Matrixmaterial schmelzflüssig ist. Anschlie¬ ßend wird unmittelbar nach dem Induktionsprozess die Oberfläche der zu verbindenden Bauteile durch die dem In¬ duktor nachgeführte Kühleinrichtung gekühlt, um die Ober¬ flächentemperatur in einem definierten Temperaturbereich zu halten und damit eine Delamination des zu verschwei¬ ßenden Faser-Kunststoff-Verbundes mit einer einhergehen¬ den Vereinzelung der Lagen des Laminats des Bauteils zu verhindern. Alternativ kann die Kühleinrichtung auch mit dem Induktor geführt werden und kühlt demnach die Ober¬ fläche an der Stelle, die im Inneren erwärmt wird. Bei dem verfahrensgemäßen Induktionsschweißen ist es nicht erforderlich einen Schweißzusatzwerkstoff zu verwenden. Die an sich nachteilige Durchwärmung des Bauteils bei ei¬ nem fehlenden Schweißzusatzwerkstoff wird durch die un¬ mittelbar auf die Erwärmung oder mit der Erwärmung fol¬ gende Kühlung der Oberfläche des Bauteils kompensiert, da durch die Kühlung der Oberfläche die Gefahr der thermi¬ schen Schädigung an der dem Induktor benachbarten Lami¬ natoberfläche und eine anschließende Rekonsolidierung, die zu einem unerwünschten Austrieb von Matrixmaterial und einer Deformation des Laminats führt, verhindert ist. Durch das Verfahren wird die durch eine Formgebung er¬ zielte Geometrie sowie im Fall eines teilkristallinen Matrixmaterials vorhandene Kristallinität nicht verän¬ dert. Im Weiteren wird das Bauteil nicht vollständig über seine Dicke aufgeschmolzen und verfügt daher über eine Steifigkeit, die ein nachfolgendes Konsolidieren und ein Einspannen des Bauteils zum Verschweißen wesentlich ver- einfacht, da durch die nicht aufgeschmolzenen Lagen Kräf¬ te übertragen werden. Darüber hinaus ist durch die ge¬ zielte Kühlung eine unerwünschte Veränderung des Zustan- des der Oberfläche des Bauteils vermieden, auch bei der Verwendung einfacherer Spannelemente, was sich insbeson¬ dere bei aerodynamisch anspruchsvollen Bauteilen positiv auf die Beschaffenheit der Oberfläche auswirkt. Entgegen dem Stand der Technik wird die Oberfläche nicht aufge¬ schmolzen, da während des induktiven Erwärmens ausrei¬ chend gekühlt wird.
In Ausgestaltung wird durch ein aus der Kühleinrichtung ausströmendes Kühlmedium die dem Induktor zugewandte Oberfläche gekühlt. Bei dem Kühlmedium handelt es sich um ein Fluid, das die zu kühlende Oberfläche überströmt. Hierbei kommt es bei einer entsprechenden Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit zu keiner Kraftbeaufschlagung der Oberfläche und demnach auch nicht zu einer Deformati¬ on. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass durch das Kühlmedium die dem Induktor abgewandte Oberfläche ge¬ kühlt wird. Erfolgt eine beiderseitige Kühlung der mitei¬ nander zu verschweißenden Bauteile, dann ist lediglich das thermoplastische Matrixmaterial an der Grenzfläche der überlappend miteinander zu verbindenden Bauteile schmelzflüssig, also an den sich berührenden Oberflächen, die miteinander verbunden werden sollen.
Nach einer Weiterbildung wird die gekühlte Oberfläche durch eine Anpressvorrichtung beaufschlagt. Die abgekühl¬ te und damit relativ druckfeste Oberfläche wird durch die beispielsweise eine Anpressrolle und eine Gegenrolle um¬ fassende Anpressvorrichtung beaufschlagt, um das plasti- fizierte Matrixmaterial der zu fügenden Bauteile zu ver¬ binden und gleichzeitig die einzelnen Lagen des Faser- Kunststoff-Verbundes miteinander zu verpressen.
