Kunststoffschweißen - Großbehälter in der Land- und Industrietechnik von KOVACAR

Die Reparatur und Instandsetzung (Kunststoffschweißen) von Großbehältern zählt zu den Hauptspezialisierungen des Unternehmens KOVACAR.sk und seines Teams. Unter anderem konzentriert sich unser Team auch auf spezifische Analysen – Ursachen der Rissbildung beim Einsatz von Großbehältern, Analysen von Neigungen und Verzug, die Beseitigung von Mängeln und Beratung. Die Frage lautet: Warum für neue Behälter bezahlen, wenn sich Ihr beschädigter Behälter zu einem Bruchteil des Preises reparieren lässt? Und dabei zum Umweltschutz beitragen?

Schwere Maschinen in der Land-, Forst- und Industrietechnik haben vieles gemeinsam. In der Regel handelt es sich stets um massive Maschinen und deren Bauteile, die unter anspruchsvollen Bedingungen arbeiten. Bestimmte Komponenten wie Kraftstofftanks mit einem Fassungsvermögen von häufig 300, 400 und mehr Litern Kraftstoff müssen hohen Belastungen, Spannungen und Verzug standhalten. Eine ungleichmäßige Belastung führt häufig auch zu ungleichmäßigem Verzug, der wiederum lokale Spannungen verursacht. Natürlich hat jeder Kunststoff einen genau definierten Elastizitätswert (Streckgrenze R_e und Zugfestigkeit R_a). Das Überschreiten des Wertes R_e verursacht Verzug, und das Überschreiten des Wertes R_a führt zu einer Schädigung - einem Riss. Ein nicht zu vernachlässigender Faktor ist auch die Alterung des Kunststoffs (UV-Beständigkeit) sowie die in den Behältern verwendeten chemischen Verbindungen (Kraftstoffe, Pestizide, Herbizide, Düngemittel und andere).

Damit ein Behälter solchen Belastungen standhält, wird er bereits während der zeichnerischen Entwurfsphase einer sogenannten numerischen Simulation unterzogen, deren Ziel es ist, die genannten Spannungskonzentrationen zu erkennen und vorherzusagen, was teilweise auch gelingt. Allerdings wird häufig vergessen, das Tankmodell auch auf zyklische Ermüdung zu prüfen, die einen wesentlichen Bestandteil der gesamten Berechnung bildet. Aus diesem Grund gibt es zahlreiche Behälter, die immer an denselben Stellen reißen (Abb.1 A). Um die genannten (fertigungsbedingten) Mängel zu beseitigen, muss eine Analyse des Verzugs durchgeführt werden, auf die sich unser Unternehmen new.KOVACAR.sk spezialisiert hat. Selbstverständlich bildet die Verzugsanalyse die Grundlage für die Ausarbeitung von Maßnahmen zur langfristigen Beseitigung der Probleme.

Abb.1: Ausgewählte Arten beschädigter - instand gesetzter Kraftstofftanks (von links), A) Mähdrescher CLAAS, B) JCB Fasttrac 8250, C) Traktor John Deere

Kraftstofftanks und Kraftstoffbehälter werden überwiegend aus sogenannten weichen Kunststoffen hergestellt, deren charakteristische Eigenschaften sich aus ihrer Struktur selbst ergeben. Eine entstandene Schädigung (Durchschlag, Durchbrennen, Riss) lässt sich nahezu immer reparieren. Der geschweißte Bereich weist dieselben Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften auf wie das ursprüngliche – oder sogar ein neues Produkt. Dabei darf jedoch die Porosität des Materials nicht vergessen werden (wie bereits erwähnt). In den Poren befinden sich häufig Rückstände (z. B. Kraftstoffe, Stickstoffdünger, Herbizide und Ähnliches). Diese können beim Kunststoffschweißen eine Detonation verursachen (sehr gefährlich). Auch aus diesem Grund verwendet unser Team spezielle Gase und Gasgemische, die das Auftreten unerwünschter Wirkungen verhindern (sogenannte Inhibitoren). Die Gruppe der Kraftstoffbehälter (Abb.1) bildet nur eine kleine - ausgewählte Gruppe der vom Unternehmen new.KOVACAR.sk reparierten Behälter. Abb.1 A) zeigt einen Kraftstofftank für einen Mähdrescher CLAAS, einen ungünstigen Konstruktionsentwurf und negative Winkel in der Geometrie, die Zugspannungen an der Oberfläche und Risse verursachen. Weltweit treten bei jedem Exemplar erhebliche Probleme auf; der Riss und seine Entstehung stehen in direktem Zusammenhang mit der Nutzungsdauer. Das Verschweißen des Risses in Verbindung mit einer kurzen Analyse und der Ausarbeitung von Maßnahmen gewährleistete den weiteren langfristigen und störungsfreien Einsatz der Maschine bei minimalen Kosten. B) JCB Fastrac – großflächiges Durchscheuern des Tanks durch den Reifen, an dem Schlamm und andere Verunreinigungen hafteten. Hauptziel der Instandsetzung war eine geringfügige Verkleinerung des Tanks, um Kollisionen zu vermeiden. C) Klassischer Durchschlag eines Tanks für einen Traktor John Deere.

