Schweißtechnologie

KE-Buckelschweißen

Die Fügegeometrie beim KE-Schweißen ist üblicherweise mit einem Rundbuckel, oder mehreren Einzelbuckeln, ausgeführt. Zwei Bauteile werden hydraulisch, pneumatisch, hydropneumatisch, oder mittels Servomotor mit einer Vorkraft beaufschlagt.
Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Vermessung der Bauteilhöhe durch das integrierte Wegmesssystem. Danach wird die Schweißkraft appliziert. In der Regel überträgt dazu die Presseinheit die Kraft auf Polymerfedern, welche die Kraft in die Oberelektrode und infolge auf das Bauteil weiterleiten. Ist die eingestellte Schweißkraft erreicht, wird die elektrische Energie aus den Kondensatoren entladen und führt durch die Joulsche Erwärmung an der Kontaktfläche zu einem Aufschmelzen der Schweißbuckel.
Schaulild

Wie in der Abbildung oben schematisch dargestellt, erfolgt die eigentliche Verschweißung an den Schweißbuckeln zwischen den Zeiten ts und th. Die maximale Joulsche Erwärmung liegt beim Erreichen des maximalen Schweißstroms ip zum Zeitpunkt tp vor. Danach ist die in den Schweißbuckeln generierte Erwärmung geringer als die Selbstabschreckung in das umgebende Material. Die Fügezone erstarrt und die Bauteile sind stoffschlüssig verschweißt. Wichtig ist beim KE-Schweißen, dass die Anlagentechnik ein schnelles Nachsetzen der Elektroden ermöglicht, da es sonst zu einer unzureichenden Verschweißung kommen könnte.

Nachfolgende Abbildung schematisiert zwei Bauteile vor und nach dem Schweißen. Das Gefügebild zeigt einen verschweißten Rundbuckel mit einer sehr schmalen Fügezone.

Gefügebild

Mehrfachentladungen zur Härtereduktion:
Bei hoch kohlenstoffhaltigen Werkstoffen kommt es beim Schweißprozess durch schnelle Selbstabschreckung zu starken Aufhärtungen in der Fügezone. Die Folge können Rissbildungen sein. Zudem kommt es zu einem sehr spröden Materialverhalten bei statischer und dynamischer Belastung der Schweißnaht.
Das KE-Schweißen bietet den Vorteil einer zusätzlichen Energieentladung in das bereits geschweißte Bauteil. Dadurch kommt es zu einer Erwärmung der Fügezone und infolge zu einem Anlassen mit einer Härtereduktion. In nachfolgendem Bild ist gezeigt, wie durch einen Anlassimpuls die Härte von ca. 800 HV0,5 auf ca. 600 HV0,5 reduziert werden kann. Der oder die Anlassimpulse können individuell nach Werkstoff und Bauteilgeometrie optimal angepasst werden.

Diagramm-Impuse


Verschweißen von hochkohlenstoffhaltigen und hochfesten Getriebeteilen mit Nachimpuls zum Anlassen der Fügestelle.