20. DVS-Sondertagung Widerstandsschweißen 2007 Kurzfassung der Vorträge

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1 20. DVS-Sondertagung Widerstandsschweißen 2007 Kurzfassung der Vorträge Von den Vorträgen wurde ein Tagungsband erstellt, der bei der SLV Duisburg für 60 erworben werden kann. 1. Bothfeld, R. u. St. Fiebag Integriertes QS-System: Steuerung mit adaptiver Regelung und Inline-Überwachung GeniusMF Vorgestellt wird eine Steuerung mit adaptiver Regelung und Inline-Überwachung als integriertes Qualitätssicherungssystem.Bevorzugte Anwendungen sind das Punkt- und Buckelschweißen von Stahlwerkstoffen mit und ohne metallischen Überzug. Das Konzept basiert auf der erstmaligen Kombination einer adaptiven Regelung (IQR) zur Prozessstabilisierung mit der Prozessüberwachung PQS. Beide Systeme bewerten nicht die Messwerte Strom und Spannung direkt, sondern leiten mittels spezieller Algorithmen daraus prozessrelevante Informationen in Echtzeit ab. Bisher musste der Anwender entscheiden, ob er eine adaptive Regelung zur Verbesserung der Schweißqualität oder eine Prozessüberwachung einsetzt. Im ersten Fall werden Störgrößen während des Schweißens ausgeregelt. Damit wird die Punktqualität signifikant verbessert und die Inbetriebnahmezeit verkürzt, nachfolgende zerstörende oder nicht zerstörende Prüfungen sind jedoch nach wie vor erforderlich. Im zweiten Fall erhält der Anwender durch die Inline-Überwachung gute Informationen über die Stabilität des Schweißprozesses und die Möglichkeit einer lückenlosen Dokumentation, muss aber auf die aktive Ausregelung von Störgrößen verzichten. Durch die Kombination beider Methoden in einem System erhält man einen stabilen, sicheren Schweißprozess und gute Schweißqualität. Damit lässt sich der nachfolgende Prüfumfang reduzieren. 2. Bschorr, T. u. H. Cramer Widerstandsbuckelschweißen von Schweißmuttern an höherfesten Blechen Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass das Buckelschweißen von Schweißmuttern auf kaltgewalzte Mehrphasenstähle und pressgehärte borlegierte Stähle mit den üblichen Schweißmuttern mit guter Prozesssicherheit möglich ist, wenn die Buckelgeometrien höheren Anforderungen entsprechen. Die Untersuchungen wurden an handelsüblichen Vierkant- und Rundschweißmuttern sowie an Ringflanschbolzen mit drei segmentierten Schweißwarzen und Sonderanfertigungen mit vier geprägten Rundbuckeln durchgeführt. Laufende Forschungsarbeiten befassen sich mit der Optimierung der Buckelgeometrie für Kurzzeitschweißungen mit dem Ziel einer weiteren Erhöhung der Festigkeit und der Fertigungssicherheit. 3. Emeis, G. Prozessüberwachung und dokumentation mit einem ethernetfähigen Universalmessmodul Vorgestellt wird eine Prozessüberwachung ( Q-MOD ) für das Punkt-, Buckel- und Rollennahtschweißen mit einem ethernetfähigen Messmodul vor. Hauptziel ist die Aufrüstung älterer Anlagen, die noch nicht über Einrichtungen zur Qualitätssicherung verfügen. Das Modul kann zwei Prozessgrößen, z. B. Strom und Spannung erfassen, aufzeichnen und überwachen. Überwacht wird die Einhaltung der 1

2 Messwerte innerhalb eines skalierbaren Fensters. Diese Funktionen erfolgen autark im Messmodul, ein übergeordneter PC ist nur für die Konfiguration oder Visualisierung der Messdaten erforderlich. Die Module verfügen über eine Vorwahl von bis zu acht Programmen und die Möglichkeit einer manuellen Anpassung an Stepperfunktionen. Durch die integrierte Ethernetschnittselle ist eine Kaskadierung mehrer Module sowie eine schnelle Kommunikation mit einem übergeordneten PC und mit der dazugehörenden Software eine Analyse der Messwerte möglich. 4. Fritzsche, Ch. U. R. Laurenz Widerstandspunktschweißen kaltgewalzter Mehrphasenstähle DVS Erläutert wird das DVS-Merkblatt Widerstandspunktschweißen von Feinblechen aus niedrig legierten Stählen Kaltgewalzte Mehrphasenstähle (AHSS). In dem Merkblatt sind die neuen höherfesten Dualphasen-, Complexphasen- und TRIP-Stähle hinsichtlich ihrer mechanisch-technologischen Eigenschaften und ihrer Gefügestrukturen beschrieben. Ermittelt wurden die Schweißbereichslagen und die Elektrodenstandmengen der Werkstoffe im Vergleich zu konventionellen Tiefziehstählen. Es zeigt sich, dass trotz unterschiedlicher Legierungskonzepte vergleichbare Schweißbereichslagen