Widerstandsschweißen: Punkt-, Naht- und Buckelschweißen

Grundprinzipien des Prozesses:

Widerstandsschweißverfahren unterscheiden sich von anderen Schweißverfahren dadurch, dass keine Flussmittel verwendet werden, das Füllmetall selten verwendet wird und die Verbindungen oft vom Überlappungstyp sind. Die im Werkstück erzeugte Wärmemenge hängt von der Größe des Stroms, dem Widerstand des Stromleitungspfads und der Zeit ab, für die der Strom fließen soll.

Dies wird in Form von Joule-Erhitzung ausgedrückt. Durch die einfache Anwendung des Ohmschen Gesetzes ist die für einen Stromfluss (I) erforderliche Spannung (V) durch die Beziehung V = IR gegeben, wobei R der Widerstand ist, den das Werkstück dem Stromfluss bietet.

Die erzeugte Wärme wird also durch die Formel ausgedrückt:

H = IVt

= I (IR) t

= I 2 Rt

Wobei H = erzeugte Wärme, Joule

I = Strom, Effektivwert Ampere

R = Widerstand, Ohm

t = Zeit des Stromflusses, Sekunden.

Die erzeugte Wärme ist somit direkt proportional zu dem Widerstand, den jeder Punkt im Kreislauf bietet. Da die Grenzfläche der beiden Flächen, die die Überlappungsverbindung bilden, der Punkt mit dem größten Widerstand ist, ist dies auch der Punkt mit der größten Wärme. Bei einfachen Widerstandsschweißverfahren fließt ein Niederspannungsstrom mit hoher Stromstärke von einer benachbarten Platte zur anderen, bis das Metall an der Grenzfläche auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, um eine lokalisierte Verschmelzung zu bewirken, die unter dem aufgebrachten Druck das geschmolzene Metall aus den beiden Teilen zusammendrückt eine homogene Masse, die Schweißnaht genannt wird, wie in Abb. 12.1 gezeigt.

Widerstandspunktschweißen:

Bei diesem Verfahren werden überlappende Bleche durch lokales Verschmelzen an der Grenzfläche durch die Konzentration des zwischen zwei Elektroden fließenden Stroms verbunden. Es zeichnet sich durch niedrige Kosten, hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit aus und ist derzeit das am häufigsten verwendete Widerstandsschweißverfahren. Abb. 12.2 zeigt die wesentlichen Merkmale des Prozesses. Die grundlegenden Schaltungskomponenten sind in Abb. 12.3 dargestellt.

Punktschweißsequenz:

Alle Widerstandsschweißvorgänge sind automatisch und daher werden alle Prozessvariablen voreingestellt und konstant gehalten. Sobald ein Schweißvorgang eingeleitet wurde, gibt es keine Möglichkeit, seinen Fortschritt zu kontrollieren, und der Schweißzyklus ist somit gemäß den voreingestellten Zeiten abgeschlossen.

Schweißzyklus:

Der Schweißzyklus für das Punkt-, Naht- und Buckelschweißen besteht im Wesentlichen aus vier Elementen, nämlich Presszeit, Schweißzeit, Haltezeit und Ausschaltzeit. Diese Zeitvorgaben sind für ein bestimmtes Metall und einen Dickenbereich voreingestellt und können vom Shop-Betreiber normalerweise nicht alleine geändert werden. Jede dieser vier Zeitphasen hat ihre eigene Rolle, um eine einwandfreie Schweißnaht der erforderlichen Größe zu erreichen.

Squeeze Time:

Die Zeitspanne zwischen dem Aufbringen des Elektrodendrucks auf das Werkstück und dem Einschalten des Schweißstroms wird als Presszeit bezeichnet. Dieses Zeitintervall ist vorgesehen, um den Kontakt zwischen der Elektrode und dem Werkstück sicherzustellen und die Kraftanwendung darauf zu initiieren.

Schweißzeit:

Es ist die Zeit, in der der Schweißstrom tatsächlich fließt, um das Metall an der Grenzfläche zu schmelzen.

Haltezeit:

Es ist die Zeit, für die die Elektroden nach dem Abschalten des Schweißstroms in Position gehalten werden, um die Druckbeaufschlagung sicherzustellen, um das geschmolzene Metall zu einem Klumpen zu verfestigen, der dann durch Wärmeableitung an das umgebende Werkstück gekühlt wird Material. Wenn die aufgebrachte Kraft zu groß ist, kann es zu einem Ausstoß von geschmolzenem Metall zwischen den Blechen kommen.

