Benutzer:Mühlenberg/InArbeit/Punktschweißelektrode

Punktschweißelektroden übertragen den Schweißstrom und die Elektrodenkraft auf die Werkstücke beim Widerstandspunkt- und Buckelschweißen. Sie sind damit das unmittelbare Schweißwerkzeug, das den Stromübergang von der Stromquelle in das Werkstück übernimmt, den Stromfluss in den Fügeteilen konzentriert und die Schweißteile fixiert. Sie bestehen aus leitfähigen Werkstoffen und müssen an die spezielle Schweißaufgabe abgepasst werden.

Form und Aufbau von Widerstandsschweißelektroden

Aufbau einer zweiteiligen Elektrode für das Widerstandspunktschweißen nach

Elektrodenkappen nach DIN EN ISO 5821

Elektrodenformen für das Kleinteilschweißen nach

Die Form und die geometrischen Abmessungen der Elektroden beeinflussen die Wärmebilanz des Schweißprozesses, die Zugänglichkeit des Schweißgerätes zum Werkstück und das Verhalten des Eindringens in das Material während des Erwärmungsprozesses.

Die Elektroden können ein- oder zweiteilig aufgebaut sein. Zweiteilige Elektroden bestehen aus einem gekühlten Elektrodenschaft und aufgesetzten Elekrodenkappen unterschiedlicher Form. Von der Wahl der Kappenform hängt der Schweißbereich und die Prozessicherheit (Prozessfähigkeit und -beherrschung), letztlich die Schweißbarkeit des Bauteils ab. Die DIN EN ISO 5821 und das DVS Merkblatt 2903 unterscheiden sieben Kappenformen. Davon abweichend werden in der Praxis verschiedenste Sonderformen eingesetzt. In der Feinwerk- und Elektrotechnik finden einteilige Elektroden verschiedener Form Verwendung .

Elektrodenwerkstoffe

Auch die Wahl des Elektrodenmaterials beeinflusst den erreichbaren Schweißbereich und die Prozessicherheit (Prozessfähigkeit und -beherrschung).

Erwünschte Materialeigenschaften sind:

• hohe elektrische Leitfähigkeit (oftmals angegeben in %IACS - International Annealed Copper Standard - elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zu Kupfer) zur Verringerung von elektrischen Leistungsverlusten,
• hohe thermische Leitfähigkeit bei Anwendung an niedrigleitenden Fügeteilen
• niedrige thermische Leitfähigkeit bei Anwendung an hochleitenden Fügeteilen,
• hohe Härte bei Raum- und Schweißtemperatur zur Formbeständigkeit und Vermeidung von Mikrorissen,
• geringe Legierungsneigung an Werkstück oder Elektrode .

Die Werkstoffe werden in der DIN EN ISO 5182 nach Werkstoffgruppe, -typ und -nummer bezeichnet:

• Gruppe A - Kupfer- und Kupferlegierungen (drei Werkstofftypen)
• Gruppe B - Gesinterte Werkstoffe (sechs Werkstofftypen)
• Gruppe C - Dispersionsgehärtete Kupferlegierungen (DSC) (zwei Werkstofftypen)

International gebräuchlich sind Elektrodenwerkstoffe nach AWS-RWMA . Es werden zwei Materialgruppen (Kupferwerkstoffe, Sinterwerkstoffe) mit unterschiedlichen Materialklassen unterschieden, die ihre Entsprechungen in den Werkstoffen nach DIN EN ISO 5182 finden (siehe ).

Die Eignung von Materialien für das Widerstandspunktschweißen ist in hohem Maße von der Wahl günstiger Elektrodenwerkstoffe abhängig. Das DVS-Merkblatt 2903 enthält eine Tabelle: "Schweißeignung und Auswahl der Elektroden nach dem Werkstoff der zu verbindenden Metalle" (eine entsprechende Matrix zum gleichen Zweck: s. )

Elektrodenverschleiß und Standmenge

Elektroden unterliegen während ihres Gebrauchs durch die thermische, mechanische und chemische Beanspruchung einem Verschleiß, der beim Punkt- und Buckelschweißen durch den Begriff "Standmenge" beschrieben wird. Die Standmenge ist gemäß EN ISO 8166: "Die Elektrodenstandmenge ist ... für alle Werkstoffe definiert, als die Anzahl der Schweißungen, welche die vorgegebene Schweißqualität erfüllen, bevor eine Nacharbeit der Elektrodenkontaktfläche notwendig wird. Eine Elektrode hat ihre Standmenge erreicht, wenn die damit hergestellten Schweißungen einen Punktdurchmesser (festgestellt im Schälversuch) unter 3*√t haben (bei drei von fünf aufeinander folgenden Schweißungen in einem Prüfstück, dabei ist t die Blechdicke in mm)..." .

Die Elektrodenstandmenge wird beeinflusst von:

• der Elektrodenkappe (Form, Masse, Werkstoff, Anlegierungsneigung)
• Kühlung,
• den Schweißparametern (Strom-/Kraft-Programm)
• Werkstoffeigenschaften (Werkstoff, Blechdicke, Beschichtung)
• Maschineneigenschaften (Aufsetz-, Nachsetzverhalten).

Die Elektrodenstandmenge kann durch regelmäßige mechanische Barbeitung der Elektrodenoberflächen durch Fräsen oder Umformen wesentlich erhöht werden .

Elektrodenkühlung

Die Elektroden werden beim Widerstandspunktschweißen im Allgemeinen von Innen durch Wasser gekühlt. Nach EN ISO 14327:2004: "Es wird empfohlen, den Wasserdurchfluss auf mindestens 4 I/min zu halten. Beim Schweißen von beschichtetem Stahl werden jedoch höhere Durchflussgeschwindigkeiten empfohlen. Das Kühlwasser-Zuflussrohr sollte so angeordnet werden, dass das Wasser auf die Rückseite der Elektrode einwirkt. Der Abstand zwischen der Rückseite und der Arbeitsfläche der Elektrode sollte die Werte nicht überschreiten, die in der entsprechenden ISO-Norm angegeben sind. Für die obere und untere Elektrode sollte eine separate Wasserzuführung vorgesehen werden, und diese sollten unabhängig sein von den anderen Kühlkreisen. Es wird empfohlen, dass die Einlasswassertemperatur nicht mehr als 20 °C (293 K) beträgt und dass die Auslasstemperatur 30 °C (303 K) nicht übersteigt (außer wenn die Kühlwassertemperatur als Parameter untersucht wird)..." .

Referenzen

Kategorie:Schweißen