resultieren. Ringversuche bei den beteiligten Stahlherstellern weisen hingegen darauf hin, dass die betrachteten Schweißanlagen (Ständermaschinen, Zangen), die Stromform und die Steuerungsart (Phasenanschnittsteuerung, Konstantstromregelung) die Lage der Schweißbereiche deutlich beeinflussen. Generell wird der Schweißbereich der Mehrphasenstähle im Vergleich zu konventionellen Tiefziehstählen zu niedrigeren Stromstärken verschoben. Einen weiteren Schwerpunkt des Merkblatts stellt das Bruchverhalten der Schweißpunkte dar. Die aus der Legierungszusammensetzung resultierenden Härtewerte im Schweißpunkt führen in Kombination mit der geometriebedingten Kerbe zu Misch- und Scherbrüchen. Allerdings können die höheren Grundwerkstofffestigkeiten der Mehrphasenstähle aufgrund ihrer höheren Kerbempfindlichkeit nicht uneingeschränkt in höhere Kopfzugfestkeiten der Verbindungen umgesetzt werden, so dass hybride Fügeverfahren wie das Punktschweißkleben zu empfehlen sind. 5. Heinrich, H. Biologische Wirkungen elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder Der Vortrag befasst sich mit den biologischen Wirkungen der elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Felder und beleuchtete kritisch die bestehenden und künftigen gesetzlichen Vorschriften. Im Niederfrequenzbereich stellen die zulässigen Werte die Vermeidung einer Reizung von Sinnesorganen, Nervenund Muskelzellen sowie die Vermeidung der Beeinflussung der Herzaktion sicher. Physiologische Grundlage ist dabei die feldinduzierte elektrische Feldstärke im erregbaren Gewebe, wobei als Basiswert in Vorschriften, Normen und Regelungen oftmals noch die elektrische Stromdichte im Gewebe verwendet wird. Als abgeleitete Werte, d.h. direkt messbare Feldgrößen fungieren die elektrische Feldstärke und die magnetische Flussdichte. Leider werden vielfach Festlegungen, die schon seit Jahren überholt sind, auch in neueste Normen und Regelungen unreflektiert übernommen, was in vielen Fällen zu erheblichen Überbewertungen der Exposition führen kann, unnötige Maßnahmen erforderlich macht, zur 2

3 Verunsicherung der Beschäftigten beiträgt oder Arbeitsverfahren und Arbeitsplätze gefährdet. Die in Richtlinien, Vorschriften und Regelungen vorhandenen Grenz- und zulässigen Werten gehen in den meisten Fällen von ungepulsten Magnetfeldern mit einer homogenen Feldverteilung über dem ganzen Körper aus. Für die beim Widerstandsschweißen vorhandenen, gepulsten und stark inhomogenen Felder und Teilkörperexpositionen sind daher besondere physiologisch orientierte Bewertungsverfahren notwendig, um die Expositionen korrekt zu erfassen und Überbewertungen zu vermeiden. In der Unfallverhütungsvorschrift BGV B11 wurde erstmals ein physiologisch begründetes Verfahren zur Bewertung gepulster Felder in einer Vorschrift veröffentlicht, die Informationsschrift BGI 5011 trifft z.b. für Extremitäten zusätzliche Festlegungen, die die entstehende Überbewertung etwas mildern. Die europäische Richtlinie 2004/40/EG über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen muss bis zum 30. April 2008 in nationales Recht umgesetzt werden, wobei Regelungen wie BGV B11, zurückzuziehen sind. Im Zuge der laufenden nationalen Umsetzung der EU-Richtlinie zu elektromagnetischen Feldern ist derzeit eine Verschärfung der gegenwärtigen unbefriedigenden Grenzwertsituation nicht auszuschließen. Zusätzlich müssen noch etliche einschlägige Bewertungs-, Mess- und Berechnungsfälle durch entsprechende harmonisierte europäische Normen abgedeckt werden. Daher ist in den nächsten Jahren mit verstärkten Aktivitäten auf diesem Gebiet zu rechnen, die eine intensive und konstruktive Mitarbeit auf allen Ebenen erfordern. 