Wenn das Widerstandsschweißen ins Schwarze trifft

Yaskawa ist als etablierter Marktführer für Roboterschweißen bekannt und kennt die Nuancen der Lichtbogenschweißautomatisierung. Der robuste und zuverlässige Prozess des Lichtbogenschweißens durch den Einsatz von Industrierobotern hat sich in den letzten Jahrzehnten weiterentwickelt und erfüllt effektiv die unterschiedlichen Fertigungsanforderungen. Während diese gängige Methode zum Zusammenfügen von Metallteilen unglaublich starke Teile mit vielen flexiblen Optionen erzeugt, hat sie auch ihre Nachteile.

Es führt kein Weg daran vorbei, dass die Automatisierung des Lichtbogenschweißens viele Verbrauchsmaterialien verwendet, wie z Draht und Gas. Diese Art der Klebeverbindung ist zwar effektiv, bringt aber zusammen mit den laufenden Kosten für Verbrauchsmaterialien eine neue Ebene potenziell gefährlicher Materialien ins Spiel. Darüber hinaus erzeugt der Roboter-Lichtbogenschweißprozess ein sehr hohes Maß an UV-Strahlung, die bestimmte Sicherheitsvorkehrungen erfordert.

Diese Gründe, zusätzlich zu potenziell langen Zykluszeiten und Anforderungen an die Metalldicke, lassen die Frage aufkommen, ob dies der Fall ist eine bessere Schweißmethode für bestimmte Aufgaben sein.

Punktschweißen
Napoleon Hill, einer der ursprünglichen Motivations-Huckster der Mitte des 20. Jahrhunderts, pflegte zu sagen:„Aus Widerstand wird Stärke“. Dieses Sprichwort hat vielleicht niemanden schnell reich gemacht, wie Hill versprochen hat, aber es enthält viel Wahrheit im Schweißen von heute.

Widerstandsschweißen – insbesondere „Punktschweißen“ – war eine beliebte Metallverbindungslösung für die Automobilindustrie und anderen Herstellern seit vielen Jahren. Bei dieser Methode wird elektrischer Strom zwischen Metallschichten geleitet, während Druck ausgeübt wird, und es entsteht am Ausführungspunkt eine starke Metallverbindung, die als „Nugget“ bezeichnet wird. Es kann auch modifiziert werden, indem radähnliche Elektroden verwendet werden, die für eine längere Schweißnaht entlang einer Naht verlaufen. Obwohl diese Methode einfach in der Natur ist, bietet sie bestimmten Anwendungen große Vorteile:

Kostengünstig
Da beim Punktschweißen kein Füllmetall oder Schutzgas verwendet wird, werden die Kosten pro Schweißnaht und das Gewicht durch die Begrenzung der Verbrauchsmaterialien schnell reduziert. Umgekehrt kann das Lichtbogenschweißen Brennerdüsen und Spitzen verbrauchen. Beim Widerstandsschweißen hat eine Punktpistole Spitzen, die zur Aufarbeitung mehrmals bearbeitet werden können, bevor sie ersetzt werden müssen.

Normalerweise werden die für das Punktschweißen verwendeten Einzelteile gestanzt, was normalerweise mehr sind erschwinglicher als bearbeitete Teile. Die Verwendung von gestanzten Teilen verleiht dem Prozess eine weitere Ebene der Konsistenz und trägt zu den Kosteneinsparungen bei. Die Kosten für Lichtbogenschweiß- und Punktschweißsysteme sind ziemlich vergleichbar, aber beide sind viel billiger als die Laseralternativen.

Sicherer
Lichtbogenschweißverfahren wie MIG- oder WIG-Schweißen erzeugen viel UV-Licht, das für Haut und Augen schädlich ist. Anwender müssen sich dagegen mit einem Augenschutz schützen, wie z. B. einer Schweißerhaube. Die Lichtbogenvorhänge um Schweißer und Roboter herum gelten als sekundärer Schutz, und man sollte sich nicht auf sie verlassen, wenn man eine Schweißnaht in Aktion beobachtet.

Obwohl beim Punktschweißen einige Funken entstehen, sind es weit weniger als die des MIG-Schweißens, das möglicherweise Löcher in einige Materialien brennen kann. Insgesamt kann die Absicherung vereinfacht werden, da sie weder den Lichtbogenüberschlag reduzieren noch die gleiche Menge an Funken und Spritzern kontrollieren muss.

