30.03.2021
Technologien
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12 Fragen und Antworten zum Bolzenschweißen
Bolzenschweißen ist ein weit verbreitetes, täglich millionenfach angewandtes Verfahren, um Metallteile stabil und dauerhaft miteinander zu verbinden. Die folgenden Fragen und Antworten geben einen ersten Überblick über die Funktionsweise, die Einsatzgebiete und allgemeine Voraussetzungen für einen erfolgreichen Umgang mit der Technik.
1. Was versteht man unter Bolzenschweißen?
Bei dieser Schweißmethode werden Bolzen oder Stifte mittels Lichtbogen und Druck mit einem anderen Werkstück verschweißt, ohne dass ein zusätzlicher Werkstoff erforderlich ist.
2. Wie funktioniert Bolzenschweißen?
Der Lichtbogen wird zwischen der Stirnseite des Bolzens und der Werkstückoberfläche gezündet. Dadurch werden die beiden Komponenten angeschmolzen, anschließend mit geringer Fügekraft aufeinander gepresst und dauerhaft verbunden.
3. Welche Verfahren kennzeichnen das Bolzenschweißen?
Man unterscheidet beim Bolzenschweißen die Verfahrensvarianten „Spitzenzündung“ (TS) und „Hubzündung“ (DS).
Die Spitzenzündung ist besonders geeignet für dünne Bleche ab einer Stärke von etwa 0,5 Millimeter, mindestens aber ab 1/10 des Bolzendurchmessers. Der Schweißbereich reicht von M3 bis M8 (M10).
Weitere Erläuterungen geben dazu auch die DIN EN ISO 14555 „Schweißen – Lichtbogenbolzenschweißen von metallischen Werkstoffen“ sowie die Merkblätter DVS 0901 „Bolzenschweißprozesse für Metalle − Übersicht“ und DVS 0903 „Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung“.
Die Hubzündung wird für stärkere Bleche ab etwa 2 Millimeter eingesetzt, mindestens aber ab 1/8 des Bolzendurchmessers. Der Schweißbereich reicht von Ø 2 bis 25 mm (M24).
Weitere Erläuterungen geben dazu ebenfalls die DIN EN ISO 14555 „Schweißen – Lichtbogenbolzenschweißen von metallischen Werkstoffen“ und das Merkblatt DVS 0901 „Bolzenschweißprozesse für Metalle − Übersicht“ sowie das Merkblatt DVS 0902 „Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung“ mit den Verfahrensvarianten: Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen und Kurzzeit-Bolzenschweißen mit Hubzündung, Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring oder Schutzgas.
4. Was sind die Einsatzgebiete für Bolzenschweißen?
Das Bolzenschweißen mit Spitzenzündung wird in erster Linie in der allgemeine Metallverarbeitung, dem Apparate- und Fahrzeugbau, der Elektroindustrie, dem Gehäuse- und Schaltschrankbau, in der Labor- und Medizintechnik, bei der Großküchen- und Haushaltsgeräte-Produktion, in der Nachrichten- und Isoliertechnik, in der Lebensmittelbranche, ei Warenautomaten, bei Beschlägen und im Fassadenbau eingesetzt.
Das Bolzenschweißen mizt Hubzündung ist ein Verfahren, das vorrangig der Stahl- und Maschinenbau, der Schiffs- und Fahrzeugbau, der Hoch- und Tiefbau, der Kessel- und Apparatebau, die Isolier- und Fassadentechnik sowie die Feuerfestisolation für Verbrennungsanlagen und Kraftwerke nutzen.
5. Welche Festigkeit haben die Verbindungen?
Die Festigkeit von bolzengeschweißten Verbindungen ist sehr hoch und liegt über der des Bolzens und des Grundwerkstücks, denn Bolzenstirnfläche und Werkstück werden vollflächig miteinander verbunden.
6. Welche Werkstoffe eignen sich für die Verschweißung?
Für das Bolzenschweißen mit Spitzenzündung eignen sich nach der bereits genannten DIN EN ISO 14555 und der DIN EN ISO 13918 „Schweißen – Bolzen und Keramikringe für das Lichtbogenbolzenschweißen“ legierter und unlegierter Stahl, Aluminium und Messing.
Für das Bolzenschweißen mit Hubzündung werden in den beiden Normen legierter und unlegierter Stahl sowie Aluminium als geeignete Werkstoffe genannt.
Grundsätzlich sollten beim Bolzenschweißen artgleiche Werkstoffe miteinander verschweißt werden, es sind aber unter bestimmten Umständen auch andere Kombinationen möglich.
7. Welche Durchmesser und Längen können die Bolzen haben?
Bei der Beantwortung dieser Frage hilft erneut die DIN EN ISO 13918 „Schweißen – Bolzen und Keramikringe für das Lichtbogenbolzenschweißen“ weiter. Laut der Norm gilt für die Bolzen beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung M3 bis M8 (M10) und ein Durchmesser von 2 bis 10 Millimetern. Für das Bolzenschweißen mit Hubzündung nennt die Norm einen Durchmesser von 2 bis 25 Millimeter (M24).
8. Welche Bolzenformen können verschweißt werden?
Hierzu enthält die DIN EN ISO 13918 ebenfalls Angaben. Sie gibt darüber Auskunft, dass beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung Gewinde- und Grobgewindebolzen, Innengewindebuchsen, Stifte und Tellerstifte, Lacknutbolzen, Isoliernägel und Flachstecker verschweißt werden können.
Für das Bolzenschweißen mit Hubzündung listet die Norm Gewinde- und Grobgewindebolzen, Innengewindebuchsen, Stifte und Isolierstifte, Betonanker-, Kopf- und Kragenbolzen auf.
9. Welche Dauer hat der Schweißvorgang?
Die Geschwindigkeit des Schweißvorgangs beträgt beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung 1 bis 3 Millisekunden, beim Bolzenschweißen mit Hubzündung 1 bis 1,5 Milisekunden.
10. Welche Eigenschaften muss die Blechoberfläche aufweisen?
Das Blech bzw. das Werkstück muss an seiner Oberfläche elektrisch leitfähig bzw. blank sein. Lack und Eloxal, Rost und Zunder sowie Kunststoff sind von der Oberfläche zu entfernen. Bei verzinkten und verölten Blechen ist die Schweißbarkeit vorab zu prüfen.
11. Wie hoch ist die erreichbare Stückzahl pro Minute?
Bei manueller Bolzenzuführung liegt die Stückzahl, je nach Anwendung, im Durchschnitt bei fünf bis sechs Bolzen pro Minute. Bei einer automatischer Bolzenzuführung ist die Stückzahl wesentlich höher und liegt, abhängig von der Anwendung, im Durchschnitt bei 40 Bolzen pro Minute.
12. Kann Bolzenschweißen automatisiert werden?
Ja, am besten mit einem Komplettprogramm eines Herstellers wie beispielsweise HBS, der in der Lage ist, Handschweißpistolen mit automatischer Bolzenzuführung, halbautomatische Systeme sowie vollautomatische Bolzenschweißanlagen und Roboteranwendungen aus einer Hand zu liefern.
Mehr über das Bolzenschweißen erfahren Sie außerdem auf der HBS-Webseite:
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