6. Kundrat, J. u. D. Weber Widerstandsschweißanwendungen in der Feinwerktechnik/Elektrotechnik Die andere Welt des Widerstandsschweißens In diesem Vortrag wird ein weiterer Bereich der Widerstandsschweißtechnik nämlich die Anwendungen in der Feinwerk- und Elektrotechnik beschrieben. Zusätzlich zu den hier hauptsächlich eingesetzten Fügeverfahren, wie Löten oder Crimpen, gewinnt das Widerstandsschweißen immer mehr an Bedeutung. Der vermehrte Einsatz sicherheitsrelevanter elektronischer Bauteile in Kraftfahrzeugen stellt auch höhere Anforderungen an die in die Bauteile integrierte Elektronik, wie z. B. geringer elektrischer Widerstand, hohe Temperaturbelastbarkeit, hohe mechanische Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften müssen über die gesamte Lebensdauer (10 bis 15 Jahre) erhalten bleiben. Als oft einzige wirtschaftliche Alternative bleibt dann nur das Widerstandsschweißen. Die Besonderheit und Herausforderung an diese Fügetechnik wird dann deutlich, wenn man die zu fügenden Werkstoffe und deren Kombinationen betrachtet, sowie die zu erfüllende Prozessstabilität bei sicherheitsrelevanten Bauteilen, wie z. B. die Elektronik eines Airbags. Ohne eine Prozessüberwachung und/oder Prozessregelung während des Schweißvorganges ist diese Aufgabe nicht zu bewältigen. Die in dem Vortrag vorgestellten technischen Möglichkeiten, wie das Aufzeichnen der Kurvenverläufe diverser Prozessgrößen, Verlaufsanzeigen von Runcharts (Trends) und die Ermittlung und Auswertung von Histogrammen, zeigen die technischen Möglichkeiten aber auch die Notwendigkeiten für einen sicheren Schweißprozess. 3

4 7. Lammer, K. Schweißen von Hohlprofilen in der Praxis In diesem Vortrag wird beispielhaft die optimierte konstruktive Gestaltung eines Karosseriefrontteils und die hierfür entwickelte Fügetechnik (RBSW = Resistance Braze Spot Welding) beschrieben. Der Konzeptentwurf sieht die Substitution herkömmlich gefertigter Längsträger durch IHU-Profile (IHU: Innenhochdruckumformen) vor. Zur Erfüllung der konstruktiven Anforderungen an die Längsträger war es erforderlich, zwei IHU-Profile reproduzierbar und kostengünstig miteinander zu verbinden. Die für den Fertigungsprozess zu erfüllenden Forderungen wie minimale Wärmeeinbringung, geringer Bauteilverzug, geringe Zerstörung der Oberflächenbeschichtung und kurze Schweißzyklen sind mit dem RBSW-Verfahren, einer speziellen Form des Buckelschweißen, möglich. Da es technisch schwierig ist, in ein IHU-Profil die für die Stromkonzentration erforderlichen Schweißbuckel einzuprägen, dienten sogenannte Pills aus höherlegiertem Stahl als Hilfsbuckel. Die Pills (10 Stück) wurden zur Vermeidung von Nebenschlüssen in einem ersten Schritt auf ein IHU Profil geschweißt. In einem zweiten Schritt erfolgte die Verschweißung der beiden Komponenten mittels Buckelschweißen. Das Werkzeug hierfür war so konzipiert, dass Strom- und Krafteinleitung entkoppelt waren. 8. Manzenreiter, Th., J. Faderl u. J. Szinyur Herausforderungen bei der Produktion und Verarbeitung von presshärtendem Stahl mit kathodischem Korrosionsschutz Dieser Vortrag beschreibt detailliert die Fertigung und die Verarbeitung von presshärtbarem borlegierten Stahl mit kathodischem Korrosionsschutz. Dieser Werkstoffgruppe wird für die Zukunft im Automobil ein großer Anteil vorausgesagt, mit hauptsächlicher Anwendung als Säulen, Rahmen und Träger. Da die Werkstoffe erst nach dem Presshärten gefügt werden, ist es für den Widerstandsschweißer von Bedeutung, dass das pressgehärtete Bauteil ein anderes Gefüge und eine Veränderung der Beschichtung gegenüber dem schmelztauchveredelten Ausgangswerkstoff aufweist. Im gehärteten Zustand liegt ein martensitisches Gefüge vor; der Überzug verändert sich durch die Wärmebehandlung von einem verzinkten zu einem legierverzinkten Überzug (FeZn) größerer Schichtdicke, der Oxide an der Oberfläche aufweist. Schweißversuche zeigen, dass bei Anwendung einer 2-Impuls-Technitechnik (vorzugsweise Gleichstrom) gute Schweißpunkte erzielt werden. Der erste Puls wird zur Ausbildung eines Schweißpunktes an der unteren Qualitätsgrenze benutzt, mit dem zweiten Puls wird bei geringfügig angehobenem Schweißstrom das Linsenwachstum gesteuert. Bekannt ist, dass das Schweißen von martensitischen Gefügen zu einem Anlassen des Martensits führt, resultierend in einer Erweichung bzw. Härtereduzierung im Bereich der Wärmeeinflusszone. Die Untersuchungen zum Bruchverhalten der Punktschweißungen zeigen, dass wider Erwarten auch bei den pressgehärteten Stählen der Versagensbeginn vom Kerbgrund am Schweißpunkt seinen Ausgang nimmt, so dass der Härtesack das Versagensverhalten nicht beeinflusst. 9. Martin, I. u. K. Pöll Kosteneinsparung beim Schweißen von Muttern und Schrauben in Umformwerkzeugen Gezeigt wird eine innovative Lösung für das Buckelschweißen von Muttern oder Schrauben. Dabei handelt es sich um ein Standardsystem im Baukastenprinzip, 4

