Elektromagnetisches- Widerstands- Schweißen Das EWS-Verfahren

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Beate Heintze
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1 Elektromagnetisches- Widerstands- Schweißen Das EWS-Verfahren

2 KVT Bielefeld GmbH Auf die sichere Verbindung kommt es an! Ein Kurzportrait KVT Bielefeld wurde 1981 gegründet und kann heute auf über 25 Jahre Erfahrung im Bereich der Kunststoff-Schweißtechnik zurückgreifen. Das Unternehmen ist Hersteller von Schweißmaschinen zur Verbindung aller thermoplastischen Kunststoffe und zur Schaffung von Thermoplast- Metallverbindungen. Zum Kundenkreis gehören Unternehmen aus allen Bereichen der kunststoffverarbeitenden Industrie. Hier insbesondere aus dem Bereich der Automobilund Fahrzeugindustrie und dem Haushaltsgerätebereich, der so genannten weißen Ware. Auch die Hersteller und Zulieferer von Telekommunikations- und Elektrotechnischen Artikeln gehören ebenso zum langjährigen Kundenstamm, wie die Produzenten von Medizintechnik. Der Jahresumsatz beträgt ca. 5,5 Mio. Euro. Die Exportrate am Gesamtumsatz beträgt rund 60%. Der Export erfolgt auf alle Kontinente. KVT Bielefeld beschäftigt in den Bereichen Vertrieb, Engineering und Service 35 Mitarbeiter, welche alle langfristig dem Unternehmen angehören. Der Unternehmensleitsatz lautet: Der Kunde benötigt keine Maschinen, sondern ein Problemlösung. Aus diesem Leitsatz heraus, entstehen innovative, hoch produktive Schweißmaschinen, abgestimmt auf den Bedarf der Kunden. Seite 1

Das Unternehmen ist Hersteller von Schweißmaschinen zur Verbindung aller thermoplastischen Kunststoffe und zur Schaffung von Thermoplast- Metallverbindungen.

3 KVT Bielefeld GmbH Auf die sichere Verbindung kommt es an! Die Verfahren EWS - Elektromagnetisches Widerstands-Schweißen HES - Heiz-Element-Schweißen HGS - Heiß-Gas-Schweißen IRS - Infra-Rotlicht-Schweißen RRS - Rotations-Reib-Schweißen TF - Ein- und Zweiphasiges Thermoformen USS - Ultra-Schall-Schweißen Seite 2

Heiz-Element-Schweißen HGS - Heiß-Gas-Schweißen IRS - Infra-Rotlicht-Schweißen

4 Das Verfahren Bei dem EWS-Verfahren geht es in besonderem Maße um den nachträglichen Einbau von metallischen Komponenten und Gewindeinserts in Kunststoffteile. Hierbei erfolgt die Erwärmung und damit die Plastifizierung der Fügezonen indirekt, indem eine vorhandene metallische Komponente durch elektromagnetische Energie berührungslos erwärmt wird. Somit lassen sich auch Kunststoffteile mit dreidimensionalen Fügezonen verschweißen. Dazu wird eine metallische (elektrisch leitende) Schweißhilfe, auch Insert-Heizelement genannt, in die Fügezone eingelegt. Diese wird dann elektromagnetisch erwärmt. Der Kunststoff wird in der Fügezone plastifiziert. Das Verfahren ist auch bei Kunststoffen mit dünnflüssiger Schmelze (PA, POM) einsetzbar. Die Fügezonengeometrie Seite 3

Somit lassen sich auch Kunststoffteile mit dreidimensionalen Fügezonen verschweißen.

5 Die Eigenschaften Berührungslose Erwärmung der Metallkomponenten Exakte Einbringung des erforderlichen Energiebedarfs Exakte Reproduzierbarkeit der Einbautemperatur Geringe thermische Belastung von Metall + Kunststoff Kürzeste Anwärmzeiten Kürzeste Abkühlzeiten durch kalten Einbaustempel Einbautoleranzen kleiner als 0,1mm Keine Materialschädigungen durch Überhitzung Keine heißen Maschinenteile Tiefenerwärmung der Metallkomponenten durch niedrige Frequenz Die Systemkomponenten EWS-Generator EWS-Kompensation EWS-Schlauchkabelpaar EWS-Wandler Verbindungskabel Systemkühler Seite 4

Einbautoleranzen kleiner als 0,1mm Keine Materialschädigungen durch Überhitzung Keine heißen Maschinenteile Tiefenerwärmung der Metallkomponenten

