Was ist Hochfrequenz-Schweißen?

Hochfrequenz-Schweißen (oft auch als HF-Schweißen abgekürzt) ist ein Herstellungsverfahren der Kunststoffverarbeitung, bei dem zwei Kunststoffteile über ein elektromagnetisches Feld zusammengefügt werden. Die Verbindung kann sehr stark sein, mitunter so stark wie die Stärke der verbundenen Kunststoffe oder in einzelnen Fällen sogar stärker als die Ausgangsmaterialien.

Mittels Hochfrequenzenergie in Form eines elektromagnetischen Feldes wird das Material erhitzt. Unter der Hitze und dem Druck beginnt der Stoff zu schmelzen und wird mit dem jeweils anderen Material zusammengefügt. Bei diesem Prozess wird keine Wärme von außen zugeführt. Die Wärme entsteht in den Materialien selbst. Beim Abkühlungsprozess (unter andauerndem Pressdruck) verschmelzen die Materialien schließlich miteinander und eine Schweißnaht entsteht. Dies führt zu einer sehr starken Verbindung zwischen den beiden Kunststoffteilen.

Hochfrequenz-Schweißen am Beispiel von PVC-Klemmen

Welche Vorteile bietet HF-Schweißen?

Es gibt zahlreiche weitere Fügeverfahren, um PVC-Teile mit PVC-Folie oder anderen PVC-Teilen zu verbinden, z. B. Ultraschallschweißen, Reibschweißen und Heißluft. Selbst chemische Verfahren kommen zum Einsatz. Erwähnenswert sind hier kunststoffbindende Haftmittel oder die Chemikalie Cyclohexanon, die oftmals zum Verbinden von Flanschen und Rohren verwendet wird.
Die Methode des HF-Schweißen wird jedoch in den meisten Fällen bevorzugt und zwar aus folgenden Gründen:

  • Schnelle Schweißzyklen
  • Preisgünstige Geräte
  • Sauberes Verfahren
  • Kein anschließendes Trocknen/Härten

Geeignete Werkstoffe für HF-Schweißen

Nicht alle Materialien können über das Hochfrequenz-Schweißverfahren zusammengefügt werden. Die häufigsten Werkstoffe sind Polyvinylchlorid (PVC) und Urethan. Andere Materialien wie EVAC, PETG und diverse PET-Stoffe lassen sich über dieses Verfahren ebenfalls gut verbinden. Außerdem können diverse Haftmittel, die sich über ein Hochfrequenzfeld aktivieren lassen, zum Verschweißen von anderen Werkstoffen eingesetzt werden, die unter normalen Umständen nicht für dieses Verfahren geeignet wären. Beispiele hierfür wären bei der Verpackungsherstellung das Zusammenfügen von Pappe an Pappe und das Verbinden einer Sichtverpackung an Pappe.

Hier einige der wichtigsten Produkte, bei denen HF-Schweißverfahren zum Einsatz kommen: Planen, Zelte, Zimmerdecken, Werbebanner, Wasserbetten, aufblasbare Boote, medizinische Beutel – v. a. Blutbeutel und Urinbeutel – Seilnetze, Fließbänder, Regenbekleidung und vieles mehr.

Anbieter von Hochfrequenz-Schweißen

Carmo bietet Elektroden für schweißbare Teile sowie diverse Maschinen zum automatischen Verschweißen von Ösen. Bei Anbietern von HF-Generatoren und Schweißmaschinen für lange PVC-Teile empfehlen wir für den Anfang folgende Unternehmen und Anlaufstellen:

Wichtige Faktoren beim Hochfrequenz-Schweißen

Zu den vier wichtigsten Faktoren/Prozessparametern für HF-Schweißvorgänge zählen:

  • Stromstärke
  • Druck
  • Schweißzeit
  • Abkühlzeit

Die optimalen Prozessparameter hängen von den verfügbaren Maschinen, speziellen Werkstoffen und geometrischen Eigenschaften der Teile wie der Dicke des Materials und der zu schweißenden Fläche ab. Optimale Ergebnisse lassen sich über Ausprobieren und Erfahrung erreichen. Als allgemeine Regel lässt sich sagen, je dicker das Material und je schneller der Schweißvorgang vonstatten gehen soll, desto mehr Strom wird benötigt bzw. desto leistungsfähiger muss der HF-Generator sein.

