Metalle ohne Lufteinschlüsse verbinden

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Bessere Ergebnisse durch Werkstoffverbunde

Im Vergleich zu Konkurrenzmaterialien wie reinem Kupfer, reinem Wolfram, Kupfer-Chrom-Zirkonium-Verbindungen oder gelöteten Wolfram-Kupfer-Chrom-Zirkonium-Verbindungen liefert die WHG3 aus hintergossenen Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen bessere Ergebnisse bei Härte beziehungsweise Festigkeit, elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, Hitzebeständigkeit, Erosion und Klebeneigung sowie Standzeiten.

Die jeweiligen Werte hängen nicht nur von der Geometrie ab, sondern auch von der Punktschweißmaschine, den verwendeten Schweißparametern und den Materialien, die verschweißt werden. Durch die Verwendung verschiedener Einsätze – zum Beispiel reines Wolfram oder Wolfram mit Dotierungen wie WLa20 oder WCe20 – kann die Hitzebeständigkeit und Leitfähigkeit individuell an die Anforderungen der Kunden angepasst werden.

Zudem hat die WHG3 keine Sandwichstruktur wie andere typische Verbundmaterialien, da die Verbindung auf Infiltration beziehungsweise einer oberflächlichen Benetzbarkeit beruht. Das Unternehmen fertigt die Triconstant-Elektroden jeweils nach Kundenanforderungen und deren Zeichnungen. Dabei fließen sowohl das Leistungsspektrum als auch Anforderungen an konkrete Abmessungen mit ein.

Die speziellen Eigenschaften des Elektrodenmaterials sind äußerst wichtig für ein optimales Arbeitsergebnis: Die Kräfte, mit denen zwei gegenüberliegende Elektroden beim Widerstandsschweißen punktuell zusammengepresst werden, sind material- und prozessabhängig und liegen oft im Bereich von mehreren Kilonewton. Daher muss eine ausreichende mechanische Festigkeit der Elektrode über die gesamte Lebensdauer gewährleistet werden.

Ursache für den starken Verschleiß der Elektroden ist oftmals die starke thermische Wechselbelastung: Die Elektroden werden in schneller Folge durch kurze Strömstöße mit Stromstärken von mehreren Kiloampere, die teilweise weniger als 100 ms anliegen, stark belastet. Je besser die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit sind, desto positiver wirkt sich das auf die Standzeit aus. Vorteile bieten hier hintergossene Elektroden, da sich bei gelöteten Elektroden die Eigenschaften von Elektrode zu Elektrode stark unterscheiden können.

Derzeit lässt sich eine porenfreie Lötverbindung technisch nicht reproduzierbar realisieren. Die Verbindung und damit auch die elektrische Kontaktierung ändern sich, wodurch der Widerstand und damit auch das Schweißverhalten zwischen einzelnen Elektroden sehr stark schwanken können.

Generell arbeitet Wolfram Industrie ausschließlich mit Wolfram beziehungsweise Werkstoffverbunden wie Tungstit aus beispielsweise Wolfram und Kupfer respektive Wolfram und Silber. Dabei handelt es sich um ein Durchdringungsverbundmaterial, bei dem ein poröser Sinterkörper aus Wolfram mit Kupfer oder Silber infiltriert wird. Typische Anwendungen finden sich beim Erodieren oder bei Kontaktmaterial.

* Michael Bisaha ist Produktmanager Verbundwerkstoffe bei Wolfram Industrie.

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