PE-Tanks schweissen Wir wollen den vorhandenen Raum bestmöglich nutzen, angebotene Serientanks passten aber irgendwie nicht so richtig. Eine Anfrage bezüglich Anfertigung war ebenfalls nicht so erfolgreich. So haben wir uns entschieden die Tanks selbst zubauen. Drei Wassertanks sollten unter dem Bett im Bugbereich verstaut werden, zwei Dieseltanks kommen an beide Seiten des Motorraums. Mit dem Einzelvolumen von ca. 240 l können wir ca. 720 l Wasser und ca. 480 l Diesel bunkern, das sollte für unsere Zwecke reichen.Die Materialfrage, Alu, Edelstahl, Stahl, PE, PP, Epoxy, welches sollten wir verwenden? PE-Tank werden im KFZ- / LKW-Bereich erfolgreich eingesetzt, ebenso Bootstanks von der Stange, allerdings nicht eckige sondern „rund“ geschleuderte. Diese können eine geringere Wandstärke haben, da in sich stabiler. Wenn also aus Platten verschweißt, dann stärkere Platten. Gut, Gewicht im Vergleich zu entsprechenden Serien-PE-Tanks also ca. das doppelte bei 10 mm Plattenstärke. Fünf Tanks a 30 kg kein Problem bei uns, haben sowieso zu wenig Gewicht an Bord. Ein Alutank in entsprechender Dimensionierung würde bei 4mm Wandstärke ebenfalls so viel wiegen. Vom Materialpreis sogar etwas teurer. Die KonstruktionDie Baumaße konnten für alle fünf Tanks gleich sein, ein gewisser Vorteil. 50 x 30 x 170 cm, Fassungsvermögen ca. 240 Ltr. Mit zwei Inspektionslöchern (anfangs war nur eines vorgesehen), da auch ein Schlingerschott eingebaut wurde und man trotzdem jeden Winkel erreichen sollte. Die Größe der Löcher sollte kein Problem sein, einen Verstärkungsflansch an den Tank geschweißt, Deckel mit O-Ring versehen und mit 8 Schrauben am Flansch geschraubt, ohne in den Tank oben durchbohren zu müssen, sollte bei dieser Plattenstärke reichen. Bei den Wassertanks werden die Auslässe unten angebracht und absperrbar in einen Bus geführt. So kann die Wasserentnahme entsprechend gesteuert werden. Sollte etwas undicht werden, müsste ich mit Wasser in Bilge rechnen, das aber von unten nicht bis zum Fußboden reichen würde.
Ein Schwallblech wurde in der Mitte quer eingebaut. Zwei Steifen oben quer PE –SchweißenDie folgende Beschreibung des PE-Schweißens ist ausschließlich auf diese Aufgabe, mit diesem Material (PE) und mit den mir zur Verfügung gestandenen Werkzeugen bezogen und amateurhaft beschrieben. So weit ich erfahren habe, unterscheiden sich einige Arbeitsschritte und Techniken für andere Materialien wie PVC oder PP erheblich. Gleich vorweg, für die Verfahren Extruderschweissen oder Stumpfschweissen fehlten mir die Geräte bzw. waren zu teuer. In Frage kam nur das Warmgasschweißen mit einer Schnellziehdüse und einer Heftdüse. Begonnen wurde natürlich mit Lesen, Fragen, Diskutieren und Ausprobieren. Im Prinzip wird ein PE-Draht (in diesem Fall 4mm) und das Grundmaterial durch ein Heißluftgerät über eine Düse erwärmt, und über eine Zuführung durch ziehen und Druck mit korrektem Winkel und Geschwindigkeit in/auf die Fuge „geschmolzen“ und zieht sich von selbst über den Zulauf nach. Gleich vorweg Temperatur – Druck – Geschwindigkeit – Anstellwinkel sind die wichtigsten Parameter.
Ziehen der Düse. Draht kommt von oben.
