Grundlagenwissen Was ist Punktschweißen? Definition, Funktion und Vorteile

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Punktschweißen, auch als Widerstandspunktschweißen bekannt, ist ein Schweißverfahren, bei dem zwei Metallteile verbunden werden. Dazu benutzt man Druck und elektrische Energie.

Was versteht man unter Punktschweißen?

Punktschweißen ist ein Schmelzverfahren. Hier werden zwei Metallteile punktuell miteinander verbunden, indem ein starker elektrischer Strom durch die überlappenden Teile geleitet wird.

Hier sind die grundlegenden Schritte des Punktschweißens:

• Ausrichtung der Werkstücke: Die zu verbindenden Teile werden präzise zueinander ausgerichtet. Dabei müssen die Bereiche, die geschweißt werden sollen, überlappen.
  Diese Bereiche müssen sauber und frei von Verunreinigungen sein. Denn nur so kann eine gute Schweißverbindung erzielt werden.

• Anbringen der Elektroden: Zwei Elektroden werden auf beiden Seiten der Werkstücke angebracht. Die Elektroden bestehen aus einem leitenden Material.
  Sie werden mit Druck auf die Oberseiten der überlappenden Metallteile gepresst. Diese Stellen nennt man auch auf die sogenannten Schweißpunkte. Die Elektroden sind in einer Schweißmaschine montiert.

• Erhitzung und Verflüssigung: Ein elektrischer Strom wird durch die Elektroden und die sich überlappenden Metallstelle geleitet.
  Der Stromfluss erzeugt aufgrund des elektrischen Widerstands der Werkstücke Wärme. Dadurch schmelzen sie an den Kontaktstellen und verbinden sich.
  Nachdem der Stromfluss beendet ist, kühlen die geschmolzenen Metallpartien ab. Dann erstarren sie. Dabei verbinden sich die Werkstücke fest miteinander.

• Entfernen der Elektroden: Nach dem Verschweißen werden die Elektroden entfernt. Danach wird häufig eine visuelle oder mechanische Prüfung der Schweißnaht durchgeführt. So kann die Qualität und Festigkeit der Verbindung gecheckt werden.

Kleine Schweißwerkzeuge können dabei bereits eine große Punktschweißwirkung erreichen.

Wie funktioniert es?

1. Elektroden: Das Verfahren verwendet zwei Elektroden, die den Strom durch die zu verbindenden Metallteile leiten. Die Elektroden drücken die Teile zusammen. Sie erzeugen die nötige Temperatur für das Schmelzen.

2. Wärmeentwicklung: Der elektrische Widerstand der Metallteile erzeugt durch den Strom eine große Menge Wärme. Diese Wärme schmilzt die Metalloberflächen an den Kontaktpunkten. Das ermöglicht eine feste Verbindung, wenn sie abkühlen und erstarren.

3. Anwendung: In der Automobilindustrie wird häufig Punktschweißen eingesetzt. Und zwar zur Herstellung von Karosserien. Es ist eine schnelle und effektive Methode zum Verbinden von Blechkomponenten.

4. Vorteile: Zu den Vorteilen des Punktschweißens gehören die hohe Geschwindigkeit des Prozesses. Außerdem die Reduzierung von Verformungen. Und die Möglichkeit, mehrere Verbindungen in kurzer Zeit herzustellen. Punktschweißen ist also besonders effizient. Denn es können viele Schweißpunkten auch in einem automatisierten Prozess hergestellt werden. Das macht das Verfahren zu einer beliebten Fertigungstechnik in der Massenproduktion.

5. Nachteile: Ein Nachteil kann sein, dass das Verfahren nicht für alle Materialien und Dicken geeignet ist. Die erzeugten Nähte sind außerdem nicht immer für alle Anwendungen ausreichend.

Was braucht man für dieses Verfahren?

Zum Punktschweißen benötigt man mehrere spezifische Werkzeuge und Ausrüstungen.

• Punktschweißmaschine: Sie enthält die Elektroden und das Steuerungssystem. So kann sie den elektrischen Strom regulieren und den Druck kontrollieren.

• Elektroden: Diese sind aus einem leitenden Material. Sie sind typischerweise aus Kupfer oder eine Kupferlegierung gefertigt. Sie werden verwendet, um den elektrischen Strom durch die Metallteile zu leiten. Form und Größe der Elektroden können sich verändern. Sie sind abhängig von der Anwendung und den zu verbindenden Materialien.

• Stromquelle: Eine geeignete Stromquelle ist erforderlich, um den hohen elektrischen Strom zu liefern. Punktschweißen erfordert Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC).

• Druckmechanismus: Ein Mechanismus, der den notwendigen Druck erzeugt, um die Metallteile während des Schweißvorgangs zusammenzudrücken. Dieser Druck kann hydraulisch oder pneumatisch erzeugt werden.

• Werkstücke zum Schweißen: Die Metallteile müssen in geeigneter Dicke und Materialart vorliegen.

• Sicherheitsausrüstung: Schutzkleidung wie Schweißhandschuhe und Schutzbrille sind wichtig, um die Sicherheit der Schweißer zu gewährleisten.

• Kühlvorrichtung (optional): Bei intensiver Nutzung kann es notwendig sein, ein Kühlsystem für die Maschine zu verwenden. So kann eine Überhitzung vermieden werden.

• Steuerungssystem: Modernere Punktschweißmaschinen können mit digitalen Steuerungen ausgestattet sein. So kann der Schweißprozess präzise überwacht und eingestellt werden.

Außerdem ist es sinnvoll, wenn die Maschinenbediener speziell ausgebildet sind. So können beispielsweise bei der GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH spezielle Lehrgänge für das Punktschweißen besucht werden.

Wie hoch ist der Strom beim Punktschweißen?

Der beim Punktschweißen verwendete elektrische Strom kann variieren. Er hängt unter anderem von den Materialien und der Dicke der Werkstücke ab. In der Regel liegt der Strom jedoch im Bereich von mehreren hundert bis mehreren tausend Ampere. Manche Anwendungen können also einen höheren elektrischen Bedarf haben.

Die Dauer der Stromzufuhr beim Punktschweißen ist auch als Schweißzeit bekannt. Sie verändert sich je nach Material und Dicke der Werkstücke. Im Allgemeinen kann die Schweißzeit von wenigen Millisekunden bis zu mehreren Sekunden reichen.

Beim DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. gibt es einen speziellen Fachverband für diese Fertigungstechnologie.

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