Die Lösung für einige häufige Probleme mit Elektrodenverbindungen

Warum treten Bindungsprobleme auf – und was können wir tun, um sie zu verhindern?

In letzter Zeit haben wir viel über die verschiedenen Materialien gesprochen, die für Widerstandspunktschweißelektroden verwendet werden können – Materialien, die einzeln oder in Kombination hohen Strömen und großen Anpresskräften standhalten müssen. Aber das ist natürlich nicht die ganze Geschichte. Selbst wenn Sie eine zu 100 % infiltrierte Kupfer-Wolfram-Elektrode haben, in einem Verhältnis von sagen wir 30 % Kupfer und 70 % Wolfram, bieten Sie das Beste aus beiden Materialien – das heißt, die hervorragende Stabilität und Festigkeit von Wolfram bei hohen Temperaturen und das Beste thermische und elektrische Leitfähigkeit von Kupfer . . . selbst dann kann etwas schief gehen.

Das liegt daran, dass Sie neben der Auswahl der Materialien für Ihre Punktschweißelektrode auch über ein gutes Elektrodendesign und eine gute Konstruktion verfügen müssen, wenn Sie konsistente, qualitativ hochwertige Schweißnähte erzielen möchten – ganz zu schweigen davon, dass Sie die längste Lebensdauer Ihrer Elektrodeninvestition erzielen. Sie benötigen nicht nur die richtigen Materialien und Spitzen- und Schaftprofile, sondern auch die richtige Verbindung bei der Herstellung der Elektrode selbst.

Warum das Verbinden von Elektroden wichtig ist

Mängel im Elektrodendesign und in der Bindung können Schwankungen in der Schweißnahtqualität von Endprodukten verursachen, einschließlich schwacher oder fehlgeschlagener Schweißnähte. Denn defekte Verbindungsstellen in den Elektroden selbst reduzieren die Wärmeleitfähigkeit und bewirken, dass der elektrische Widerstand der Elektrode schwankt. Diese Mängel können auch die Lebensdauer der Elektrode verkürzen und häufigere Reparaturen oder Auswechslungen erforderlich machen.

Beispielsweise eignen sich Elektroden aus Wolfram- oder Molybdänlegierungen mit Kupferschaft hervorragend für viele Anwendungen beim Widerstandspunktschweißen. Schließlich haben Wolfram und Molybdän hohe Schmelzpunkte und sind hochtemperaturstabil, während ein Elektrodenschaft aus Kupfer die Wärme schnell ableitet. Es treten jedoch Probleme auf, wenn ein Hersteller diese Legierungen durch einen Lötprozess mit seiner Kupferwelle verbindet.

Wenn das Lot an der Verbindungsstelle zwischen Elektrodenmaterial und Elektrodenhalter nicht gleichmäßig verteilt ist, entstehen Hohlräume, die den elektrischen Widerstand beeinflussen und die Wärmeleitfähigkeit verringern. Das Endergebnis ist eine inkonsistente Verbindungsqualität, wobei die Hohlräume die effektive Verbindungsfläche der Elektrode reduzieren. Darüber hinaus können auch Hohlräume, die durch unzureichende Kapillarwirkung oder falsche Ausrichtung der Teile während des Lötvorgangs verursacht werden, die Haftfestigkeit von Elektroden verringern.

Probleme mit der Erwärmung der Elektrodenspitze sind ein weiteres Problem, das durch Mängel bei der Elektrodenverbindung verursacht werden kann. Denn wenn Schweißstrom durch eine Elektrode fließt, ist die erzeugte Wärme weit verbreitet – sie befindet sich im Körper des Elektrodenkörpers, der Elektrodenspitze, der Spitze-zu-Teil-Schnittstelle, den zu schweißenden Teilen und der Teil-zu-Teil-Grenzfläche. Teil Schnittstelle. Bei jeder weiteren Schweißung baut sich die Restwärme in der Elektrodenspitze auf, bevor sie sich abhängig von der Schweißrate und der Schweißenergie auf einen Durchschnittswert stabilisiert.

