K13: Verbindungstechnik

Schweißen = Erwärmen durch Leitung

• Mit Heizelement erwärmt und unter Druck geschweißt

• Heizelement aus elektrisch beheizten Platten über 500°C mit Antihaftbeschichtung

• Antrieb erfolgt pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch

Infrarotschweißen = Erwärmen durch Strahlung

• Fügeteile mit Infrarotstrahler erwärmt und unter Druck geschweißt

• Einziger Unterschied:

• Strahler emittieren nicht genau eine Wellenlänge, sondern ein Wellenlängenspektrum

• Wellenlängenspektrum muss auf das Absorptionsspektrum des Kunststoffes abgestimmt sein

Laserstrahlschweißen = Erwärmen durch Strahlung

• Laserstrahl durchdringt transparenten Fügepartner und wird im zweiten absorbiert

• Fügepartner werden lokal aufgeschmolzen und geschweißt

• Vorwiegend CO2, Nd:YAG Laser und Hochleistungsdiodenlaser, Wellenlänge muss ebenfalls auf Kunststoffe abgestimmt sein

Ultraschallschweißen = Erwärmung durch innere Reibung

• elektrische Schwingung in mechanische transformiert

• innere Reibung führt zu aufschmelzen in der Fügezone

• Reibung senkrecht zur Fügefläche

• Ultraschallwandler (Konverter) setzt elektrische Energie in mechanische Schwingungsenergie um, Transformationsstück (Booster) dient zur Anpassung der Amplitude

• Sonotrode dient zur Übertragung der Anpresskraft auf die Fügeteile

Vibrationsschweißen = Erwärmung durch äußere Reibung

• durch oszillierende (hin und her) Reibbewegung parallel zu Fügefläche

• Frequenz von 80-300 Hz und Amplituden von 0,25-2,5mm

-> 4 Phasen des Verfahrensablauf

• Schrauben

• Schnappverbindungen

• Angeformte Elemente

• Kleben

• Metallschraube formt Muttergewinde während Montage selbst

• Niedriger Flankenwinkel - 30° bewährt, niedriges Eindrehmoment

• Wirtschaftliche lösbare Verbindung artfremder Werkstoffe bei bereits kleinen Stückzahlen

• Montage in der Regel momentengesteuert

• Kunststoff-Kunststoff und Kunststoff-Metall Direktverschraubungen möglich

• vorstehende Stelle (Haken) bei Montage kurzfristig ausgelenkt und rastet in eine Vertiefung (Hinterschnitt) ein

• Notwendige Gesamtauslenkung kann auf einen oder beide Fügepartner verteilt sein

• Kraft- und/oder Formschluss

• Ausführungsarten: Ringschnapp, Kugelgelenkverbindung

• Gewinde: Über Gestaltungsfreiheit bei Spritzguss kein zusätzlicher Aufwand

• Filmgelenk: extrem dünne Verbindung zweier Teile, klappbar, keine gleitende Flächen und somit verschleißfrei

• Schlaufen: fasergerechte Lösung bei Übertragung von Kräften um einen Bolzen, Parallelschlaufen für höhere Belastungen

• Keil-Schlaufenanschlüsse: Für Zugbeanspruchung, Formschluss

• Voraussetzung ist ein ausreichendes Benetzungsvermögen der Fügeteiloberfläche

• Kontaktwinkel eines Flüssigkeitstropfen auf Oberfläche eines Feststoffs dient als Maß für das Benetzungsverhalten, kleiner ist besser

• Mechanische Haftung durch Verklammerung zwischen Fügeteiloberfläche und Klebstoff

• Gegenseitige Durchdringung von Polymermolekülen von Fügeteil- und Klebstoffmolekülen

• Kovalente Bindungen, Wasserstoffbrücken oder durch Dipole

1) Reaktive Klebstoffe: gehen von flüssigen in festen Zustand über, härten nach Prinzipien der Polymerisation, -addition und -kondition aus (reagieren also und vernetzen chemisch)

2) Nichtreaktive Klebstoffe: Lösemittelklebstoffe oder z.B. Schmelzklebstoffe, die im schmelzflüssigen Zustand appliziert werden und nach dem Abkühlen wieder im Ausgangszustand vorliegen (aber dann halt 2 Teile verbinden)

3) Haftklebstoffe: “hochviskose Flüssigkeiten” üblicherweise auf Papier oder Kunststofffolien aufgetragen, lösen sich besser bei langsamem als bei schnellem Abziehen, da Zeit für viskose Flüssigkeit aus den Fugen zu ziehen