AKWA TECHNIC TECHNISCHE BIBLIOTHEK

Technische Bibliothek.

Ein umfassendes Nachschlagewerk zu Widerstandspunktschweiß-Technologien, Parametern und Anwendungen.

7Referenzabschnitte

15Glossarbegriffe

5interaktive Tools

3,800+Datenpunkte

INTERAKTIVER SCHWEISSGUIDE

Parameter, Fehler, Formeln und Zylinderberechnung.

Die wichtigsten Referenzen der Schweißtechnik an einem Ort.

Schweißwärme (Joulesches Gesetz)

H = I² × R × t

H = Wärmeenergie (J), I = Strom (A), R = Widerstand (Ω), t = Zeit (s). Der Strom hat den größten Einfluss, da er quadratisch eingeht.

Schätzung Schweißlinsendurchmesser

d ≈ 4√t – 5√t (mm)

d = Linsendurchmesser, t = Dicke des dünneren Blechs (mm). Bsp.: bei 1 mm Blech sollte die Linse ca. 4–5 mm betragen.

Zyklus–Millisekunden-Umrechnung

1 Zyklus = 1000 / f (ms)

Bei 50 Hz entspricht 1 Zyklus 20 ms; bei 60 Hz ca. 16,7 ms.

Zylinderkraft

F = P × A

F = Kraft, P = Druck, A = Kolbenfläche (A = π×(D/2)²). Probieren Sie es im Rechner unten.

Stromdichte

J = I / A_Elektrode

J = Stromdichte, I = Strom, A_Elektrode = Kontaktfläche der Elektrodenspitze. Eine zu kleine Spitze führt zu übermäßiger Dichte und Spritzern.

Widerstandsschweißverfahren

Widerstandsschweißen ist eine Familie von Fügeverfahren, bei denen Metallteile durch die von Strom und Kraft erzeugte Wärme verbunden werden. Akwa Technic fertigt Standard- und Sondermaschinen für alle vier Grundtypen.

Punktschweißen: Das gängigste Widerstandsschweißverfahren, bei dem zwei oder mehr Bleche punktweise verbunden werden. Der zwischen zwei gegenüberliegenden Elektroden fließende Strom erzeugt an der Fügestelle eine lokale Schmelzzone (Linse). Weit verbreitet im Automobilkarosseriebau, bei Haushaltsgeräten und Metallmöbeln.
Buckelschweißen: Ein oder mehrere vorgeformte Buckel auf einem Bauteil konzentrieren Strom und Kraft an bestimmten Punkten, sodass mehrere Schweißungen gleichzeitig in einem Hub entstehen. Steigert den Durchsatz beim Schweißen von Muttern, Bolzen und Halterungen.
Rollennahtschweißen: Kontinuierlicher oder gepulster Strom wird angelegt, während die Teile zwischen rotierenden Rollenelektroden hindurchlaufen — es entsteht eine Reihe überlappender Schweißpunkte, die eine dichte, durchgehende Naht bilden. Für Tanks, Fässer und dichte Gehäuse.
Stumpf-/Abbrennschweißen: Die Stirnflächen zweier Teile werden in Kontakt gebracht und durch Stromfluss erwärmt, anschließend unter axialer Kraft zu einer vollflächigen Verbindung verschmiedet. Bevorzugt zum Verbinden von Stäben, Rohren, Kettengliedern und Profilen.

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Grundlegende Schweißparameter

Die Qualität beim Widerstandspunktschweißen wird von drei voneinander abhängigen Größen bestimmt — oft als die „drei goldenen Regeln“ bezeichnet. Jede Prozesseinstellung ist ein Kompromiss zwischen diesen drei Größen.

Schweißstrom: Der durch die Fügestelle fließende Strom erzeugt Wärme durch I²R-Erwärmung (Joulesche Wärme). Er ist die einflussreichste Größe für die Linsengröße — schon kleine Stromänderungen bewirken große Unterschiede im Wärmeeintrag.
Schweißzeit: Die Dauer des Stromflusses, angegeben in Netzperioden (z. B. 10 Perioden bei 50 Hz = 200 ms) oder in Millisekunden bei Invertersteuerungen. Längere Zeit erhöht den Wärmeeintrag, aber auch den Wärmeverlust in Werkstück und Elektroden.
Elektrodenkraft: Die mechanische Kraft, die die Bauteile zusammenpresst. Sie bestimmt den Übergangswiderstand, hält die schmelzflüssige Linse zusammen und verdichtet die Verbindung beim Erstarren. Zu geringe Kraft führt zu Spritzern, zu hohe Kraft verringert den Übergangswiderstand und die Wärmeerzeugung.

