Punktschweißen: Strom, Kraft und Schweißlinse verstehen

Gemeint ist hier ausdrücklich Widerstandspunktschweißen. Ein mit dem Lichtbogen gesetzter Heftpunkt ist ein anderer Prozess. Ebenso wenig bezeichnet „Punkt“ automatisch eine kleine oder wenig belastete Verbindung: Ob sie trägt, hängt von ihrer Ausführung und der späteren Belastung ab.

Der Ablauf in vier Phasen

Warum ein hoher Strom allein keine gute Verbindung ergibt

Im vereinfachten Modell mit konstantem Widerstand gilt Q = I² × R × t. Strom I steht in Ampere, Widerstand R in Ohm und Zeit t in Sekunden; Q ergibt sich in Joule. In der realen Kontaktzone verändern sich Widerstände während des Prozesses. Wärme fließt außerdem in Bleche und Elektroden ab. Die Gleichung ist deshalb eine Erklärung des Zusammenhangs, keine Einstelltabelle.

100 µΩ entsprechen 0,0001 Ω. Im Vergleich A zu B vervierfacht sich die berechnete Energie; im Vergleich A zu C verdoppelt sie sich. Das sind frei gewählte Zahlen bei konstant angenommenem Widerstand. Sie sagen weder, welcher Strom für ein Blech richtig ist, noch wie viel Energie tatsächlich in der Schweißlinse bleibt.

Die konkrete Blechkombination zählt

Werkstoff und Beschichtung beeinflussen Stromfluss und Wärmeabfuhr. Aluminium lässt sich daher nicht mit einem unveränderten Stahlprogramm gleichsetzen. Auch Elektrodenzustand, Kraft und Kontaktbedingungen gehören zur Verfahrensfestlegung. Pauschale Angaben wie „für jedes Blech von 0,5 bis 3 mm“ verschweigen genau die Unterschiede, die für ein brauchbares Ergebnis entscheidend sind.

Für eine gedachte Modellbauhalterung würde ich zunächst festhalten: Welche beiden Teile werden verbunden, aus welchem Werkstoff und mit welcher Oberfläche? Ist die Stelle von beiden Seiten zugänglich? Wo wirkt die spätere Last? Erst danach lässt sich sinnvoll prüfen, ob Punktschweißen, Kleben, Schrauben oder ein anderes Fügeverfahren zur Konstruktion passt.

Eine Druckstelle ist kein Qualitätsnachweis

TWI nennt unter anderem zu kleine oder unvollständig aufgeschmolzene Linsen sowie spröde Verbindungsbereiche als mögliche Fehlerursachen. Das Bruchverhalten hängt zusätzlich von der Belastungsart ab. Deshalb reichen Elektrodeneindruck und ansprechende Oberfläche nicht aus, um die Tragfähigkeit zu bestätigen. Geeignete Prüfungen und Kriterien werden für die konkrete Verbindung festgelegt.

Ein nachvollziehbarer Versuchssatz enthält eindeutig gekennzeichnete Proben, unverwechselbare Einstellungen, den Zustand der Elektroden und die verwendete Prüfmethode. Änderungen werden einzeln dokumentiert. Sonst lässt sich eine Verbesserung nicht ihrer Ursache zuordnen. Das Mess- und Prüfprotokoll ist dafür hilfreicher als eine Sammlung unbeschrifteter Probestücke.

Grenzen in einer kleinen Werkstatt

Die Maschine muss zur Verbindung und zur verfügbaren Versorgung passen. Elektrodenbewegungen schaffen Quetschstellen; heiße Partikel und Werkstücke benötigen geeignete Schutzmaßnahmen. Ein improvisierter Aufbau mit leistungsfähigen Akkus oder umgebauten Transformatoren ist keine verlässliche Prozessgrundlage. Für tragende oder sicherheitsrelevante Verbindungen ist ein fachlich festgelegtes und geprüftes Verfahren erforderlich.

Meine selbst auf CNC umgerüstete Optimum BF 20 ist der persönliche Bezug dieses Blogs. Eine eigene Punktschweißanlage oder damit gefertigte Verbindungen behaupte ich hier nicht. Für CNC-Bauteile bleibt die konstruktive Frage interessant: Können gefräste Anschlussflächen, Blechlage und spätere Verformung schon vor dem Fügen berücksichtigt werden?

Häufige Fragen

Benötigt das Verfahren Zusatzdraht? Beim hier beschriebenen Widerstandspunktschweißen entsteht die Verbindung aus den beteiligten Blechen; ein separat zugeführter Schweißdraht ist kein Bestandteil dieses Prinzips.

Wird die Kraft mit dem Strom abgeschaltet? Nein. Die Haltephase nach dem Stromfluss ist ein eigener Abschnitt. Ihr konkreter Verlauf wird für das Verfahren festgelegt.