Carmos Ansatz beim HF-Schweißen

Carmo hat einen Vier-Stufen-Ansatz für HF-Schweißvorgänge entwickelt. Dieser hängt in erster Linie vom Produktionsvolumen und den Anforderungen an die Automation ab.

Eingangsstufe – einzelne Elektrode

Dies ist eine einfache Möglichkeit, um den Schweißvorgang von Carmo-Teilen einzuleiten. Viele Kunde verfügen bereits über eine Schweißmaschine für lange Teile (engl.: bar welder). Carmo bietet eine einsatzbereite Elektrode, die einfach unter die Leiste gelegt oder an der Leiste angeschraubt werden kann. Carmo hat diese Elektroden mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet. Die Schweißfläche ist strukturiert und die zu verschweißenden Teile können bei Bedarf schnell in der Elektrode eingerastet werden, was eine flexible Platzierung der Folie ermöglicht. Bei Kunststoffteilen mit einem Loch werden diese vor oder nach dem Schweißvorgang mit einer einzelnen Elektrode manuell gestanzt.

Nächste Stufe – UG4-System

Die nächste Entwicklung für eine effektive Produktion ist das UG4-System. Es besteht aus einer gesteuerten Elektrode, die Stanzen und Schweißen in einem Schritt erledigt. Es stehen drei Größen zur Verfügung, damit eine passende Größe für den zu verschweißenden Bereich gewählt werden kann. Die größte Option kann für ovale Teile verwendet werden, wo sich die Elektrode/das Loch nicht drehen soll. Das UG4-System wird ebenfalls einfach unter der Leiste einer Schweißmaschine für lange Teile angebracht. Vorteil ist, dass keine zusätzlichen elektrischen Kabelverbindungen benötigt werden.

Schnellläuferpresse EP3

Bei Fällen, in denen der Kunde keine Schweißmaschine für lange Teile nutzen möchte oder nur einen einzelnen Generator hat, ist die manuelle Presse EP3 eine gute Alternative. Für die Kommunikation mit dem Generator sind ein Koaxialkabel und ein Signalkabel erforderlich. Diese Presse mit einer freistehenden Elektrode von Carmo wird per Hand bedient. Sie kann ebenfalls zum Stanzen verwendet werden. Wenn die Elektrode unten ist, wird von der Schweißmaschine ein Signal ausgesendet, um den Schweißvorgang fortzusetzen. Die Schweißzeit, Abkühlzeit und Stärke werden am Generator eingestellt.

Automatisierte Maschinen

Bei vielen schweißbaren Ösen von Carmo ist ein automatischer Einzug/eine Presse erhältlich, die bei hohen Produktionsmengen den Vorgang vereinfachen. Der Strom zum Schweißen wird über eine Koaxialkabelverbindung von einem externen HF-Generator oder einem Schweißgerät für lange Teile geliefert.
Der Einzug/die Presse transportiert eine Öse zur verschweißenden Elektrode. Der Maschinenbediener legt die Folie auf die gewünschte Stelle unter der Elektrode und startet den Vorgang – für gewöhnlich über ein Fußpedal. In einem Arbeitsvorgang stanzt die Presse ein Loch und verschweißt die Öse. Danach zieht sie die nächste Öse ein, die an einer anderen Stelle auf der Folie angeschweißt werden kann.

Einige Kunden haben die Positionierung der Folie bereits automatisiert und einen vollautomatischen Prozess erreicht.

Weitere Informationen zu den Maschinen und Elektroden von Carmos finden Sie auf der offiziellen Website.

Weiterführende Informationen:

 

PVC- und Kunststoffteile für HF-Schweißvorgänge

Kunststoff- und PVC-Teile für HF-Schweißvorgänge und medizinische Beutel

 

Maschinen und Geräte für HF-Schweißvorgänge

Stanz-/Schweißmaschinen

 

Ösensetzer für HF-Schweißvorgänge von PVC- und Kunststoffösen

Schweiß-/Lötgeräte

 

Elektroden für HF-Schweißvorgänge von PVC-Teilen und anderen Kunststoffteilen

Elektroden für HF-Schweißvorgänge und medizinische Beutel