5 welches in der Lage ist, marktgängigen Muttern und Schrauben während des Umformprozesses bereits im Umformwerkzeug zu fügen. Die Schweißung wird dabei beim Durchfahren des unteren Todpunktes der Presse realisiert. Nach bisheriger Erfahrung des Systemlieferanten und der Anwender hat die Hubgeschwindigkeit des Presswerkzeugs keinen Einfluss auf die Qualität der Schweißverbindung. Presswerkübliche Fertigungsgeschwindigkeiten von Hüben pro Minute sind bei Einhaltung einer Lagetoleranz von ± 0,1 mm mit diesem System möglich. 10. Meyer, A. Anwendung des Reibrühr- und Reibpunktschweißens aus der Sicht eines industriellen Dienstleisters Als Alternative zum Widerstandspunktschweißen wird mit dem Reibpunktschweißen ein neues Schweißverfahren vorgestellt, das im Gegensatz zum Reibrührschweißen keine linienförmigen Schweißnähte, sondern punktförmige Überlappschweißverbindungen bei Leichtbau-Werkstoffen ermöglicht. Während das Reibrührschweißen mittlerweile in vielen Industriebereichen erfolgreich in der industriellen Anwendung eingeführt wurde, befindet sich das Reibpunktschweißen noch in der Entwicklungsphase. Die bisherigen Untersuchungen weisen das Verfahren als sinnvolle Ergänzung zum Widerstandspunktschweißen aus. So lassen sich z. B. Aluminiumbauteile im Einzelblechdickenbereich von 0,5 mm bis 8,0 mm schweißen. Auch Mischverbindungen und Mehrlagenschweißungen sowie große Punktdurchmesser bis zu 11 mm, selbst bei geringen Blechdicken, sind möglich. 11. Moor, R. Prozessüberwachung beim Abbrennstumpfschweißen Dieser Vortrag befasst sich mit der Prozessüberwachung und Dokumentation. Ein großer Teil der heute hergestellten Abbrennstumpfschweissverbindungen dient der Erzeugung sicherheitsrelevanter Bauteile, die höchsten Belastungen standhalten müssen. Deshalb wird in vielen Bereichen eine Prozeßüberwachung sowie eine lückenlose Dokumentation der Fertigung gefordert. In pr DIN EN 14587, Teil 1 und Teil 2 sind für Einrichtungen zum Abbrennstumpfschweissen von Schienen u. a. folgende Anforderungen aufgeführt: Die Schweißparameter Kraft, Strom, Weg und Zeit aller hergestellten Schweißungen müssen automatisch aufgezeichnet, angezeigt und überwacht werden. Die Aufzeichnungen sind für mindestens 5 Jahre aufzubewahren. Die Schweißungen müssen so gekennzeichnet sein, dass sie nach 5 Jahren noch identifiziert und den Aufzeichnungen zugeordnet werden können. Im Hinblick auf diese und ähnliche Forderungen in den oben erwähnten Anwendungsgebieten des Abbrennstumpfschweißens wurde das WeldAnalyzer -System entwickelt, welches heute weltweit bereits an ca. 40 Standorten erfolgreich eingesetzt wird. Früher wurden zeitliche Verläufe von Prozessgrößen mit Mehrkanalschreibern aufgezeichnet, visuell begutachtet, eventuell manuell beschriftet und archiviert. Am Beispiel des Schienenschweißens wird gezeigt, wie sich mit heutiger Mess- und Computertechnik sowohl die Erfassung und Visualisierung als auch die Auswertung, Überwachung und Archivierung dieser Prozessdaten automatisieren und vereinfachen lässt. Es können 22 repräsentative Prozessparameter mit nahezu beliebig vielen Grenzwerten versehen werden. Der Weld- Analyser stellt die entsprechenden Parameter in Echtzeit auf einem Monitor 5

6 dar. Kundenspezifische Produktionsdaten stellen eine spätere Rückverfolgbarkeit sicher. Reparaturschweißungen können als solche definiert werden. Eine Zusammenfassung der aus den zeitlichen Verläufen gewonnenen charakteristischen Prozessgrößen mit den Produktionsdaten und den Grenzwerten sowie deren Einbzw. Nichteinhaltung lassen sich in einem Fenster übersichtlich anzeigen. 12. Müller, M. Kreuzdrahtschweißen: Aspekte der Industriegitter und Mattenfertigung Die Vielfalt des Buckelschweißens wird deutlich in diesem Vortrag zum Thema Kreuzdrahtschweißen. Armierungs- oder Bewehrungsgitter aus kalt- oder warmgewalztem Draht werden zusammen mit Gitterträgern und räumlichen Armierungen aller Art in vielen Bereichen des Hoch- und Tiefbaus eingesetzt. Diese Drahtprodukte aus Betonstahl (DIN EN 10080, DIN 488-1) sind unentbehrlich beim Errichten von Fundamenten, Decken, Säulen, Pfeilern und Betonfertigteilen. Neben den werkstofftechnischen und verfahrenstechnischen Grundlagen wurden anhand industrieller Praxisbeispiele moderne Anlagenkonzepte vorgestellt. Leistungsfähige Schweißmaschinen (Kompaktschweißeinheiten, Koordinaten- Schweißmaschinen) bieten innovative Möglichkeiten zur vollautomatisierten Anlagensteuerung mit individueller Programmierung von Maschenweiten (Drähte können in beliebiger Ausrichtung kreuzweise aufeinander geschweißt werden) und zur Qualitätssicherung in der Produktion. 