Hubzündungsbolzenschweißen – effizient und vielseitig

Als Spezialist auf dem Gebiet des Bolzenschweißens kennen wir von KÖCO uns bestens mit den unterschiedlichen Bolzenschweißverfahren aus.

Dabei spielt das Hubzündungsbolzenschweißen eine besondere Rolle, denn dieses Schweißverfahren für Bolzen mit Durchmessern von 3 bis 25 mm, Stromstärken bis zu 2.600 A und Schweißzeiten bis 2.200 ms wird in zahlreichen verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt, um Bolzen auf Metallteile zu schweißen.

Konstruktion und Fertigung von Metallbaugruppen: Hubzündungsbolzenschweißen wird häufig in der Metallverarbeitungsindustrie eingesetzt, um Bolzen auf Metallteile wie Stahlträger, Bleche oder Profile zu schweißen. Dies kann in der Bauindustrie, in der Herstellung von Fahrzeugen, im  Maschinenbau und in vielen anderen Bereichen vorkommen.

Elektrische und elektronische Anwendungen: In der Elektro- und Elektronikindustrie wird das Hubzündungsbolzenschweißen verwendet, um Bolzen auf Elektrogehäuse oder andere elektrische Komponenten zu schweißen. Dies ermöglicht eine sichere Verbindung.

Automobilindustrie: In der Automobilproduktion wird Hubzündungsbolzenschweißen verwendet, um Befestigungselemente wie Bolzen und Muttern an Karosserieteilen oder anderen Fahrzeugkomponenten anzubringen.

Schiffbau: In der Schiffbauindustrie kann dieses Schweißverfahren zur Befestigung von Bolzen an Schiffrümpfen oder anderen metallischen Strukturen eingesetzt werden.

Allgemeine Metallverarbeitung: In vielen anderen Anwendungen, in denen eine schnelle und zuverlässige Befestigung von Bolzen an Metallteilen erforderlich ist, kann das Hubzündungsbolzenschweißen eingesetzt werden.

Zunächst wird der Pluspol der Stromquelle an das Werkstück geklemmt. Der Bolzen wird in den Bolzenhalter der Bolzenschweißpistole eingeschoben und je nach Anwendung mit einem Keramikring auf das Werkstück aufgesetzt.

Zu Beginn des Schweißvorganges wird der Bolzen durch einen Hubmechanismus angehoben und erst ein Hilfslichtbogen geringer Stromstärke, dann der Hauptlichtbogen zwischen Bolzenspitze und Werkstück gezündet. Wichtig ist, dass der Hauptlichtbogen hoher Stromstärke auf den Bolzendurchmesser abgestimmt ist.

Die Bolzenstirnfläche und das gegenüberliegende Werkstück schmelzen nun an.

 Nach Ablauf der eingestellten Schweißzeit wird der Bolzen zum Werkstück bewegt und beide Schmelzzonen vereinigen sich.

Dann wird die Stromquelle abgeschaltet und die Schmelzzone erstarrt und kühlt ab.

Bei Schweißbolzen über 10mm wird der Einsatz eines Keramikrings empfohlen. Er unterstützt die gewünschte Ausprägung der Schweißwulst und bildet eine Schutzatmosphäre im Schweißbereich. Der Keramikring wird nur für die jeweilige Schweißung verwendet und anschließend wieder vom Bolzen entfernt.

Es existieren unterschiedliche Verfahren, um die Qualität einer durchgeführten Schweißarbeit zu überprüfen:

Sichtprüfung: Ist der Schweißvorgang gelungen, sind Schweißkragen bzw. Schweißwulst geschlossen​ und weist eine helle und glänzende Oberfläche auf​. Darüber hinaus hat der Bolzen idealerweise seine Nennlänge (L) nach dem Schweißen erreicht​.

 60°-Biegeprüfung: Der Bolzen steht nach dem Schweißvorgang senkrecht zum Grundmaterial​. Auch nach einer 60°-Biegeprobe ist kein Bruch oder Riss in der Schweißung vorhanden​.

Zugprüfung: Das Auftreten von Materialversagen oder Brüchen tritt normalerweise nicht innerhalb der Schweißzone auf. Das Ausknöpfen des Bolzens aus dem Grundmaterial ist kein Anzeichen für eine fehlerhafte Schweißung. Tatsächlich ist es in der Regel so, dass der Bolzen erst nach Erreichen einer Zugfestigkeit über der Schweißung versagt. Dies bestätigt, dass die Schweißverbindung in der Regel stabil und zuverlässig ist.

Nennlänge nicht erreicht: Bei einer guten Schweißung wird die definierte Nennlänge des Bolzens erreicht. Ist dies nicht der Fall, war die genutzte Energie während des Vorgangs gegebenenfalls zu hoch oder zu gering eingestellt und sollte überprüft werden.

Einseitige Anschmelzung durch Blaswirkung (Ablenkung des Lichtbogens): Gegebenenfalls war die Masseführung unvorteilhaft, die Masseklemmen sollten entgegen der Blaswirkung positioniert werden. Ein anderer Grund für eine einseitige Anschmelzung kann der fehlende Einsatz von Ausgleichsmassen im Randbereich sein. Auch, wenn Schweißstromkabel in der Nähe der Schweißung entlanggeführt wurden, können Fehler auftreten. Schweißkabel sollten immer abseits der Schweißung verlegt werden und die Bolzenschweißpistole mit außenliegenden Kabelbogen gedreht werden.

Eintauchbehinderung: Wenn die Fußplatte nicht korrekt zentriert ist oder es zu starken Schweißspritzern kommt, kann dies zu erhöhter Reibung des Bolzens im Keramikring führen. Ein weiteres potenzielles Problem sind Tropfenkurzschlüsse zwischen dem Bolzen und dem Grundwerkstoff, die auftreten können, wenn der Hub des Bolzens zu gering ist oder eine zu starke Blaswirkung vorliegt. Zusätzlich können Probleme auftreten, wenn die Bolzenschweißpistole defekt ist oder die Dämpfung zu hoch eingestellt ist. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, alle Schweißparameter und -komponenten sorgfältig zu überwachen und einzustellen, um eine zuverlässige und qualitativ hochwertige Schweißverbindung sicherzustellen. Dies gewährleistet die Integrität und Festigkeit der Schweißverbindung.

Porenentstehung: Durch eine zu lange Schweißzeit oder eine zu niedrige Schweißenergie können ebenso wie durch die Oxidation des Schmelzbades Poren entstehen. Auch eine verunreinigte Grundwerkstoffoberfläche oder angefeuchtete Keramikringe können zur Porenbildung beitragen.

Das Hubzündungsbolzenschweißen ist ein gängiges, zuverlässiges und vielseitig einsetzbares Verfahren in der Bolzenschweißtechnik, das sichere Verbindungen schafft und für viele Anwendungsbereiche geeignet ist. Dennoch gilt es, potenzielle Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen und ihnen entgegenzuwirken, um ungenügende Schweißarbeiten zu verhindern.

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