Eine besondere Gruppe bilden Verkleinerungen oder umgekehrt Erweiterungen von Kraftstoffbehältern. In vielen Fällen ist die Größe des Kraftstofftanks unzureichend, oder er behindert andere Maschineneinrichtungen und muss verkleinert werden. Auch solche speziellen Anpassungen führt das qualifizierte Team des Unternehmens new.KOVACAR.sk durch. Abb.2 (von links) zeigt den Ablauf beim Kürzen des unerwünschten Teils. Ein so angepasster Tank weist dieselben Funktions- und Festigkeitseigenschaften wie der ursprüngliche auf (mit Ausnahme des verringerten Volumens).

Abb.2: Ablauf der Verkleinerung eines Kraftstofftanks für einen Traktor John Deere. A) Mess- und Schneidvorgang, B) neue Tankform, C) vorletzter Bearbeitungsschritt am Tank (Ansicht 1), D) vorletzter Bearbeitungsschritt am Tank (Ansicht 2)

Bei jeder Reparatur von Großbehältern spielen mehrere wesentliche und nicht zu vernachlässigende Einflüsse eine Rolle. Ein Riss (eine Schädigung) kann als zufälliges Ereignis oder als Ergebnis systematischer Belastung entstehen. Ein zufälliges Ereignis wird durch eine lokale Belastung verursacht (Durchschlag, Aufprall, mechanische Schädigung und andere). Wenn ein Riss durch systematische Belastung entsteht (beispielsweise auch nach dem Verschweißen), müssen wir die Fehlerursache an anderer Stelle suchen. Meist liegt der Fehler gerade in der Konstruktion, ihrer Art oder Form. Um die problematische Stelle zu finden, muss der Behälter (1000 und mehr Liter) einer Neigungsanalyse unterzogen werden. Dabei handelt es sich um eine Reihe methodisch genau definierter wiederholter Messungen, Berechnungen und Hypothesen, die eindeutig auf die Ursache der Entstehung von Defekten und Schädigungen hinweisen müssen. Zu ihrer Beseitigung sind gerade Erfahrungen mit der Konstruktion und Fertigung beispielsweise einer Tragkonstruktion erforderlich, die nicht ihrerseits weitere Schädigungen verursacht.

Abb.3: Ausgewählte Fotodokumentation aus zahlreichen Analysen, die vom Team des Unternehmens KOVACAR.sk durchgeführt wurden

Ziel dieses Artikels ist es lediglich, in vereinfachter und verkürzter Form die Komplexität der technologischen Prozesse beim Kunststoffschweißen zu beschreiben. Es gibt zahlreiche theoretische Veröffentlichungen, doch nur Erfahrung, Sinn für Details und Verantwortung „für jede Schweißnaht“ bilden die Voraussetzung für die erfolgreiche Bewältigung anspruchsvoller Aufgaben. Das hochqualifizierte Team des Unternehmens new.KOVACAR.sk unter der Leitung von Herrn Ján Španielka (sen.) bietet der breiten Öffentlichkeit, Konzernen und Unternehmen seine professionellen Dienstleistungen im Bereich des Schweißens nahezu aller Kunststoffarten an. Eine Vielzahl realisierter Projekte, Fotodokumentationen, Analysen und Reparaturen bildet die tragende Säule der Referenzen. Wenden Sie sich mit Ihrem Problem an uns und sparen Sie erhebliche finanzielle Mittel durch Recycling, Reparatur und Instandsetzung von Kunststoffbehältern aller Art.

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