Parameter	Wirkung bei zu niedrigem Wert	Wirkung bei zu hohem Wert
Schweißstrom	Zu kleine oder fehlende Linse, Kaltschweißung	Spritzer, tiefer Elektrodeneindruck, Oberflächenverbrennung
Schweißzeit	Unzureichende Aufschmelzung, schwache Verbindung	Spritzer, übermäßige Wärmeeinflusszone, Elektrodenkleben
Elektrodenkraft	Spritzer, hoher Übergangswiderstand	Geringere Wärmeerzeugung, zu kleine Linse, tiefer Eindruck

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Schweißparameter richtig einstellen

Die richtigen Schweißparameter zu finden ist ein systematischer Prozess, kein Ausprobieren. Die folgenden Schritte helfen, sichere und reproduzierbare Startwerte für ein neues Bauteil oder Material festzulegen.

1. Werkstoff und Dicke bestimmen: Ermitteln Sie Werkstoffart (unlegiert, verzinkt, Edelstahl usw.) und Dicke beider Bleche — daraus werden die Startwerte für Strom, Zeit und Kraft abgeleitet. Bei unterschiedlichen Blechdicken richtet sich die Einstellung nach dem dünneren Blech.
2. Startwerte aus Maschinen- und Elektrodendaten übernehmen: Schweißeignungstabellen und Lobe-Kurven der Elektroden-/Maschinenhersteller zeigen das sichere Strom-Zeit-Fenster für Werkstoff und Dicke. Diese dienen als Ausgangspunkt für Probeschweißungen, nicht als feste Vorschrift.
3. Elektrodenkraft einstellen: Stellen Sie die zu Werkstoff und Dicke passende Elektrodenkraft ein und stellen Sie sicher, dass sie während der gesamten Schweißung stabil bleibt. Kraftschwankungen sind eine der am häufigsten übersehenen Ursachen für ungleichmäßige Schweißqualität.
4. Probeschweißung durchführen und visuell prüfen: Führen Sie mit den Startwerten eine Probeschweißung durch. Prüfen Sie auf übermäßige Spritzer, Oberflächenverbrennung oder Elektrodenkleben — frühe Anzeichen für zu hohen Strom oder zu lange Zeit.
5. Mit zerstörender Prüfung verifizieren: Messen Sie den Linsendurchmesser per Schäl- oder Meißelprüfung und stellen Sie sicher, dass er den für die Blechdicke geforderten Mindestwert gemäß der anzuwendenden Norm erreicht.
6. Schweißfenster (Lobe-Kurve) ermitteln: Erhöhen und verringern Sie den Strom schrittweise, um die untere Grenze (unzureichende Aufschmelzung) und obere Grenze (Spritzer) zu finden. Ein Betriebspunkt nahe der Mitte dieses Fensters bietet in der Produktion einen Sicherheitsspielraum.
7. In der Produktion regelmäßig nachprüfen: Elektrodenverschleiß und Chargenschwankungen können die Schweißqualität mit der Zeit beeinflussen — überprüfen Sie die Qualität auch bei festen Parametern regelmäßig durch zerstörende Prüfung oder Überwachung.

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Punktschweißzyklus

Ein vollständiger Widerstandspunktschweißpunkt besteht aus vier aufeinanderfolgenden Phasen, gesteuert vom Schweißzeitrelais oder der SPS der Maschine.

Vorhaltezeit: Die Zeitspanne zwischen dem Schließen der Elektroden und dem Beginn des Stromflusses. Sie lässt die Elektrodenkraft sich vollständig aufbauen und stabilisiert den Kontakt, bevor der Strom einsetzt.
Schweißzeit: Der Zeitraum, in dem der Schweißstrom fließt und sich die Linse bildet. Bei dickeren oder beschichteten Materialien kann sie in mehrere Stromimpulse unterteilt werden, um den Wärmeeintrag zu steuern.
Nachhaltezeit: Der Strom wird abgeschaltet, die Elektrodenkraft jedoch beibehalten, damit die schmelzflüssige Linse unter Druck erstarrt — das verfeinert das Gefüge und verhindert Poren oder Risse.
Pausenzeit: Die Elektroden öffnen und die Maschine setzt zurück — entweder zum nächsten Schweißpunkt oder zum Abschluss des Zyklus.

