Prozesssicheres Punktschweißen von Aluminium

Bereits im Jahr 2014 die Elma-Tech GmbH, Hersteller von Schweißanlagen und deren Steuerungstechnologie, das Punktschweißen von Aluminium-Dünnblechen als erstes Unternehmen im Kfz-Reparaturmarkt vorgestellt. In den Folgejahren richtete sich die Forschungsarbeit auf die Entwicklung einer prozesssicheren Anwendung dieser anspruchsvollen Technologie für den industriellen Bereich.

Eine Prämisse dieser Entwicklung lautete dabei von Anfang an, einen solchen Schweißprozess auf Basis im Hause bereits vorhandener Standard-Systemkomponenten zu entwickeln (Elma-Tech Prozesssteuerung, Schweißzangen mit 16 mm Standardelektrodenkappen, Stromquelle).

Das reproduzierbare Widerstandsschweißen von unterschiedlichen Aluminiumlegierungen ist, auch besonders unter der Maßgabe, solche Schweißprozesse gemäß dem Markenzeichen der Elma-Tech Schweißtechnologie mit den geringstmöglichen Energieeinsätzen - sprich Stromstärken - zu fahren, eine technologisch sehr anspruchsvolle Aufgabe.

Dem Problem des Anlegierens der Elektrodenkappen etwa begegnen die Schweißtechnologiehersteller bislang mit verschiedenen Maßnahmen.

• So werden beispielsweise zusätzliche, automatisierte Kappenreinigungssysteme eingesetzt, welche die im Einsatz befindlichen Elektrodenkappenoberflächen nach relativ wenigen Punktschweißungen einer Reinigung durch Abbürsten oder Abschleifen unterziehen. Diese Lösungen unterbrechen also die Arbeitsfolge und sorgen insgesamt für langsamere Taktzeiten.
• Andere Systeme arbeiten mit permanent umlaufenden Prozessbändern über den Elektrodenkappen, um den direkten Kontakt zwischen Kappenoberfläche und Aluminiumblechen zu vermeiden. Auch hier arbeitet man also mit aufwändigem Zusatzequipment und verursacht dem Anwender zudem weitere Kosten für das anfallende Material der Prozessbänder und das antreibendeSystem.

Das von Elma-Tech auf der Euroblech 2018 vorgestellte Aluminium-Punktschweißsystem besteht hingegen aus nur zwei Komponenten, nämlich der Schweißstromquelle und einer mit Standard-Elektroden bestückten Industriehandschweißzange. Positive Schweißergebnisse wurden bislang mit den Aluminium-Werkstoffklassen 5000, 6000 und 7000 erzielt.

Bereits im Frühjahr 2018 konnte MagnaSteyr (Graz, Österreich) mit einer Prototyp-Anlage die positiven Prozessergebnisse in groß angelegten Testreihen reproduzieren und in Laboranalysen bestätigen, u.a. etwa in dynamischen Zugversuchen und Schliffproben.

• In diesen Tests konnten problemlos 150 Schweißpunkte ohne Wechsel, Reinigung oder Fräsen der Elektrodenkappen gesetzt werden.
• Während eines noch auf der erwähnten Messe initiierten Versuchs gelang es Elma-Tech, mit nur einer Standardkupferelektrodenkappe auf einer definierten Aluminiumlegierung eine Anzahl von 650 Schweißpunkten zu setzen.
• Selbstverständlich kommen alle wesentlichen Prozesseigenschaften, die den bekannten Elma-Tech Punktschweißprozess bislang kennzeichnen, auch im industriellen Alu-Schweißprozess uneingeschränkt zum Einsatz (z.B. Teilisolationsüberwindung bei Vorhandensein von Strukturklebern, Nebenschlusserkennung, Energienachführung, Blechstärkenerkennung etc.).

Der von Elma-Tech entwickelte industrielle Alu-Schweißprozess funktioniert valide mit der für Stahlblechverbindungen eingesetzten Steuerung der Elma-Tech (Virtuelle Maschine) - d.h., ohne weiteres Zusatzequipment wie etwa umlaufende Prozessbänder oder Kappenreinigungssysteme. Zudem können 16 mm Standardelektrodenkappen eingesetzt werden.

Als Schweißstromquellen für die fertige Anwendung kommen Steuerschränke von Elma-Tech in der Ausführung VMC Vision Alu zum Einsatz, die je nach Kundenwunsch an eine externe Wasserrückkühleinheit oder eine vorhandene Ringleitung angeschlossen werden können.