Gefunden habe ich hierzu die beiden Infos, neben anderen, die eine sehr gute Beschreibung für dieses Verfahren lieferten. Anleitungen http://www.laramyplasticwelders.com/bookpage.html und Simona http://www.simona.de/static/sites/default/de/assets/Informationsmaterial/deutsch/Verarbeitung/schweissen_d_180705.pdf TemperaturAls ersten Punkt die Temperatur, diese Angaben findet man relativ leicht, u.a. hatte ich den Hersteller telefonisch kontaktiert. Habe mit 280 – 320 Grad geschweißt. Diese Temperaturen liegen unter der Zersetzungtemperatur von PE. Wichtig, nach der ersten Runde von fehlerhaften Nähten erst erkannt, diese Temperatur muß ca. 5 mm innerhalb der Düse erreicht werden. Die Anzeige am Gerät war nicht ausreichend. Dies liegt an dem Adapter und an der Düse, in beiden Fällen selbstgebaut. Hier wird Temperatur abgeleitet und fehlte am Draht in der Düse. Ich würde in jedem Fall empfehlen, mit einem Messgerät überprüfen. (hatte mir dann eine Tabelle gezeichnet, eingestellte Temperatur zu Düsentemperatur). Natürlich benötigt das Heißluftgerät auch eine gewisse Vorwärmzeit, ca. 3 min sollten genügen. Diese beiden Faktoren bestimmen das Schmelzverhalten des Drahtes und das Erwärmen des Grundmaterials. Bei Innenkanten und -ecken sollte die Temperatur etwas niedriger sein, so um den unteren Wert, da es hier zum Hitzestau kommt und dadurch der Draht zu weich werden könnte. An Außennähten ist eher der höhere Wert sinnvoll. Der verschweißte Draht soll verformt sein, ein runder Draht in der Naht deutet auf zu geringe Temperatur hin und lässt sich nach leichtem Erkalten oder aber auch nach vollständigem Aushärten von der Naht abziehen/abhebeln. Eine Geruchsbelästigung entsteht erst bei sehr viel höheren Temperaturen, auch ein Unterschied zu PVC. GeschwindigkeitDie Ziehgeschwindigkeit bestimmt die Zeit der Einwirkung der Heißluft auf den Draht und das Grundmaterial. Zu geringe Geschwindigkeit erhöht die Hitzeinwirkung und verursacht zwei Dinge. Der Draht schmilzt in Relation zum Auftrag zu viel und verklebt in der Düse. Damit reißt/schmilzt er ab und kann sich nicht weiterziehen. DruckOhne Druck lässt sich PE nicht verschweißen (ich glaube kein Kunststoff). Es muß im Zustand der Erwärmung eine Pressung der Teile (hier Draht zu Grundmaterial) erfolgen. Zumindest solange, bis das Material in der Naht wieder leicht abgekühlt ist. Dieser Vorgang wird in Balance von Temperatur, Geschwindigkeit und Druck über die Schnellziehdüse erreicht, die vom Schweißer mit Druck auf die Naht geführt wird. (Beim PVC – Schweißen genügt es den Draht/Stab in die Naht zu drücken und dabei mit dem Grundmaterial zu erwärmen, PE-Draht ist hierfür zu weich, deshalb ist hier eine Ziehdüse sinnvoll). WinkelDer richtige Winkel, also die Stellung von Düse und Gerät zur Schweißnaht. Ich würde sagen je nach Düse, aber in der Naht so an die 45 Grad seitlich gesehen. Axial ist der Winkel durch die Lage in der Naht bestimmt. Im Gegensatz zum Metallschweißen, schmilzt der Draht nicht in die Naht ein, muß also unter einem logischem Winkel hineingedrückt werden. Hierzu sollte die Düse (bei mir mit Adapter) in der Achse drehbar sein, um für der aktuelle Naht und der Schweißposition eine günstige Haltung zu erreichen. NahtvorbereitungHier ist erstmal die Planung der Nähte zu sehen. Da kein verlaufendes Schweißbad entstehen kann, sollte man versuchen mit evtl. unterschiedlichen Drahtstärken die gewünschten Nähte zu füllen. Dies wird selbst mit Kombinationen von Drahtstärken oft nur schwer erreichbar sein, dann muß man sich entscheiden eher etwas weniger füllen oder mehr und evtl. weghobeln/fräsen. Die zweite Methode wird nicht empfohlen, da durchs Fräsen Kerben entstehen könnten. A... Flansch verschweißt, B... Inspektionsdeckel verschraubt, C... O-Ring
Abziehen - SchabenDas erste Abziehen sollte Fabrikationsrückstände / sonstige Verschmutzungen, die in die Naht gelangen könnten, entfernen und das PE „blank“ bekommen. In der Folge beim Schweißen entstehen durch die Erwärmung leichte Überzüge an geschweißtem Draht und Grundmaterial, wird wohl ein fließender Übergang zum Zersetzungsprozess sein. Erkennbar an eine Hauch entlang der Erwärmungszone. Im Bereich der nächsten Lage sind diese Beläge abzuschaben. Der Draht wurde mit einem sehr groben Glitzi-Pad abgezogen und dabei etwas gerade gebogen, damit er sich während des Schweißvorganges nicht unkontrolliert um das Heißluftgerät „wickelt“. Dabei kann es passieren, daß der Draht am Gerät zu sehr erhitzt wird und an der Oberfläche die Zersetzungmerkmale sichtbar werden. Vorallem gelbbraune Kontaktspuren, die ganz sicher auf verbranntes PE hinweisen und die natürlich nicht in die Schweißnaht gelangen sollten. Hier eine Innenwurzelnaht. Man erkennt das mitgezogene Grundmaterial,am Übergang leicht über den Schweißdraht gelegt.