13. Picker, H. Fügen von Nutzfahrzeug-Anhängerachsen Abbrennstumpfschweißen ohne Alternative Erläutert wird, warum sich das Abbrennstumpfschweißen gegenüber anderen Schweißverfahren bei dem vorgestellten Anwendungsfall Nutzfahrzeugachse durchgesetzt hat. Es handelt sich um eine Stumpfschweißung zwischen zwei gewalzten Vierkantrohren mit Querschnittsflächen von bis mm², die eine definierte dynamische Biegelast und eine Torsionslast ertragen muss. Gegenüber den Strahlverfahren (Elektronenstrahl-, Laserstrahl- und Laserhybridschweißen) liegen die Vorteile zunächst in der nicht erforderlichen, aufwendigen Schweißnahtvorbereitung. Zusätzlich konnten bei strahlgeschweißten Bauteilen selbst mit technischem Nullspalt die geforderten Lastspielzahl nicht erreicht werden. Beim Magnetarcschweißen war die magnetische Führung des Lichtbogens nicht in der Lage, die starke Richtungsänderung im Radius zu gewährleisten. Das Reibschweißen scheiterte an den Festigkeitsanforderungen. Das Plasmaschweißen schied bei den gegebenen Wandstärken durch einen sehr hohen Wärmeeintrag aus. Nur die Abbrennstumpfschweißverbindungen zeigten ohne spezielle Schweißnahtvorbereitung auch bei erhöhter Prüfanforderung kein Versagen. Durch die hohe Verbindungsqualität und Prozesssicherheit konnte bei der konstruktiven Auslegung der Komponenten daher auf die Verwendung von Sicherheitsfaktoren verzichtet werden. Zudem werden alle Abbrennstumpfschweißungen zu 100% überwacht, dokumentiert und die Daten archiviert. 14. Poje, R., B. Frölich u. W. Bendisch Schweißen von Batterieanschlusskabeln Widerstandsschweißen ersetzt mechanische Fügetechnik Immer wieder hört man von Fügeaufgaben, bei denen das Widerstandsschweißen durch andere Verfahren wie Laserstrahlschweißen oder mechanische 6

7 Fügetechnik substituiert wurde. Dass dies keine Einbahnstraße sein muss, wird in diesem Beitrag deutlich. Die klassische Herstellung von Verbindungen aus Kupferlitzen mit Stromkontaktplatten oder hülsen erfolgt in der Crimptechnik. Gegenüber den mechanisch gefügten Kabelverbindungen zeichnen sich die Widerstandsschweißungen durch bessere mechanische und elektrische Eigenschaften, bessere Alterungsbeständigkeit sowie durch höheren Beständigkeit gegen korrosive Medien aus. Mit der für diesen Anwendungsfall entwickelten Widerstandsschweißtechnik lassen sich heute Kupferkabel mit Querschnitten von 16 mm² bis 95 mm² in Serienproduktion prozesssicher herstellen, Querschnitte von 120 mm² und 150 mm² sind in Planung. 15. Puschner, P. Intelligente Transformator-Punktschweißzange in 10 khz-technik Vorteile in Reparatur und Produktion Es wird erläutert, dass für die Aufschmelzung des Materials eine gewisse Energie eingebracht werden muss, die primär vom Volumen abhängig ist. Dem entsprechend wurde eine Anlage entwickelt, die lediglich die Eingabe der Gesamtdicke der Kombination verlangt und sich dann von alleine an die Schweißung anpasst. Zu Beginn der Schweißung werden bestimmte Widerstandsniveaus abgewartet, von deren Höhe die nachfolgende Gerätereaktion abhängig ist Ritsche, S. u. R Sierlinger Einfluss von Imperfektionen audf die Gebraucheigenschaften von punktgeschweißten Mehrphasenstählen Mit der Einführung der Mehrphasenstähle wurde das Thema Lötrissigkeit wieder aktuell. Beim Widerstandspunktschweißen von verzinkten Mehrphasenstählen mit Cu-Elektroden tritt Lötrissigkeit auf, die etwas ausgeprägter ist als bei verzinkten weichen Stahlfeinblechen. Gründe liegen in der beschleunigten Erwärmung der Fügestelle aufgrund der legierungsbedingt höheren Werkstoffwiderstände und den durch die Abkühlung hervorgerufenen höheren Eigenspannungen, die das Eindringen niedrig schmelzender Phasen (Cu-Zn, Zn) entlang der Korngrenzen erleichtern. Neben Rissen, die von der Werkstoffoberfläche ausgehen, wurden mit der Einführung der Mehrphasenstähle gehäuft Lunker und Lunkerrisse in den Schweißlinsen beobachtet, die nur dann vermieden werden können, wenn mit größeren Elektrodenkräften