Die Bolzen-Buckelschweißung wird häufig bei der Herstellung von Automobilkomponenten, Blechteilen, Schaltschränken, Gehäusen für Haushaltsgeräte, Sitzgestellen und gefertigten Metallbaugruppen eingesetzt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Punktschweißen konzentriert die Buckelschweißung den Schweißstrom und die Elektrodenkraft auf die Buckel, die an der Unterseite der Schweißmutter ausgebildet sind. Diese Buckel erhitzen sich schnell und kollabieren gegen das Blech, wodurch mehrere Schweißverbindungen entstehen.
Zwei Muttern mit der gleichen Gewindegröße M6, M8 oder M10 können aufgrund von Unterschieden im Buckeldesign, der Blechdicke, der Oberflächenbeschichtung und den Anforderungen an die Verbindungsfestigkeit sehr unterschiedliche Schweißströme, Elektrodenkräfte und Maschinenkonfigurationen erfordern. Eine Bolzen-Buckelschweißmaschine sollte daher nicht allein nach der Muttergröße oder der Nennleistung des Transformators ausgewählt werden.
Dieser Artikel erläutert die wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl einer Bolzen-Buckelschweißmaschine berücksichtigt werden sollten, einschließlich der Werkstückbedingungen, Qualitätsanforderungen, der Schweißstromquelle, des Automatisierungsgrads und von Probenschweißtests.
Was ist Bolzen-Buckelschweißen?
Die Bolzen-Buckelschweißung ist ein Widerstandsschweißverfahren. Während des Schweißens wird die Mutter über einem Loch im Blech positioniert, und die oberen und unteren Elektroden üben Kraft auf die Mutter und das Werkstück aus. Wenn Schweißstrom durch die Kontaktflächen fließt, erzeugen die Buckel an der Unterseite der Mutter eine hohe Stromdichte und erzeugen in kurzer Zeit Wärme. Die erhitzten Buckel erweichen und kollabieren, wodurch mehrere Schweißnähte zwischen der Mutter und dem Blech entstehen.
Ein stabiler Bolzen-Buckelschweißprozess hängt von der richtigen Kombination aus Schweißstrom, Schweißzeit, Elektrodenkraft, Buckelgleichmäßigkeit und Vorrichtungspositionierung ab. Unzureichender Strom kann zu schwachen oder unvollständigen Schweißnähten führen. Übermäßiger Strom kann zu Auswurf, Gewindekontamination oder Durchbrand des Blechs führen. Eine falsche Elektrodenkraft kann verhindern, dass alle Buckel gleichmäßig Kontakt aufnehmen und schweißen.
Die Maschinenauswahl beeinflusst daher mehr als nur die Möglichkeit, die Mutter zu schweißen. Sie beeinflusst auch direkt die Verbindungsfestigkeit, die Produktionskonsistenz und die Zykluszeit unter Massenproduktionsbedingungen.
Fünf Faktoren, die bei der Auswahl einer Bolzen-Buckelschweißmaschine zu berücksichtigen sind
1. Mutterdesign und Blechbedingungen
Bestätigen Sie vor der Einholung eines Angebots die Gewindegröße, die Außenabmessungen, das Material, die Oberflächenbehandlung und das Buckeldesign der Mutter. Der Ausrüstungslieferant benötigt normalerweise auch die Anzahl, Höhe, Abmessungen und Anordnung der Buckel.
Zum Beispiel können zwei Muttern beide ein M8-Gewinde haben, aber eine kann drei Buckel haben, während die andere vier hat. Ihr erforderlicher Schweißstrom und ihre Elektrodenkraft können daher unterschiedlich sein. Wenn die Buckelhöhen inkonsistent sind, können einige Buckel vor den anderen Kontakt mit dem Blech aufnehmen, was zu einer ungleichmäßigen Kraft- und Stromverteilung führt.
