Materialien & Vorbereitung
Schweißdraht und Werkstoffe für das Extrusionsschweißen: PE, PP, PVC-U, PVDF und ECTFE
Der Schweißdraht muss zum Bauteil passen und die Temperatur zum Werkstoff. So vermeiden Sie Fehler, die sich erst durch ein Ablösen der Schweißnaht bemerkbar machen.
Der Schweißdraht muss aus demselben Werkstoff wie das Bauteil bestehen
Beim Extrusionsschweißen wird ein Draht denselben Werkstoffs in das Bauteil eingeschmolzen. PP-Draht in PP, PE-Draht in PE, PVDF-Draht in PVDF – und nicht „etwas Ähnliches“. Ein anderes Polymer führt zu einer Schweißnaht, die zwar gut aussehen kann, sich aber nicht auf molekularer Ebene verbindet und sich bei Belastung oder Temperaturschwankungen löst.
Auch innerhalb desselben Werkstoffs kann es Unterschiede geben: PE für Druckrohre und PE für andere Anwendungen können unterschiedliche Additive und Schmelzeigenschaften aufweisen. Im Zweifelsfall verwenden Sie Schweißdraht, der für das jeweilige Bauteil dokumentiert und freigegeben ist.
Praktische Unterschiede der Werkstoffe
PP ist steif und chemikalienbeständig und wird für Tanks, Behälter und Abluftleitungen verwendet. PE ist zäh und schlagfest und wird für Rohre, Folien und Auskleidungen eingesetzt. PVDF hält höheren Temperaturen und aggressiven Medien stand, erfordert jedoch eine höhere Vorwärmung und eine präzisere Temperaturführung.
Der Unterschied zeigt sich besonders bei der Vorwärmung: PVDF benötigt mehr Wärmezufuhr, um sich zu verbinden, während PP und PE toleranter sind, dafür jedoch empfindlich auf Überhitzung reagieren, bei der der Werkstoff schädigt und an Festigkeit verliert.
Die genauen Temperaturen entnehmen Sie den Tabellen des Herstellers für den konkreten Schweißdraht und das jeweilige Bauteil. Nutzen Sie diese – und keine allgemeine Daumenregel –, wenn die Verbindung dokumentiert werden muss.
| Werkstoff | Dichte (g/cm³) | Typische Anwendung | Vorwärmung | Empfindlichkeit |
|---|---|---|---|---|
| PE-HD | 0,95 | Rohre, Folien, Auskleidungen, schlagfeste Bauteile | Moderat, gleichmäßig | Feuchtigkeit im Bauteil führt zu Poren |
| PP | 0,91 | Tanks, Behälter, Abluftleitungen, chemikalienbeständige Bauteile | Moderat, gleichmäßig | Überhitzung führt zu Zersetzung und Geruchsbildung |
| PVC-U | 1,40 | Abwasserrohre, Chemieanlagen, Kanäle | Niedrig und sehr präzise | Chlorwasserstoff (HCl) bei Schweißtemperatur – Absaugung erforderlich |
| PVDF | 1,78 | Aggressive Medien und höhere Temperaturen | Höher und sehr gleichmäßig | Erfordert präzise Temperaturführung |
| ECTFE | 1,68 | Aggressive Medien, hohe Temperatur | Hoch und gleichmäßig | Geringere Auswahl an Draht und Düsen |
| ABS | 1,05 | Behälter, Kanäle, spanend bearbeitbare Bauteile | Gering bis moderat | Feuchtigkeit führt zu Poren; leichte Zersetzung bei zu hoher Temperatur |
| PTFE | 2,20 | Nicht schmelzschweißbar | Nicht relevant | Zersetzt sich vor dem Schmelzen und setzt giftige Gase frei |
Die Dichten sind typische Datenblattwerte. Temperaturen und Ausstoßraten sind stets den Herstellertabellen für Draht und Bauteil zu entnehmen.
Werkstoffe mit besonderen Anforderungen – oder nicht schweißbare Werkstoffe
PE-HD und PP sind die beiden Werkstoffe, bei denen das Extrusionsschweißen das Standardverfahren ist. Auch die übrigen Thermoplastarten lassen sich schweißen, erfordern jedoch jeweils spezifische Voraussetzungen, die vor Beginn der Arbeiten geklärt werden müssen.
PVC-U kann extrusionsgeschweißt werden, erfordert jedoch speziell für PVC ausgelegtes Gerät und Temperaturführung sowie eine wirksame Absaugung am Arbeitsplatz, da bei Schweißtemperatur Chlorwasserstoff (HCl) freigesetzt wird. Das Heizelementschweißen von PVC-U ist in DVS 2207-12 beschrieben.
PVDF und ECTFE erfordern höhere Schmelz- und Vorwärmtemperaturen, und die Auswahl an Draht und Schweißschuhen/Düsen ist geringer als bei PE und PP. ABS ist feuchtigkeitsempfindlich und muss im unteren Temperaturbereich geschweißt werden, um eine Zersetzung zu vermeiden.
PTFE ist nicht schmelzschweißbar und somit auch nicht extrusionsschweißbar: Der Werkstoff zersetzt sich vor dem Schmelzen und setzt giftige Gase frei. Muss das Bauteil Chemikalien bei hohen Temperaturen standhalten, sind PFA oder ECTFE die schweißbaren Alternativen – PFA erfordert jedoch Geräte, die diese hohen Temperaturen erreichen können.
Normenhinweise: Das Heizelementschweißen von PE und PP ist in DVS 2207-1 und DVS 2207-11 beschrieben, das Warmgasschweißen in DVS 2207-3 und das Extrusionsschweißen in DVS 2207-4. Der Drahtverbrauch kann mit dem Schweißdrahtrechner berechnet werden.
Drahtdurchmesser und Schweißschuh
Kleine Extruder arbeiten typischerweise mit 3 und 4 mm Draht, größere mit 4 und 5 mm. Dickere Drähte bieten einen höheren Ausstoß, erfordern jedoch mehr Wärme und einen passenden Schweißschuh. Wenn Sie den Durchmesser wechseln, müssen Vorschubrolle und Schweißschuh angepasst werden.
Der Schweißdraht muss sauber und trocken gelagert werden. Staub und Feuchtigkeit auf dem Draht gelangen in die Schmelze und führen zu Poren – eine häufige Ursache für Nähte, die optisch gut aussehen, aber nicht halten.
Typische Fehler und wie man sie vermeidet
Ablösen der Schweißnaht: falscher Werkstoff, Feuchtigkeit oder Oxidschicht. Poren: Feuchtigkeit, zu hohe Temperatur oder Verschmutzungen. Sprödbruch: Überhitzung oder falscher Schweißdraht. Kalte Kanten: zu schmale Vorwärmdüse oder zu schnelle Führung.
Reinigen Sie das Bauteil, wischen Sie es ab, verwenden Sie frischen und trockenen Schweißdraht und erstellen Sie eine Probenaht an einem Reststück desselben Werkstoffs, bevor Sie die eigentliche Verbindung schweißen. Siehe auch Extrusionsschweißen in der Praxis.