Das Laserschweißen ist ein sehr innovatives Fügeverfahren. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Energie zum Aufschmelzen der beiden thermoplastischen Fügepartner erst dort entsteht, wo diese benötigt wird.
Beim Laserschweißen durchdringt der Laserstrahl das vorderseitige, optisch transparente Material. Hierbei wird ein Teil an der Oberfläche reflektiert und beim Durchdringen des transparenten Materials auch gestreut. Die restliche Laserintensität trifft auf die Grenzfläche zum optisch absorbierenden Material und wird dort in Wärme dissipiert.
Formteile sind unmittelbar nach dem Spritzgießen trocken. Sie nehmen in der Regel in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen bis zum Verschweißen Feuchtigkeit auf. Insbesondere Polyamide, PA6, PA6-GF30 und PA 66, welche im Folgenden untersucht wurden, nehmen im Normklima bis zu 3% Feuchtigkeit auf. Beim Schweißen verdampft diese Feuchtigkeit und führt zu Blasen in der Schweißnaht. Mikroskopische Aufnahmen zeigen in den Bruchflächen eine gewisse Porosität (s. Abb. 4). Je höher der Feuchtigkeitsgehalt, desto häufiger und größer sind die Mikroporen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Prüfkörper mit Hilfe des Laser-Konturschweißens verbunden und über Berstdruckversuche hinsichtlich ihrer Bauteilfestigkeit validiert.
Als Ergebnis (s. Abb. 1 – 3) der vorliegenden Untersuchungen kann festgehalten werden:
Geringe Feuchtigkeitsgehalte um 0,5% bewirken eine geringfügige Steigerung der Festigkeit. Die Porosität bei diesen Feuchtigkeitsgehalten ist noch gering, und die Feuchtigkeit bewirkt eine Erhöhung der Zähigkeit, so dass sich lokale Spannungsspitzen abbauen können.
Ab einem Feuchtigkeitsgehalt von 1% ist die poröse Struktur in den Bruchflächen ausgeprägt, und die Festigkeit nimmt bei allen drei Polyamiden um ca. 20 % ab.
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Tim Adler(*), Studienarbeit, DHBW Stuttgart Campus Horb, 2015.
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