6 Der Generator Die EWS-Generatoren wurden speziell für die EWS-Erwärmung entwickelt und arbeiten mit Frequenzen von 10 bis 40 khz Sie sind in unterschiedlichen Leistungsstufen verfügbar (500W bis 4000W) Schutz- und Überwachungsfunktionen sind im elektronischen Steuer- und Regelteil enthalten Die stufenlose Leistungseinstellung ermöglicht eine optimale Anpassung der Ausgangsleistung an den jeweiligen Anwendungsfall Der EWS-Generator gibt eine Bereitschafts- / Störmeldung an eine übergeordnete Steuerung Er wird über das EWS-Verbindungskabel mit der Kompensation verbunden EWS-Generator MF 1000 MF 1500 mit EWS-Kompensation MF 1000 EWS-Generator MF 2500 Seite 5

Leistungseinstellung ermöglicht eine optimale Anpassung der Ausgangsleistung an den jeweiligen Anwendungsfall Der EWS-Generator gibt eine Bereitschafts- /

7 Die Kompensation Die EWS-Kompensation wird als Verbindungsglied zwischen EWS- Generator und EWS-Wandler geschaltet Sie dient zur Anpassung der/des EWS-Wandler/s an den Generator Nur eine optimale Anpassung (Abstimmung) gewährleistet die einwandfreie Funktionstüchtigkeit und maximalen Wirkungsgrad des EWS-Systems Beinhaltet eine Überwachung des Kühlmitteldurchflusses Seite 6

eine optimale Anpassung (Abstimmung) gewährleistet die einwandfreie Funktionstüchtigkeit und

8 Der Rohrwandler Der Rohrwandler ist geeignet zum berührungslosen Erwärmen von Gewindeinserts ohne Dichtring ab Größe M4 Im Wandler wird ein konzentriertes, elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in der metallischen Komponente Wirbelströme erzeugt. Diese metallischen Komponenten werden dadurch berührungslos erwärmt Ein Rohrwandler muss durch Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Es können mehrere Wandler zum gleichzeitigen Erwärmen mehrerer Inserts in Reihe geschaltet werden. Seite 7

9 Der Flächenwandler Der Flächenwandler ermöglicht das nachträgliche Einfügen von Gewindeinserts mit Dichtring in thermoplastische Kunststoffe ohne Beschädigung des Dichtringes. Er erwärmt das Insert elektromagnetisch und berührungslos. Die Erwärmung wird so gesteuert, dass eine thermische Schädigung des Dichtringes ausgeschlossen ist. Er verfügt über ein keramisches Druckstück zur Übertragung der Fügekraft auf das Insert. Der Flächenwandler wird auf die jeweilige Insertgröße abgestimmt. Seite 8

Die Erwärmung wird so gesteuert, dass eine thermische Schädigung des Dichtringes ausgeschlossen ist.

10 Der Insert-Einbau Das Insert wird manuell in die Aufnahmebohrung des Kunststoffteils gesteckt Der Flächenwandler wird mit einem pneumatischen Vorschub zugestellt Die Erwärmzeit wird gestartet Nach Ablauf der Erwärmzeit wird der Fügedruck erhöht und das Insert eingefügt. Die Einbautiefe des Inserts wird durch das keramische Druckstück begrenzt. Nach Ablauf der Haltezeit wird der Wandler in Ruheposition gebracht. Seite 9

der Erwärmzeit wird der Fügedruck erhöht und das Insert eingefügt.

11 Die Einbau-Qualität Zum Erreichen einer optimalen Einbauqualität müssen: Die Inserts zeichnungsgerecht sein Die Aufnahmebohrungen den Empfehlungen entsprechen Die Einbautemperatur an die Kunststoffe angepasst sein Beurteilung der Einbauqualität Durch Erstellen eines Längsschnittes ( Einstiche und Rändelung sind ausgefüllt) Durch Heraushebeln einer Inserthälfte (möglichst gute Abbildung des Inserts) Durch mechanische Prüfung (Losdrehmoment, Auszugskraft) Seite 10

der Einbauqualität Durch Erstellen eines Längsschnittes ( Einstiche und Rändelung sind ausgefüllt) Durch

12 Der Systemkühler Beim EWS-Verfahren schwingt die elektrische Energie mit einem hohen Strom zwischen Wandler und Kompensation. Der hohe Strom würde ohne ausreichende Kühlung zu einer Überhitzung und damit zur Zerstörung des EWS- Wandlers führen. 1. Um dem entgegenzuwirken stellt der Systemkühler die notwendige Kühlleistung bereit. Der Durchfluss des Kühlmittels wird überwacht. Der Systemkühler ist mit Hauptschalter, Temperaturregler, Netzkabel und Anschlüssen für die Kühlwasserschläuche ausgestattet. Außerdem verfügt er noch über einen Kühlmittelbehälter, welcher mit destilliertem Wasser und einer speziellen Kühlflüssigkeit befüllt wird. Seite 11

Um dem entgegenzuwirken stellt der Systemkühler die notwendige Kühlleistung bereit. Der Durchfluss des Kühlmittels wird überwacht.

13 Die Musterteile Seite 12

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