Freizeit:

Die Zeit, um die Arbeit zum nächsten Ort zu verschieben, bevor der Zyklus wiederholt wird, wird als Ausschaltzeit bezeichnet. Die Elektroden werden während dieses Zeitintervalls von der Arbeit ferngehalten.

Alle diese Phasen eines Schweißzyklus sind in Abb. 2 dargestellt. 12.4:

Maschinenbewertung:

Das eigentliche Schweißen erfolgt im Sekundärkreis der Widerstandsschweißmaschine, aber die Spannung ist nicht bekannt und der Strom fließt für einen Bruchteil einer Sekunde für jeden Schweißzyklus sehr stark. Es ist daher nicht einfach oder wirtschaftlich, diese elektrischen Parameter im Sekundärkreis zu messen. Die Maschinenleistung basiert somit auf dem vom Netz am Netz entnommenen Strom und wird in KVA-Einheit angegeben. Ein Teil dieser Leistung geht in dem System verloren, das die Wicklungen und Stanzteile aufheizt.

Dies führt zu einem Temperaturanstieg des Transformators, der die Wasserkühlung des Systems erforderlich macht, da sonst die Isolierung beschädigt werden kann. Um einen höheren Sicherheitsspielraum zu erreichen, werden die KVA-Bewertungen dieser Maschinen auf der Grundlage der Leistung angegeben, die 30 Sekunden pro Minute abgenommen werden kann. Dies berücksichtigt den Kühlungsbedarf des Systems. Die KVA-Bewertung der Widerstandsschweißmaschinen für das Punkt-, Naht- und Buckelschweißen variiert normalerweise zwischen 5 und 500 KVA.

Punktschweißelektroden:

Elektroden sind ein wichtiger Bestandteil eines Widerstandspunktschweißgerätes. Sie erfüllen vier wichtige Funktionen: Sie leiten den Schweißstrom an das Werkstück weiter, übertragen die gewünschte Kraft auf die Werkstücke, leiten einen Teil der Wärme von dem Werkstück ab und versetzen sie mit einer Jigging-Aktion.

Um die gewünschte Stromdichte zu erreichen, ist es wichtig, eine geeignete Elektrodenform zu haben, für die drei Haupttypen von Elektroden verwendet werden. Dies sind spitze, gewölbte und flache Elektroden.

Spitzspitzen werden insbesondere für Eisenwerkstoffe am häufigsten verwendet; bei fortlaufendem Verschleiß pilzen sie gleichmäßig. Die spitzen Elektroden sind im Wesentlichen abgestumpfte Kegelelektroden mit einem Winkel von 120 ° bis 140 °. Verglichen mit anderen Typen kann die Kontaktfläche mit kegelstumpfförmigen oder spitzen Elektroden genauer gesteuert werden, und jeder Verschleiß im Betrieb ist leicht zu erkennen. Die spitzen Spitzenelektroden machen jedoch die Oberflächenmarkierung auf dem Werkstück deutlicher und erfordern eine genauere Ausrichtung.

Gewölbte Elektroden zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, starkem Druck und starker Erhitzung ohne Pilzbildung standzuhalten, was sie besonders zum Schweißen von Nichteisenmetallen macht. Der Radius der Kuppel variiert, jedoch wird am häufigsten ein Radius von 50 bis 100 mm verwendet. Das Ablegen von Elektroden während der Maschine sollte nicht gestattet werden, da ihre ursprüngliche Form auf diese Weise nicht reproduziert werden kann.

Wenn unauffällige oder unsichtbare Schweißnähte gewünscht werden oder wenn der Schweißnahteinzug minimal sein soll, wird eine flache Lippenelektrode verwendet. In solchen Fällen wird normalerweise eine Kombination aus einer flachen und einer gewölbten Elektrode verwendet. Alle drei Arten von Elektroden sind in Abb. 12.13 dargestellt.

Offest-Elektroden können verwendet werden, um Schweißpunkte an Stellen herzustellen, die zum Schweißen mit herkömmlichen Elektroden nicht zugänglich sind, z. B. zum Herstellen von Eckschweißnähten, und zum Schweißen von Teilen mit überhängenden Flanschen (siehe Abb. 12.14). Bei zu starkem Versatz der unzulässigen Ablenkung der Spitze kann es zu Schleudern und Oberflächenverformung kommen. Wenn die Größe der Elektrode zur Aufnahme der Verbindung beschränkt ist, kann dies zu einer Überhitzung führen.