Die Blechbedingungen sind ebenso wichtig, einschließlich:
- Blechmaterial und -dicke
- Verzinkte oder anderweitig beschichtete Oberflächen
- Der Abstand zwischen der Schweißposition und nahe gelegenen Biegungen oder Verstärkungsrippen
- Öl, Oxid oder andere Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche
- Zulässige Eindrückung oder Verformung nach dem Schweißen
Beschichtungen, Öl und Schwankungen in der Blechebenheit können den Kontaktwiderstand beeinflussen. Ein Nahaufnahme-Foto allein reicht normalerweise nicht aus, um die erforderliche Transformatorleistung, die Hals-Tiefe, das Vorrichtungsdesign und den Elektrodenhub zu bestimmen. Für kundenspezifische Ausrüstung ist es ratsam, Werkstückzeichnungen, Fotos und repräsentative Produktionsmuster bereitzustellen.
2. Schweißfestigkeit und Abnahmeanforderungen
Eine Mutter, die am Blech befestigt bleibt, bedeutet nicht unbedingt, dass die Schweißung akzeptabel ist. Einige unvollständige Schweißnähte können normal aussehen, aber versagen, wenn der Bolzen angezogen wird oder wenn die Baugruppe Vibrationen und langfristigen Belastungen ausgesetzt ist.
Häufige Qualitätsprüfungen umfassen:
- Drehwiderstand oder Prüfdrehmoment
- Ausstoß- oder Abzugsfestigkeit
- Mutterposition und Rechtwinkligkeit
- Prüfung mit Lehre (Gut/Schlecht)
- Schweißauswurf und Gewindekontamination
- Blecheindrückung und -verformung
Definieren Sie vor der Auswahl der Ausrüstung die erforderliche Verbindungsfestigkeit und die Abnahmemethode, die während der Maschinenabnahme verwendet wird. Für Automobilkomponenten und tragende Strukturen ist eine reine Sichtprüfung im Allgemeinen nicht ausreichend. Drehmoment-, Ausstoß- oder andere zerstörende Prüfungen sollten verwendet werden, um den Zustand aller geschweißten Buckel zu bestätigen.
Sobald die Qualitätsanforderungen festgelegt sind, kann der Lieferant das tatsächliche Werkstück verwenden, um den geeigneten Schweißstrom, den Kraftbereich, die Maschinensteifigkeit und die Vorrichtungsanordnung zu bestimmen.
3. AC- oder MFDC-Bolzen-Buckelschweißgerät?
Eine AC-Bolzen-Buckelschweißmaschine verwendet etablierte Technologie und erfordert im Allgemeinen eine geringere Anfangsinvestition. Sie kann für Anwendungen mit festen Produktspezifikationen, Standardqualitätsanforderungen und moderaten Produktionsvolumina geeignet sein. Wenn eine Fabrik bereits einen bewährten AC-Schweißprozess für das Produkt hat, kann eine AC-Maschine eine praktikable Option bleiben, vorbehaltlich erfolgreicher Probenschweißungen.
Eine MFDC-Bolzen-Buckelschweißmaschine verwendet eine inverterbasierte Stromquelle und bietet eine flexiblere Steuerung von Schweißstrom und Schweißzeit. Sie ist im Allgemeinen besser geeignet für:
- Hochvolumige Produktion von Automobilkomponenten
- Verzinkter Stahl, hochfester Stahl und andere anspruchsvolle Materialien
- Produkte, die eine engere Kontrolle von Auswurf und Eindrückung erfordern
- Muttern mit mehreren Buckeln, die gleichzeitig Schweißnähte bilden müssen
- Produktion mit mehreren gespeicherten Schweißprogrammen
- Anwendungen, die Parameteraufzeichnung oder Automationsintegration erfordern
Eine MFDC-Maschine ist jedoch nicht automatisch die bessere Wahl für jede Anwendung. Inkonsistente Mutterbuckel, ungenaue Vorrichtungspositionierung und verschlissene Elektroden können immer noch zu instabiler Schweißqualität führen. Die endgültige Entscheidung sollte auf Probenschweißergebnissen, Produktionsvolumen, Qualitätsstandards und dem verfügbaren Projektbudget basieren.