SchweißpositionMan muß ja einen gewissen Druck (ca. 2-3 kg / cm**2) ausüben, in verschiedenen Positionen und gleichzeitig langsam (manchmal schon gelangweilt) ziehen. Und das geht in die Arme und je nach Stellung auch in den Rücken … SchweißenDa gäbe es einiges zu schreiben, findet man aber in den beiden Literaturangaben. Draht hatte ich meist abgelängt, Rest kann man immer wieder an engen Stellen brauchen. Reißt der Draht oder war zu kurz, so sollte das Schweißende einige Millimeter zurück ausgearbeitet werden. Ebenfalls die Startstellen. Man erkennt (hier beim weißen Draht) ein milchig weißes Anfangsstück Naht, das nicht verschweißt wurde. Bei Druck und einer engen Naht kommt es vor, dass Grundmaterial in die Schweißnaht mit eingeschmolzen/gezogen wird. Da ich weißen Draht und schwarze Platten hatte, war dieser Effekt leicht zu erkennen. Ich konnte keinen Nachteil erkennen, solange der Draht wie gewohnt weiterläuft. Wird er aber nicht mehr nachgezogen, es entsteht ein Hohlraum, der von geschmolzenem Grundmaterial überdeckt wird, aber es fehlt die Füllung. Dann Abbrechen, die Naht raus- zurückarbeiten, neu beginnen. Im Tankinneren kann man nicht beliebig Nähte führen. Da sollte man sich vorher überlegen, wie die Platzverhältnisse für das Gerät und die Düse sind. Eher von den Ecken wegziehen, 2/3 Naht legen, beenden und dann von der anderen Seite ditto das letzte Drittel legen und mit festem Druck über den vorher verjüngten Stoß. Die nächste Lage von der anderen Seite so beginnen. Hier ein Steignaht
Für Heftarbeiten habe ich eine Heftdüse verwendet. Diese Düse hat keine Führung für den Draht aber einen kleinen Schnabel, mit dem man das warme Grundmaterial „verdrückt“. Die Heftungen sind nicht belastbar, reichen aber meist aus, die Plattenstöße in der Position zu halten. Kleine Stücke schweißt man mit Resten. Mit Restdrahtstücken verschweißen, Gerät abziehen, später die Reste abschneiden. Als Stützen für die Tankdecke innen wurden ca.50 - 80 x 20 mm Stücke seitlich so angebracht.
Die Stützen für die Tankdecke, mit Zwingen befestigt und mit kurzen Drahtresten geschweißt.
Eine gute Beleuchtung ist ebenfalls notwendig, hatte einen mobilen Scheinwerfer, der immer pro Naht positioniert wurde. Zufällig hatte ich weißen Draht bestellt, aber schwarze Platten. Die Schweißnahtqualität sollte darunter nicht leiden, lt. Hersteller. Für mich war aber dieser Kontrast zwischen Draht und Grundmaterial sehr hilfreich. Konnte so besser Fehler erkennen und besser lernen. Schweißverzug tritt ebenfalls auf. Die Platten werden in Richtung Naht gebogen. Dies kann man ausgleichen, indem man bei beidseitigem Schweißen wechselweise innen und außen schweißt. Jede Naht muß aber vorher zumindest handwarm abkühlen, bevor man die Gegenlage schweißt. Schwallblech eingeschweißt
Die Steifen am Deckel, über den Tank leicht vorgespannt.
