Widerstandsschweißanwendungen in der Steckverbindertechnik

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Durch den Prozess der Widerstandserwärmung entsteht dann eine Hartlotverbindung mit sehr hoher Zähigkeit und geringer Deformation der Bauteile. Die Oberflächenaktivierung der Fügeteile wird ebenfalls durch das Lotbandmaterial gewährleistet.

Anlagentechnik und Prozessregelung

Beim Widerstandsschweißen handelt es sich um einen Fertigungsprozess, der durch die e-lektrische, mechanische und zeitliche Dimension beschrieben wird. Die vierte Dimension stellt das Material dar, auf das die Schweißanlage aber bis dato keinen Einfluss nehmen kann. Das bedeutet für die Reproduzierbarkeit des Prozesses, dass die dynamische Stabilität der einzelnen elektrischen und mechanischen Prozessparameter sehr wichtig ist.

Unkontrollierte elektrische wie auch mechanische Schwingungen während des Prozesses verändern die Wärmeentstehung und auch die Wärmeleitung und sind aus diesem Grund durch Prozessregelung zu vermeiden oder durch Monitoring zumindest zu erkennen.

Aktive Regelung des Schweißprozesses

Während die elektrische Dimension nur relevant ist, solange der Schweißstrom fließt, haben die mechanischen Parameter vor, während und nach dem Fließen des Schweißstromes Einfluss auf die Verbindungsqualität. Sie beeinflussen die Kontaktbedingungen, die für die Wärmeentstehung und die Wärmeableitung verantwortlich sind.

Im ersten Prozessschritt müssen die Schweißelektroden schnellstmöglich die Bauteile konstant miteinander kontaktieren, um reproduzierbare elektrische und thermische Bedingungen herzustellen. Besonders bei den meist weichen Werkstoffen ist die Anfangsdeformation nach Applikation der Schweißkraft erheblich.

Danach wird der Schweißstrom freigegeben, was zu einem mechanischen „Störimpuls“ führt. Schwingt nun das mechanische System aufgrund ungünstiger Feder-Masse-Verhältnisse, können reproduzierbare Startbedingungen des Pro-zesses negativ beeinflusst werden.

Ebenfalls können durch den elektromechanischen Einfluss des Schweißstromes Schwingun-gen am Elektrodensystem auftreten. Letzter Prozessschritt ist das Zurückfahren der Elektroden. Die Nachhaltezeit hat Einfluss auf die Abkühlgeschwindigkeit der Fügepartner und somit auf die metallurgischen Eigenschaften der Verbindung.

Bei allen Prozessschritten wird deutlich, dass schnelle geregelte Geräte unbestreitbaren Vorteil gegenüber passiven, ungeregelten Schweißanlagen haben, besonders unter Berücksichtigung der kurzen Prozesszeit wegen der meist schnellen indirekten Abkühlung der Bauteile. Inverterstromquellen für die schnelle Regelung der elektrischen Parameter sowie servoelektrische Schweißzangen (Bild 1) als steife, aktive mechanische Achse sind in der Praxis bestens bewährt und Stand der Technik [2, 3].

Prozessüberwachung und Prozessbeurteilung

Besonders bei Verbindungen in der Steckverbindertechnik ist die Prozessanalyse und Prozessüberwachung ein wichtiger Bestandteil der Qualitätsbewertung, denn jede Schlechtschweißung hat einen möglichen Komplettausfall einer ganzen Baugruppe zur Folge.

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