Die Verbindung von Thermoplasten mittels Spiegelschweißen, unter Anwendung von Heizelement oder Infrarot, eignet sich insbesondere für großflächige Kunststoffteile sowie räumlich geformter Fügezonengeometrie.
Das Schweißwerkzeug wird beim Heizelementschweißen durch das elektrische Anwärmen eines beschichteten oder unbeschichteteten Heizelements erhitzt. Dabei werden die Flächen der zu verschweißenden Bauteile durch Berührung erwärmt und im Anschluss unter spezifischem Druck zusammengefügt und abgekühlt. Die Erwärmung der Bauteile erfolgt selektiv und werkstückkonform, weshalb das Heizelementschweißen zu den wohl zuverlässigsten und sichersten Schweißverfahren von Thermoplasten zählt.
Grundsätzlich sind die anwendbaren Methoden zu unterscheiden in Nieder- und Hochtemperaturbereich sowie Infrarotstrahlung.
Im Rahmen des Niedertemperaturbereichs erwärmt sich das Heizelement bis zu 250° und der Schweißspiegel erfordert eine Antifhaftbeschichtung. Dieses Verfahren der Kontakterwärmung stellt ein robustes Verfahren mit hoher Zuverlässigkeit, dichten Verbindungen und partikelfreier Verbindung dar, das jedoch bedingt durch die Temperatur längere Zykluszeiten aufweist als das Hochtemperaturverfahren.
Beim Hochtemperaturverfahren werden die Heizelemente auf eine Gradzahl zwischen 300° bis 450° erwärmt und liegen dabei im Bereich oder oberhalb der Zersetzungstemperatur des zu verschweißenden Bauteils. Dabei ist eine Beschichtung des Heizelements nicht notwendig. Zwar kann dieses Verfahren mit kürzeren Zykluszeiten dienen, Nachteile im Vergleich zum Niedertemperaturverfahren ergeben sich jedoch bedingt durch die hohe Temperatur, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Dämpfen steigt und eine Absaugung notwendig wird.
Im Rahmen des Verfahrens der Infrarotwärme bzw. Strahlungswärme erfolgt die Verbindung der Bauteile kontaktlos. Dabei werden die Flächen der zu verschweißenden Bauteile durch Strahlung erwärmt und im Anschluss unter spezifischem Druck zusammengefügt und abgekühlt. Voraussetzung hierfür ist eine entsprechende Präzision der Bauteile. Die Anwärmzeit ist abhängig vom zulässigen Abstand zwischen Bauteil und Strahlungskörper.
Ähnlich dem Ultraschallschweißen eignen sich theoretisch ebenso alle thermoplastischen Kunststoffe, amorphe und teilkristalline Polymere.
Eine wichtige Voraussetzung vor Start des Schweißprozesses ist die Sauberkeit der Bauteile, bevor im Rahmen von fünf Phasen der Verbindungsprozess vorgenommen werden kann. Dabei werden die Bauteile zuerst in die entsprechenden Aufnahmen eingelegt und auf korrekte Platzierung hin geprüft, bevor die Schweißflächen gleichmäßig unter vorgegebenen Druck sowie Heizelementtemperatur an das Heizelement zugestellt werden, bis eine entsprechende Schmelztemperatur bzw. Schmelzgrad der Fügezonen erreicht ist. Beim Infrarot-Verfahren erfolgt dieser Prozess entsprechend kontaktlos. Danach fahren die Vorschübe wieder auseinander, unterdessen das Heizelement sich ebenso von seiner Bearbeitungsposition wieder in seine Ausgangsstellung positioniert. Jetzt erfolgt der Fügeprozess, indem die Bauteile entsprechend ihrer Fügezonen zusammengedrückt werden. Dabei gestalten sich Fügezeit und anschließende Abkühlzeit je nach Materialart und Wanddicke. Nach der Abkühlzeit kann das voll gefestigte Bauteil entnommen werden.
Vorteilhaft gestaltet sich dieses Verfahren insbesondere aufgrund
Im Vergleich zum Ultraschall- und Rotationsschweißen erfordert das Verfahren eine höhere Taktzeit, die jedoch durch individuelle Spezifizierung auf ein effizientes Minimum mittels Temperatur und Prozessgestaltung reduziert werden kann.
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