Blitzstumpfschweißen vs. Stumpfschweißen: Hauptunterschiede und Vorteile

Was ist ein Blitzstumpfschweißgerät?

Ein Blitzstumpfschweißgerät (Flash Butt Welder) nutzt eine zuverlässige Fügetechnologie – den Blitzstumpfschweißprozess – um optimale Ergebnisse mit niedrigsten Fehlerquoten zu erzielen. Es ist üblich, Blitzstumpfschweißen mit Stumpfschweißen zu verwechseln, einer früheren Schweißtechnik. Daher besprechen wir beide Prozesse im Laufe ihrer Entwicklung und ihre Unterschiede.

Zusätzlich gibt es eine breite Palette an Blitzstumpfschweißmaschinen, typischerweise in stationäre und mobile Typen unterteilt. Stationäre Modelle umfassen Systeme hauptsächlich in großen Schweißwerken für das Verbinden kurzer oder langer Schienen. Mobile Einheiten beinhalten mobile Schweißsysteme für die Herstellung durchgehender Gleisabschnitte direkt im Gleis. Beide Typen produzieren hochwertige Schweißnähte für nahezu alle Komponententypen für Weichen.

Wie funktioniert Stumpfschweißen?

Als eine der frühesten Formen des Widerstandsschweißens war Stumpfschweißen in den frühen Industrietagen weit verbreitet in der Metallindustrie. Obwohl es dem modernen Stumpfschweißen sehr ähnlich funktioniert, liegt der bemerkenswerte Unterschied in der Anwendung von Druck und Strom.

Trotz der Verbreitung in frühen Industriejahren war es nicht immer verfügbar, wegen des hohen Drucks, der nötig war, um die anschweißenden Enden großer Werkstücke auf Formtemperatur zu bringen. Die Vorbereitung war umständlicher und erforderte mehr Vorsicht. Schweißmaschinenbediener mussten sicherstellen, dass Oberflächen sauber, glatt und parallel sind. Ohne ordnungsgemäße Vorbereitung würden Hot Spots auf der Schweißfläche durch ungleichmäßigen Stromfluss entstehen.

Bei einem grundlegenden Stumpfschweiß werden die zu schweißenden Teile zuerst unter Druck gefügt, gefolgt von Stromaufbringung, die den Kontaktbereich genug erhitzt, damit der Druck die Werkstücke zusammenführt. Mit anderen Worten: Ein frühes Stumpfschweiß ist ein einstufiger Prozess mit Druck und Strom, die während des gesamten Zyklus bis zur plastischen Phase des Fügens angewendet werden. Der konstante Druck erweicht den Bereich, erzeugt den Schmiedeeffekt und die folgende Schweißverbindung. Im Wesentlichen: Der Schlüssel ist, dass sowohl Druck als auch Strom während des gesamten Schweißzyklus unverändert bleiben.

Wie funktioniert Blitzstumpfschweißen?

Der Blitzstumpfschweißprozess als verbesserte Form des Stumpfschweißens ist ein elektrisches Widerstandsschweißverfahren zum Verbinden von Komponenten. Der Begriff "Blitz" (Flash) bezieht sich auf eine "Blitzaktion" im Schweißprozess, bei der Wärme durch Blitzaktionswiderstand an der Oberfläche übertragen wird – im Gegensatz zum Kontaktwiderstand beim Stumpfschweißen.

Im Gegensatz dazu ist Blitzstumpfschweißen ein zweistufiger Prozess. Die erste Stufe ist die Blitzaktion, bei der Strom an die Werkstücke angelegt wird, wodurch ein Blitzen über die Oberfläche der beiden anstoßenden Enden entsteht. Anstatt Druck und Strom zu nutzen, bringt die Blitzmethode das Material in einen plastischen Zustand. Diese Blitzaktion erzeugt eine WEZ ähnlich wie beim Stumpfschweißen. Sobald die richtige Temperatur erreicht ist und das Teil plastisch wird, beginnt die zweite Stufe (Schmiedeaktion). Die beiden Enden werden mit starker Kraft verbunden, genug um Materialaufbau zu verursachen. Dies presst das plastische Metall mit Verunreinigungen aus der Verbindung.

Wie unterscheiden sich beide Schweißverfahren?

Was macht Blitzstumpfschweißen besser als Stumpfschweißen, außer dem bereits Dargestellten? Der erste Vorteil ist bessere Kontrolle: Elektronische und Mikroprozessorsteuerungen können den Blitzschweißprozess präzise überwachen. Diese Steuerungen umfassen Stromüberwachung, Blitzspannungsaktion und Rückmeldungen zur Bestimmung von Beschleunigung und Geschwindigkeit der beiden zu schweißenden Teile.

Ein weiterer signifikanter Fortschritt sind die zusätzlichen Stufen, die sich im Vorblitz- und Vorwärmmechanismus manifestieren. Vorblitz (Burn-off) ermöglicht das Abrichten rauer Teilenden vor der zweiten Stufe, dem Vorwärmen. Der Vorwärmabschnitt erlaubt Wärmeeintrag in die Schweißfläche bei minimalem Materialverlust.

Zur Vertiefung: Die Vorwärmaktion ist die Oszillation zweier Komponenten gegeneinander. Wenn die Werkstückenden zusammenstoßen, erzeugt der Widerstand Wärme, und die Enden werden vor dem Schmelzen getrennt, was einen Kühleffekt an der Materialgrenzfläche ermöglicht. Beim Abkühlen wiederholt sich der Prozess rapide, bis Wärme in beide Teile zurückgeführt ist. Sobald die WEZ erreicht ist, folgt kurz die Blitzschweißstufe, dann die Schmiedekraft oder der Aufbau.

Fazit

Zusammenfassend ist Blitzstumpfschweißen keineswegs auf Bahnanwendungen beschränkt. Die Technologie entwickelt sich so rasant, dass Anwendungen für Blitzstumpfschweißen (und sogar Stumpfschweißen) sich ständig wandeln. Fortschrittliche Steuerungen, AC- und DC-Stromquellen, Hydraulikentwicklung und Servoventile haben alle zum verbesserten Prozess beigetragen und die durchführbaren Anwendungen erweitert.