Punktschweißelektroden bestehen aus Materialien mit höheren elektrischen und thermischen Widerständen und mit ausreichender Festigkeit, um einem hohen Druck bei erhöhter Temperatur standzuhalten, zum Beispiel werden häufig Legierungen auf Kupferbasis wie Kupferberyllium und Kupferwolfram gewählt.

Für besonders schwere Arbeit sind die Elektroden aus härterem Material. In der Regel härter die Legierung, senken Sie ihre thermische und elektrische Leitfähigkeit. Dies führt zu übermäßiger Erwärmung und Pilzbildung der Elektrodenspitzen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, werden die Elektroden durch Wasserzirkulation durch die Bohrungen in den Elektroden kühl gehalten (siehe Abb. 12.15). Dies reduziert den Verschleiß und verzögert die Pilzneigung.

Die richtige Auswahl des Elektrodenmaterials ist für den Erfolg des Punktschweißens unerlässlich. Zum Beispiel müssen Elektroden für das Aluminiumschweißen eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, obwohl die Druckfestigkeit etwas niedriger ist, um das Anhaften der Elektrode zu minimieren. Elektroden zum Schweißen von nichtrostenden Stählen müssen jedoch eine hohe Druckfestigkeit bei eher niedriger Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Die Elektrodenspitzen sollten sauber gehalten werden, da schmutzige oder schuppige Stellen oft zu Einbetten, Verbrennen oder Spalten führen. Die Elektrodenspitzen eines Punktschweißgerätes sollten ungefähr die gleiche Größe haben und sich in korrekter Ausrichtung befinden, um Schweißnähte von guter Qualität zu erhalten.

Elektrodengröße:

Die Größe der Elektrodenspitze hängt von der Größe der Punktschweißung oder vom erforderlichen Nuggetdurchmesser ab. Der Schweißpunktdurchmesser wird durch die zu schweißende Blechdicke festgelegt. Häufig wird der Durchmesser des Klumpens gleich dem Durchmesser des entsprechenden Niets gewählt, der zum Verbinden von Blechen mit der gleichen Dicke verwendet wird. Die Unwin-Formel-Klumpengröße wird angegeben durch dn = 6 t, wobei t die Dicke des einzelnen Blechs in mm ist. Während beim Nieten ein Loch in eine Niete eingepasst wird, ist eine Punktschweißung ein wesentlicher Teil des Werkstücks. Daher wird davon ausgegangen, dass die Effizienz einer Punktschweißung höher ist als die einer Nietverbindung, die mit der gleichen Konstruktionsformel ausgelegt ist.

Die Elektrodenspitzengröße wird als nahezu identisch mit der Nuggetgröße angesehen und wird oft als d c = 5 √ angenommen. Obwohl dies eine empirische Beziehung ist, liefert sie zufriedenstellende Ergebnisse. Eine andere empirische Formel, die zum Entwerfen der Elektrodenspitzengröße verwendet wird, ist d (mm) = 2, 5 + 2 t, wobei t die Dicke der einzelnen Platte in mm ist. Es ergibt fast das gleiche Ergebnis wie die erste Formel, außer bei sehr dicken oder sehr dünnen Werkstücken.

Die Spitzengröße wird durch die obigen Beziehungen bestimmt, aber wenn die gesamte Länge der Elektrode dieselbe Größe hat, ist sie zu schwach, um dem standzuhalten. Druck, der durch sie ausgeübt wird, und verursacht auch einen zu hohen elektrischen Widerstand gegen den Stromfluß, der zu seiner Überhitzung führt.

Die praktischen Elektroden, die gewöhnlich aus Kupferlegierungen hergestellt werden, haben einen beträchtlichen Durchmesser, der zu einem Kegelstumpf mit einem Winkel von 120º bis 140º bearbeitet wurde. Wenn gewölbte Elektroden verwendet werden, wird der Radius der Kuppel verwendet, um den Kontaktbereich zu steuern. Bei gewölbten Elektroden sind der Elektrodendruck und die Schichthärte die anderen Faktoren, die den Kontaktbereich bestimmen.

