Hochstromtransformatoren für das Widerstandsschweißen

Der in Großbritannien geborene Ingenieur Elihu Thomson entdeckte 1876, dass Kupfer miteinander verschmolzen werden kann, aber erst 1885 wurde ein Verfahren zum Widerstandsschweißen vorgeschlagen. Das Punktschweißen mit direkter Energiezufuhr ist ein Widerstandsschweißverfahren, bei dem Metalle durch die Anwendung von Druck bei gleichzeitiger Zufuhr von elektrischem Strom in den Schweißbereich verbunden werden.

Das Widerstandspunktschweißen hat sich zu einem schnellen und kosteneffizienten Schweißverfahren entwickelt, das in der Blechfertigung häufig eingesetzt wird. Der Automobilsektor hat von dieser Technik durch den Einsatz von Punktschweißrobotern profitiert, die eine höhere Produktions- und Montagegeschwindigkeit ermöglichen. Obwohl diese Technik in erster Linie zum Schweißen von Stahl verwendet wird, gibt es einen zunehmenden Trend zur Substitution von Stahl durch Aluminium, um im Laufe der Zeit eine Massenoptimierung zu erreichen. Der Markt wird bis 2031 auf fast 500 Mio. $ geschätzt.

Stromversorgung beim Schweißen
Punktschweißgeräte arbeiten in der Regel mit einer Wechselspannung. Die spezifische Leistung für eine bestimmte Schweißanwendung wird durch Prozessentwicklung und -optimierung auf der Grundlage der Materialeigenschaften, der gewünschten Schweißqualität, der Materialdicke und der Geschwindigkeitsanforderungen bestimmt. Das Herzstück der Schweißgerätestromversorgung ist ein Hochstrom-Transformator, der für die maximale Leistung und Belastung ausgelegt ist, die für die Anwendung erwartet werden kann. Die RFT-HS Ringkerntransformatoren von REO verwenden mehrere Ringkerne, um die erforderliche Leistung zu erreichen. Die Geräte haben einen standardmäßig verdrahteten Eingang und verwenden eine Kupferschiene als Sekundärseite.

Die toroidale Bauweise kann bis zu 40 % effizienter sein als herkömmliche EI-Transformatoren, was bei preissensiblen Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Die Ringkerntransformatoren von REO haben noch weitere Vorteile: Sie können gekapselt werden, um einen Schutzgrad (IP) von bis zu IP20 zu erreichen und die REO-Bauweise ermöglicht eine schnelle Montage in Geräten oder Schaltschränken, was Zeit und damit auch Geld spart. Sie wurden speziell entwickelt, um die Leistung von Standard-EI-Transformatoren zu übertreffen und niedrigere Verluste.

Anwendungen des Punktschweißens

Automobilindustrie
Wie bereits erwähnt, ist das Punktschweißen ein wichtiger Bestandteil der Automobilindustrie, da es kosteneffizient, zuverlässig und schnell ist. Fertigungsunternehmen können Montagelinien durch den Einsatz von Punktschweißrobotern leicht automatisieren. Ein Blech oder eine gepresste Platte aus Stahl oder Aluminium kann in Sekundenschnelle in ein funktionales Teil verwandelt werden.

Elektronik
Da dieses Schweißverfahren eine Überhitzung der elektronischen Bauteile verhindert, sind viele Komponenten wie Schalter, Potentiometer, Relais, Leiterplatten und Batterien gut für das Punktschweißen geeignet.

Herstellung von Nägeln
Es handelt sich um ein kontinuierliches Hochgeschwindigkeits-Punktschweißverfahren, bei dem Kohlenstoffstahlrollen in Tausenden Nägel pro Minute umgewandelt werden.

Küchengeräte
Punktschweißen wird häufig zur Herstellung von Tür- und Schrankgriffen, Spateln und bestimmten Küchenutensilien wie Keksausstechern verwendet.

Medizinische Industrie
Auch die medizinische Industrie profitiert von der Schweißqualität und -geschwindigkeit dieses Verfahrens. In der Kieferorthopädie wird das Punktschweißen zum Beispiel zur sicheren Befestigung von Zahnimplantaten eingesetzt.

Vorteile des Punktschweißens

• Punktschweißen gilt als eine der schnellsten und saubersten Schweißmethoden
• Das Verfahren ist leicht zu verstehen
• Im Gegensatz zu anderen Verfahren wie dem Lichtbogen- oder WIG-Schweißen gibt es keine offene Flamme
• Das Verfahren lässt sich leicht automatisieren
• Es können mehrere Werkstücke gleichzeitig verbunden werden
• Kein Einsatz von Schweißzusatzwerkstoffen erforderlich
• Es besteht keine Notwendigkeit für die Verwendung von Schutzgasen

Nachteile des Punktschweißens

• Ausrichtung und Druck des Werkstücks sind kritisch
• Punktschweißen kann in einigen Bereichen des Grundmetalls zu Verformungen führen
• Es ist im Allgemeinen nicht möglich, Materialstärken von mehr als 3 mm zu schweißen
• Die erzeugten Verbindungen können schwächer sein als bei einigen anderen Schweißverfahren
• Der Schweißstrom kann von den Elektroden zu anderen Schweißnähten auf dem Werkstück umgeleitet werden (Shunt), was zu einer schlechten Schweißleistung führt.

Da die Optimierung der Produktionstechniken weiter vorangetrieben wird, insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Verwendung von Aluminium in der Automobil- und Flugzeugproduktion, wodurch die Produkte leichter und treibstoffeffizienter werden, wird das Widerstandsschweißen wahrscheinlich noch viele Jahre lang ein wichtiges Herstellungsverfahren bleiben.