Widerstandsschweißen
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Widerstandsschweißen
Nicht so wie bei den anderen Schweißprozessen benötigen die meisten Widerstandsschweißprozesse eine Elektrodenkraft, um eine Verbindung herzustellen. Es wirkt also eine Presskraft auf das Werkstück ein. Deshalb spricht man oft auch vom so genannten „Widerstandspressschweißverfahren“. In der Literatur und im folgenden Text wird, auch wenn dies nicht ganz korrekt ist, häufig nur der Begriff „Widerstandsschweißen“ benutzt.
Diese Verfahren sind nicht zu verwechseln mit den Widerstandsschmelzschweiß-Prozessen, die ohne eine Presskraft auskommen.
Das Haupteinsatzgebiet der Widerstandspressschweißverfahren liegt im Bereich der Blechkonstruktionen von ca. 0,5 bis 3 mm Einzelblechdicke. Dort werden vorzugsweise Überlappnähte hergestellt. Durch den Einsatz von Spezialmaschinen ist es auch möglich wesentlich dünnere sowie dickere Bleche zu verschweißen.
Die Varianten des Stumpfschweißens ermöglichen, je nach Leistungsfähigkeit der Maschine, die Verbindung von Schweißquerschnitten von bis zu ca. 100.000 mm².
Prinzip der Widerstandsschweißung
Beim Widerstandsschweißen wird die Wärme innerhalb des Materials erzeugt, indem der elektrische Schweißstrom durch die Widerstände im Material fließt. Die erzeugte Wärme ergibt sich nach dem Joul'schen Gesetz:
Q = I² x R x t
(Q= Wärme; I= Strom; R= Widerstand; t= Zeit)
Im folgenden Text werden verschiedene Widerstandsschweißprozesse genauer beschreiben: Widerstandspunktschweißen, Rollennahtschweißen, Buckelschweißen und Stumpfschweißen (teilt sich in Pressstumpf- und Abbrennstumpfscheißen).
Widerstandpunktschweißen
| Anwendungsbereiche | Merkmale |
|---|---|
| Stahl: 0,5 ... 3,0 mm | linsenförmige Verbindung |
| Aluminium: 0,5 ... 2,0 mm | Werkstücke überlappen |
| stiftförmige Elektroden |
Rollennahtschweißen
| Anendungsbereiche | Merkmale |
|---|---|
| Stahl: 0,5 ... 2,0 mm | Dichtnähte oder Punktnähte |
| Aluminium: 0,5 ... 1,5 mm | Werkstücke überlappen (auch stumpf möglich!) |
| rollenförmige, angetriebene Elektroden |
Beim Rollennahtschweißen werden linienförmige Nähte erzeugt. Diese können entweder unterbrochen (Rollpunktnaht) oder durchgehend (Dichtnaht) geschweißt werden. Die Schweißgeschwindigkeit wird durch die Drehzahl und den Durchmesser der Rollen bestimmt. Während des Schweißens drehen sich die Elektrodenrollen üblicherweise weiter.
Buckelschweißen
| Anwendungsbereich | Merkmale |
|---|---|
| Stahl: 0,8 ... 3,0 mm | Werkstückform bewirkt Stromkonzentration |
| Aluminium: 1,0 ... 2,0 mm | Werkstücke überlappen |
| großflächige Elektroden | |
| linsenförmige Verbindungen | |
| mehrere Verbindungen gleichzeitig |
Beim Buckelschweißen erfolgt die notwendige Stromkonzentration durch die Form der Werkstücke. Dies kann, z.B. bei Drahtschweißungen im Kreuzungsstoß, bereits durch die natürliche Form der Teile gegeben sein. Meist werden jedoch bestimmte Geometrien, die sogenannten Buckel, in eines der beiden Werkstücke eingearbeitet.
In der Praxis werden sowohl genormte, als auch nicht genormte Buckel eingesetzt. Zu den genormten Buckeln gehören die „geprägten“ Rundbuckel nach ISO 8167 (EN 28167) sowie Längs- und Ringbuckel nach DIN 8519. Allerdings werden häufig auch nicht genormte Buckel verschiedenster Art eingesetzt.
Typische Anwendungsgebiete sind das Anschweißen von Bolzen (nicht zu verwechseln mit dem Bolzenschweißen), Muttern, Hülsen und Massivteilen.
Stumpfschweißen
Pressstumpfschweißen Abbrennstumpfschweißen
| Anwendungsbereich | Merkmale | Anwendungsbereich | Merkmale |
|---|---|---|---|
| Stahl: ∅ 0,5 ... 30 mm, max. 1000mm² | Spannelektroden | Stahl: ∅ 1,5 ... 300 mm, max. 100.000mm² | Spannelektroden |
| Aluminium: nur kleine Drähte (Oxyde) | Stauchwulst | Aluminium: bis ca. 12.000 mm² | schartiger Stauchgrat |
| Vorbereitung: glatte Werkstückenden | Vorbereitung: grob geschnittene Stoßflächen | ||
| Stumpfstoß | Stumpfstoß | ||
| Schweißung mit/ohne Vorwärmung | |||
| Abbrenn- und Stauchphase |
Beim Stumpfscheißen unterscheidet man zwischen dem Pressstumpfschweißen und dem Abbrennstumpfschweißen.
Beide Varianten werden ausschließlich für die Herstellung von Stumpfverbindungen eigesetzt. Die Werkstücke können im Fügebereich eine nahezu beliebige Form aufweisen, sollten jedoch möglichst gleich sein. Ansonsten ist eine ungleiche Erwärmung zu erwarten.
Typische Anwendungsgebiete sind das Schweißen von LKW-Felgen, Gleitschutzketten, Bierfassflanschen, Belüftungsrahmen, Betonstählen und Eisenbahnschienen.