Wärmebilanz:

Oft müssen Bleche unterschiedlicher Dicke oder unähnliche Materialien punktgeschweißt werden. Solche Situationen führen zur Wärmeableitung oder Erzeugung unterschiedlicher Mengen aus den beiden Blechen (oder Werkstücken), was dazu führen kann, dass sich der Nugget mit seiner Mittellinie von der Grenzfläche weg entwickelt, was zu einer schwachen Schweißnaht führt. Um ein symmetrisches Wachstum von Nugget auf beiden Seiten der Grenzfläche zu erreichen, ist es wichtig, das Muster der Wärmeerzeugung (oder -ableitung) zu steuern.

Dies erfolgt durch Verwendung von Elektroden mit unterschiedlichem Durchmesser oder durch Verwendung von hochohmigen Einsätzen, wie beispielsweise Wolfram, in einer der Elektroden. Die Schweißlinse entwickelt sich dann aufgrund der höheren Stromdichte näher an der Elektrode mit kleinerem Durchmesser oder aufgrund der verringerten Wärmeleitfähigkeit der Elektrode mit der Spitze mit hohem spezifischem Widerstand, was zu einer geringeren Wärmeableitung führt.

Beim Punktschweißen von zwei Blechen können vier Fälle auftreten:

(i) Platten aus demselben Material, aber unterschiedlichen Dicken,

(ii) Platten aus verschiedenen Materialien mit gleicher Dicke

(iii) dünneres Blech mit höherem spezifischen elektrischen Widerstand (oder niedrigerer elektrischer Leitfähigkeit),

(iv) dünneres Blech mit niedrigerem elektrischen Widerstand (oder höherer elektrischer Leitfähigkeit).

In Anbetracht der obigen Diskussion wird die Lösung für diese Fälle wie folgt sein:

(i) Dickere Platten haben einen höheren Widerstand (R = ρ 1 / a, mehr Dicke bedeutet länger 1, daher höher R, da der spezifische Widerstand (ρ) des Materials bei einer gegebenen Temperatur konstant ist) oder eine niedrigere Leitfähigkeit (α) (α) = √ρ) / und der Nugget neigt dazu, tiefer in ihn einzudringen.

Verwenden Sie daher eine Elektrode mit größerem Durchmesser auf der Seite der dickeren Platte. Ein Wärmeausgleich kann somit durch Verringern der Stromdichte in der dickeren Schicht oder durch Verringern des Wärmeverlusts für die dünnere Schicht unter Verwendung einer Spitze mit hohem Widerstand (oder niedriger Leitfähigkeit) erreicht werden oder kann durch eine Kombination der beiden in Fig. 1 gezeigten Verfahren erfolgen. 12.16.

(ii) Bei Blechen aus unterschiedlichen Materialien, aber gleicher Dicke, hängt der Widerstand direkt vom spezifischen Widerstand ab. Somit wird mehr Wärme in einem Material mit höherem spezifischen Widerstand (oder niedrigerer Leitfähigkeit) erzeugt.

Verwenden Sie daher eine Elektrode mit größerem Durchmesser bei einem Material mit hohem Widerstand (oder niedrigerer Leitfähigkeit). Alternativ können Sie eine Elektrode mit einer Spitze mit hohem Widerstand auf dem Material mit niedrigem Widerstand verwenden, wie in Abb. 12.17 gezeigt.

(iii) Bei dünneren Blechen mit höherem spezifischen elektrischen Widerstand kann das Gehäuse selbstausgleichend sein. Daher können die Elektroden abhängig von den kumulativen Wirkungen des spezifischen Widerstands und der Dicke gemäß dem Nettoeffekt ausgewählt werden, der, wenn er vollständig kompensiert ist, zur Verwendung von Elektroden mit demselben Durchmesser führen kann, wie in 12.18 gezeigt.

(iv) Bei dickeren Blechen mit höherem spezifischen Widerstand wird der Differenzialeffekt der Dicke und des spezifischen Widerstandes hervorgehoben, so dass die Verwendung einer Elektrode mit großem Durchmesser auf der Seite des dickeren Bogens und gleichzeitig die Verwendung einer Elektrode mit einem kleineren Durchmesser und einem höheren spezifischen Widerstand auf der Seite verwendet wird eines dünneren Bogens kann erforderlich sein, um ein vollständig symmetrisch angeordnetes Nugget zu erhalten (siehe Abb. 12.19).

Abb. 12.19.Elektroden für das Punktschweißen von Blechen unterschiedlicher Dicke, wobei dickere Bleche einen höheren spezifischen Widerstand aufweisen.

