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HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG

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03.06.2022

Wissenswertes über Schweißbolzen

Schweißbolzen ermöglichen es, Werkstücke nahezu unsichtbar miteinander zu verbinden. Beim Fügen von Verbindungselementen auf dünnen Blechen sind sie oft die einzig sinnvolle technische Lösung. Zu den wichtigsten Anwendungsfeldern zählen der Automobilbau, der Schaltschrank- und Gerätebau und der Kraftwerks- und Anlagenbau. Um den unterschiedlichen Anforderungen der jeweiligen Einsatzgebiete zu genügen, finden verschiedene Bolzenformen, -durchmesser und -werkstoffe Verwendung. Neben einer Vielzahl genormter Bolzen kommen auch kundenspezifische, an die entsprechende Applikation angepasste Varianten zur Anwendung.

Vielfältige Bolzenformen sichern Anwendungsvielfalt

Die meisten Schweißbolzen sind sogenannte Gewindebolzen. Sie sind leicht an der rund um den Bolzenschaft verlaufenden schrauben ähnlichen Einkerbung zu erkennen. Diese kann unterschiedlich fein sein und sich sowohl an der Außenseite als auch im Inneren des Bolzens befinden. Darüber hinaus gibt es vollständig glatte Ausführungen ohne Gewinde. Welche Geometrie am besten passt, richtet sich nach dem genauen Verwendungszweck.

Für Schweißvorgang sind weder die geometrische Ausprägung außerhalb der Schweißebene noch die Bolzenlänge von Bedeutung. Die Form der Bolzenspitze hängt hingegen vom verwendeten Schweißverfahren ab. Je länger die Schweißzeit und somit das Anschmelzvolumen ist, desto kegeliger muss die Spitze ausgeführt sein. Beispielsweise ist der Zündkegel bei Bolzen für die Hubzündung weniger flach als bei Schweißelementen für die Spitzenzündung.

Kriterien für die Bolzenlängen und -durchmesser

Um die minimale Bolzenlänge zu ermitteln, werden die zur Fixierung des Schweißbolzens im Bolzenhalter benötigte Einstecktiefe, der für die Bildung der Schweißwulst erforderliche Überstand sowie eine werkstoff- und durchmesserabhängige Sicherheitstoleranz addiert.

Die maximale Länge ist theoretisch unbegrenzt, hängt jedoch von der zum Schweißen eingesetzten Ausrüstung ab. Einerseits muss das Stativ ausreichend lang sein, um dem Bolzen genügend Halt zu bieten. Andererseits muss die Pistole das Bolzengewicht bewegen können.

Das Verhältnis des Bolzendurchmessers zur Bolzenlänge sollte insbesondere bei Applikationen mit automatischer Vereinzelung und Zuführung nicht 1:1 betragen, um ein unbeabsichtigtes Drehen des Schweißbolzens zu vermeiden.

Die häufigsten Bolzenwerkstoffe

Neben unterschiedlichen Geometrien, Längen und Durchmessern spielt bei der Verwendung von Schweißbolzen das Material eine wichtige Rolle. Grundsätzlich gelten diesbezüglich die gleichen Regeln wie beim konventionellen Lichtbogenschweißen. Um ein optimales Schweißergebnis zu erzielen, sollten ausschließlich artgleiche Materialien verschweißt werden.

Der gängigste Bolzenwerkstoff ist Stahl bzw. Edelstahl. Stahlbolzen sind oft mit einer Beschichtung aus Zink oder Kupfer versehen, um den Korrosionsschutz zu erhöhen und eine nachhaltigere Verwendung im Außenbereich zu ermöglichen. Ab der Edelstahlsorte A2 sind die Bolzen auch ohne Beschichtung rostfrei und damit optimal für einen Einsatz in feuchter Umgebung, beispielsweise im Bootsbau, geeignet.

Da bei Stahl aufgrund der extrem schnellen Temperaturanstiegs- und -abkühlverläufe das Risiko der Aufhärtung und Versprödung besteht, sollte der Kohlenstoffgehalt von Bolzen und Grundwerkstoff weniger als 0,17 Prozent betragen.

Weitere häufig genutzte Materialien sind AlMg3 und CuZn37. AlMg3 ist eine naturharte Aluminiumlegierung, die sich durch eine mittlere Festigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Entsprechende Bolzen finden häufig im Geräte- und Gehäusebau Verwendung. Bei CuZn37 handelt es sich um eine kaltumformbare Kupfer-Zink-Legierung, die eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, Wasserdampf und zahlreichen organischen Flüssigkeiten aufweist und wegen ihres hohen Zinkgehalts nicht zuletzt wirtschaftlich interessant ist.