Zweckmäßigerweise wird als Kühlmedium Druckluft, Inertgas oder eine Flüssigkeit verwendet.
Zur Einstellung eines bestimmten Temperaturbereiches an der Oberfläche wird vorzugsweise das Kühlmedium tempe¬ riert, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur der Oberfläche der zu verschweißenden Bauteile in der Fü¬ gezone .
Um die Oberfläche beim Erwärmen der zu verschweißenden Bauteile nicht zu verändern, wird bevorzugt der Induktor beabstandet zu der Oberfläche über die Fügezone der zu verschweißenden Bauteile geführt.
Eine Schweißvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens, umfasst einen Induktor zur Erwärmung eines thermoplastischen Matrixmaterials ei¬ nes Faser-Kunststoff-Verbundes in einer Fügezone zu ver¬ schweißender Bauteile, wobei dem Induktor eine Kühlein¬ richtung zum Austrag eines Fluides nachgeordnet oder zu¬ geordnet ist.
Der Induktor und die Kühleinrichtung können in ein ge¬ meinsames Bauteil integriert sein bzw. mit einem gemein¬ samen Handhabungsgerät über die Fügezone der zu ver¬ schweißenden Bauteile geführt werden, sodass Induktions¬ schweißen mit dem unmittelbaren Kühlen der Oberfläche re¬ lativ schnell und aufgrund eines verhältnismäßig geringen apparativen Aufwandes kostengünstig zu realisieren ist. Hierbei ist es auch möglich, die Kühleinrichtung derart in den Induktor zu integrieren, dass beim Erwärmen des thermoplastischen Matrixmaterials die der Kühleinrichtung zugewandte Oberfläche gekühlt wird. Es ist möglich, das Fluid durch den Induktor hindurch zu leiten bzw. die Küh¬ leinrichtung in den Induktor einzusetzen.
Um die Oberfläche zu kühlen, strömt zweckmäßigerweise das Fluid aus der Kühleinrichtung auf die dem Induktor zuge¬ wandte und/oder abgewandte Oberfläche der Fügezone der zu verschweißenden Bauteile. Sonach ist die Oberfläche der zu koppelnden Bauteile formstabil für die nachfolgenden Fertigungsschritte und ein Delaminieren oder dergleichen bzw. eine thermische Schädigung der Bauteile ist wirksam verhindert .
Zum gerichteten Austrag des Fluides aus der Kühleinrich¬ tung umfasst die Kühleinrichtung mindestens eine Düse zum gerichteten Ausströmen von Druckluft oder einem Inertgas oder einer Flüssigkeit als Kühlmedium. Die Düse kann sich beispielsweise im Zentrum des Induktors befinden oder be¬ abstandet zu diesem angeordnet sein.
Damit an der zu kühlenden Oberfläche ein definierter Tem¬ peraturbereich eingestellt werden kann, ist bevorzugt ei¬ ne Regeleinrichtung für die Menge und/oder Temperatur des Kühlmediums der Kühleinrichtung zugeordnet. Bevorzugt ist ein Thermometer oder Pyrometer zur Erfassung der Tempera¬ tur der Oberfläche in der Fügezone mit der Regeleinrich¬ tung verbunden. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Kühleinrichtung eine, insbesondere als mindestens eine Anpressrolle aus¬ gebildete, Konsolidierungsvorrichtung nachgeordnet.
Im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Verfahren wird ein Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbund mit einem thermoplastischen Matrixmaterial verwendet. Die Kohlen¬ stofffaser ist zum Induktionsschweißen hinreichend leit¬ fähig und weist eine verhältnismäßig hohe Anzahl Kreu¬ zungspunkte auf, um eine zum Verschweißen erforderliche Erwärmung des Matrixmaterials aufgrund von Widerstands¬ verlusten durch die Induktion von Wirbelströmen zu erzie¬ len .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nach¬ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zwei Ausfüh¬ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörige
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer An¬ ordnung mit einer Schweißvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer An¬ ordnung nach Fig. 1 in alternativer Aus¬ gestaltung . Die Schweißvorrichtung 1 umfasst einen mit einem Genera¬ tor 2 verbundenen Induktor 3, dem eine Kühleinrichtung 4 nachgeordnet ist, wobei die Richtungsangaben relativ auf den Induktor 3 bzw. dessen durch einen Pfeil 15 darge¬ stellte Vorschubrichtung bezogen sind.
Die Kühleinrichtung 4 umfasst im Wesentlichen eine auf die dem Induktor 3 zugewandte Oberfläche 5 der zu über¬ lappend zu verbindenden Bauteile 6 gerichtete Düse 7 zum Austrag eines Fluides zur Kühlung der durch den induzier¬ ten Wirbelstrom erwärmten Oberfläche 5, wobei das Fluid in einem Vorratsbehälter 8 bevorratet ist, der über eine Regeleinrichtung 9 für die Menge bzw. Temperatur des Flu¬ ides mit der Düse 7 in Strömungsverbindung steht. Zur Re¬ gelung der Temperatur ist im Bereich der Düse 7 ein Ther¬ mometer 10 vorgesehen, das mit der Regeleinrichtung 9 ge¬ koppelt ist und eine oberflächennahe Temperatur des Bau¬ teils 6, das aus einem Kohlenstofffaser-Verbund- Kunststoff mit einem thermoplastischen Matrixmaterial be¬ steht, erfasst.
Der Düse 7 der Kühleinrichtung 4 kann eine Anpressrolle 11 mit einer Gegenrolle 12 einer Konsolidierungsvorrich¬ tung 13 nachgeordnet sein. Im Weiteren ist es möglich, auch die dem Induktor 3 abgewandte Oberfläche 5 mittels einer weiteren Düse 7 zum Austragen des Kühlmittels zu kühlen .
Durch die Induktion der Wirbelströme in die Fügezone 14 der zu verschweißenden Bauteile 6 erfolgt aufgrund der Widerstandsverluste eine Durchwärmung der Bauteile 6. Da unmittelbar nach dem Induktor 3 die Kühlmittel ausströ- mende Düse 7 über die Fügezone 14 geführt wird, erfolgt eine Abkühlung der Oberfläche 5 der Bauteile 6, wodurch eine thermische Schädigung, insbesondere eine Delaminati- on der Bauteile 6 verhindert ist.
Selbstverständlich kann die Kühleinrichtung 4 auch in den Induktor 3 integriert sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist, und die Oberfläche 5 der Bauteile 6 in der Fügezone 14 beim Erwärmen kühlen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei ist es möglich, den Induktor 3 quasi als Wendel zu gestalten und die Düse 7 zum Austragen des Kühlmittels in dessen Zentrum zu platzieren. Um auch unmittelbar in Induktions- und Kühlbereich die oberflächennahe Tempera¬ tur zu messen, befindet sich auch das mit der Regelein¬ richtung 9 gekoppelte Thermometer 10 innerhalb des zent¬ ralen Freiraums des Induktors 3. Die Temperatur der dem Induktor 3 zugewandten Oberfläche 5 der Bauteile 6 wird in der Fügezone 14 derart eingestellt, dass sie nicht aufgeschmolzen wird. Eine Erwärmung zum Schweißen findet in einer größeren Tiefe beabstandet zur Oberfläche 5 statt. Eine Veränderung des Zustandes der Oberfläche 5 des Bauteils 6 wird vermieden.
Bezugszeichenliste
1. Schweiß orrichtung
2. Generator
3. Induktor
4. Kühleinrichtung
5. Oberfläche
6. Bauteil
7. Düse
8. Vorratsbehälter
9. Regeleinrichtung
10. Thermometer
11. Anpressrolle
12. Gegenrolle
13. KonsolidierungsVorrichtung
14. Fügezone
15. Pfeil