Schweißbarkeit:

Die meisten Industriemetalle können durch das eine oder andere Widerstandsschweißen geschweißt werden. Dickere Abschnitte sind jedoch schwieriger zu schweißen, und einige der Metalle benötigen möglicherweise eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT), um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

Die Schweißbarkeit für Widerstandsschweißprozesse hängt von drei Faktoren ab, nämlich dem elektrischen Widerstand, der Wärmeleitfähigkeit und dem Schmelzpunkt des Metalls. Metalle mit hohem spezifischem Widerstand, niedriger Wärmeleitfähigkeit und niedrigem Schmelzpunkt können somit leicht geschweißt werden; Eisenmetalle fallen im Allgemeinen in diese Kategorie. Metalle mit niedrigem Widerstand und hoher Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium- und Magnesiumlegierungen sind wegen zu hoher Wärmeleitfähigkeit schwierig zu schweißen. Feuerfeste Metalle wie Wolfram und Tantal sind aufgrund ihrer sehr hohen Versandpunkte sehr schwer zu schweißen.

Die Schweißbarkeit für das Widerstandsschweißen im Allgemeinen und das Punktschweißen im Besonderen kann durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden:

Prozentsatz Schweißbarkeit

W = prozentuale Schweißbarkeit

= spezifischer elektrischer Widerstand des Arbeitsmaterials, Mikroohm pro cm (µΩ / cm),

k = relative Wärmeleitfähigkeit bei Kupfer = 1, 00

t m = Schmelzpunkt, ° C.

Gemäß der obigen Beziehung ist die Schweißbarkeit über 2, 0 hervorragend, zwischen 0, 75 und 2, 0 ist sie gut und unter 0, 25 ist sie schlecht. Die Bewertung der Schweißbarkeit liegt bei einigen Baustählen über 10, während sie bei Aluminiumlegierungen zwischen 1 und 2 liegt. Kupfer und seine Legierungen wie Messing sind schlecht schweißbar und es ist bekannt, dass sie schwer zu schweißen sind. Die physikalischen Eigenschaften der am häufigsten verwendeten Industriemetalle sind in Tabelle 12.1 angegeben.

Anwendungen:

Hohe Arbeitsgeschwindigkeit, einfache Mechanisierung, Selbsteinwirkung der Überlappungsverbindungen, keine Kantenvorbereitung und Zusatzwerkstoffe sind einige der attraktiven Merkmale des Widerstandspunktschweißens. Das Verfahren findet breite Anwendung beim Schweißen von Baustahl, rostfreien Stählen, hitzebeständigen Legierungen, Aluminium, Legierungen mit hohem Nickelgehalt, Kupferlegierungen und reaktiven Metallen wie Titan. Es können auch unterschiedliche Metallkombinationen geschweißt werden.

Automobil- und Waschmaschinenkörper, Kühlschränke, Möbel und ähnliche Produkte werden durch Punktschweißen weitgehend geschweißt. Normalerweise wird dieses Verfahren für Arbeitsdicken von bis zu 3 mm verwendet, aber gelegentlich werden Stahlplatten mit einer Dicke von bis zu 6 mm geschweißt. In seltenen Fällen wurde das Verfahren für Blechstärken bis 22 mm verwendet.

Probleme:

Problem 1:

Bestimmen Sie die relative Schweißbarkeit von Weichstahl, Aluminium, Kupfer und Wolfram für das Punktschweißen.

Lösung:

In Bezug auf Gleichung 12.2 haben wir:

Problem 2 :

Bestimmen Sie die minimale Überlappung und die Größe der Elektrodenspitze für das Punktschweißen von zwei 1, 5 mm dicken Weichstahlblechen.

Lösung:

Zulässiger Punktschweißdurchmesser, d s = 2, 5 +2 mm

Problem 3:

Bestimmen Sie den Punktabstand für normale und verzugsfreie Schweißkonstruktionen für das Punktschweißen von zwei Weichstahlblechen mit einer Dicke von jeweils 3 mm.

Lösung:

(i) Normaler Punktabstand = 161 = 16 x 3, 0 = 48 mm

(ii) Punktabstand für verzerrungsfreie Schweißnähte = 48 t = 48 x 3 = 144 mm

Problem 4:

Zwei Bleche aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke von jeweils 15 mm sollen durch Durchleiten eines Stroms von 10.000 A für 5 Hertz in einem 50 Hertz-Netz punktgeschweißt werden. Die maximal zulässige Einbuchtung beträgt 10% der Blechdicke und die Dichte des Punktschweißnuggets beträgt 8 g / cm 3 . Wenn 1380 Joule erforderlich sind, um ein Gramm Stahl zu schmelzen,

(a) Der Prozentsatz der Wärme, der tatsächlich zum Herstellen der Punktschweißung verwendet wird. Nehmen Sie einen effektiven Widerstand von 200 Mikrohm und verwenden Sie die Beziehung d n = 6√t, um den Nuggetdurchmesser zu bestimmen.

