Energiesteuerung nach ELMA-Tech beim Punktschweißen im Vergleich zu adaptiven Schweißverfahren

Kolumne ELMA Techspeak

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


peter puschner
Adaptive Schweißverfahren bedienen sich in der Regel sog. Referenzschweißungen, bei denen Kenngrößenverläufe und Widerstandsverläufe aus mehreren Testschweißungen gewonnen und gemittelt werden.

Bei den so gewonnenen Referenzkurven geht man davon aus, dass sie für die folgenden Schweißungen gültig bleiben und sie sich somit reproduzieren lassen. Bei gleichen Verläufen wird eine entsprechende gleiche Qualität des Schweißergebnisses erwartet.

Ergeben sich Abweichungen zu den Referenzkurven, wird in der Regel der Schweißstromverlauf so verändert, dass sich im Ergebnis die Referenzkurven wieder ergeben oder sich diesen wenigstens annähern. Tatsächlich sagt aber ein derart erzwungener und adaptierter Kurvenlauf nichts über die Qualität des erzeugten Schweißpunktes aus. Der Energieeintrag von Punkt zu Punkt ist trotz gleicher oder ähnlicher Orientierungskurven höchst variabel und damit unterschiedlich. Das trifft auch für die Tragfähigkeit des so erzeugten Punktes zu.

Die von ELMA-Tech entwickelte und in Tausenden Punktschweißanlagen bewährte Energiesteuerung verfolgt einen anderen und sehr plausiblen Ansatz. Bei einer bestimmten Gesamt-Blechdicke und einem bestimmten erwarteten Punktdurchmesser muss ein definiertes Schmelzvolumen erzeugt werden, welches dem die Verbindung herstellendem Linsenvolumen entspricht.

Dies gelingt über ein kalorimetrisches Modell, bei dem die einzubringende Wärme entsprechend dem zu erzeugenden Schmelzvolumen berechnet und im Prozess an der Fügestelle umgesetzt wird. Hierzu werden durch eine Transformationsrechnung virtuelle Messpunkte für die Schweißspannung an den Kappenoberflächen erzeugt, die umgesetzte Energie kann damit aus dem Produkt "Spannung * Strom * Zeit" für jeden einzelnen Punkt individuell ermittelt und gezielt auf den erforderlichen Energieeintrag gesteuert werden.

Es ist die Besonderheit dieser Steuerungstechnik, dass sie sich nicht an Referenzschweißungen orientieren muss, sondern auch unterschiedliche Bedingungen von Punkt zu Punkt in aller Konsequenz berücksichtigt und ausregelt. Jeder Punkt kann bei der Energiesteuerung als Individuum behandelt werden und muss sich nicht an einer Referenz orientieren, die sich aus gemittelten Werten einer beschränkten Anzahl von Testschweißungen mit dadurch bedingten Ungenauigkeiten ergeben hat und letztlich nicht die Bedingungen des folgenden Punktprozesses vorhersagen kann.

Diese für Schweißzangen entwickelte Technologie bringt übrigens auch Vorteile beim Einseiten-Punktschweißen, wirkt aber durch variable Anbringung der Gegenelektrode eingeschränkt.

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