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HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG

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17.09.2021

Wenn der Bolzen nicht hält - mögliche Fehler beim Bolzenschweißen

Das Bolzenschweißen mit seinen beiden Variationen Spitzenzündung und Hubzündung hat sich im Laufe seiner Geschichte bestens bewährt, um dauerhafte Verbindungen von bolzenförmigen Bauteilen wie Gewindebolzen, Stiften, Ösen, Buchsen und Haken mit größeren Werkstücken wie beispielsweise Blechen, Gehäusen u.ä. herzustellen.Trotzdem kommt es immer wieder zu fehlerhaften Verbindungen, die nicht genügend Festigkeit aufweisen. Letztere hängt vor allem davon ab, ob der Schweißstelle beim Schweißprozess ausreichend Energie zugeführt wurde. Im folgenden Beitrag wird aufgezeigt, wie mögliche Fehler vermieden werden können.

Vorbereitung des Schweißgerätes

Zunächst ist sicherzustellen, dass das Kabel der Pistole fest mit dem Schweißgerät verbunden ist und die Schweißparameter korrekt eingestellt wurden. Das Kabel selbst muss komplett ausgerollt sein. Ist es zum Teil noch aufgerollt oder liegt in Schlaufen aus, kann es wie eine Spule wirken, die ein Magnetfeld erzeugt. In der Regel ist dies mit Energieverlusten verbunden.

Überprüfung des Werkstücks

Das zu bearbeitende Werkstück muss an der Oberfläche sauber und frei sein von Öl-, Farb-, Zunder- und Oxidschichten. Vorhandene Reste können ansonsten zu einem mangelhaften Verschmelzen von Bolzen und Werkstück führen.

Symmetrische Anbringung der Massezangen

Ein unsymmetrischer Masseanschluss, eine ungleiche Materialverteilung oder ein Schweißprozess an den Rändern des Werkstücks führt häufig zu einer Blaswirkung. Dadurch entsteht eine unerwünschte Ablenkung des Lichtbogens, die das Bolzenmaterial nur einseitig abschmelzen lässt oder im Schweißbereich eine verstärkte Porenbildung und Unterschneidungen fördert. Um dem entgegenzuwirken, sollte die Schweißstelle sich mittig zwischen den Massezangen befinden.

Einstellung des Bolzenhalters

Der Bolzenhalter muss exakt auf die Länge des Bolzens eingestellt werden. Sollte der Bolzenflansch direkt auf dem Halter aufliegen, ist das Eintauchmaß nicht groß genug. Dadurch wird die Federkraft reduziert, die für das ausreichende Eintauchen des Bolzens in die Schmelzzone erforderlich ist. Resultat: Bolzen und Bolzenhalter verkleben miteinander, der Halter verschmort. Deshalb sollte der Anschlagstift am Bolzenhalter auf ein Gesamtmaß von 50 mm bis 51 mm zwischen der Unterseite des Schweißelements und der Oberseite der Kontermutter eingestellt werden, was ungefähr einem Millimeter Abstand zwischen Flansch und Bolzenhalterrand entspricht.

Eintauchmaß und Federkraft werden andererseits zu groß, wenn der Bolzenflansch nicht direkt auf dem Bolzenhalter aufliegt. In diesem Fall verdampft die Schweißspitze zu schnell und die Schweißkraft wird verringert, so dass für den Bolzen und das Werkstück nicht genügend Zeit für eine Verschmelzung bleibt.

Prüfung der Überwurfmutter

Die Überwurfmutter dient dazu, den Bolzenhalter sicher in der Schweißpistole zu fixieren. Sollte sie nicht fest genug angezogen sein, kommt es zu einer Erhöhung des Übergangswiderstandes im Stromkreis, was ebenfalls Energieverluste nach sich zieht.

Passform des Bolzens im Bolzenhalter

Die Schweißpistole muss nach dem Schweißvorgang gerade vom Bolzen abgezogen werden. Andernfalls spreizen sich eventuell die Lamellen, so dass es keine feste und sichere Verbindung zwischen Bolzen und Bolzenhalter mehr gibt. In diesem Fall steigt ebenfalls der Übergangswiderstand des Stromkreises. Daher ist der Bolzenhalter in regelmäßigen Intervallen vorzuspannen. Lässt sich der Bolzen nahezu widerstandslos in den Halter einführen, muss dieser ausgetauscht werden.

Verschleiß am Bolzenhalter

Der Bolzenhalter ist ein Verschleißteil, denn aufgrund der hohen Energie des Schweißprozesses verschmort er nach gewisser Zeit. Vor allem kurze Bolzen sorgen für einen verstärkten Abbrand. Die Folge ist wiederum ein höherer Übergangswiderstand.

Gängigkeit des Schweißkolbens

Beim Auslösen des Schweißprozesses presst die Druckfeder den Kolben nach vorne. Damit der Bolzen korrekt auf die Oberfläche des Werkstückes gedrückt wird und in die Schmelze eintauchen kann, muss der Kolben stets leichtgängig sein.

Zustand des Faltenbalgs

Der Faltenbalg dient dem Schutz des Schweißkolbens vor Verunreinigungen. Kommt es hier zu einer Beschädigung, wird der Kolben eventuell durch Schweißspritzer verschmutzt, die seine Reibung am Kugellinearlager erhöhen und dadurch Energieverluste bewirken. Mit Druck auf die Überwurfmutter kann kontrolliert werden, ob der Kolben sich noch leicht hineindrücken lässt. Falls nicht, muss der Faltenbalg auf Mängel untersucht werden.

Verunreinigung des Bolzenhalters

Beim Bolzenschweißen mit Hubzündung dauert der Schweißprozess länger, vor allem wenn im Automationsbereich mit einer Schutzgasglocke gearbeitet wird. Dabei können auch bei großer Sorgfalt Spritzer auf den Bolzenhalter treffen und ihn verunreinigen. Gleiches gilt für die Innenseite der Glocke. Eine Verschmutzung beider Teile führt häufig zu erheblichen Störungen. Deshalb ist die Ausrüstung regelmäßig auf einen einwandfreien Zustand zu prüfen.