(b) Der Durchmesser der zylindrischen Elektrode, wenn der Kegelstumpfwinkel 15 KP beträgt und die konische Länge 30 mm beträgt.

Lösung:

Nahtschweißen:

Das Nahtschweißen ersetzt das Punktschweißen zum Herstellen von durchgängigen auslaufsicheren Verbindungen für Blechbehälter wie Benzintanks für Kraftfahrzeuge. In der Praxis handelt es sich um eine kontinuierliche Art des Punktschweißens, bei der sich Punktschweißungen im gewünschten Ausmaß überlappen, wie in Abb. 12.28 gezeigt. Beim Nahtschweißen sind die verwendeten Elektroden in Form von Kupferrädern oder -walzen ausgeführt (siehe Abb. 12.29). Ein oder beide Elektrodenräder werden angetrieben.

Die Räder können entweder in einer Linie mit dem Hals oder quer dazu ausgerichtet sein; Wenn sie in einer Reihe sind, wird sie allgemein als Längsnahtschweißmaschine bezeichnet. Der Schweißstrom wird durch die Lager der Radelektroden geliefert. Der Druck wird auf dieselbe Weise wie bei Punktschweißmaschinen vom Pressentyp angewendet.

Zur Herstellung einer gasdichten Naht sollten die Schweißnähte 15 bis 20% des Nugget-Durchmessers überlappen, während für die maximale Festigkeit die Überlappung 40 bis 50% betragen sollte. Die Größe des Nuggets hängt von der Schweißzeit für eine gegebene Schweißgeschwindigkeit und Strom ab, während der Überlappungsbetrag von der Ausschaltzeit abhängt.

Wenn sich die Elektroden drehen, wird das Werkstück zwischen ihnen bewegt und der Strom wird während der Schweißzeit in Impulsen zugeführt. Der Schweißkalk wird so eingestellt, dass er lang genug ist, um eine Punktschweißung in einem Metall gegebener Dicke mit der gewünschten Überlappung zu erzeugen. Bei schwer schweißbaren Metallen wie Nimonic-Legierungen, die in Flugzeugtriebwerken verwendet werden, ist möglicherweise keine kontinuierliche Rotation der Elektroden möglich. Bei solchen Anwendungen werden die Radelektroden um einen bestimmten Winkel bewegt und dann angehalten, um eine Schweißung zu bewirken; und der Vorgang wird wiederholt, um nachfolgende Schweißnähte herzustellen. Dies ermöglicht eine unabhängige Steuerung der Schweißzeit und der Geschwindigkeit der Elektrodenräder.

Beim Nahtschweißen tritt nach der ersten Schweißnaht ein starker Stromzweig auf; Daher muss der Schweißstrom erhöht werden, um die Größe der Schweißnaht beizubehalten. Mit dieser Einschränkung können durch dieses Verfahren Schweißnähte gewünschter Qualität hergestellt werden.

Schweißnahtelektroden:

Nahtschweißelektroden haben eine Radform, der Durchmesser des Rades wird durch die Form des Werkstücks und die Breite durch seine Dicke und Geometrie bestimmt.

Radelektroden mit einer Breite von 10 bis 20 mm und einem Durchmesser von 50 bis 600 mm werden im Allgemeinen verwendet, obwohl ein Durchmesserbereich von 175 bis 300 mm üblicher ist.

Gewünschte Radkonturen können verwendet werden, um die erforderliche Nahtnaht zu erreichen, aber die Standardkonturen sind flach, einfache Fase, doppelte Fase und Radius, wie in Abb. 12.30 gezeigt. Die Konturauswahl basiert normalerweise auf dem Schweißstrom, der erforderlichen Druckverteilung in der Schweißzone und dem verwendeten Antriebsmechanismus.

Doppelelektroden-Radelektroden sind am populärsten, da sie nach Gebrauch leicht wieder in Form gebracht werden können, aber das beste Aussehen der Schweißnaht wird durch Elektroden mit Radiusgesicht erreicht. Flache Elektroden sind schwieriger einzurichten, da die Werkstücke vollständig parallel sein müssen, da sonst der Kontakt nicht gleichmäßig ist.