4. Manuelle Zuführung oder automatische Mutterzuführung?
Eine manuell beschickte Bolzen-Buckelschweißmaschine eignet sich für Fabriken, die mehrere Produkttypen in relativ kleinen Chargen produzieren oder häufig zwischen verschiedenen Werkstücken wechseln. Der Bediener positioniert die Mutter und das Werkstück, bevor der Schweißzyklus gestartet wird. Die Maschinenstruktur ist relativ einfach, und der Wechsel zwischen verschiedenen Produktspezifikationen ist im Allgemeinen flexibler.
Für die Hochvolumenproduktion mit einer festen Mutter-Spezifikation kann die Maschine mit einem automatischen Mutterzuführer ausgestattet werden. Ein Vibrationsbehälter ordnet und orientiert die Muttern, bevor ein Zuführmechanismus und eine Zuführpistole jede Mutter zur Schweißposition liefern. Dies reduziert die manuelle Beschickungszeit und hilft, umgedrehte, fehlende oder falsch positionierte Muttern zu verhindern.
Das Zuführsystem muss jedoch auf die tatsächlichen Produktionsmuttern ausgelegt sein. Grate, Öl, Maßtoleranzen und Unterschiede zwischen Ober- und Unterseite können die Zuführmaschinenzuverlässigkeit beeinträchtigen. Vor dem Kauf des Systems sollten kontinuierliche Zuführmaschinen-Tests mit Produktionsmuttern durchgeführt werden. Es reicht nicht aus, zu bestätigen, dass ein Vibrationsbehälter im Angebot enthalten ist.
Eine Roboter-Bolzen-Buckelschweißzelle kann für große oder schwere Werkstücke, Teile mit mehreren Schweißpositionen oder Anwendungen, die mit vorgelagerten und nachgelagerten Prozessen verbunden sein müssen, in Betracht gezogen werden. Für die Kleinserienproduktion mit häufigen Modellwechseln kann übermäßige Automatisierung jedoch die Vorrichtungskosten, die Umrüstzeit und den Wartungsaufwand erhöhen.
5. Zykluszeit und tatsächliche Produktionskapazität
Die Einschaltzeit beim Bolzen-Buckelschweißen ist normalerweise sehr kurz, aber sie stellt nicht den vollständigen Maschinenzyklus dar. Ein vollständiger Produktionszyklus kann die Mutterzuführung, die Werkstückbeladung, die Positionserkennung, die Elektrodenbewegung, die Quetschzeit, das Schweißen, die Haltezeit, die Elektrodenrückstellung und die Entladung umfassen.
Bei der Bewertung der Produktionskapazität sind zu berücksichtigen:
- Die Anzahl der pro Werkstück geschweißten Muttern
- Manuelle Be- und Entladezeit
- Die Zuverlässigkeit des automatischen Zuführsystems
- Ob eine Nachschweißprüfung erforderlich ist
- Häufigkeit von Produktwechseln und Elektrodenwartung
- Ob die Maschine mit anderen Produktionslinienanlagen kommunizieren muss
Die angegebene Zykluszeit sollte, wann immer möglich, mit tatsächlichen Werkstücken gemessen werden. Die Berechnung der stündlichen Leistung, die nur auf der Schweiß-Einschaltzeit oder der Leerlaufbewegung der Maschine basiert, wird die reale Produktionskapazität normalerweise überschätzen.
Warum ist Probenschweißen mit tatsächlichen Teilen notwendig?
Die Nennleistung des Transformators stellt nur einen Teil der Maschinenfähigkeit dar. Sie beweist nicht, dass die Maschine für eine bestimmte Mutter und ein bestimmtes Werkstück geeignet ist. Probenschweißen mit tatsächlichen Teilen hilft festzustellen, ob der Schweißstrom, die Schweißzeit, die Elektrodenkraft und die Vorrichtungspositionierung angemessen sind. Es liefert auch eine wichtige Grundlage für die Bestätigung des richtigen Maschinenmodells.