geschweißt wird. Erläutert wird, wie diese erstarrungsbedingten Lunker, die unabhängig von der Werkstoffart und der Oberflächenausführung auftreten können, die Gebrauchseigenschaften punktgeschweißter Mehrphasenstähle beeinflussen. Hierzu wurden an Scherzug- und Schwingfestigkeitsproben (H-Scherzug) Punktschweißungen an der unteren und der oberen Qualitätsgrenze ausgeführt, bei denen in die Schweißpunkte eine mittige Durchgangsbohrung eingebracht wurde. Für die betrachteten mikrolegierten und TRIP-Stähle wird berichtet, dass bei gebohrten Löchern, die bis zu 50 % des Linsendurchmessers umfassen, kein Einfluss auf die statischen und zyklischen Eigenschaften der Verbindung ermittelt wurde. Erst bei größeren Imperfektionen wurde ein signifikanter Festigkeitsabfall beobachtet. Bei der sensibleren Kopfzugprüfung tritt allerdings bereits bei 50% Bohrlochdurchmesser ein deutlicher Festigkeitsabfall auf. 17. Rusch, H.-J. Prozessüberwachung im Reparaturschweißen 7

8 Berichtet wird über Einstell- und Regelungsprinzipien verschiedener Reparaturschweißgeräte und über Schweißergebnisse mit diesen Geräten. Da in der Reparaturwerkstatt bei der Vielzahl der heutigen Werkstoffe nicht bekannt ist, welche Werkstoffkombination jeweils vorliegt und mit welchen Parametern zu schweißen ist, wird folgende Lösung vorgeschlagen: Ein Materialtest soll über Probeschweißungen die Identifizierung der einzelnen Bleche ermöglichen, um dann aus einer Datenbank geeignete Parameter für das Schweißen auswählen werden können. 18. Scheider; W. Abbrennstumpfschweißen von Rundstahlketten Die Besonderheit des Kettenschweißens gegenüber dem standardmäßigen Abbrennstumpfschweißens besteht in der Bauteilgeometrie, die zum einen zwangsweise einen beträchtlichen Nebenschluss über den Kettenrücken mit sich bringt und zum andern bei Werkstoffen mit hoher Festigkeit (ca MPa) ein Vorwärmen bedingt, um die notwendige Verformung des Kettenrückens zu ermöglichen. Vor dem Produktionsbeginn eines Kettentyps werden Probeschweißungen und Prüfungen nach DIN 685, Teil 3 durchgeführt. Ergänzend dazu liefert die Ausprägung des Schweißwulstes Informationen, die eine Bewertung der Schweißverbindung ermöglicht. Erst wenn bei der Probeschweißung alle geforderten Qualitätsmerkmale ohne Brandstellen am Kettenglied erfüllt sind, beginnt die Fertigung der Kundenprodukte. Dabei werden die Schweißparameter Schweißstrom, Weg und Druck mit Hilfe von Toleranzbändern überwacht. Neben den Schweißparametern hat die Form und Maßhaltigkeit des ungeschweißen Kettengliedes einen entscheidenden Einfluss auf das Schweißergebnis. Besonders zu beachten ist auch die Reinigung der Schweißmaschine. Anhaftende Schweißspritzer können einen Nebenschluss über das Maschinengestell verursachen, der den Schweißprozess empfindlich stört. Trotzdem handelt es sich beim Abbrennstumpfschweißen um ein prozesssicheres und vor allem wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Rundstahlketten im Durchmesserbereich d 18 mm. 19. Schreiber. St. U. P. Zak Ausbildung für das Widerstandsschweißen notwendig oder nicht? Dieser Vortrag beschäftigt sich kritisch mit der Notwendigkeit von gut ausgebildeten Widerstandsschweißern. Die Zugehörigkeit des Widerstandsschweißprozesses zu den vollmechanischen Schweißverfahren verleitet schnell zu der Annahme, dass kein spezielles Wissen für den Einsatz dieser Fügetechnik notwendig ist. Der Vortrag zeigt, welche vielfältigen Einflussfaktoren (Mensch, Maschine, Milieu, Material) auf die Qualität einer Schweißverbindung einwirken. Nur die Kenntnis dieser Faktoren ermöglicht es, den Widerstandsschweißprozess sicher und wirtschaftlich einzusetzen. Anhand vieler Negativbeispiele wird deutlich, wo die Fehlerquellen in der Praxis zu finden sind und welche gravierenden negativen Auswirkungen diese auf den Fertigungsprozess haben können. 20. Schreiber. St. Ultraschallprüfen beim Widerstandspunktschweißen - Überblick In der modernen Automobilfertigung werden eine Vielzahl tiefgezogener Blechteile mit bis zu 6000 Schweißpunkten pro Karosse verbunden. Zur Qualitätssicherung stehen neben zerstörenden Prüfverfahren auch zerstörungsfreie Prüf- 8

