Punktschweißen

by test01 September 26, 2019

Das Punktschweißen wird auch als Widerstandspunktschweißen bezeichnet und gehört zu den Schweißverfahren ohne Verwendung von Schutzgas. Das Verfahren basiert auf der punktuellen Erhitzung und Verflüssigung zweier aufeinander gepresster Werkstücke durch Anlegen einer starken Spannung.

Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren zeichnet sich das Punktschweißen durch eine gute Produktivität, einen hohen Automatisierungsgrad und einen geringen Materialverzug aus. Aus diesem Grund wird das fügende Verfahren vor allem im Karosserie- und Fahrzeugbau, in der blechverarbeitenden Fertigung und in der Elektroindustrie angewendet.

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Technische Grundlagen zum Punktschweißen

Der technische Prozess des Punktschweißens ist relativ simpel und lässt sich vereinfacht mit vier Prozessschritten darstellen:

  1. Ausrichtung der Werkstücke: Im ersten Schritt gilt es, die beiden miteinander zu verbindenden Werkstücke präzise zueinander auszurichten. Dabei ist es entscheidend, eine hohe Genauigkeit zu erzielen. Eine Korrektur von Fehlern ist nach dem dauerhaften Verschweißen nur unter hohem Aufwand möglich.
  2. Anbringen und Aufpressen der Elektroden: Die Elektroden sind im Schweißprozess dafür zuständig, den elektrischen Strom durch die zu verbindenden Werkstücke zu leiten. Sie müssen aus diesem Grund hohen elektrischen und thermischen Belastungen standhalten und werden vorzugsweise aus Wolfram oder Molybdän gefertigt. Die Elektroden werden von beiden Seiten mit Druck auf die Schweißpunkte gepresst und halten die Werkstücke zusammen.
  3. Erhitzung und Verflüssigung: Nach der Ausrichtung der Werkstücke und dem Anbringen der Elektroden wird elektrischer Schweißstrom von Elektrode zu Elektrode durch das Werkstück geleitet. Der elektrische Widerstand der Werkstücke sorgt dafür, dass die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird und es lokal zu einer starken Erhitzung bis zur Verflüssigung kommt. In der Kontaktzone verbinden sich die beiden Werkstücke durch diesen Prozess dauerhaft miteinander.
  4. Entfernen der Elektroden: Nachdem beide Teile fest miteinander verbunden sind, werden die Elektroden entfernt und am nächsten Punkt wieder angepresst. Die Dauer der Stromzufuhr beziehungsweise die Schweißzeit hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab und variiert von Fall zu Fall.

Die hier erläuterten Prozessschritte werden beliebig oft wiederholt, wobei die Anzahl der erforderlichen Wiederholungen von der Größe des Werkstücks abhängt.

Punktschweißen Funktionsweise
Punktschweißen Funktionsweise

Das Punktschweißen wird heute sowohl manuell als auch automatisiert angewendet. Während Kfz-Werkstätten oder Handwerksbetriebe überwiegend mit mobilen Widerstandsschweißeinrichtungen arbeiten, werden in der Serienfertigung auch Schweißroboter mit hohem Automatisierungsgrad eingesetzt. Bei mobilen Widerstandsschweißeinrichtungen werden üblicherweise Schweißzangen verwendet.

Manuelles Punktschweißen bei der Firma Wilvo metaalbewerking b.v.
Manuelles Punktschweißen bei der Firma Wilvo metaalbewerking b.v.

Für welche Werkstoffe eignet sich das Punktschweißen?

Beim Punktschweißen treten durch die starke punktuelle Erhitzung verschiedene chemische Interaktionen zwischen den Atomen der beiden Werkstücke auf. Daraus resultieren verschiedene Verbindungsarten: Neben dem Verbinden im schmelzflüssigen Zustand findet auch eine Diffusionsverbindung und eine Verbindung in fester Phase statt.

Da die genannten Verbindungseigenschaften in hohem Maße von den zu verbindenden Materialien abhängen, können nicht alle Werkstoffe gleich gut verschweißt werden. Während sich Werkstoffe mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit beispielsweise aufgrund der schnell abfließenden Wärme nicht gut eignen, tendieren spröde und harte Materialien zur Bildung von Brüchen während des Abkühlungsprozesses.

Grundsätzlich eignet sich das Punktschweißen jedoch für eine ganze Reihe an Werkstoffen, sofern die Schweißparameter berücksichtigt werden. Dazu gehören unter anderem:

  • Aluminium
  • Messing
  • Kupfer
  • Gold
  • Silber
  • Bronze
  • Nickel
  • Titan
  • Platin
  • Chrom
  • Eisen
  • Molybdän
Punktschweißgerät der Firma STAMM Blechtechnik GmbH & Co. KG
Punktschweißgerät der Firma STAMM Blechtechnik GmbH & Co. KG

Wozu wird das Punktschweißen eingesetzt?

Das Punktschweißen erfreut sich aufgrund der schnellen Taktzeiten und der hohen Wirtschaftlichkeit vor allem beim dauerhaften Verbinden von Blechen großer Beliebtheit. So können Bleche und Profile mit einer Blechdicke von bis zu 3 mm uneingeschränkt per Punktschweißen miteinander verbunden werden. Sowohl die Intensität des Stromflusses als auch die Schweißzeit hängen ganz maßgeblich von der Dicke der zu verbindenden Bleche ab.

Die Einsatzfelder für das Punktschweißen reichen von der reinen Blechverarbeitung über das Zusammenfügen von Stahlblechen im Karosserie- und Fahrzeugbau bis zu Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten im Handwerk. In der Elektronikindustrie wird das Verfahren beispielsweise zur Herstellung von Kondensatoren oder Relais-Kontaktsätzen eingesetzt.

Was sind die Vorteile des Verfahrens?

Die Vorteile des Schweißverfahrens im Überblick:

  • Geringer Bauteilverzug durch Schweißwärme
  • Hohe Energieeffizienz
  • Hohe Wirtschaftlichkeit
  • Weitreichende Möglichkeiten zur Automatisierung
  • Kein Zusatzmaterial erforderlich
  • Für verschiedenste Werkstoffkombinationen geeignet
Punktschweißanlage der Firma UNIKANTO GmbH
Punktschweißanlage der Firma UNIKANTO GmbH

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