Während die Restwärme der Spitze normalerweise keine große Rolle spielt, wenn Sie manuell schweißen – und daher bei einer langsamen Geschwindigkeit –, kann sie in automatisierten Schweißumgebungen ein großes Problem darstellen, wo die Schweißrate eine Schweißung pro Sekunde oder schneller erreichen kann. Hier kann die Restwärme der Elektrodenspitze Schweißprobleme verursachen wie:

• Erhöhte Teileverformung
• Teil bricht
• Schnelle Spitzenoxidation
• Schneller Material-/Plattierungsaufbau an der Spitze
• Reduzierte Schweißfestigkeit
• Starke Spitze-an-Teil-Verklebung
• Schwerer Verschleiß der Spitzengeometrie
• Kürzere Lebensdauer der Spitze

Eine zu hohe Schweißstromdichte kann auch zu starkem Anhaften der Elektrode, Verformung des Spitzenbereichs und Verbiegen der Spitzenlänge führen – was wiederum die Bindungsfähigkeit der Elektroden verringert. Darüber hinaus können Oberflächenverunreinigungen wie Öl, Fett, Rost/Oxide, Zunder oder Schmutz eine Barriere bilden, die ein ordnungsgemäßes Löten bei der Elektrodenherstellung verhindert – was zum tatsächlichen Ausfall des Elektrodenmaterials vom Schaft führt.

Wie man eine fehlerhafte Elektrodenverbindung vermeidet

Glücklicherweise können wir vielen der oben genannten Probleme helfen, indem wir eine nahtlose Verbindung zwischen Elektrode und Schaft schaffen. Mit einer besseren Methode zum Verbinden einer Elektrode mit ihrem Halter können Sie einen gleichmäßigeren elektrischen Widerstand und eine gleichmäßigere Wärmeleitfähigkeit, eine reproduzierbarere Schweißleistung und eine längere Lebensdauer der Elektrode erzielen. Ein solches Verfahren zum nahtlosen Verbinden ist das Non-Defective Bonding (NDB) von Elektrodenbaugruppen aus Wolfram, Molybdän und deren Legierungen, einschließlich Kupfer-Wolfram, Silber-Wolfram und Silber-Wolframcarbid.

Eine nahtlos verbundene Elektrode hat keinen Füllstoff zwischen dem Schaft und der Elektrodenspitze für eine fast 100%ige Verbindung – wodurch ein effektiverer Verbindungsbereich entsteht, der wiederum eine stärkere und gleichmäßigere Schweißnaht zwischen den Werkstücken erzeugt. Darüber hinaus optimieren nahtlos verbundene Elektroden den Temperaturwechsel, um die Wärmebelastung und den Elektrodenverbrauch zu reduzieren.

Im Fall von NDB behält das Verfahren die Eigenschaften der Elektrodenmaterialkomponenten bei, während die Materialien in einer Form verschmolzen werden, um eine Bindung von nur wenigen Mikrometern zu bilden. Im Gegensatz zu gelöteten Elektroden bieten NDB-Elektroden aufgrund der nahtlosen Verbindung zwischen Elektrode und Schaft eine konstante Wärmeleitfähigkeit und einen konstanten elektrischen Widerstand.

Legen Sie die Elektrodenbindung mit der Materialauswahl in den Vordergrund

Ohne das richtige Schweißelektrodendesign und die richtige Konstruktion kann Ihr Endprodukt durch Produktionsverzögerungen aufgrund von Prozessineffizienz, Elektrodenversagen oder schwachen Schweißnähten geplagt werden. Die richtige Verbindung Ihrer Elektroden – mit einem Verfahren wie NDB – ist ebenso wichtig wie Ihre Materialauswahl, um eine gleichbleibende Schweißqualität, ein minimales Anhaften der Elektroden und eine maximale Elektrodenlebensdauer zu gewährleisten.

Einfach gesagt, je besser die Verbindung zwischen den Materialien, aus denen die Elektroden selbst bestehen, desto besser und reproduzierbarer werden Ihre Schweißergebnisse. Wenn Sie mehr über das NDB-Verfahren und seine Vorteile bei der Herstellung von Widerstandspunktschweißelektroden erfahren möchten, können Sie unser kostenloses Whitepaper zur fehlerfreien Verklebung von Widerstandspunktschweißelektroden herunterladen.