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Widerstandspunktschweißen

Aluminiumteile für Fahrzeug-Türrahmen mit Deltaspot effektiv punkten

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Über eine Punktschweißverbindung sollten vier jeweils 4,5 kg schwere Fahrzeugtüren für einen Porsche Panamera mit der Innenversteifung gefügt werden. Die Türen aus Aluminiumdruckguss sind mit einer Antioxidationsschicht versehen. Dafür wird in vorgelagerten Arbeitsgängen die bestehende Oxidschicht abgebeizt und eine dünne Lage Titan-Zirkon (TiZrSiO4) aufgetragen, die das Entstehen der natürlichen Aluminiumoxidschicht verhindert.

Herkömmliches Widerstandspunktschweißen verursacht zu viele Spritzer

„Später liegt eine Hauptdichtung zwischen Tür und Rahmen an der zu fügenden Stelle. Hier muss es deshalb nahezu spritzerfrei zugehen. Der wärmebedingte Verzug am Werkstück muss in engen Grenzen bleiben, und wir müssen ihn durch nachträgliches Richten ausgleichen können“, erläutert der Ingenieur. „Damit ist herkömmliches Widerstandspunktschweißen ungeeignet. Es verursacht erstens zu viele Spritzer, und zweitens bildet sich wegen des unkontrollierbaren, punktuell hohen Wärmeeintrages im angeschweißten Blech die gefürchtete Kurzwelligkeit aus. Im Unterschied zu großflächiger Formveränderung lässt sie sich nachträglich nicht korrigieren. Dann ist die gesamte Tür mit der unansehnlich gewellten Oberfläche Ausschuss.“

Wegen der Anforderung der hohen Maßgenauigkeit am Außenflansch fielen auch die Optionen des Clinchens und Stanznietens weg. Ausschlusskriterium sind vor allem die formverändernd einwirkenden mechanischen Kräfte. Die beim Stanzen und Nieten im Werkstück entstehenden Knicke und Wellen sind unakzeptable Oberflächenschäden. Klebeverbindungen sind während des Aushärtens nicht belastbar und hinterlassen außerdem Oberflächenverunreinigungen, die nachfolgende oder parallel laufende Fügeprozesse stören würden. Mit Kleben kombinierte Fügeverfahren entfallen deshalb ebenfalls.

Rührreibschweißen zu stark von der Wanddicke der Teile abhängig

Beim für Aluminium und seine Legierungen prädestinierten Rührreibschweißen wird die Wärme für das Schweißbad aus dem Anpressdruck und der Reibung des rotierenden Werkzeuges erzeugt. So sind die Probleme im Zusammenhang mit der elektrisch und thermisch isolierenden Aluminiumoxidschicht umgangen, und es entsteht nahezu spritzerfrei eine ausreichend feste Verbindung. Rührreibschweißen lässt sich neben großflächigen und linienförmigen Schweißungen auch „punktuell“ einsetzen.

Wolfgang Hintsteiner erklärt, warum es im Anwendungsfall dennoch als ungeeignet ausfiel: „Rührreibschweißen ist stark von der Wanddicke der Teile abhängig. Wegen der Gusstoleranzen müssten wir vor jedem Schweißvorgang exakt die Dicke der zu verbindenden Teile ermitteln und berücksichtigen. Dieser hohe Aufwand würde den Fertigungstakt unakzeptabel ausbremsen.“

Die Entscheidung für das neue Widerstandspunktschweißen und für die Investition in die Deltaspot-Anlage halten Alois Edtbauer, der damalige Projektleiter, und Wolfgang Hintsteiner, der Schweißpraktiker, für eine gute Wahl. Besonders, nachdem sie sich in der Fertigungspraxis seit 2008 bewährt.

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