Der Versuch sollte Muttern und Blech verwenden, die dem beabsichtigten Produktionsmaterial, der Beschichtung und dem Stanzzustand entsprechen. Die geschweißten Muster sollten auf Folgendes überprüft werden:
- Gleichmäßiges Schweißen über alle Buckel
- Einhaltung der Drehmoment- oder Ausstoßfestigkeitsanforderungen
- Mutterverschiebung oder -neigung
- Korrekter Gewindezustand mit einer Gut/Schlecht-Lehre
- Akzeptabler Auswurf, Eindrückung und Blechverformung
Erfolgreiches Schweißen von ein oder zwei Mustern reicht für eine Hochvolumenanwendung nicht aus. Kontinuierliche Schweißtests werden empfohlen, um die Elektrodentemperatur, die Kühlleistung und die Schweißfestigkeit im Laufe der Zeit zu überwachen. Dies hilft festzustellen, ob die Ausrüstung unter tatsächlichen Produktionsbedingungen eine stabile Leistung aufrechterhalten kann.
Häufige Fehler beim Kauf einer Bolzen-Buckelschweißmaschine
Der erste häufige Fehler ist die Auswahl der Maschinenkapazität nur nach einer Gewindegröße von M6, M8 oder M10. Die Gewindegröße zeigt nicht die Anzahl der Buckel, die Blechdicke oder die erforderliche Verbindungsfestigkeit. Eine Maschine allein auf die Muttergröße abzustimmen, birgt ein erhebliches Auswahlrisiko.
Der zweite Fehler ist der Vergleich nur der Basispreise der Maschinen. Ein Angebot kann dedizierte Werkzeuge, einen automatischen Mutterzuführer, einen Wasserkühler, Inspektionsgeräte, Installation und Ersatzteile enthalten, während ein anderes diese ausschließt. Der Lieferumfang muss standardisiert werden, bevor die Preise fair verglichen werden können.
Der dritte Fehler ist die Beurteilung der Schweißung nur nach ihrem Aussehen. Eine Verbindung ohne sichtbaren Auswurf ist nicht unbedingt stark. Die Maschinenabnahme sollte eine vom Kunden genehmigte Festigkeitsprüfung beinhalten.
Der vierte Fehler ist die Übersehen der Konsistenz der eingehenden Teile. Variationen in der Buckelhöhe, der Blechebenheit und der Oberflächenkontamination können die Verbindungsqualität beeinträchtigen, auch wenn die Schweißparameter unverändert bleiben.
Welche Informationen sollten Sie für ein Angebot bereitstellen?
Um dem Lieferanten bei der Empfehlung der richtigen Bolzen-Buckelschweißmaschine und -konfiguration zu helfen, stellen Sie die folgenden Informationen bereit:
- 2D- oder 3D-Zeichnungen der Mutter und des Werkstücks
- Muttergröße, Material, Beschichtung und Buckeldesign
- Blechmaterial, -dicke und Oberflächenbeschaffenheit
- Erforderliches Prüfdrehmoment, Ausstoßfestigkeit oder andere Abnahmekriterien
- Zielausstoß pro Stunde oder pro Schicht
- Anzahl der Produktvarianten und erwartete Umrüstfrequenz
- Anforderungen an manuelle Zuführung, automatische Mutterzuführung oder Roboterhandhabung
- Repräsentative Mutter- und Blechmuster
Vollständige Informationen ermöglichen es, potenzielle Probleme wie Werkzeuginterferenzen, unzureichende Schweißkapazität oder instabile automatische Zuführung zu identifizieren, bevor die Maschine hergestellt wird. Sie reduzieren auch die Zeit und Kosten, die mit späteren Designänderungen verbunden sind.
