Fügeprozesse

Kondensatorentladungsschweißen (KE-Schweißen oder KES), Schweißen mit Mittelfrequenz-Gleichstrom (MF-DC) und Wechselstrom (AC) gehören zu den konduktiven Widerstandspressschweißprozessen. Die stoffschlüssige Verbindung der Fügebauteile entsteht durch die gleichzeitige Anwendung von Kraft und Wärme. Die dafür erforderliche Wärme entsteht innerhalb der Fügebauteile durch einen elektrischen Stromfluss, der zu einer Widerstandserwärmung der Schweißzone führt. Eine ausreichend hohe Stromkonzentration wird beim Buckelschweißen durch einen Fügebauteilpartner mit buckelähnlicher Kontur erreicht. Beim Punktschweißen hingegen wird die notwendige Stromkonzentration durch die Geometrie der Elektrodenspitze realisiert.

Das Kondensatorentladungsschweißen erfolgt mit einem sehr hohen, kurzzeitigen Stoßstrom (bis 1 000 kA), der über eine transformierte Kondensatorentladung bereitgestellt wird. Es stellt eine besondere Form des Buckelschweißens dar, findet aber auch vereinzelt als Widerstandspunktschweißen Anwendung. Beim KE-Schweißen drücken die Ober- und Unterelektroden mit hohen Anpresskräften (ab 6 kN und deutlich mehr) auf die Fügebauteile. Durch das Zünden eines Thyristors wird die Ladung einer Kondensatorenbank über einen Impulstransformator und sekundärseitig über die Elektroden in die Fügeteile geleitet. Dieser mit kurzer Stromanstiegszeit erzielte Stoßstrom bewirkt eine im Vergleich zu anderen konduktiven Widerstandsschweißverfahren sehr hohe Erwärmungsgeschwindigkeit der Fügestelle, die in einer flächigen und stoffschlüssigen Verbindung der Fügepartner resultiert.

Vorteile:

  • übliche Schweißzeiten unter 20 ms
  • sehr kurze Schweißzyklen realisierbar
  • geringe notwendige elektrische Anschlussleistung, geringe Netzbelastung
  • hoher Wirkungsgrad
  • kurzzeitige, lokale Wärmeeinbringung
  • geringe thermische Belastung der Bauteile und Elektroden
  • geringer Elektrodenverschleiß
  • sehr hohe Prozesssicherheit durch reproduzierbare Kondensatorentladung
  • gute Automatisierbarkeit, Überwachung und Dokumentation

Kapkon spezifische Vorteile:

  • Verwendung der 1300 V-Ladetechnik (Niederspannungsbereich):
    • Betriebstechnisch für den Kunden:
      • Niederspannungsbereich – keine Erschwernisse durch Mittelspannung (wie bspw. besonderes elektrotechnisches Personal, Wartungen schneller durchführbar)
      • Verwendung von Standardkabeln mit max. Isolationsspannung von 1000 V (1300 V entspricht Effektivwert der Entladespannung von rund 930 V)
      • meist keine Kühlung notwendig
    • Fügeprozesstechnisch:
      • geringere Impulstransformatorübersetzungsverhältnisse, kürzere Stromanstiegszeiten und höherer Spitzenstrom bei identischer Kondensatorladeenergie
      • Sättigung des Impulstransformatorkerns vermeidbar
    • Möglichkeit des Einsatzes der Kombipulstechnik: zur Steigerung der Prozessstabilität und für anspruchsvollste schweißtechnische Vorhaben
    • vollständige Beschreibung des Betriebsverhaltens der Anlage: in Form eines Maschinenpasses, der als Qualitätskriterium herangezogen werden kann.

Aus den Vorteilen ergeben sich eine Menge an Einsatzgebieten:

Entsprechende Anwendungsbeispiele sind hier aufgeführt.

Den vielen Vorteilen des KE-Schweißens stehen zu vernachlässigende Nachteile gegenüber:

  • ein bestimmter Ziel-Schweißstrom ist über die variable Größe der Kondensatorladespannung einzustellen
  • während des Schweißprozesses treten Spritzer auf, die jedoch das Schweißergebnis bei korrekter Parametereinstellung nicht negativ beeinflussen

Weiterführende Informationen zum KE-Schweißen / KES finden sie hier.

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