Ein Beitrag zur Standmengenerhöhung der Elektrodenkappen beim Widerstandspunktschweißen

Kerl, Hagen

Die Arbeit befasst sich mit den standmengenreduzierenden Faktoren von Elektrodenkappen beim Widerstandspunktschweißen. Mit dem vermehrten Einsatz verschiedener Materialgüten im Fahrzeugbau, entstehen zunehmende Prozesskosten für das Fügeverfahren. Verallgemeinert hat jede Blechbeschichtungsart einen standmengenreduzierenden Einfluss. Übliche Blechüberzüge sind Zink- oder Aluminium-Silizium-Beschichtungen. Diese Beschichtungen und der Blechwerkstoff selbst reagieren mit der Elektrodenkappe während des Schweißens, wodurch die Elektrodenkappen häufiger nachgefrässt und ausgetauscht werden müssen. Der Verschleiß einer Elektrodenkappe setzt sich aus ihrer Arbeitsflächenvergrößerung und der Legierungsbildung mit der Blechbeschichtung zusammen. Beides erhöht den Kontaktwiderstand der Elektrodenkappe mit der Blechoberfläche. Geeignete Legierungskonzepte der Elektrodenkappen begründen sich auf einer gesteigerten Warmhärte und der Reduktion der Diffusionsmenge von Fremdatomen. Die Untersuchungen zeigen, dass sich kein Kappenwerkstoff (CuCrZr1, CuAg0,1, Nitrode) für das Fügen aller Blechwerkstoffe (HX340LAD+Z, 22MnB5+AlSi, AlMg3) eignet. Weitergehend ist eine Analyse des Einflusses verschiedener Schweißparameter durchzuführen, im speziellen mit Impulsschweißungen, der diskontinuierlichen Schweißstromzuführung. Das Interesse liegt in der Standmengenänderung bei Variation der Schweißparameter. Die Betrachtung wird an einschnittigen und an mehrschnittigen asymmetrischen Blechkombination durchgeführt. Der Anspruch, das Schweißlinsenwachstum zerstörungsfrei zu detektieren, wird durch die Messung des Spannungsabfalls zwischen den Fügeblechen realisiert. Anhand des Widerstandsverlaufs kann bestimmt werden, wann zwischen welchen Blechen zuerst eine Schweißlinse entsteht

The thesis deals with the life-reducing factors of electrode caps in resistance spot welding. With the increased use of different material grades in vehicle construction, increasing process costs results for the joining process. In general, each sheet metal coating has a life-reducing effect for the electrode caps. Common sheet metal coatings are zinc or aluminum-silicon coatings. These coatings and the sheet material itself react with the electrode cap during welding, which requires regrinding and replacing the electrode caps more frequently. The wear of an electrode cap is based on its work area enlargement and the alloy formation with the sheet metal coating. Both processes increase the contact resistance of the electrode cap with the sheet metal surface. Suitable alloy concepts for the electrode caps are based on an increased hot hardness and the reduction of the diffusion amount of foreign atoms. The investigations show that no cap material (CuCrZr1, CuAg0,1, Nitrode) is suitable for the joining of all investigated sheet materials (HX340LAD + Z, 22MnB5 + AlSi, AlMg3). An analysis of the influence of different welding parameters has been carried out. Specifically, the process of pulse welding, the discontinuous welding power supply, was studied. The interest lies in the change of the electrode cap lifetime with variation of the welding parameters. The examination is carried out on single and multi-layer asymmetrical sheet metal combinations. The claim to detect the welding lens growth without destruction is realized by measuring the voltage drop between the bonding plates within the welding process. Based on the resistance curve it can be determined when between which sheets a weld nugget starts to arise.

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Kerl, Hagen: Ein Beitrag zur Standmengenerhöhung der Elektrodenkappen beim Widerstandspunktschweißen. 2018.

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