Radelektroden sind intern schwieriger zu kühlen als die Punktschweißelektroden vom Stabtyp. Diese werden daher häufiger von außen gekühlt. Flood, Immersion und Nebelkühlung können verwendet werden, obwohl der letzte ziemlich unordentlich ist. Wenn keine externe Kühlung verwendet wird, kann dies zu übermäßigem Elektrodenverschleiß und Verzug der Arbeit führen.

Für kohlenstoffarme Stähle ist das verwendete Kühlmittel eine Lösung von 5% Borax, während zum Schweißen von rostfreien Stählen und Nichteisenmetallen normales Leitungswasser zufriedenstellend ist. Wenn die interne Kühlung verwendet wird, wird sie durch den Einsatz von Kältemitteln beeinträchtigt.

Joint Design:

Die Schweißnahtgröße hängt von der Kontaktfläche zwischen der Radelektrode und dem Werkstück ab, also vom Durchmesser des Elektrodenrads und der Spurbreite. Normalerweise beträgt die Spurbreite 5 Volt, wobei t die Einzelblechdicke in mm ist. Wenn schmalere Schweißnähte erforderlich sind, kann eine Spurbreite von 2 t bis 3 t gelten verwendet, was zu einer höheren Schweißgeschwindigkeit und niedrigeren Leistungsanforderungen führt. Das Rad verschleißt ziemlich schnell, was zu verformten Schienen führen kann. Es ist daher notwendig, eine Vorrichtung in den Schweißaufbau einzubauen, um die Form der Radkante kontinuierlich zu korrigieren.

Nahtschweißverbindungen sind oft ähnlich denen für Widerstandspunktschweißverbindungen. Einige der gebräuchlicheren Nahtschweißverbindungskonstruktionen sind in Abb. 12, 31 dargestellt.

Anwendungen:

Nahtschweißen wird zur Herstellung von auslaufsicheren Verbindungen in Behältern und Behältern verwendet, die für die Automobilindustrie allgemein erforderlich sind. Dieses Verfahren ist jedoch auf das Schweißen dünner Materialien im Bereich von 2, 5 bis 5, 0 mm beschränkt. Es wird auch hauptsächlich zum Schweißen von Metallen mit niedriger Härtbarkeit verwendet, zum Beispiel warmgewalzte Sorten aus niedriglegierten Stählen. Das Verfahren wird üblicherweise zur Herstellung von Flanschschweißnähten für wasserdichte Tanks verwendet.

Projektionsschweißen:

Beim Projektionsschweißen handelt es sich um ein Widerstandsschweißverfahren, bei dem zwei Bleche oder ein Blech und ein dickes Bauteil oder ein kleines Bauteil wie eine Mutter mit einer großen Karosserie verbunden wird, wie etwa im Automobilbau, indem erhabene Bereiche oder Vorsprünge an einem der Bauteile angebracht werden, wo Schweißnuggets erforderlich sind gemacht werden.

Somit ist das Buckelschweißen nicht auf Schweißbleche beschränkt, sondern es können zwei beliebige Oberflächen, die zusammengefügt werden können, um Punkt- oder Linienkontakt zu erhalten, mit dem Buckel geschweißt werden. Die erhabenen Abschnitte oder Vorsprünge dienen dazu, die Wärme des Schweißkreises zu lokalisieren.

Bei den verwendeten Elektroden handelt es sich um flache Platten aus hartem Material, die den gesamten Arbeitsbereich abdecken, über den die Buckelschweißungen in einem Arbeitsgang hergestellt werden sollen, wie in Abb. 12.36 gezeigt. Normalerweise werden zwei oder drei Vorsprünge gleichzeitig geschweißt, obwohl in speziell ausgelegten schweren Maschinen 4 bis 5 Vorsprünge gleichzeitig erfolgreich geschweißt wurden.

Die Vorsprünge werden normalerweise durch Schmieden, Prägen oder durch Kreuzung hergestellt und können vom Knopf- oder Kuppeltyp, Ringtyp, Schultervorsprung, Querdrahtschweißen und Radiusvorsprung sein.

