Die 3 Schweißverfahren

Das Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung dient zum Aufschweißen von vorwiegend stiftförmigen metallischen Teilen von ca. 1 bis 10 mm Ø auf meist dünne Bleche von 0,5 bis ca. 3 mm. Es wird in zwei Verfahren unterteilt, in das Kontaktschweißen und Spaltschweißen.    

Das Kontaktverfahren wird bevorzugt bei Edelstahl sowie unlegierten und zinkbeschichteten Blechen (­15µ) angewendet. Hierbei wird der Schweißbolzen in den Bolzenhalter gesteckt und mit der Handpistole oder dem automatischem Schweißkopf auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt. Dabei presst eine Druckfeder in der Schweißpistole den Bolzen mit der für das Kondensatorbolzenschweißen charakteristischen Zündspitze auf das Werkstück. Durch Betätigen des Auslösetasters an der Schweißpistole wird die in den Kondensatoren gespeicherte Energie über einen Thyristor freigesetzt. Die Zündspitze des Bolzens erhitzt sich dabei so stark, dass sie schlagartig schmilzt und teilweise verdampft. Der dabei entstehende Lichtbogen schmilzt Bolzenende und Werkstück vollständig an.  

 

Nach einer Schweißzeit von nur 1-3 ms und einem Schweißstrom von bis zu 15.000A sind Bolzen und Grundwerkstoff homogen verbunden und weisen eine nur sehr geringe Schmelzzone von wenigen zehntel Millimetern auf. Dadurch können Bolzen auf sehr dünne Bleche verschweißt werden, ohne dass störende Markierungen oder Verfärbungen auf der Rückseite sichtbar werden.  

  

Das Spaltverfahren unterscheidet sich vom Kontaktverfahren dahingehend, dass der Bolzen nach dem Betätigen des Tasters von einem Hubmagnet in der Pistole auf einen voreingestellten Hub bzw. Spalt angehoben und anschließend auf das Werkstück hin mittels Federkraft beschleunigt wird. Sobald die Zündspitze des Bolzens das Werkstück berührt, zündet der Lichtbogen. Durch Verstellen des Spaltmaßes kann die Lichtbogenbrenndauer bzw. Schweißzeit verändert werden; diese ist aber generell kürzer als beim Kontakt-verfahren. Daher wird das Spaltverfahren bevorzugt für Werkstoffe mit niedrigem Schmelzpunkt wie z.B. Aluminium oder Messing eingesetzt. Die Schweißzeit beträgt max. 1,5ms und die Schmelzzone ist nochmals kleiner als beim Kontaktverfahren. Hierbei ist allerdings noch stärker auf eine saubere Werkstückoberfläche zu achten, die frei von galvanischen Beschichtungen, Öl, Rost oder Zunder sein muss.      

 

Verfahrensbeschreibung Kurzhubzündung

 

Das Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung dient zum Aufschweißen von vorwiegend stiftförmigen metallischen Teilen von 3 bis 30mm Ø auf metallische Werkstücke ab einer Stärke von 0,8mm aufwärts. Es wird zwischen zwei Verfahren unterschieden: dem Kurzzeithubzündungsschweißen und dem Hubzündungsschweißen mit Keramikring oder Schutzgas.    

Das Verfahren Kurzzeithubzündung wird bevorzugt zum Verschweißen von Flanschbolzen von 4 bis 10mm Ø auf Dünnbleche auch mit galvanischen Überzügen kleiner als 30µ genutzt. Hauptanwendungsgebiet ist die Automobilindustrie mit bis zu 600 Bolzen pro Rohkarosse. Hierbei wird der Bolzen in den Bolzenhalter der Schweißpistole oder des Automatikschweißkopfes geschoben und die Pistole mit einem Positionierrohr, Stützfuß oder Gasvorsatz auf dem Werkstück abgestützt. Nach dem Betätigen des Tasters an der Pistole wird der Bolzen mittels eines Hubmagneten in der Pistole vom Werkstück abgehoben und ein Pilotlichtbogen gezündet. Anschließend wird der Hauptstrom über einen Transformator und einer Thyristorbrücke zugeschaltet. Der Lichtbogen schmilzt Bolzenende und Werkstückoberfläche vollständig auf, und nach Ablauf der voreingestellten Schweißzeit fällt der Hubmagnet ab und eine Feder drückt den Bolzen in das flüssige Schmelzbad. Nach einer Schweißzeit von 5-100ms und 500-1.500A je nach Anwendungsfall und Bolzen-durchmesser, sind Bolzen und Grundwerkstoff homogen verbunden und weisen eine geringe Schmelzzone von ca. 1/8 des Bolzendurchmessers auf. Im Gegensatz zum Kondensatorentladungs-schweißen entsteht hierbei kein lauter Knall, und die Prozesssicherheit ist durch die ca. 10mal längere Schweißzeit höher.   

 

 

Verfahrensbeschreibung Hubzündung DA

 

Beim Verfahren Hubzündung mit Keramikring wird ein Keramikring als Schweißbadschutz verwendet, der das Schmelzbad formen, den Lichtbogen stabilisieren, die Atmosphäre abschirmen und den Schweißer vor UV-Strahlung schützen soll. Der Keramikring wird nur für eine Schweißung verwendet und nach Erstarren der Schmelze durch Zerschlagen vom Bolzen entfernt. Einen mittig in den Kegel des Bolzens eingepresste Aluminiumkugel (Lodungskugel) dient hierbei als Flussmittel und wirkt desoxidierend.

Dieses Verfahren findet zumeist Anwendung im Stahl- und Maschinenbau, wo Gewindebolzen oder Kopfbolzen von 6 bis 25mm Ø auf dicke Stahlplatten oder Träger größer als 1/4 des Bolzendurchmessers mit Schweißzeiten von 100-1.000ms und 800-2.600A verschweißt werden.   
Beide Verfahren lassen sich mit Schutzgas erweitern, bzw. Schutzgas ersetzt den Keramikring, was die Porenbildung in der Schmelze wesentlich verringert und einen schöneren kehlnahtförmigen Schweißwulst erzeugt. Als Schutzgas wird ein Mischgas mit 82% Argon und 18%CO2 verwendet, welches über einen geeigneten Schutzgasvorsatz an der Schweißpistole zugeführt wird. Mit Schweißzeiten von 5 bis 300ms und Stromstärken von 500 bis 1.500A können Bolzen von 3 bis 12mm Ø auf saubere Bleche von mindestens 1/8 des Bolzendurchmessers geschweißt werden. Aluminiumwerkstoffe lassen sich mit Hubzündung nur eingeschränkt verarbeiten.

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