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Induktionsschweißen von Faser-Kunststoff- Verbunden mit einem thermoplastischen Matrixmaterial, wobei ein Induktor (3) über die Fügezone (14) der zu verschweißenden Bauteile (6) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (4) dem Induktor (3) nachgeführt oder gemeinsam mit dem Induktor geführt wird, wobei mittels der Kühleinrichtung (4) die dem In¬ duktor (3) zugewandte Oberfläche (5) des Faser- Kunststoff-Verbundes derart gekühlt wird, dass sie nicht aufgeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein aus der Kühleinrichtung (4) ausströmendes Kühlmedium die dem Induktor (3) zugewandte Oberfläche (5) gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kühlmedium die dem Induktor (3) ab¬ gewandte Oberfläche (5) gekühlt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlte Oberfläche (5) durch ei¬ ne Anpressvorrichtung beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Druckluft, Inertgas oder eine Flüssigkeit verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium temperiert wird, ins¬ besondere in Abhängigkeit von der Temperatur der Ober¬ fläche (5) der zu verschweißenden Bauteile (6) in der Fügezone ( 14 ) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (3) beabstandet zu der Oberfläche (5) über die Fügezone (14) der zu verschwei¬ ßenden Bauteile (6) geführt wird.
8. Schweißvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Induktor (3) zur Erwärmung eines thermoplastischen Mat¬ rixmaterials eines Faser-Kunststoff-Verbundes in einer Fügezone (14) zu verschweißender Bauteile (6), dadurch gekennzeichnet, dass dem Induktor (3) eine Kühleinrich¬ tung (4) zum Austrag eines Fluides nachgeordnet oder zu¬ geordnet ist, die die dem Induktor (3) zugewandte Ober¬ fläche (5) des Faser-Kunststoff-Verbundes derart kühlt, dass sie nicht aufgeschmolzen wird.
9. Schweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid aus der Kühleinrichtung (4) auf die dem Induktor (3) zugewandte und/oder abgewandte Oberflä¬ che (5) der Fügezone (14) der zu verschweißenden Bautei¬ le (6) strömt.
10. Schweißvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (4) mindestens eine Düse (7) zum gerichteten Ausströmen von Druckluft oder einem Inertgas oder einer Flüssigkeit als Kühlmedi- um umfasst .
11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (7) in den vorzugsweise wendei¬ förmigen Induktor (3) integriert bzw. in einen zentralen Freiraum des Induktors (3) eingesetzt ist.
12. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (9) für die Menge und/oder Temperatur des Kühlmediums der Kühleinrichtung (4) zugeordnet ist.
13. Schweißvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermometer (10) oder Pyrometer zur Erfassung der Temperatur der Oberfläche (5) in der Füge¬ zone (14) mit der Regeleinrichtung (9) verbunden ist.
14. Schweißvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermometer (10) in den vorzugsweise wendeiförmigen Induktor (3) integriert bzw. in einen zentralen Freiraum des Induktors (3) eingesetzt ist.
15. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinrichtung (4) ei¬ ne, insbesondere als mindestens eine Anpressrolle (11) ausgebildete, Konsolidierungsvorrichtung (13) nachgeord¬ net ist.
PCT/DE2013/100025 2012-01-25 2013-01-23 Verfahren zum induktionsschweissen WO2013110270A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012100620A DE102012100620A1 (de) 2012-01-25 2012-01-25 Verfahren zum Induktionsschweißen
DE102012100620.2 2012-01-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013110270A1 true WO2013110270A1 (de) 2013-08-01

