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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Friday, September 17, 2021, Saal Essen 11:00 AM
Schweißen im Fahrzeugbau - Leichtbau
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Analyse des Erwärm- und Umstellverhaltens beim Schweißen von hochtemperaturbeständigen Kunststoffen
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| Authors: |
Sascha Vogtschmidt* / Universität Paderborn
Kunststofftechnik Paderborn, NRW
Volker Schöppner / Kunststofftechnik Paderborn (Universität Paderborn), Deutschland
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| Abstract: |
Im Automobil werden metallische Bauteile zunehmend durch solche aus Kunststoff substituiert, um effizienten Leichtbau zu betreiben und CO2-Emissionen zu reduzieren. Die Notwendigkeit, Gewicht einzusparen, besteht sowohl für Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren als auch für solche mit elektromotorischen Antrieben, da die Gewichtsersparnis in beiden Varianten für signifikant geringeren Roll-, Beschleunigungs- und Steigungswiderstand sorgt. Aufgrund der oftmals hohen Bauteilkomplexität können die im Automobil eingesetzten Kunststoffkomponenten selten mit den herkömmlichen urformenden Verfahren in einem Prozessschritt hergestellt werden. Um dennoch einen stoffschlüssigen und damit dichten Verbund zu generieren, müssen die einzelnen Komponenten geschweißt werden. Zu den Anforderungen an die Bauteil- bzw. Schweißnahtqualität im Automobil zählt neben der Bauteildichtigkeit und der Schweißnahtfestigkeit vor allem die Temperaturbeständigkeit der Materialien, da diese hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden. Aus diesem Grund werden im Automobil vermehrt hochtemperaturbeständige Thermoplaste wie zum Beispiel Polyphtalamid (PPA) oder Polyphenylensulfid (PPS) eingesetzt.
Aufgrund der hohen Schmelzpunkte dieser Thermoplaste treten in der aktuellen Serienfertigung häufig Probleme während des Schweißprozesses auf. Vor allem bei mehrstufigen Verfahren wie dem Infrarot- oder dem Warmgasstumpfschweißen kühlen die vorher erwärmten Fügezonen während des Umstellvorgangs ab. Dieser Umstand kann besonders bei Thermoplasten mit hohen Schmelztemperaturen zu geringen Schweißnahtqualitäten führen. Durch die geeignete Auswahl von Erwärm- und Umstellparametern können jedoch qualitativ hochwertige Schweißungen jener Materialien durchgeführt werden. Diesbezüglich wurden verschiedene Schweißversuche mit variierenden Parametern durchgeführt und somit Prozessparameter, die zu hohen Schweißnahtfestigkeiten führten, ermittelt.
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