Ein Beitrag zum Warmgasstumpfschweißen von Kunststoffen

Beim Warmgasstumpfschweißen werden die Fügeteile mithilfe eines heißen Gases plastifiziert. Somit bietet das Verfahren die üblichen Vorteile eines kontaktlosen Verfahrens und ist für Hochtemperatur-Thermoplaste geeignet. Außerdem können dreidimensionale, mediendichte und partikelfreie Schweißnähte hergestellt werden. Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz des Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden von spritzgegossenen Bauteilen in der Großserie. Nachteilig wirken sich hingegen die vergleichsweise langen Erwärmzeiten aus. Durch diese und den Einsatz eines Schutzgases, das zur Vermeidung von Oxidationserscheinungen üblicherweise eingesetzt wird, können sich je nach Anwendungsfall hohe Kosten ergeben. Im Rahmen dieser Arbeit werden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss eines oxidierenden und eines inerten Prozessgases beschrieben. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst bei oxidationsanfälligeren Werkstoffen nicht zwangsläufig ein inertes Schutzgas eingesetzt werden muss. Daraus ergibt sich das Potenzial einer Kostensenkung durch den Einsatz von Luft als Konvektionsmedium. Außerdem werden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Fügerichtung durchgeführt. Diese zeigen zwar, dass der Erwärmprozess durch Gravitationseffekte beeinflusst wird, die Auswirkungen aber auch beim horizontalen Erwärmen nicht generell zu einer schlechteren Schweißnahtqualität führen. Des Weiteren werden Schweißuntersuchungen mit einer Mischmaterialkombination beschrieben. Zuletzt erfolgen die Modellierung und Simulation der Erwärmphase, die bei der Prozessauslegung zur Berechnung der Schmelzeschichtdicke herangezogen werden können.