Welcher Strom sorgt für eine gute Punktschweißung?

Kolumne ELMA Techspeak

Autor: Prof. Dr.-Ing. Peter Puschner,
Schweißexperte & Berater der ELMA-Tech GmbH



peter puschner
Getreu nach dem Motte „höher, schneller, weiter“ wurde vor einigen Jahren ein Wettrennen gestartet, mit dem man glaubte, die Qualität und Eignung von Punktschweißmaschinen für den Einsatz in der Kfz-Reparatur an einer einzigen Zahl festmachen zu können: Der maximal von der Maschine erzeugbare Schweißstrom. Oder: Je höher, desto besser!

Zunächst 12 kA, dann 13 kA, … Inzwischen stehen zu überbietende 15 kA im Raum.

Diese Vorstellung war eng mit der inzwischen völlig überholten Erkenntnis verbunden, dass die damals gerade in der Einführung befindlichen hoch- und höchstfesten Stähle sich nicht anders verschweißen lassen.

Der heutige Stand

Ströme oberhalb 10 kA sind kontraproduktiv und erzeugen starke Schweißspritzer mit allen negativen Randerscheinungen und ein nicht reproduzierbares Fügeergebnis. Die uralte Formel „ein guter Punkt muss spritzen“ hat längst ihre Daseinsberechtigung verloren.

Tatsächlich sind die spezifischen Widerstände der hoch- und höchstfesten Stähle deutlich höher als die der Normalstähle, was bedeutet, das bei gleichem Strom ohnehin ein höherer Energieeintrag erfolgt gemäß der Formel E= i²*R*t.

In unzähligen Versuchen wurden für die Freigabe von Reparatur-Maschinen in von den Automobilisten beauftragten Institutionen Tausende Blechkombinationen verschweißt. Alle mit Strömen deutlich unter 12 kA, in der Regel sogar unter 10 kA.

Grenzen der Werkstatt-Versorgungsnetze

Maschinen mit Maximalströmen bis 12 kA lassen sich mit Absicherungen von 3 mal 32 A in nahezu allen europäischen Werkstätten mit 400 V Drehstromnetzen betreiben, wenngleich die momentanen Phasenströme kurzzeitig ein Vielfaches ausmachen. Wer glaubt, 15 kA für eine Punktschweißung bereitstellen zu können oder zu müssen, bedarf einer 63 A Absicherung und möglichst kurzer Netzleitungen bis zum Verteilerkasten. Eine Voraussetzung, die in Werkstätten höchst selten realisierbar ist. – Im Ausland mit oft geringeren Spannungen in Drehstromnetzen müssen die Sicherungen auf 126 A erhöht werden, die Netzleitungen hierzu werden armdick. Ein kaum durchsetzbares oder anzutreffendes Szenario.

Welche Wichtigkeit nimmt also der Wert 15 kA in Bezug auf eine qualitätssichere Verbindung ein?

Keine! Die Aussagekraft 15 kA für eine Reparatur-Punktschweißmaschine für Werkstätten hat in etwa die gleiche Qualität wie „rote Autos fahren schneller“.

Selbst in der Produktion sind derart hohe Ströme bei allen Stahlverbindungen tabu. Hier folgte man bei der Spezifikation einfach dem Gedanken, dass ein Transformator, der nicht an seiner Leistungsgrenze gefahren wird, insgesamt standfester für 25.000 Punkte pro Tag im Dreischichtbetrieb ist. Nur, welcher Reparaturbetrieb setzt schon mehr als 2000 Punkte am Tag? Und auch hier hat ein Umdenken eingesetzt: Standfestigkeit ist keine Frage der Überdimensionierung, sondern allein der technischen Ausführung.

Fazit

Eine gute und qualitativ hochwertige Punktschweißung ist heute einzig eine Frage der Qualität der Prozess-Steuerung. Darin stehen die heutigen Maschinen im Wettbewerb. Und dazu braucht man nicht 13, 14 oder 15 kA, sondern tiefes Verständnis über den Fügeprozess. Genau daran haben wir seit 2004 erfolgreich gearbeitet.

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