Die Schweißzykluszeit für das Buckelschweißen entspricht der Schweißzeit. Die fertige Schweißnaht ähnelt der Punktschweißung, mit der Ausnahme, dass der Vorsprung eine kleine Vertiefung hinterlässt, wie in Abb. 12.37 gezeigt. Das Buckelschweißen reduziert den Strom und den Druck, die zum Schweißen von zwei Werkstücken erforderlich sind, und reduziert so die Schwindung und den Verzug um die Schweißlinse.

Zu den wichtigsten Schweißvariablen beim Buckelschweißen gehören Strom, Zeit, Kraft, elektrischer Widerstand, Wärmeleitfähigkeit, Grenzflächenwiderstand, Projektionsdurchmesser, Höhe und Form sowie Festigkeit bei verschiedenen Temperaturen des zu schweißenden Metalls. Aufzeichnungen über Strom, Belastung und Elektrodenbewegung beim Buckelschweißen von zwei 1, 6 mm starken Weichstahlblechen sind in Abb. 12.38 dargestellt.

Wärmebilanz:

Aufgrund des Einsturzes des Vorsprungs während des Schweißvorgangs neigt das Teil, das Vorsprünge enthält, dazu, heißer zu werden als das andere Teil. Deshalb werden beim Projektionsschweißen unterschiedliche Materialien auf Material mit höherer Wärmeleitfähigkeit vorstehen. Wie beim Punktschweißen wird das Nugget näher an der Elektrode mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Somit kann ein Wärmehaushalt erreicht werden, wenn dies durch Manipulation dieser Faktoren erforderlich ist.

Anwendungen:

Ein attraktives Merkmal des Projektionsschweißens ist die längere Lebensdauer der Elektrode, da die Elektroden mit weniger Verschleiß und geringerer Wartung aus härterem Material hergestellt werden können. Die äußere Oberfläche des Werkstücks kann ohne Elektrodenmarkierungen hergestellt werden, wodurch eine nachfolgende Bearbeitung vor dem Lackieren oder Polieren entfällt.

Das Verfahren wird nicht für Nähte verwendet, die länger als 250 mm sind. Es findet breite Anwendung beim Verbinden kleiner Anbauteile mit Blechstrukturen. Es wird bei der Herstellung von Automobilkarosserien, Haushaltsgeräten, Büromöbeln und Maschinenteilen verwendet.

Das maximale Dickenverhältnis der Werkstücke, die durch dieses Verfahren geschweißt werden können, beträgt 6 zu 1. Das Verfahren wird im Allgemeinen für Querschnittsdicken im Bereich von 0, 5 bis 4 mm verwendet.

Spezielle Anwendungen umfassen das Schweißen unverlierbarer Muttern an Chasis-Paneelen von Automobilen, wie in Abb. 12.39 gezeigt. Verstärkungsringe werden häufig in Löchern in Blechbehältern vorgewalzt. Gewindebolzen können auf diese Weise mit der Stützstange oder -platte verschweißt werden, wie in Abb. 12.40 dargestellt.

Das Cross-Wire-Schweißen ist eine weitere wichtige Anwendung des Buckelschweißens. Zu den Cross-Wire-Produkten zählen Artikel wie Kühlschrankgestelle, Grillgeräte aller Art, Lampenschirmrahmen, Drahtkörbe, Zäune, Gitter und Betonverstärkungsgeflechte.

Das Projektionsschweißen kann jedoch für eine kleine Gruppe von Metallen und Legierungen verwendet werden. Dazu gehören kohlenstoffarme Stähle, Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und niedrig legierte Stähle, rostfreie und hochlegierte Stähle, Zinkdruckguss und Titan.

Variante des Projektionsschweißens :

Das Metallfaserschweißen ist eine Variante des Projektionsschweißens, bei der anstelle von Projektionspunkten Metallfasern verwendet werden, wie in Abb. 12.41 dargestellt. Diese Metallfaser kann aus verschiedenen Metallen bestehen, zum Beispiel Hartlötmaterial. Die Metallfaser ist im Allgemeinen ein Filzmaterial, das durch Pressen aus einem kleinen Stück Füllmaterial hergestellt wird. Es wird dann zwischen den beiden Werkstücken angeordnet, um in üblicher Weise durch Spritzgießen geschweißt zu werden.

Die Metallfaser erleichtert das Zusammenfügen von unterschiedlichen Metallen durch Buckelschweißen. Zum Beispiel können Kupfer zu Edelstahl, nichtrostende Stähle zu anderen Stählen und Kupfer zu Messing durch dieses Verfahren leicht geschweißt werden. Das Metallfaserschweißen ist jedoch teurer als das Buckelschweißen.