Was ist Widerstandsschweißen? - Typen und Funktionsweise

Was ist Widerstandsschweißen?

Widerstandsschweißen ist das Verbinden von Metallen durch Aufbringen von Druck und langzeitigem Stromdurchgang durch den zu verbindenden Metallbereich. Der entscheidende Vorteil des Widerstandsschweißens besteht darin, dass keine anderen Materialien zum Herstellen der Verbindung benötigt werden, was dieses Verfahren äußerst kostengünstig macht.

Es gibt verschiedene Formen des Widerstandsschweißens (z. B. Punkt- und Naht-, Buckel-, Blitz- und Stauchschweißen), die sich hauptsächlich durch die Arten und Formen der Schweißelektroden unterscheiden, die zum Aufbringen des Drucks und zum Leiten des Stroms verwendet werden.

Die Elektroden, die aufgrund ihrer hervorragenden Leitfähigkeitseigenschaften typischerweise aus Legierungen auf Kupferbasis hergestellt werden, werden durch Wasser gekühlt, das durch Hohlräume in der Elektrode und den anderen leitfähigen Werkzeugen der Widerstandsschweißmaschine fließt.

Widerstandsschweißmaschinen werden für eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobil-, Luftfahrt- und Industrieindustrie entwickelt und gebaut. Durch die Automatisierung ist die Aktion dieser Maschinen hochgradig kontrolliert und wiederholbar, was es den Herstellern ermöglicht, die Produktion problemlos zu besetzen.

Wie funktioniert Widerstandsschweißen?

Das Widerstandsschweißen wird im Allgemeinen verwendet, um zwei einfache Metallwerkstücke miteinander zu verbinden. Durch Schweißelektroden, die eine Kraft auf die Bleche ausüben, wird ein elektrischer Strom an die Bleche (oder alle zu verbindenden Werkstücke) geliefert.

Diese Kraft wird dann in Wärme umgewandelt. Die Wärme wird so erzeugt, dass das Metall an der Stelle schmilzt, an der sie den „Widerstandspunkt“ zwischen den Stoßflächen verbinden. Die Elektrode entzieht dann dem geschmolzenen Schweißbereich Wärme, die an dem Punkt, an dem sie erstarrt, eine Schweißlinse bildet.

Vor, während und nach dem Anlegen eines Stroms wird eine Kraft ausgeübt, die den Kontaktbereich begrenzt.

Arten des Widerstandsschweißens

1. Punktschweißen und Nahtschweißen

Das Widerstandspunktschweißen erzeugt, wie alle Widerstandsschweißverfahren, Schweißnähte unter Verwendung von Wärme, die durch den Widerstand gegen den Schweißstromfluss zwischen den Stoßflächen erzeugt wird, sowie durch Kraft, um die Werkstücke über einen definierten Zeitraum zusammenzudrücken.

Beim Widerstandspunktschweißen werden die Flächengeometrien der Schweißelektroden selbst verwendet, um den Schweißstrom auf die gewünschte Schweißstelle zu fokussieren und Kraft auf die Werkstücke auszuüben. Sobald ein ausreichender Widerstand erzeugt wird, werden die Materialien abgesetzt und kombiniert, und ein Schweißklumpen wird gebildet.

Das Widerstandsnahtschweißen ist eine Unterart des Widerstandspunktschweißens, bei dem radförmige Elektroden verwendet werden, um Kraft und Schweißstrom auf die Teile zu übertragen. Der Unterschied besteht darin, dass das Werkstück während des Anlegens des Schweißstroms zwischen den radförmigen Elektroden rollt.

Abhängig von den jeweiligen Schweißstrom- und Schweißzeiteinstellungen können die erzeugten Schweißnähte überlappend sein, eine vollständige Schweißnaht bilden, oder einfach einzelne Punktschweißungen in definierten Abständen sein.

2. Buckelschweißen

Wie andere Widerstandsschweißverfahren nutzt auch das Buckelschweißen Wärme, die durch den Widerstand gegen den Schweißstromfluss erzeugt wird, sowie Kraft, um die Werkstücke über einen definierten Zeitraum zusammenzudrücken.