Sauberer
Beim Punktschweißen gibt es wesentlich weniger Schweißspritzer, die die Oberfläche eines Teils und des Bodens der Arbeitszelle verunreinigen können. In ähnlicher Weise werden die Dämpfe drastisch reduziert und der Rauch wird ebenfalls minimiert. Auf der anderen Seite können Lichtbogenschweißspritzer Probleme mit der Teilekosmetik oder dem Umgang mit gefürchteten „Schweißbeeren“ verursachen, die für immer in einem geschlossenen Teil herumrasseln können.

Die Ästhetik beim Punktschweißen ist konsistent und sauber, wohingegen beim Lichtbogenschweißen das Erstellen einer gut aussehenden Schweißraupe manchmal eine Herausforderung sein kann. Alle punktgeschweißten Teile sind zweischichtig, und die Schweißnaht ist im Wesentlichen im Körper des Teils verborgen, anstatt eine gut sichtbare Naht zu erzeugen.

Außerdem wird der Schweißtimer in vergleichbar sein Größen- und Anschlussanforderungen an die Lichtbogenschweißstromquelle. Allerdings wird in der Arbeitszelle kein Drahtfass und kein Kabelkanal mehr benötigt, und die unordentliche Reibahle kann manchmal durch einen Spitzenfräser für eine Punktstrahlpistole ersetzt werden.

Konsequent
Punktgeschweißte Teile erfahren aufgrund des geringeren Wärmeeintrags weniger Verformungen und haben eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit. Die Teile sind im Allgemeinen auch leichter, da sie nach dem Zusammenfügen von zwei gestanzten Teilen hohl sein können. Es muss keine Füllmetall-Metallurgie in Betracht gezogen werden, was den Prozess für unterschiedliche Teile relativ ähnlich macht.

Schneller
Eine typische Quetschzeit beim Punktschweißen dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde, und ein Roboter kann sich sehr schnell von Punkt zu Punkt bewegen. Es ist keine Oberflächenvorbereitung erforderlich, auf die das Lichtbogenschweißen empfindlich reagieren kann. Die Bewegungsgeschwindigkeit eines MIG-Brenners wird durch das Füllmetall, die Wärmezufuhr und andere Variablen begrenzt. Während einige manuelle Lichtbogenschweißprozesse je nach Zugänglichkeit und Teilegröße sehr schwer zu automatisieren sein können, lässt sich nahezu jede Punktschweißanwendung automatisieren. Insgesamt kann die potenzielle Fertigungszeit für ein Teil mit dem Punktschweißverfahren fast halbiert werden.

Herausforderungen
Die größte Herausforderung beim Punktschweißen besteht darin, dass das zu schweißende Teil für das Punktschweißen ausgelegt sein muss, damit die Punktpistole bequem auf beide Seiten des Teils zugreifen kann, um den richtigen Strom und Druck aufzubringen. Ebenso ist die Metalldicke typischerweise auf ca. 3 mm pro Blech begrenzt.

Einige Teile werden je nach Dicke und erforderlicher Scherfestigkeit niemals zum Punktschweißen geeignet sein. Außerdem können Teile, die vollständig abgedichtet werden müssen (Flüssigkeitsbehälter, Druckteile usw.), nicht punktgeschweißt werden. Manchmal können Kleb- und Dichtstoffe zur Steifigkeit und Festigkeit des Teils beitragen, aber dies fügt dem Prozess einen zusätzlichen Schritt hinzu.

Das Punktschweißen erfordert anderes Fachwissen als das Lichtbogenschweißen, ist jedoch im Allgemeinen einfacher. Aber trotz der Intelligenz der heutigen Robotersoftware kann sie nicht die Konstruktion und Ausführung ersetzen, die ein richtig ausgebildeter Schweißingenieur mit beiden Systemen anbieten kann.

Zusammenfassung
Für hochvolumige Teile, die gestanzt werden können, kann Punktschweißen eine ideale Lösung sein. Es kann Kosten, Gewicht und Zykluszeit verringern und gleichzeitig die Sicherheit, Konsistenz, Ästhetik und Sauberkeit mit einem geeigneten System erhöhen. Es ist ein weiteres Automatisierungswerkzeug in der sprichwörtlichen Werkzeugtasche, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und die Zukunft zu gewinnen!