9 methoden, wie z. B. die Keilprüfung (früher als nichtzerstörende Meißelprüfung bezeichnet) und die Ultraschallprüfung zur Verfügung. Beschrieben wird das Grundprinzip der Ultraschallprüfung (US) von Schweißpunkten und die neuesten Entwicklungen im Hinblick auf Gerätetechnik (rechnerunterstützte Systeme), Prüfköpfe und Ankopplung. Der Beitrag gibt Hinweise bezüglich Auswertung und Dokumentation und erläutert auch Aspekte der Ausbildung des Prüfpersonals und Einschränkungen (Fehlbewertung oder nicht auswertbare Schweißungen) sowie das Entwicklungspotenzial dieses Prüfverfahrens. 21. Seibold, G. Widerstandsschweißen in der Karosserie-Reparatur Dieser Vortrag beschreibt die Ausbildung des Werkstattpersonals im Hause BMW. Aufgezeigt werden die Problematik der großen Anzahl heute eingesetzter Materialkombinationen und die Schwierigkeiten bei der Demontage defekter Karosseriekomponenten. Genannt werden die für den Einsatz in Vertragswerkstätten zugelassenen Schweißgeräte. 22. Steinbeck, G. Stahlfeinbleche für den Automobilbau Trends, Prozessketten und Anwendung In diesem Übersichtsreferat über Stahlfeinbleche im Automobilbau werden Trends in der Werkstoffentwicklung einschließlich austenitischer Werkstoffe, Korrosionsschutzkonzepte wie schweißgeeignete Korrosionsschutzprimer und neue metallische Überzüge auf Basis von ZnMg aufgezeigt. Aus der Anwendungsentwicklung werden die Familie der Tailored Products (Tailored Blanks, Patchwork Blanks, Tailor Rolled Blanks und Tailored Tubes) sowie die presshärtbaren borlegierten Stahlsorten vorgestellt. Beschrieben werden die in den vergangenen Jahren von verschiedenen Stahlherstellern erarbeiteten Stahlleichtbaukonzepte, die den Einsatz neuer Werkstoffe und Technologien forcieren sollen. Schließlich wird ein Abriss über den in Gemeinschaftsarbeit von Automobil- und Stahlindustrie definierten Werkstofffreigabeprozess gegeben, der mit dem Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1240 die Durchführungsbestimmungen für die mechanisch-technologischen und die umformtechnischen Eigenschaften beschreibt. Analog hierzu werden zur Zeit Festlegungen für die im Automobilbau gängigen Fügeverfahren erarbeitet. 23. Stieglbauer, W. DeltaSpot Widerstandsschweißen mit Prozessband Einsatzmöglichkeiten und grenzen bei Leichtbauwerkstoffen Vorgestellt wird das Widerstandsschweißen mit Prozessbändern bei Leichtbauwerkstoffen. Bei diesem Verfahren, DeltaSpot genannt, befindet sich zwischen Elektrode und Werkstück jeweils ein Prozessband. Dies bewirkt, dass sich Elektroden und Werkstück nicht berühren und somit ein Anlegieren der Elektroden vermieden wird. Bedingt durch den gegenüber dem Werkstück höheren spezifischen Widerstand des Prozessbandes erfolgt eine Wärmezufuhr auch von außen durch das Prozessband auf die Schweißstelle. Verbunden mit einer servomotorisch angetriebenen Schweißzange und einer speziellen Steuerung sind damit beim Punktschweißen von Aluminium- und Titanlegierungen spritzerfreie Schweißpunkte mit hoher Prozesssicherheit erzielbar. Der Strombedarf ist geringer als bei Schweißungen ohne Prozessband. 9

10 24. Thommes, H. u. O. Hahn Punktschweißkleben eine ideale Verfahrenskombination auch für das Fügen von hochfesten Stahlblechen Parallel zum verstärkten Einsatz von hochfesten Stahlwerkstoffen steigt im Karosseriebau auch die Anwendung von Strukturklebstoffen, meist in Verbindung mit dem Widerstandspunktschweißen. Präsentiert werden Ergebnisse von Untersuchungen zum Punktschweißkleben von höherfesten Stahlfeinblechen. Es zeigt sich, dass der Einsatz von Klebstoffen in Kombination mit dem Widerstandspunktschweißen sowohl unter quasistatischer als auch unter zyklischer Belastung signifikant zur Verbesserung der Werkstoffausnutzung im Bereich der Fügestelle beiträgt. Die Eignung der Klebstoffe zum Punktschweißkleben ist unterschiedlich und hängt von den rheologischen Eigenschaften und von der zu fügenden Blechkombination ab. Die Forschungsergebnisse fließen ein in die ISO-Norm 27508, die zurzeit erarbeitet wird. 25. Wagner, M. u. D. Seyboldt Ultraschallprüfen von Punktschweißverbindungen Erfahrungen aus der Praxis Bei Daimler wird die Ultraschall-Prüfung von Punktschweißverbindungen derzeit flächendeckend bei allen Baureihen und für alle Stähle mit Ausnahme der presshärtbaren borlegierten Stähle eingesetzt. Man ist der Meinung, dass vor allem bei Mehrphasenstählen und beim Punktschweißkleben der Einsatz der Keilprüfung