Family

ID=47683420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2013/100025 WO2013110270A1 (de) 2012-01-25 2013-01-23 Verfahren zum induktionsschweissen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012100620A1 (de)
WO (1) WO2013110270A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20130367A1 (it) * 2013-05-07 2014-11-08 Ct Di Progettazione Design & Tecnol Dei Materiali Macchina a induzione per giuntare materiali compositi conduttivi e relativo metodo di giunzione
FR3083733A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procédé de soudage par induction de pièces à base de matériau thermoplastique
FR3083732A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procédé de soudage de pièces à base de matériau thermoplastique
FR3083734A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procede de soudage par induction de pieces a base de materiau thermoplastique
WO2020016514A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-23 Arkema France Procédé de soudage de pièces à base de matériau thermoplastique
WO2021189039A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Wichita State University Systems and methods for induction welding
US11279100B2 (en) 2018-05-01 2022-03-22 Rolls-Royce Plc Polymer matrix composite repair

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203559B4 (de) 2014-02-27 2023-06-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung
FR3018725B1 (fr) * 2014-03-20 2016-04-29 European Aeronautic Defence & Space Co Eads France Dispositif et procede de soudage de pieces en materiau composite thermoplastique
EP3017931B1 (de) * 2014-11-06 2020-12-16 Centro di Progettazione Design & Tecnologie dei Materiali Induktionsschweissverfahren für elektrisch leitende verbundstoffmaterialien mit einer wärmehärtenden matrix
US11351738B2 (en) 2019-08-06 2022-06-07 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11358344B2 (en) 2019-08-06 2022-06-14 The Boeiog Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11524467B2 (en) 2019-08-06 2022-12-13 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11364688B2 (en) * 2019-08-06 2022-06-21 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11458691B2 (en) 2019-08-06 2022-10-04 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11230066B2 (en) 2019-08-06 2022-01-25 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
US11292204B2 (en) 2019-08-06 2022-04-05 The Boeing Company Induction welding using a heat sink and/or cooling
FR3120562B1 (fr) * 2021-03-15 2024-03-01 Latecoere Installation de soudage de pieces en materiaux composites thermoplastiques et procede de fonctionnement

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2169020A1 (de) * 1972-01-27 1973-09-07 Costa Allan
US4992133A (en) 1988-09-30 1991-02-12 Pda Engineering Apparatus for processing composite materials
JPH04253891A (ja) * 1990-12-31 1992-09-09 Tokyo Seat Kk シートにおける窪みライン付形方法
JPH04253892A (ja) * 1990-12-31 1992-09-09 Tokyo Seat Kk シート表皮の吊込み固定方法
JPH04261691A (ja) * 1990-12-31 1992-09-17 Tokyo Seat Kk クッションパッドに対するシート表皮の接着固定方法
EP0504957A2 (de) * 1991-03-19 1992-09-23 The Boeing Company Verbundplatten mit Befestigungselementen aus Aluminium und Verfahren zum Anbringen der Elemente durch Induktionserwärmung
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
JPH0615069A (ja) * 1990-12-31 1994-01-25 Tokyo Seat Kk クッションパッドに対するシート表皮の接着固定方法
US5500511A (en) * 1991-10-18 1996-03-19 The Boeing Company Tailored susceptors for induction welding of thermoplastic
US5717191A (en) * 1995-06-06 1998-02-10 The Boeing Company Structural susceptor for thermoplastic welding
US20030062118A1 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Gerhard Jack K. Apparatus and method for induction lamination of electrically conductive fiber reinforced composite materials
DE102005018478A1 (de) 2005-04-21 2006-10-26 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen und Vorrichtung dazu
WO2009047010A2 (de) * 2007-10-12 2009-04-16 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum verbinden eines ersten materials mit einem zweiten material im flugzeugbau

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2169020A1 (de) * 1972-01-27 1973-09-07 Costa Allan
US4992133A (en) 1988-09-30 1991-02-12 Pda Engineering Apparatus for processing composite materials
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
JPH04253892A (ja) * 1990-12-31 1992-09-09 Tokyo Seat Kk シート表皮の吊込み固定方法
JPH04261691A (ja) * 1990-12-31 1992-09-17 Tokyo Seat Kk クッションパッドに対するシート表皮の接着固定方法
JPH04253891A (ja) * 1990-12-31 1992-09-09 Tokyo Seat Kk シートにおける窪みライン付形方法
JPH0615069A (ja) * 1990-12-31 1994-01-25 Tokyo Seat Kk クッションパッドに対するシート表皮の接着固定方法
EP0504957A2 (de) * 1991-03-19 1992-09-23 The Boeing Company Verbundplatten mit Befestigungselementen aus Aluminium und Verfahren zum Anbringen der Elemente durch Induktionserwärmung
US5500511A (en) * 1991-10-18 1996-03-19 The Boeing Company Tailored susceptors for induction welding of thermoplastic
US5717191A (en) * 1995-06-06 1998-02-10 The Boeing Company Structural susceptor for thermoplastic welding
US20030062118A1 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Gerhard Jack K. Apparatus and method for induction lamination of electrically conductive fiber reinforced composite materials
DE102005018478A1 (de) 2005-04-21 2006-10-26 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen und Vorrichtung dazu
WO2009047010A2 (de) * 2007-10-12 2009-04-16 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum verbinden eines ersten materials mit einem zweiten material im flugzeugbau

