Definition und Verfahrensprinzip
Das Widerstandspunktschweißen (Kurzform: Punktschweißen / international: Resistance Spot Welding, kurz RSW) ist ein Pressschweißverfahren zum lückenlosen Fügen von Blechen, Profilen, Bändern, Drähten oder Litzen. Die Werkstücke werden dabei ohne Zusatzwerkstoffe durch die kombinierte Wirkung von elektrischem Strom und mechanischer Kraft unlösbar miteinander verbunden.
Der physikalische Ablauf:
- Positionieren und Pressen: Die zu verbindenden Bauteile werden zwischen zwei gegenüberliegenden, wassergekühlten Elektroden (meist aus speziellen Kupferlegierungen) positioniert. Die Schweißzange oder -maschine baut eine exakt definierte Elektrodenkraft auf, um die Bleche spaltfrei aufeinanderzupressen.
- Stromfluss: Ein extrem hoher Schweißstrom (gemessen in kiloAmpere, kA) fließt über die Elektroden durch die Bauteile. An der inneren Kontaktstelle der beiden Bleche ist der elektrische Widerstand (Übergangswiderstand) am größten. Nach dem Jouleschen Gesetz entsteht hier schlagartig so viel Hitze, dass das Metall aufschmilzt.
- Erstarren unter Druck: Der Schweißstrom wird abgeschaltet. Die Elektroden halten den Druck noch für Bruchteile einer Sekunde aufrecht (Nachhaltezeit), während das flüssige Metall abkühlt. Es entsteht die charakteristische Schweißlinse.
Die Geometrie der Elektrodenspitze:
Die Größe der entstehenden Schweißstelle hängt maßgeblich von der Materialstärke der Bauteile und der Elektrodenkontaktfläche ab. Die Kontaktfläche der Elektrodenspitze darf weder zu klein (Gefahr von Materialdurchbränden und starkem Eindruck) noch zu groß sein (Stromverteilung verhindert das Aufschmelzen). Als Faustformel für die optimale Spitzenbreite ($d$) bei Stahlblechen gilt traditionell:
d = 5 * √s
(wobei s die Dicke des dünneren Blechs in mm ist).
Vorteile des Punktschweißens:
Geringer Verzug: Durch den räumlich streng begrenzten Hitzeeintrag verziehen sich die Bauteile kaum.
Enorme Geschwindigkeit: Ein Schweißpunkt wird meist in wenigen Millisekunden gesetzt, was extrem hohe Taktzeiten ermöglicht.
Kein Zusatzwerkstoff: Es werden keine Drähte, Gase oder Flussmittel benötigt, was die Betriebskosten minimiert.
Automatisierbar: Das Verfahren ist die absolute Basis für den robotergestützten Automobil- und Karosseriebau.
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