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Elektrodenauswahl & -pflege

Elektroden leiten Strom und Kraft in die Verbindung und führen gleichzeitig Wärme ab; ihr Werkstoff, ihre Geometrie und ihr Zustand bestimmen unmittelbar die Schweißqualität und die Standzeit.

CuCr (Kupfer-Chrom): Die am häufigsten verwendete Elektrodenlegierung für allgemeines Stahlschweißen. Gutes Gleichgewicht aus elektrischer Leitfähigkeit, Härte und Widerstand gegen Aufpilzen bei mittlerer Beanspruchung.
CuCrZr (Kupfer-Chrom-Zirkon): Höhere Festigkeit und bessere Erweichungsbeständigkeit bei erhöhter Temperatur als CuCr — bevorzugt bei Großserien, verzinktem Stahl und höheren Kraftanforderungen.
Stirnflächengeometrie: Gängige Formen sind Kegelstumpf, Kalotte/Radius, flache und versetzte Ausführungen — siehe Diagramm unten. Der Stirnflächendurchmesser wird passend zur Blechdicke gewählt, um die Stromdichte zu steuern.
Aufpilzen: Fortschreitendes Abflachen und Durchmesserwachstum der Elektrodenstirnfläche durch thermische Erweichung und mechanische Belastung. Es vergrößert die Kontaktfläche, verringert die Stromdichte und führt zu zu kleinen Linsen, wenn nicht korrigiert.
Nachformen (Abdrehen): Regelmäßiges Nachbearbeiten der Elektrodenstirnfläche stellt die ursprüngliche Geometrie und den Durchmesser wieder her. Die Intervalle sollten sich nach Schweißpunktzahl oder zerstörender Prüfung richten, nicht nach einem festen Kalenderintervall.
Kühlung: Interne Wasserkühlkanäle führen Wärme von Elektrodenspitze und -halter ab. Ausreichender, ungehinderter Durchfluss ist entscheidend — Kalkablagerungen oder geringer Durchfluss beschleunigen das Aufpilzen und verkürzen die Standzeit.

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Schweißeignung von Werkstoffen

Jeder Grundwerkstoff bietet aufgrund seines elektrischen Widerstands, seiner Wärmeleitfähigkeit und seines Oberflächenzustands ein anderes Prozessfenster beim Widerstandsschweißen.

Unlegierter Stahl: Der Referenzwerkstoff für das Widerstandsschweißen: mittlerer Widerstand, breiter zulässiger Parameterbereich, tolerant gegenüber geringen Prozessschwankungen.
Verzinkter Stahl: Die Zinkschicht hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und Widerstand als Stahl, erfordert daher höheren Strom und verschmutzt die Elektrodenstirnflächen schneller — kürzere Nachform-Intervalle und etwas breitere Stromeinstellungen sind zu erwarten.
Edelstahl: Höherer elektrischer Widerstand und deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als bei Kohlenstoffstahl konzentrieren die Wärme an der Fügestelle, was niedrigeren Strom und kürzere Zeit ermöglicht — Überhitzung birgt jedoch das Risiko von Chromkarbid-Ausscheidungen und verminderter Korrosionsbeständigkeit.
Aluminium: Sehr hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit erfordern deutlich höheren Strom in wesentlich kürzerer Zeit. Die hartnäckige Oxidschicht muss kontrolliert werden (Reinigung oder spezielle Elektrodenlegierungen), das Prozessfenster ist enger als bei Stahl.

Werkstoff	Relativer Widerstand	Wärmeleitfähigkeit	Typisches Stromniveau	Wesentliche Herausforderung
Unlegierter Stahl	Mittel	Mittel	Referenzwert	Gering — breites Prozessfenster
Verzinkter Stahl	Mittel (je nach Beschichtung)	Mittel	Referenz + 10–30 %	Elektrodenverschmutzung, schnellerer Verschleiß
Edelstahl	Hoch	Niedrig	Niedriger, kürzere Zeit	Karbidausscheidung bei Überhitzung
Aluminium	Niedrig	Sehr hoch	Deutlich höher, sehr kurze Zeit	Oxidschicht, enges Prozessfenster

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Häufige Fehler & Fehlerbehebung

Die meisten Fehler beim Widerstandsschweißen lassen sich auf ein Ungleichgewicht zwischen Strom, Zeit und Kraft oder auf verschlissene Elektroden und verschmutzte Oberflächen zurückführen.