WerkzeugeDas Heißluftgerät war im ersten Versuch ein professionelles Gerät für Warmgasschweißen/Handziehschweißen der Firma Leister. War das Gerät meines Bekannten, der mir das Schweißen beigebracht hat. Dann habe ich mir das Gerät von Bosch gekauft. Die erhältlichen Düsen waren allerdings nicht zu gebrauchen. Die Verbindung Gerät Düse war nicht druckstabil und die Kanten viel zu scharf. So habe ich mir eine Ziehschweißdüse und eine Heftdüse von Wegener besorgt. Hierzu musste ich mir einen Adapter drehen. Wichtig war die Einhandverstellung des Adapters am Gerät, auch wenn es heiß ist. Hierzu wurde ein Ring abgesetzt, geschlitzt und eine Imbusschraube montiert. So kann der Adapter mit einer Hand gelockert und verdreht werden. Heißluftgerät mit Temperaturbereich bis zu 600 Grad und 600 ltr/min Luftstrom.
Diverse Werkzeuge Gartenschere zum Ablängen des Drahtes. Diese Lösung war eindeutig die beste gegenüber Seitenschneidern o.ä. Man kann mit dieser parallel schneidenden Schere auch schräge Ansatzstücke mit einer Hand von er Rolle schneiden. Messingbürste zum Reinigen der Düse. Verschiedene Stechbeitel zum Abflachen von Nahtansätzen oder Rausarbeiten von fehlerhaften Nähten. Habe das einige ausprobiert, der Erfolg hängt ein bißchen auch von den Nahtgeometrien ab. Ein Messer zum Trennen von fehlerhaften Nähten. Kleiner Hobel zum Kantenbrechen und evtl. Überständen. Schaber in verschiedenen Formen. Am besten hat sich ein kleiner Dreieckschaber für das Nacharbeiten von Nähten bewährt, wobei die Klingen an die Nahtformen ein wenig angepasst wurden. Und ganz wichtig, das Temperaturmessgerät. Die Drahtspitze der Messleitung ca. 5 mm in die Düse eingeführt.
Tankschweissen Erster VersuchFünf Tanks waren vorerst das Ziel, 170 x 50 x 30 cm ca. 240 Liter Inhalt. Aus schwarzen PE-Platten 10 mm Stärke, 4 mm Draht weiß.
Die Nähte waren ursprünglich Kant auf Kant gedacht, dies war aber nicht so einfach zu fixieren. So geänderte Nähte wie im Bild erkennbar. Seitenteile auf Bodenplatte aufgestellt, Doppel-V-Naht, je 3 Lagen pro Seite. Der Deckel konnte so nicht geschweißt werden, deshalb flache, einseitige V-Naht.
So alle fünf Tanks geschweißt, fünf Tage Arbeit. Dann erst den ersten Drucktest vollzogen und die Deckel knallten raus …. Schon bei 1,5 m Wassersäule, knarzten bereits beim Aufpumpen und dann peng… Naja – Fehlersuche. Abgehebelte Naht am Flansch für den Inspektionsdeckel
Die Kontrolle der Innennähte war weniger deprimierend. Hier war der Hitzestau wohl ausreichend, genügend Schmelztemperatur zu entwickeln. Tankschweissen zweiter VersuchTestschweißungen ergaben zufällig, daß eine kleine Öffnung in der Fuge das Durchschweißen in der Wurzelnaht ermöglicht. Also den Deckel rund um gekürzt, ca. 2 mm und beim Heften auf Abstand gehalten. Außerdem wurde ein Absatz in die Seitenflächen gefräst, um mit dieser Materialverjüngung das Erhitzen so erleichtern und damit besser binden. Biegetests ergab kein ruckartiges Brechen, die Platten konnte man um 90 Grad gegeneinander verbiegen, ohne dass Nahtmaterial abbrach. Übrigens, die ursprüngliche Absicht, die Platten Kant auf Kant zu schweißen wäre bezüglich Durchschweißen noch günstiger, da die verjüngten Kanten ja schon vorhanden gewesen wären.
Zwei saubere Decknähte
Drucktestkonfig, mit Schraubzwingen die endgültige Fixierung simuliert
Tank aufgeblasen ....
Diesmal etwas schlauer und den ersten neu geschweißten Tank geprüft. Kein Knarzen mehr beim Aufpumpen und bis zu 6 m Wassersäule (0,6 Atm) abgedrückt, fertig…. Ein fertiger Tank, nach der ersten Runde, noch mit einer Inspektionsöffnung.
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