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Widerstandsschweißen von Aluminium


AluSPATZ+ - Unsere Komplettlösung für das Punktschweißen von Aluminium

Das AluSPATZ+ Komplettsystem besteht aus folgenden Komponenten:

  • ServoSPATZ+M1800 Tandem
    modular aufgebaute MF Kombischweißsteuerung (= kombinierte Steuerung des Schweißstroms und der Elektrodenbewegung)
  • AluGATOR Servozange, angetrieben von 2 servoelektromotorischen Aktuatoren:
    1. zum Aufbringen und Kontrollieren der Schweißkraft
    2. für den zangenpositionsunabhängigen adaptiven Zangenausgleich
  • CapClean zum Reinigen und Reformieren der Elektrodenkappen

Im Folgenden sind die wesentlichen Vorteile, die das AluSPATZ+ Komplettpaket beim Punktschweißen von Aluminiumblechen in der vollautomatischen Serienfertigung auszeichnet, zusammengefasst.

 

Vorteil 1: Prozesssicheres Punktschweißen von Aluminiumblechen

Reproduzierbare Verbindungsqualität von 2- und 3-Blech Kombinationen z.B. der Aluminiumwerkstoffklassen 5000 und 6000 mit Einzelblechdicken von 0,8 mm bis 3 mm und auch größer durch den Einsatz von

  1. AluMASTER:
    Einem speziell für Aluminium entwickelten, adaptiven Regelmodus.
    Dieser kompensiert folgende Prozessstörungen / -variationen:
    1. Nebenschlusssituationen (haben aufgrund der besseren Leitfähigkeit des Aluminiums und der im Vergleich zum Stahl verwendeten höheren Blechdicken einen generell stärkeren Einfluss auf das Schweißergebnis)
    2. Blechaufsprünge
    3. Oberflächenbeschaffenheit der Aluminiumbleche (Wachs, Oberflächenkratzer!, Aluminiumoxid, etc.)
    4. Variationen beim Einsatz von Struktur und Versiegelungsklebstoffen
    5. Zangenausgleich, Position der Elektroden zum Blech
  2. NuggetIndex und GUNIndex:
    den aus dem Stahlbereich bereits bekannten integrierten Schweißqualitäts- und Zangenüberwachungen angepasst an Aluminium
  3. CapClean:
    einem für die Anforderungen des Aluminiumschweißens optimierten Verfahren zum Reinigen und Strukturieren der Elektrodenkappenoberflächen

 

Vorteil 2: Geschwindigkeit

  1. Verwendung von Schweißprogrammen mit kurzen Schweißzeiten (deutlich kürzer als bei Stahl).
    Je nach Gesamtblechdicke: (60 ms - 300 ms)
  2. Das Ansteuern der Motoren für den Zangenantrieb durch die Kombisteuerung ermöglicht die Verwendung von speziell für diese Anforderung optimierter Hard- und Software für die Elektrodenbewegung und Kraftaufbau.
    => kurze Verfahrzeiten + kurze Kraftaufbauzeiten
    Beispiel:
    Die Zeit, die für einen Schweißvorgang einer 2-Blechkombination AA5754 mit 2x 2,5 mm Einzeldicken inklusive der Bewegung von 80 mm Öffnungshub auf 80 mm Öffnungshub benötigt wird, liegt bei ca. 1,1 Sekunden.

 

Vorteil 3: Große Flexibilität des Punktschweißens

2- und 3-Blech Kombinationen verschiedener Aluminiumwerkstoffklassen Gesamtblechdicken von 1,6 mm bis 9 mm können mit einer Zange und einer Kappengeometrie prozesssicher geschweißt werden und zwar

  1. unabhängig von der Reihenfolge der Einzelbleche im Blechstapel
  2. unabhängig von der Orientierung des Blechstapels in der Zange (d.h. von der Lage des Blechstapels zur Stromrichtung)

Im Vergleich zu anderen Fügeverfahren folgt daraus für die Anlagenplanung, dass deutlich weniger Equipment und Platzbedarf für das Fertigen eines Produktes benötigt wird.

 

Vorteil 4: Hohe Verfügbarkeit

Hohe Verfügbarkeit des AluSPATZ+ Punktschweißequipments im Vergleich zu mechanischen Fügeverfahren oder Alternativen. Die Verfügbarkeit des AluSPATZ+ beim WPS von Aluminium ist aufgrund der qualitativ hochwertigen Komponenten mindestens gleichzusetzen mit der Verfügbarkeit von Standardpunktschweißanlagen beim Punktschweißen von Stahlblechen, da kein Zusatzequipment und Zusatzmaterial an der Zange notwendig ist, wie z.B. bei mechanischen Verfahren oder alternativen WPS Verfahren für die Zuführung von Verbindern oder Prozessbändern.
=> Für gleichen Output ist weniger Equipment und Platzbedarf erforderlich.

 

Vorteil 5: Geringe Kosten pro Fügeverbindung

Die Produktionskosten pro Fügeverbindung sind im Wesentlichen nur durch die Kosten für die benötigte elektrische Schweißenergie bestimmt. Diese liegt zum Beispiel beim Schweißen einer 2-Blech Verbindung 3 mm + 2,5 mm bei ca. 30 KWs pro Schweißpunkt.

Hinzu kommen noch anteilig umgerechnete Kosten für Elektrodenkappen und Reinigungsscheiben.

Bei angenommenen Energiekosten von 0,07 € pro KWh entspricht dies den Energiekosten von 0,0007 € pro Schweißverbindung. Die Standmenge der E-Kappen ist aktuell in der Serie beim Schweißen von 2- und 3-Blechkombinationen > 10.000 Schweißpunkte. Die Standmenge der Reinigungsscheiben liegt aktuell bei > 250.000 Schweißpunkten.

Beispielrechnung:
Kosten für das Herstellen von Fügeverbindungen im Vergleich von Punktschweißen zu Stanznieten am Beispiel eines Modells mit 200.000 Einheiten pro Jahr und 4.000 Aluminium-Fügeverbindungen je Karosserie.

Bei angenommenen Energiekosten von 0,07 € pro KWh und angenommenen Materialkosten von 0,025 Euro pro Stanzniete belaufen sich die Kosten für die Herstellung der Verbindungen pro Jahr wie folgt auf:
Beim Punktschweißen: 560.000 €
Beim Stanznieten: 20.000.000 €

 

Zusammengefasst: Gute Verbindungsqualität in der automatisierten Serienproduktion bei kurzer Taktzeit und sehr geringen Produktionskosten!

 

Schweißmuster 1:

3-Blech Verbindung: AA 5754, 3 mm + 3 mm + 1,0 mm

 

3-Blech Verbindung: AA 5754, 3 mm + 3 mm + 1,0 mm

 

Schweißmuster 2:

2-Blech Verbindung: AA 6082 T6, 1,0 mm + 1,0 mm, geschweißt mit demselben Equipment