Spritzer (Auswurf): Aus der Schweißstelle ausgeworfenes, schmelzflüssiges Metall, verursacht durch zu hohen Strom, zu lange Zeit, zu geringe Elektrodenkraft oder verschmutzte/versetzte Oberflächen. Verringert die wirksame Linsengröße und kann Bauteiloberflächen beschädigen.
Zu kleine Schweißlinse: Die aufgeschmolzene Zone ist kleiner als spezifiziert — durch zu geringen Strom oder zu kurze Zeit, verschlissene/aufgepilzte Elektroden oder zu hohe Elektrodenkraft, die die Wärmeerzeugung begrenzt. Wird durch Schäl- oder Meißelprüfung zerstörend nachgewiesen.
Tiefer Elektrodeneindruck: Übermäßige Markierung der Blechoberfläche durch zu hohe Kraft, zu viel Strom/Zeit oder eine verschlissene Elektrodenstirnfläche mit verringertem Durchmesser, die den Druck konzentriert.
Kaltschweißung (fehlende Aufschmelzung): Unzureichender Wärmeeintrag — häufig durch geringen Strom, kurze Schweißzeit, hohen Übergangswiderstand durch verschmutzte oder oxidierte Oberflächen oder schlechte Elektrodenausrichtung — lässt die Fügestelle trotz akzeptabel wirkender Oberfläche ungeschmolzen.

Fehler	Wahrscheinliche Ursache	Abhilfemaßnahme
Spritzer	Zu hoher Strom/Zeit, zu geringe Kraft, verschmutzte Oberfläche	Strom/Zeit reduzieren, Kraft erhöhen, Oberflächen reinigen, Ausrichtung prüfen
Zu kleine Linse	Zu geringer Strom/Zeit, aufgepilzte Elektrode, zu hohe Kraft	Strom/Zeit erhöhen, Elektroden nachformen oder ersetzen, Krafteinstellung prüfen
Tiefer Eindruck	Zu hohe Kraft, verschlissene Stirnfläche, zu viel Wärme	Kraft reduzieren, Elektrodenstirnfläche nachformen, Strom/Zeit prüfen
Kaltschweißung	Zu geringer Strom/Zeit, Übergangswiderstand, Fehlausrichtung	Strom/Zeit erhöhen, Oberflächen reinigen, Elektrodenausrichtung prüfen

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Glossar

Kurze Definitionen der in dieser Bibliothek verwendeten Fachbegriffe.

Schweißstrom: Der durch die Werkstücke geleitete elektrische Strom zur Erzeugung von Widerstandswärme an der Fügestelle.
Schweißzeit: Dauer des Stromflusses während eines Schweißvorgangs, gemessen in Netzperioden oder Millisekunden.
Elektrodenkraft: Mechanische Klemmkraft, die während des Schweißens von den Elektroden ausgeübt wird.
Vorhaltezeit: Verzögerung nach dem Schließen der Elektroden, bevor der Strom einsetzt, zur Stabilisierung von Kraft und Kontakt.
Nachhaltezeit: Zeitraum nach dem Schweißen, in dem die Kraft aufrechterhalten wird, während die Linse erstarrt.
Schweißlinse: Die aufgeschmolzene, gegossene Metallzone im Zentrum eines Widerstandspunktschweißpunkts.
Aufpilzen: Verformung und Durchmesserwachstum einer Elektrodenstirnfläche durch thermischen und mechanischen Verschleiß.
Nachformen: Nachbearbeitung einer Elektrodenstirnfläche zurück zur ursprünglichen Geometrie und zum ursprünglichen Durchmesser.
CuCr: Kupfer-Chrom-Elektrodenlegierung, der Allzweckstandard für das Stahlschweißen.
CuCrZr: Kupfer-Chrom-Zirkon-Elektrodenlegierung mit höherer Festigkeit und Wärmebeständigkeit als CuCr.
Spritzer: Aus der Schweißstelle ausgeworfenes, schmelzflüssiges Metall, meist durch zu viel Wärme oder zu wenig Kraft.
Elektrodeneindruck: Die von der Elektrodenstirnfläche nach dem Schweißen hinterlassene Markierung auf der Blechoberfläche.
Kaltschweißung: Eine Schweißung mit unzureichender Aufschmelzung an der Fügestelle trotz akzeptabel wirkender Oberfläche.
Übergangswiderstand: Widerstand an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Blech oder zwischen den beiden Blechen.
Einschaltdauer: Der Anteil der Zeit, in dem eine Schweißmaschine oder Elektrode aktiv belastet wird, im Verhältnis zur Ruhezeit.