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Zum Vibrationsschweißen von Polymerwerkstoffen. Prozess – Struktur – Eigenschaften

Schweißversuche mit einer voll instrumentierten Vibrationsschweißmaschine zeigen, dass sich der Vibrationsvorgang in drei zeitliche Phasen untergliedern lässt. Die prozessbegleitend ermittelten Größen, der strukturelle Nahtaufbau und die mechanischen Verbindungseigenschaften hängen von der Prozessphase ab, die beim Schweißen erreicht wird. Erreicht man die stationäre Phase V3 während des Vibrationsvorganges, so sind Struktur und Eigenschaften im Wesentlichen vom Druck in dieser Phase und der anschließenden Haltephase abhängig. Verbindungen mit hohen mechanischen Eigenschaften weisen eine typische Mehrschichtstruktur auf und können nur entstehen, wenn in der stationären Phase ein niedriger Schweißdruck gewählt wurde, und dieser in der Haltephase nicht verändert wird. Die Parameter beim Durchlaufen der beiden ersten Phasen beeinflussen die Verbindungseigenschaften dagegen nicht. Deshalb kann die Prozessführung modifiziert werden. Als Ursache für die unterschiedlichen Nahtqualitäten sind Schmelzedeformationsprozesse von wesentlichem Einfluss. Diese können über eine einfache Kennzahl, die maximale Dehngeschwindigkeit in der stationären Vibrationsphase, quantifiziert werden. Als Kriterium qualitativ hochwertiger Vibrationsschweißverbindungen mit Mehrschichtstruktur darf die Dehngeschwindigkeit einen kritischen Wert nicht überschreiten. Die Ergebnisse sind von Polypropylen auf andere Polymerwerkstoffe übertragbar. Bruchmechanische Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Langzeitfestigkeit von Schweißverbindungen durch Extrapolation aus Kurzzeitversuchen abgeschätzt werden kann.

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 Alois Schlarb

Alois Schlarb
Institut für Werkstofftechnik
Universität - Gesamthochschule Kassel

Informationen

Freie Schlagwörter: Vibrationsschweißen, Polypropylen, Morphologie, mechanische Eigenschaften, Langzeitverhalten, Bruchmechanik, kritische Dehngeschwindigkeit, Hochdruckanfahren
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenbau der Universität – Gesamthochschule Kassel
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein, Prof. Dr.-Ing. Helmut Potente, Prof. Dr.-Ing. Manfred Neitzel
Erscheinungsjahr: 1989
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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