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20130367A1 (it) * 2013-05-07 2014-11-08 Ct Di Progettazione Design & Tecnol Dei Materiali Macchina a induzione per giuntare materiali compositi conduttivi e relativo metodo di giunzione
EP2801472A1 (de) * 2013-05-07 2014-11-12 Centro di Progettazione Design & Tecnologie dei Materiali Induktionsvorrichtung zur Verbindung von stromleitenden Verbundwerkstoffen mit einer polymerischen Matrix und Verbindungsmethode mit dieser Vorrichtung
US11279100B2 (en) 2018-05-01 2022-03-22 Rolls-Royce Plc Polymer matrix composite repair
FR3083733A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procédé de soudage par induction de pièces à base de matériau thermoplastique
FR3083732A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procédé de soudage de pièces à base de matériau thermoplastique
FR3083734A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-17 Arkema France Procede de soudage par induction de pieces a base de materiau thermoplastique
WO2020016514A1 (fr) 2018-07-16 2020-01-23 Arkema France Procédé de soudage de pièces à base de matériau thermoplastique
US11685125B2 (en) 2018-07-16 2023-06-27 Arkema France Method for welding parts made of thermoplastic material
WO2021189039A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Wichita State University Systems and methods for induction welding

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012100620A1 (de) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013110270A1 (de) Verfahren zum induktionsschweissen
EP2836323B1 (de) Mehrfach-spulenanordnung für eine vorrichtung zur generativen herstellung von bauteilen und entsprechendes herstellungsverfahren
EP3359320B1 (de) Bearbeitungsmodul für eine vorrichtung zur additiven fertigung und verwendung dieses bearbeitungsmoduls zur additiven fertigung eines formkörpers
EP2340925B1 (de) Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit kontinuierlicher Wärmezufuhr
EP1355760B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum selektiven laserschmelzen von metallischen werkstoffen
DE102010056073B4 (de) Heißkanaldüse
EP1415789B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von Kunststoffteilen, insbesondere zum Verbinden von Kunststoffteilen entlang einer Schweisslinie
EP3600694B1 (de) Verfahren zur rohrbeschichtung und beschichtungsanlage
DE102011078075A1 (de) Durch Warmbehandlungsnachbearbeitung passendgemachte Eigenschaften
WO2014202415A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur generativen herstellung zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
WO2016086912A2 (de) Verfahren und anlage zur additiven fertigung von amorphen kristallinen und/oder teilkristallinen metallbauteilen - selective amorphous metal extrusion (same)
EP3345697A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur generativen herstellung von bauteilen
DE102008012021A1 (de) Verfahren, Schweißstation und Vierstellen-Schweißmaschine zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen
WO2019233756A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur additiven herstellung eines bauteils
EP2447033B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern und/oder Kunststoffvorformlingen
EP3433078B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung oder zum trennen einer verbindung mindestens eines metallischen oder keramischen bauteils und eines aus oder mit einem thermoplastischen polymer gebildeten bauteils
DE102005018478B4 (de) Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen
EP3849782B1 (de) Druckkopf für eine druckvorrichtung zum dreidimensionalen aufbringen eines materials, druckvorrichtung sowie verfahren
DE102020106516A1 (de) Sensor-integriertes Fertigungssystem für die Additive Fertigung
EP3658351B1 (de) Ein 3d-druckkopf zum einsatz in einem 3d-drucker, ein 3d-drucker mit einem solchen 3d-druckkopf und verfahren zum betreiben eines solchen 3d-druckers.
DE102008019062A1 (de) Gegenstand mit einer verschweißten Naht, Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes sowie ein Reibrührwerkzeug und eine Vorrichtung zum Reibrühren
DE102004043376B4 (de) Handextruderschweißgerät und Verfahren zum Betreiben eines Handextruderschweißgeräts
EP3233331B1 (de) Fördervorrichtung für eine metallschmelze in einem spritzgussaggregat
DE102016117914B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils oder Halbzeugs sowie Vorrichtung zur Durchführung desselben
EP2149449B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundbauteils mit einem schmelz- oder erweichbaren Trägerteil und einem Anbauteil, insbesondere KFZ-Lufteinlasssieb

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13703516

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13703516

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1