Punktschweißen ist eine Variante des Lichtbogenschweißens, wie Plasma-, WIG-, MIG-MAG- oder halbautomatisches Schweißen. Als solches nutzt es einen elektrischen Lichtbogen, um die Temperatur der zu schweißenden Metalle auf ihre Schmelztemperatur zu erhöhen. Es nutzt das Prinzip des Widerstandsschweißens und kombiniert den Temperaturanstieg mit einem guten mechanischen Druck. Es wird hauptsächlich für die Montage von Blechen verwendet, ist aber auch für verschiedene andere Metalle geeignet. Zur Durchführung ist eine präzise Ausrüstung erforderlich. Erfahren Sie mehr über das Punktschweißen, das Funktionsprinzip und alle Materialien und Bereiche, in denen es eingesetzt werden kann.
Was ist Punktschweißen?
Im Fachjargon kann das Punktschweißen als ein Pressschweißverfahren definiert werden, das auf der Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den Joule-Effekt beruht, um die zu verschweißenden Metalle aufzuschmelzen. Was ist einfacher zu verstehen? Metalle haben eine Widerstandskapazität, wenn sie von einem ausreichend starken Strom durchflossen werden, ein Widerstand, der durch Überhitzung gekennzeichnet ist. Beim Schweißen wird daher ein hoher Strom angelegt, um eine große Wärmemenge zu erzeugen, die die zu verbindenden Metallteile zum Schmelzen bringt. Die Erfindung des Schweißtransformators geht auf das Jahr 1886 in den Vereinigten Staaten durch E. THOMSON zurück.
Was ist sein Prinzip?
Wie bereits erwähnt, nutzt das Punktschweißen das Prinzip des Widerstandsschweißens. Die zu verbindenden Metallteile werden zunächst übereinander gelegt. Dann werden zwei nicht schmelzende Kupferelektroden mit einem bestimmten Druck auf sie aufgebracht. Diese Elektroden haben die Aufgabe, einen sehr intensiven Strom (mehrere tausend Ampere) auf die betreffenden Metallteile zu übertragen. An der Verbindungsstelle der Metallteile tritt ein Kurzschlussphänomen auf, das die Metalle in maximal zwei Sekunden zum Schmelzen bringt; der Strom benötigt nur wenige Zehntelsekunden zum Durchgang. Insgesamt ist es ein kurzer Vorgang, der im folgenden Zyklus stattfindet.
Der Schweißzyklus
Der Schweißzyklus besteht im Wesentlichen aus vier Phasen.
Die Andockphase
Die erste Phase besteht darin, dass die Elektroden wie oben beschrieben zusammengeführt werden. Die Elektroden werden auf die zu schweißende Fläche aufgesetzt und üben einen bestimmten Druck auf die betreffenden Metallteile aus. Ihre Anordnung ist je nach Maschine unterschiedlich. Bei einigen Maschinen wird nur eine Elektrode auf die zu schweißende Fläche gesetzt. Der andere bleibt fixiert. Die Andockphase endet, wenn eine Stromstärke erreicht wird, die einen Widerstand erzeugen kann, der zu einer deutlichen Überhitzung führt. Wenn sie zu kurz ist, kann die Andockphase Elektrodenverschleiß verursachen und Bereiche ohne Widerstand hinterlassen. Ist sie zu lang, kann es zu unzureichender Verschmelzung und unzureichendem Schweißen kommen. Eine unzureichende Druckkraft kann zu übermäßigem Widerstand, Metallspritzern und Elektrodenverschleiß führen. Alle Parameter müssen daher innerhalb des erforderlichen Normalbereichs angewendet werden.
Die Schweißphase
Sobald die Elektroden auf den Metallteilen platziert sind, lassen sie den Strom fließen. Dieser Strom erzeugt durch den Jouleschen Effekt erhebliche Wärme in dem betreffenden Bereich. Seine Intensität bestimmt den Grad der Verschmelzung der Metalle. Das Schweißen muss so präzise wie möglich sein. Sie muss während einer bestimmten Zeit mit einer bestimmten Intensität durchgeführt werden. Wenn diese Parameter zu hoch sind, kann es zu Metallspritzern oder Elektrodenfehlfunktionen kommen. Wenn sie zu niedrig sind, führen sie zu einer schlechten Schweißqualität.
Die Schmiedestufe
Hier werden die Elektroden noch festgehalten, aber es fließt kein Strom mehr. Die geschmolzenen Metalle brauchen daher Zeit, um abzukühlen und unter Druck auszuhärten.
Die Ruhephase
Diese besteht darin, dass die Elektroden angehoben werden. Der geschweißte Bereich kann dann freigegeben werden, um einen neuen Schweißpunkt zu beginnen. Der Zweck dieser Phase ist es, eine mögliche Überhitzung zu vermeiden.
Das Schweißen von zwei hochfesten Stahlteilen erfolgt dagegen in sechs Phasen. Zusätzlich zu den hier beschriebenen vier Phasen gibt es Vorwärm- und Glühschritte.
Auf welchen Metallen kann Punktschweißen angewendet werden?
Aufgrund des Prinzips der elektrischen Leitfähigkeit kann das Punktschweißen nur auf Metallen angewendet werden, die Strom leiten können. Es wird zum Verbinden von Blechen mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 1 cm verwendet. Die beiden zu verschweißenden Teile müssen jedoch nicht die gleichen Eigenschaften haben. Es wird zum Verbinden von Blechen mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 1 cm verwendet. Die beiden zu verschweißenden Teile müssen jedoch nicht die gleichen Eigenschaften haben. Die Beschichtung und Dicke des einen Teils kann sich daher von der des anderen Teils unterscheiden. Es wird häufig im Automobilbau eingesetzt.
Zwei Hauptfaktoren charakterisieren Metalle oder Legierungen, die geschweißt werden können: elektrischer Widerstand und Wärmeleitfähigkeit. Basierend auf diesen beiden Elementen werden Metalle in zwei Hauptkategorien unterteilt. Zur ersten Kategorie gehören Metalle mit hohem elektrischem Widerstand und geringer Wärmeleitfähigkeit. Sie werden meist mit einer geringen Stromstärke geschweißt, aber über einen längeren Zeitraum angewendet. Diese Kategorie umfasst
Stahl
Weiche Stähle und Stähle mit wenigen Sonderelementen lassen sich leicht schweißen. Härtende Stähle hingegen müssen nach dem Schweißen geglüht werden. Nichtrostende Stähle schweißen perfekt, wenn ein moderater Strom angelegt wird.
Nickel
Es ist auch leicht zu schweißen, aber mit der Verwendung eines sehr intensiven Stroms. Die zweite Kategorie betrifft Metalle mit niedrigem spezifischen Widerstand und hoher Wärmeleitfähigkeit. Sie benötigen eine höhere Stromstärke. Diese Kategorie umfasst
Aluminium
Dieses Metall und seine Legierungen schweißen nur, wenn für kurze Zeit ein starker Strom angelegt wird. Magnesium benötigt die gleichen Bedingungen.
Messing
Messing ist leichter zu schweißen als Aluminium. Es muss jedoch ein hoher Strom angelegt werden.
Zink und Kupfer
Es wird nicht empfohlen, diese beiden Metalle punktzuschweißen. Bei ersteren ist die Schmelztemperatur zu niedrig, bei letzteren ist das Lötergebnis schlichtweg schlecht.