Häufig gestellte Fragen zu Bolzen-Buckelschweißmaschinen
F1: Benötigt eine größere Mutter immer eine leistungsfähigere Maschine?
A: Größere Muttern erfordern im Allgemeinen einen höheren Schweißstrom und eine höhere Elektrodenkraft. Die erforderliche Maschinenkapazität hängt jedoch auch von der Anzahl der Buckel, der Blechdicke, dem Material und dem Standard für die Verbindungsfestigkeit ab. Sie sollte nicht allein anhand der Gewindegröße bestimmt werden.
F2: Kann eine Maschine M6-, M8- und M10-Muttern schweißen?
A: Wenn die Strom-, Kraft-, Hals-Tiefe- und Hubbereiche der Maschine alle drei Produkte abdecken, kann sie diese normalerweise durch Ändern der Elektroden, Positionierstifte, Vorrichtungen und Schweißprogramme schweißen. Ob verschiedene Muttern dasselbe automatische Zuführsystem gemeinsam nutzen können, muss separat bewertet werden.
F3: Warum führt das Buckelschweißen von verzinktem Blech zu übermäßigem Auswurf?
A: Die Zinkbeschichtung beeinflusst den Kontaktwiderstand und die Wärmeableitung. Übermäßiger Strom, unzureichende Kraft, kontaminierte Elektroden, unzureichende Quetschzeit oder inkonsistente Buckelhöhen können den Auswurf erhöhen.
F4: Klemmt ein automatischer Mutterzuführer häufig?
A: Ein richtig konstruierter Zuführer kann zuverlässig arbeiten, aber Grate, Öl, gemischte Komponenten und Maßabweichungen erhöhen das Risiko von Verklemmungen. Daher sollten kontinuierliche Zuführmaschinen-Tests mit den für die Produktion vorgesehenen Muttern durchgeführt werden.
F5: Ist eine Drehmomentprüfung ausreichend für die Maschinenabnahme?
A: Eine Drehmomentprüfung misst den Drehwiderstand, gibt aber möglicherweise nicht vollständig den Zustand jeder geschweißten Buckel an. Es ist ratsam, sie gegebenenfalls mit Ausstoß-, Abzug- oder Schälprüfungen zu kombinieren.
F6: Ist ein MFDC-Bolzen-Buckelschweißgerät immer besser als ein AC-Gerät?
A: Nein. MFDC-Geräte eignen sich im Allgemeinen besser für Anwendungen, die hohe Konsistenz, anspruchsvolle Materialien oder Automationsintegration erfordern. Für einfachere Teile, moderate Produktionsvolumen und bewährte Schweißprozesse kann ein AC-Gerät ebenfalls die Anforderungen erfüllen.
Schlussfolgerung
Die Auswahl einer Bolzen-Buckelschweißmaschine bedeutet nicht, das Modell mit der höchsten Kapazität zu kaufen oder so viel Automatisierung wie möglich hinzuzufügen. Die Schweißstromquelle, das Kraftsystem, die Werkzeuge, die Elektroden und die Zuführmethode müssen auf die tatsächliche Mutter, das Werkstück und die Produktionsanforderungen abgestimmt sein.
Bestätigen Sie vor dem Kauf der Ausrüstung das Mutterdesign, die Blechbedingungen, die erforderliche Verbindungsfestigkeit und den Zielausstoß. Die geeignete Maschinenkapazität und der Prozessbereich sollten dann durch Schweißtests mit den tatsächlichen Produktionsmaterialien verifiziert werden.
Wenn Sie eine Bolzen-Buckelschweißmaschine bewerten, senden Sie HAIFEI Ihre Werkstückzeichnungen, Muttermuster, Blechspezifikationen und Produktionsanforderungen. Unser Ingenieurteam kann Sie bei Probenschweißungen, Maschinenauswahl, kundenspezifischem Werkzeugdesign und der Bewertung von Automationskonzepten unterstützen.
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