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Schweißen von Kunststoffen

Kunststoffe, die sich unter Hitze erweichen oder verflüssigen, also thermoplastisch sind, eigenen sich zum Schweißen. Beim Heißgasschweißen wird mittels Heißluft der Schweißstab, also das Verbindungsmaterial, sowie die Fügeflächen (die Flächen, die aneinander geschweißt werden sollen) der zu verschweißenden Teile erhitzt. Im zähflüssigen Zustand verbinden sich die Stoffe und bilden so die Schweißnaht. Vom Heizelementschweißen spricht man, wenn die Fügeflächen zweier zu verschweißender Kunststoffteile an einem Heizelement bis zur Zähflüssigkeit erwärmt werden. Ist der gewünschte Zustand erreicht, werden die Fügeflächen sofort fest aneinander gepresst und verbinden sich so. Sollen rotationssymmetrische Teile verbunden werden, wird meist das Reibschweißverfahren benutzt. Hierzu werden die beiden Teile, etwa Rohrteile, in die Maschine eingespannt und die Fügeflächen gegeneinander gedrückt. Ein Teil wird in schnelle Drehung versetzt, so dass Reibungshitze entsteht, bis Zähflüssigkeit erreicht wird. Nun werden die Teile fest aneinander gepresst, bis die Schweißstelle erkaltet und ausgehärtet ist. Ultraschallschweißen eignet sich besonders bei dünnwandigen Teilen oder Folien. Hier werden die Fügeflächen aneinander gelegt und unter den Schweiß-Schallkopf gelegt. Dieser erzeugt energiereiche unhörbare Schallwellen, die zur Erhitzung und Verschweißung der Teile führen.

Schweißverfahren, Übersicht

Die verschiedenen Verfahren beim Schweißen können unterschiedlich eingeteilt werden. Zuerst wird unterschieden zwischen Schmelzschweißverfahren und Presschweißverfahren. Beim ersten wird die Schweißstelle so lange erhitzt, bis die Materialien sich verflüssigen und vermischen. Beim zweiten wird das Material nur bis zum teigigen Zustand erhitzt und durch Presskräfte verbunden. Ebenso können die Verfahren eingeteilt werden nach zu bearbeitenden Werkstoffen, also zum Beispiel Metallschweißen oder Stahlschweißen, nach dem Zweck, etwa Verbindungsschweißen, und auch nach der Art des Vorganges. Hier können Handschweißen und automatisches Schweißen unterschieden werden. Die Deutsche Industrienorm nutzt folgende Unterschiedungen:

• Lichtbogenschweißen (Kennzahl 1), hierzu gehören Plasmaschweißen (15) oder auch Unterpulverschweißen (12)
• Widerstandsschweißen (Kennzahl 2), hier finden sich Punktschweißen (21) oder auch Buckelschweißen (23)
• Gasschmelzschweißen( Kennzahl 3), hierzu gehört das Autogenschweißen (311)
• Pressschweißen (Kennzahl 4), Beispiele hierfür sind das Reibschweißen (42) und das Ultraschallschweißen (41)
• Strahlschweißen (Kennzahl 5), hier sind das Elektronenstrahlschweißen (51) und das Laserstrahlschweißen (52) zu finden
• Andere Schweißverfahren (Kennzahl 7), Beispiel hier ist das Bolzenschweißen (78)

Die DIN Bezeichnung für Schweißverfahren lautet DIN EN ISO 4063, danach folgt die Kennzahl des genutzten Verfahrens.

Schweißverfahren, Anwendungen

Je nach Einsatzbereich der geschweißten Bauteile sowie abhängig vom Material, welches geschweißt werden soll, kommen verschiedene Schweißverfahren zum Einsatz. Grundsätzlich sind alle schweißbaren Stähle für das Lichtbogenhandschweißen und das MAG-Schweißen geeignet. Die erste Methode kommt zum Beispiel im allgemeinen Stahl- und Metallbau zum Einsatz, ebenso die Zweite, hier ist jedoch eine hohe Abschmelzleistung zu beachten. Alle Metalle können mit WIG-Schweißen, Punktschweißen und Reibschweißen bearbeitet werden. WIG-Schweißen eignet sich besonders für Dünnbleche und wird in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Auch beim Apparate- und Rohrleitungsbau wird diese Technik verwendet. Im Karosseriebau oder beim Bearbeiten von Blechen wird das Punktschweißen eingesetzt. Reibschweißen wird im besonderen für rotationssymmetrische Bauteile angewandt. MIG-Schweißen eignet sich für Bauteile jeder Dicke aus Aluminium und Nicht-Edelmetallen. Wolfram-Plasma-Schweißen wird verwendet, wenn dicke Querschnitte vorhanden sind aber schmale Schweißfugen erreicht werden sollen. Stähle und Leichtmetalle werden so bearbeitet. Gasschmelzschweißen wird bei Reparaturen, Rohrleitungen oder Installationen aus unlegierten Stählen genutzt. Laserstrahlschweißen wird für Präzisionsarbeiten und -teile angewendet. Geeignete Materialien sind Stähle und Leichtmetalle.

Schweißstromquellen

Vor allem beim Lichtbogenschweißen ist die Stromstärke und -spannung von großer Wichtigkeit. Von ihr hängen die Eigenschaften des erzeugten Lichtbogens ab. Für verschiedene Schweißgeräte gibt es verschiedene Schweißstromquellen. Hier werden meist sogenannte Inverter benutzt. Beim Schweißen mit Wechselstrom transformieren sie die Netzspannung von etwa 230 Volt auf die Schweißspannung, die zwischen 15 Volt und 30 Volt beträgt. Wird mit einem Gleichstromschweißgerät gearbeitet, so wandelt der Inverter den Wechselstrom in Gleichstrom um.