DE4440351C1 - Verfahren zum Punktschweißen von insbesondere Aluminiumblechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Punktschweißen von Blechen, ins­ besondere von Aluminiumblechen und Mehrblechkombinationen mit einer Gleichstrom-Schweißanlage oder einer Mittelfrequenz-Schweißanlage. Da­ bei werden insbesondere Aluminiumbleche bevorzugt mit Gleichstromtech­ nik punktgeschweißt, da sich aufgrund der hohen Leitfähigkeit von Alumi­ nium mit der bei Stahlblechen üblichen Wechselstromtechnik zu hohe Ver­ luste einstellen würden.

Jedoch sind beim Widerstandspunktschweißen mit Gleichstrom zwei uner­ wünschte Wirkungen zu beobachten. Zum einen hat nämlich diejenige Schweißelektrode, die mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbun­ den ist, eine wesentlich geringere Standzeit als die mit dem Negativpol der Gleichspannungsquelle verbundene Schweißelektrode. Zum anderen ver­ schiebt sich die Lage der Schweißlinse beim Schweißen von Blechen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium, aus der Mittellage hin zur heißeren positiven Elektrode. Diese beiden nachteiligen Effekte werden durch den Peltier-Effekt bzw. durch die Summierung der jouleschen Wärme und der Peltier-Wärme hervorgerufen.

Beschrieben ist der Peltier-Effekt bzw. eine Kompensation der Schweißlinsen-Verformung durch denselben mit Hilfe geeignet geformter Schweißelektrodenspitzen in "Technische Mitteilungen" 74. Jahrgang, Heft 819, August/September 1981, Seiten 483 bis 490 von J. F. Knobloch/N. Stieme unter "Widerstandsschweißen mit Gleichrichter-Schweiß­ maschinen". Weiteren Stand der Technik bildet der Artikel von R. Bothfeld, "Widerstandspreßschweißen mit einer Mittelfrequenz-Inverterschweißstrom quelle - Grundlagen und praktische Vorteile" in "Schweißen und Schneiden" 46 (1994)" Heft 1, Seiten 25 bis 28, da hierin eine übliche Schweißstrom­ quelle beschrieben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer die oben beschriebene ungleichmäßige Elektrodenabnutzung sowie das beschriebene Auswandern der Schweißlinse vermieden werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß während der Erzeugung eines Schweißpunktes die an den Schweißelektroden anliegende Gleich­ spannung einmalig umgepolt wird. Dieses einmalige Umpolen soll dabei hochdynamisch erfolgen, d. h. bevorzugt in einem Zeitraum von 5 Millisekun­ den stattfinden. Eine bevorzugte Mittelfrequenz-Schweißvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen einem ersten Umrichtersatz parallelgeschalteten zweiten Umrichtersatz sowie durch eine Zusatzsteuereinheit zur funktionsgerechten Ansteuerung der Umrichtersätze während des Schweißprozesses.

Im wesentlichen wird vorgeschlagen, die entstehende Peltier-Wärme gleichmäßig auf die beiden Schweißelektroden bzw. auf deren Schweiß­ punkt-Berührungsflächen zu verteilen. Dies kann erreicht werden, wenn die Polung der an den Schweißelektroden anliegenden Gleichspannung wäh­ rend der Entstehung des Schweißpunktes umgepolt wird. Einfach ausge­ drückt werden zwei übereinanderliegende Aluminiumbleche derart mitein­ ander punktverschweißt, daß zunächst die Schweißlinse beispielsweise im oberen Bereich der Mehrblechkombination erzeugt wird, wenn die positive Elektrode oben und die negative Schweißelektrode unten liegt. An­ schließend wird die Polung der Schweißelektroden umgekehrt, d. h. nun­ mehr liegt die negative Schweißelektrode oben; hiermit wird nun der ent­ sprechende Schweißpunkt fertiggestellt, wobei nun die Aufschmelzung vor­ wiegend im unteren Bereich der Mehrblechkombination erfolgt.

Der Zeitpunkt der Umpolung wird zeitlich optimiert von der Schweißsteue­ rung aus einer Referenztabelle ermittelt werden. Anschließend erfolgt die Auslösung der Umpolung über die Schweißsteuerung. Bezüglich des optimalen Umpolungs-Zeitpunktes ist darauf zu achten, daß ein bestmög­ licher Kompromiß, bezogen auf die Elektrodenstandzeit sowie auf die qualitätssichere Lage des Schweißpunktes gefunden wird.

Zur elektrotechnischen Realisierung der Schweißstromumpolung wird eine übliche Mittelfrequenz-Schweißausrüstung vorgeschlagen, die mit einem zweiten Umrichtersatz und einer Zusatzsteuerfunktion ertüchtigt werden muß. Dieser Umrichtersatz ist entgegengesetzt parallelgeschaltet und dient dazu, die Umpoldynamik bei hohen Strömen sicherzustellen. Die Zusatz­ steuerfunktion beinhaltet die Möglichkeit, die beiden Umrichtersätze funkti­ onsgerecht während des Schweißprozesses anzusteuern.

Stets stellt sich mit dem beschriebenen Schweißverfahren eine höhere Standzeit der positiven Schweißelektrode ein bzw. ergibt sich für die beiden Schweißelektroden jeweils ein gleiches Wechselintervall. Ferner entsteht die Schweißlinse beim erfindungsgemäßen Punktschweißen exakter mittig zwi­ schen den beiden miteinander zu verschweißenden Blechen, wodurch die Qualität der Verschweißung gesteigert wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Punktschweißen von Blechen, insbeson­ dere von Aluminiumblechen und Mehrblechkombinationen mit einer Gleichstrom-Schweißanlage oder einer Mit­ telfrequenz-Schweißanlage, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erzeugung eines Schweißpunktes die an den Schweißelektroden anliegende Gleichspannung einmalig umgepolt wird.

2. Mittelfrequenz-Schweißvorrichtung zur Durchführung des Punktschweißverfahrens nach Anspruch 1 mit einem Umrichtersatz, gekennzeichnet durch einen zweiten, dem ersten Um­ richtersatz entgegengesetzt parallelgeschalteten Um­ richtersatz sowie durch eine Zusatzsteuereinheit zur funktionsgerechten Ansteuerung der Umrichtersätze während des Schweißprozesses.