Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

eRP-ProBe - Einfluss von Produktionsbedingungen auf das einseitige Widerstandspunktschweißen ohne Gegenlage

Aufgrund der intensiven Bestrebungen der Industrie zu profilintensivem Stahlleichtbau und dem damit verbundenen Bedarf an einseitig arbeitenden Fügeverfahren soll im Vorhaben ein weiteres Schweißverfahren hierfür qualifiziert werden. Aufbauend auf vergangenen Untersuchungen zum einseitigen Widerstandspunktschweißen ohne Gegenlage wird hier angestrebt diese Verfahrensvariante des Widerstandspunktschweißens hinsichtlich ihrer Prozessrobustheit unter produktionsbedingten Störeinflüssen, u.a. Nettokraft- und Stromdichteveränderung oder Nebenschluss, systematisch zu analysieren und geeignet zu interpretieren. Zur Erreichung des Forschungsziels soll mit Hilfe industriegängiger und dem Anspruch der Anwendungsforschung entsprechender Methoden der Nachweis über eine robuste Prozessfunktionsweise erfolgen. Dabei dient das konventionelle beidseitige Widerstandspunktschweißen mit Schweißzange als Verfahrensreferenz. Weiterhin sollen entscheidende Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern, Störgrößen und Eigenschaften der einseitigen Widerstandspunktschweißung mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung (DoE) dargestellt werden, wozu neben werkstoffanalytischen auch mechanisch-technologische Untersuchungen gehören. Des Weiteren werden Merkmale im Schweißergebnis erfasst, wie Verzug oder Oberflächengüte, die dem Qualitätsmanagement als Regelkarten zur Bewertung der Prozesses hinsichtlich der zeitlichen Qualitätskonstanz dienen können. Durch die angestrebten Ergebnisse und deren Analyse sowie der Dokumentation der Verfahrensrandbedingungen besteht zukünftig eine objektive Informationsquelle vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen, die Forschungsarbeiten zur Schweißprozessertüchtigung nicht selbstständig durchführen können.

Ergebniszusammenfassung:

Die technische Problemstellung des hier beschriebenen Projektes liegt in der gezielten Veränderung von Störgrößen, die auf die Reproduzierbarkeit der Schweißqualität beim eRP haben können. Erschwert wird dies durch unterschiedliche Beschichtungen, Wanddicken, Steifigkeiten und Toleranzen bei den jeweiligen Fügeteilen. Des Weiteren sind aufgrund mangelnder öffentlich zugänglicher Informationen, technische Annahmen zu treffen, die gegebenenfalls nur teilweise so in der produzierenden Industrie anzutreffen sind.

Die Zielsetzung des Projektes liegt in der Bestimmung des Ausmaßes an Prozessinstabilität, bzw. der Veränderungen der Schweißqualität durch bekannte toleranzbedingte Abweichungen in der Produktion. Durch die Darstellung der Ergebnisse soll es dem potentiellen Anwender ermöglicht werden, abzuschätzen, in wie weit seine Produktion sich auf den hier dargestellten Schweißprozess einstellen kann

Zusätzlich zu den mechanischen Prüfungen, wie der Ermittlung der Scherzugkraft, wurden die Metallografie der Schweißpunkte, die Schwingprüfung, die Analyse des elektrischen Nebenschlusses beim Schweißen, die Oberflächenqualität des Bauteils nach dem Schweißen und die Elektrodenstandzeit bewertet. Des Weiteren wurden einige notwendige Grundsatzuntersuchen zu der im Vorhaben betrachtenen Schweißprozessvariante ergänzt.

Als Verfahrensreferenz für das einseitige Punktschweißen wurden konventionell beidseitig hergestellte Widerstandspunktschweißproben genutzt. Der Vergleich dieser beiden Messreihen dient der Hervorhebung der quantifizierbaren technischen Merkmale beider Verfahrensvarianten. So kann der Vergleich der maximalen Bruchkraft zwischen konventionellen und einseitigen Punktschweißungen unter Umständen einen Aufschluss über potentiell kleinere Festigkeit der einseitig hergestellten Punktschweißung geben. Vor der gezielten Einbringung von Störgrößen wurden auch Referenzproben des einseitigen Punktschweißens ohne Störgrößen hergestellt.