ke-schweissen


Prinzip KE-Schweißen

Das Kondensatorentladungsschweißen wird aufgrund der kurzen Stromanstiegszeit und der vergleichsweise niedrigen und schnellen Wärmeeinbringung gegenüber dem konventionellen Punkt- oder Buckelschweißen seit Mitte der 50er Jahre für ausgewählte Schweißaufgaben eingesetzt.
Im allgemeinen Sprachgebrauch haben sich die Abkürzungen KE-Schweißen, Kondensator-Impulsschweißen oder auch die von der englischsprachigen Bezeichnung „capacitor discharge welding“ abgeleitete Abkürzung CD-Schweißen durchgesetzt.

Das Kondensatorentladungsschweißen gehört zur Gruppe der konduktiven Widerstandspressschweißverfahren.
Es gilt als mögliche Stromquelle für das Buckelschweißen, findet aber auch als Widerstandspunktschweißen Anwendung. Aus heutiger Sicht dominiert das Buckelschweißen, das durch einen Fügeteilpartner mit buckelähnlicher Kontur, um den Stromfluss auf die Berührungsfläche zu konzentrieren, charakterisiert wird.
Beim Widerstandspunktschweißen wird die notwendige Stromkonzentration dagegen durch die Geometrie der Elektrodenspitze realisiert. Während das Widerstandspunktschweißen vermehrt Einsatz im Karosseriebau oder bei dem Verbinden von dünnen Blechen findet, wird das Kondensatorentladungsschweißen unter anderem in großer Vielfalt im Getriebebau oder beim Fügen von Schweißmuttern und -bolzen bei unterschiedlichen Werkstoff- und Wanddickenkombinationen genutzt, um Gewicht, Energie und Ressourcen einzusparen.

  • Einpulsschweißung:

    Innerhalb der konduktiven Widerstandspressschweißprozesse unterscheidet sich das Kondensatorentladungsschweißen von anderen Verfahren durch die Art der Schweißstromquelle und der damit einhergehenden Stromform. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wechsel- oder Gleichstromquellen wird nicht mit mehreren Stromimpulsen gearbeitet, die direkt aus dem Versorgungsnetz entnommen werden und zu einer unsymmetrischen Netzbelastung führen, sondern mit nur einem einzelnen, kurzen, hohen Stromimpuls (bis zu 1000 kA), der über eine transformierte Kondensatorentladung bereitgestellt wird.
    Die Schweißzeit beträgt beim Kondensatorentladungsschweißen üblicherweise weniger als 20 ms, wobei auch deutlich geringere Schweißzeiten möglich sind.

  • Mehrpulsschweißung:

    Bisher wurde beim KE-Schweißen davon ausgegangen, dass der Verlauf des Schweißstromes im Wesentlichen durch die konstruktiven Gegebenheiten der Maschine (die Kapazität der Kondensatoren, das Übersetzungsverhältnis des Transformators und die Induktivität des Schweiß- stromkreises) festgelegt ist. Eine Variation der Schweißparameter ist nur eingeschränkt über die Ladespannung der Kondensatoren möglich. Die eng gesteckten Grenzen können mit dem neuen Mehrkondensatorsystem Multi-Capacitor-Source (MCS) erweitert werden.

    Durch vier parallel geschaltete ist es möglich, den Verlauf des Schweißstromes gezielt zu beeinflussen. Diese Anlagentechnik ermöglicht nun eine auf die Fügeaufgabe abgestimmte Prozessführung. Beispielsweise kann eine Kapazitätsänderung ohne mechanisches Umklemmen erfolgen oder Spitzenströme überhöht bzw. reduziert werden. Zudem können über eine mit der Schweißanlage gekoppelten Software die Verläufe der Schweißströme simuliert werden.

    Video: Mehrpulsschweißung einer Schweißmutter

  • Vorteile KE-Schweißen:

    Die Vorteile des KE-Schweißens beziehen sich auf drei Bereiche:


    1. Werkstoffe und Materialien:

    • Schweißen von Mischverbindungen → Kupfer oder Messing mit Stahl
    • Schweißen von Stählen mit einem C-Gehalt über 0,2% → Getriebebauteile
    • Schweißen von Sinterwerkstoffen → Diamant/Bronzemischungen für Steinbohrer und Sägeblätter
    • Schweißen von gehärteten Materialien → Maschinenelemente
    • Schweißen von hochfesten Werkstoffen → Bauteile aus dem Automobilbereich (A-Säule, B-Säule, etc.)

    2. Oberflächen:

    • Schweißen von galvanisch und feuerverzinkten Oberflächen ohne Zerstörung der Zinkschicht
    • Schweißen von chromatierten Oberflächen
    • Schweißen von Chrom/Nickel - Stählen mit dünner Blechdicke ohne Entstehung von unerwünschten Anlauffarben
    • Schweißen von einseitig nichtleitend beschichteten Blechen

    3. Geometrie:

    • Schweißen von extrem unterschiedlichen Wandstärken und Blechdicken → Membranen auf Massivkörper
    • Dichtschweißung von Ringbuckeln bis Durchmesser 200 mm
    • Vielbuckelschweißen → 50 Buckel in einer Schweißung