Wärmearme Fügeverfahren

Widerstandspunkt- und Buckelschweißen

Geschichte und Prinzip

Das Widerstandsschweißen beruht auf Joulescher Widerstandserwärmung beim Stromfluß durch die zu fügenden Werkstücke und wurde 1877 von Elihu Thomson erfunden. Seit 1898 wurde es eingesetzt, damals hauptsächlich für Küchengeräte. Seit 1933 wird es in starkem industriellem Umfang in der Kleinteilefertigung (elektrische Kontakte, Relais, Lampenanschlüsse) und in der Karosserie-, Haushaltsgeräte- und Radiatorenfertigung eingesetzt. Das Widerstandspunktschweißen und das mit ihm verwandte Buckelschweißen sind kostengünstige Fügeverfahren und werden daher im Dünnblechbereich mit großen Schweißpunktzahlen eingesetzt.

Widerstandspunktschweißen

Beim Widerstandspunktschweißen fließt unter Aufbringung einer definierten Elektrodenkraft der Schweißstrom durch zwei gegenüberliegende, stiftförmige Elektroden, während sich dazwischen die zu schweißenden Bleche befinden. Anlagen zum Widerstandspunktschweißen können entweder als schwere und leistungsfähige Ständermaschinen ausgeführt sein oder als kompakte Schweißzangen mit begrenztem Leistungsspektrum zur Handhabung von Hand oder per Industrieroboter. Das Widerstandspunktschweißen ist aufgrund seiner hohen Wirtschaftlichkeit ein industriell weit verbreitetes Fügeverfahren, insbesondere im Bereich der automobilen Fertigung. Neue Anforderungen, vor allem der vermehrte Einsatz von Leichtbauwerkstoffen, wie die höherfesten Stähle oder Aluminium, sowie neue Verfahrensvarianten, wie das einseitige Widerstandspunktschweißen sorgen nach wie vor für einen hohen Forschungsbedarf.

Widerstandsbuckelschweißen

Das Buckelschweißen unterscheidet sich vom Punktschweißen dadurch, dass der Ort der Schweißlinsenentstehung nicht durch die Elektroden bestimmt ist, sondern durch den Ort der Buckel. Dadurch wird der Einsatz von großflächigen Elektroden möglich, wodurch der Anlagenverschleiß deutlich reduziert wird. Dieses Verfahren wird wirtschaftlich in Form des Mehrbuckelschweißens angewandt, wodurch sich jedoch Probleme bezüglich der Stromverteilung und der gleichmäßigen Schweißpunktausbildung ergeben. Es sind Untersuchungen durchgeführt worden, wie sich durch Anordnung der Buckel und Veränderung der Werkzeuge die Schweißpunktqualität gleichmäßiger gestalten lässt.

Ausstattung

Das ISF verfügt unter anderem über Schweißmaschinen zum Punkt- und Buckelschweißen mit Wechselstrom, Gleichstrom mit sekundärseitiger Gleichrichtung sowie nach dem Prinzip der Kondensatorentladung. Darüber hinaus sind verschiedene Schweißzangen mit MF-DC-Stromquellen vorhanden. Im Bereich des Mikrowiderstandsschweißens verfügt das ISF über jeweils eine MF-DC- und eine KE-Anlage. Im Bereich der Prozesssimulation für das Widerstandsschweißen verwendet das ISF das Simulationswerkzeug Sorpas.