Buckelschweißen lokalisiert die Schweißnähte an vorbestimmten Punkten durch Verwendung von Vorsprüngen, Prägungen oder Schnittpunkten, die alle die Wärmeerzeugung am Kontaktpunkt fokussieren. Sobald der Schweißstrom am Kontaktpunkt einen ausreichenden Widerstand erzeugt, brechen die Vorsprünge zusammen und bilden die Schweißlinse.

Solide Vorsprünge werden häufig beim Schweißen von Befestigungselementen an Teile verwendet. Prägungen werden häufig beim Verbinden von Blech- oder Plattenmaterial verwendet. Ein Beispiel für Buckelschweißen mit Materialüberschneidungen ist das Kreuzdrahtschweißen.

In diesem Fall lokalisiert der Schnittpunkt der Drähte selbst die Wärmeerzeugung und damit den Widerstand. Die Drähte setzen sich ineinander und bilden dabei eine Schweißlinse.

3. Blitzschweißen

Wie andere Widerstandsschweißverfahren nutzt das Blitzschweißen Wärme, die durch den Widerstand gegen den Schweißstromfluss erzeugt wird, sowie Kraft, um die Werkstücke über einen definierten Zeitraum zusammenzudrücken. Blitzschweißen ist ein Widerstandsschweißprozess, der Widerstand durch Blitzwirkung erzeugt.

Diese Aktion wird durch eine sehr hohe Stromdichte an sehr kleinen Kontaktpunkten zwischen den Werkstücken erzeugt. An einem vorbestimmten Punkt, nachdem der Blitzvorgang begonnen hat, wird eine Kraft auf das Werkstück aufgebracht und sie werden mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zusammenbewegt. Durch diese Kraft erzeugtes schnelles Umkippen entfernt Oxide und Verunreinigungen aus der Schweißnaht.

4. Umgekipptes Schweißen

Wie andere Widerstandsschweißverfahren wird auch beim Stauchschweißen Wärme verwendet, die durch Widerstand gegen den Schweißstromfluss erzeugt wird, sowie Kraft, um die Werkstücke über einen definierten Zeitraum zusammenzudrücken.

Ähnlich wie beim Flash-Schweißen sind die Werkstücke beim Upset-Schweißen bereits in festem Kontakt miteinander, sodass kein Flashen auftritt. Druck wird angelegt, bevor der Strom gestartet wird, und wird beibehalten, bis der Vorgang abgeschlossen ist.

Anwendungen des Widerstandsschweißens

• Widerstandsschweißen wird in der Massenproduktion zum Schweißen von Blechen, Drähten und Rohren eingesetzt.
• Es wird zum Schweißen von Stangen, Kästen, Dosen, Stäben, Rohren und Rahmenmetallen aus mittel- und hochbeständigen Materialien wie Stahl, Edelstahl und Siliziumbronze verwendet, die leicht zu schweißen sind.
• Es wird beim Schweißen von Flugzeug- und Automobilteilen verwendet
• Es wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen verwendet.
• Es wird zur Herstellung von Kraftstofftanks für Autos, Traktoren usw. verwendet.
• Es wird zur Herstellung von Drahtgeweben, Gittern, Gittern, Maschenschweißnähten, Behältern usw. verwendet.

Vorteile des Widerstandsschweißens

• Ähnliche und ungleiche Metalle können geschweißt werden
• Hochgradig automatisiert
• Effizient mit hoher Produktionsrate und hoher Schweißrate
• Kostengünstig
• Umweltfreundlich, erzeugt wenig Abfall oder Umweltverschmutzung
• Kein Füllmetall oder Fremdmaterialien wie Stäbe, Flussmittel, Inertgase, Sauerstoff oder Acetylen erforderlich

Nachteile des Widerstandsschweißens

• Komplexe und oft teure Maschinen Eine Widerstandsschweißmaschine erfordert im Allgemeinen ein hohes Maß an technisch geschultem Personal, um sie zu bedienen
• Die Dicke des Werkstücks ist oft begrenzt
• Es ist weniger effizient für Materialien mit hoher Leitfähigkeit
• Hohe elektrische Leistung erforderlich