Die richtigen Widerstandspunktschweißelektroden wählen: Schlüsselfaktoren & Best Practices

Es ist allgemein bekannt, dass hochleitfähige Elektrodenwerkstoffe (Klassen 1 und 2 nach ISO 5182) ideal für das Schweißen niedrigleitfähiger Werkstücke sind. Umgekehrt erfordern hochleitfähige Metalle Elektroden mit geringerer Leitfähigkeit, wie Refraktärmetallelektroden der Klasse 3 nach ISO 5182.

Beispielsweise funktionieren weit verbreitete Kupfer/Chrom- und Kupfer/Chrom/Zirkonium-Elektroden hervorragend mit niedriglegierten und hochfesten Stählen. Zum Punktschweißen dieser ferroen Metallfamilie werden verschiedene Strategien zur Kupferhärtung eingesetzt, um die nötige Materialhärte zu erreichen. (Bemerkenswert: Für hochlegierte rostfreie Stähle werden Kupferlegierungen weiterhin empfohlen; der Schweißprozess wird jedoch auf höhere Kraft und niedrigeren Strom angepasst.) Beim Schweißen von Kupfer eignen sich niedrigleitfähige Metalle wie die Refraktärmetallelektroden-Familie – reines Wolfram, Molybdän, Kupfer-Wolfram-Elektroden und einige Varianten – am besten.

Beim Widerstandspunktschweißen niedrigleitfähiger Metalle wird das Werkstückmaterial (nicht die Elektrode) erhitzt. Kupfer ist ideal, da es Strom und Wärme zum Werkstück leitet. Schweißt man hingegen ein hochleitfähiges Metall, dissipiert das Werkstück die Wärme wie ein Wärmesenke. Dann braucht man eine Elektrode, die Wärme – besonders an der Spitze – speichert und bei hohen Temperaturen steif genug bleibt, um Position und Kontaktmaximierung zum Werkstück zu gewährleisten.

Trotz dieser Prinzipien glänzt kein einzelnes Elektrodenmaterial in jeder Anwendung. Refraktärmetallelektroden gelten oft – manchmal zu Unrecht, aber mit gewissem Grund – als anfällig für Risse oder Delamination an der Spitze durch Thermozyklen. Zwar wahr, wenn sie für völlig ungeeignete hochwiderständige Werkstücke gewählt werden, gibt es Strategien zur Vermeidung von Spitzendelamination. In Anwendungen, wo sie funktionieren, macht ihr Vorteil – Überleben bei hohem Strom, hoher Wiederholrate – sie unverzichtbar.

Probleme bei hochleitfähigen Elektroden finden sich in ausfallsgehärteten Legierungen wie Chromkupfer (CrCu). Wiederholte Wärmzyklen verursachen weitere Ausfällung in die Kupfermatrix, was die Elektrodenhärte erhöht und letztlich die elektrische Leitfähigkeit verringert. Diese metallurgische Transformation während des Einsatzes ist beherrschbar, und die Vorteile der Klassen 1 und 2 bleiben für das Schweißen der richtigen Werkstückmetalle überzeugend.

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