nicht sinnvoll ist und hierbei die US-Prüfung zurzeit die einzige Alternative darstellt. Durch Weiterentwicklung alternativer zerstörungsfreier Prüfmethoden, wie z.b. Thermografie, Prozessüberwachung und optimierte Prüfstrategien will man den Anteil der US-Prüfung zukünftig jedoch etwas reduzieren 26. Wild, H. u. G. Schmid Ultraschallprüfen von Punktschweißverbindungen Erfahrungen aus der Praxis Bei AUDI ist die Ultraschall-Prüfung (US) von Punktschweißverbindungen seit 2004 für den Serieneinsatz als zerstörungsfreie Prüfung freigegeben. Für die Freigabe waren zahlreiche Testreihen im Vorfeld hinsichtlich Klebeschweißung, Einschlüsse/Lunker, Bindefehler/Ringschweißung und Punktdurchmesser erforderlich. Es werden sowohl stationäre als auch mobile Systeme eingesetzt. Zur Zeit werden bei AUDI die Modellreihen A3, A4 und A5 mit US geprüft, wobei der prozentuelle Anteil bei ca. 50% US-Prüfen und ca. 50% Keilprüfung liegt. Ein 100%iger Einsatz der US-Prüfung wird angestrebt. Vor allem der vermehrte Einsatz von Mehrphasenstählen und presshärtbaren, borlegierten Stählen erschwert die Keilprüfung oder macht sie unmöglich, was einen steigenden Einsatz der US- Prüftechnik bedingt. Neben geeigneter Gerätetechnik und leistungsstarker Prüfsoftware ist die Qualifizierung des Prüfpersonals eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz der US-Prüftechnik. Diese Prüfmethode wird bei AUDI künftig auch im Prototypenbau, in der Vorserie und im Serienanlauf bei der Optimierung der Schweißparameter eingesetzt. 27. Winkler, T., A. Lindemann, U. Gärtner u. R. Winkler Magnetfelder beim Widerstandsschweißen praxistaugliche Bewertung und Beeinflussung 10

11 Durch die nationale und internationale Gesetzgebung kommt den elektromagnetischen Feldern eine sehr hohe Bedeutung zu. Der Beitrag befasst sich mit der praxistaugliche Bewertung und Beeinflussung der Magnetfelder beim Widerstandsschweißen. Das Widerstandsschweißen, mit Strömen im ka-bereich, ist eine Quelle starker Magnetfelder. Die Festlegung von Grenzwerten für niederfrequente Felder bis 30 khz basiert bei allen vorliegenden Vorschriften auf den Effekten dieser Felder. Da sich die als Basisgrenzwert festgelegten Körperstromdichten der direkten Messung entziehen, werden messbare, sogenannte abgeleitete Werte definiert, deren Einhaltung auch im ungünstigsten Fall die Einhaltung der Basisgrenzwerte sicherstellt. Die abgeleiteten Werte beinhalten daher erhebliche Sicherheitsfaktoren. Für den Bereich des Widerstandsschweißens liegen diese Grenzwerte um bis zu 2 Größenordnungen unterhalb der Magnetflussdichtewerte, bei denen eine wahrnehmbare Wirkung auftritt, die dann aber immer noch weit von einer gesundheitlichen Beeinträchtigung entfernt ist. Im Ergebnis durchgeführter Untersuchungen an Widerstandsschweißeinrichtungen unterschiedlichster Bauart lässt sich feststellen, dass in vielen Fällen eine pauschale Anwendung von Grenzwerten problematisch ist. Eine Betrachtung der spezifischen Expositionsverhältnisse zeigt jedoch, dass die Basisgrenzwerte eingehalten werden. Am Beispiel eines 1 khz Widerstandsschweißinverters mit 8 ka Schweißstrom und 300 ms Schweißzeit werden die Unterschiede der verschiedenen Bewertungsverfahren verdeutlicht. So beträgt bei üblichen Bedienhandlungen an einer Widerstandsschweißeinrichtung der Mindestabstand für den Körper und die Extremitäten zu den Elektroden nach ICNIRP-Guidelines mehr als 1 m, nach BGV B11 (gesamter Körper) 13 cm, nach BGV B11 (Extremitäten) 8 cm und nach BGI 5011 (Finger und Hände) 0 cm. Das bedeutet: Die von der aktuell gültigen BGV B11/ BGI 5011 geforderten Abstände für den Körper und die Extremitäten werden eingehalten und selbst die für die Finger und Hände zulässigen Werte der Magnetflussdichte in unmittelbarer Nähe der Schweißelektroden werden nicht überschritten. Die Einhaltung der Abstände nach ICNIRP- Guidelines dürfte aber z. B. für Handzangenanwendungen unmöglich sein. Magnetfelder an Widerstandsschweißeinrichtungen können prinzipiell auch durch Schirmung und durch Kompensation der Felder reduziert werden. Dies ist gegenwärtig noch Inhalt von Untersuchungen. Nach ersten Ergebnissen ist die Schirmung magnetischer Felder in Teilbereichen möglich, jedoch wird damit die Zugänglichkeit zur Schweißeinrichtung erheblich erschwert. 11