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Hauptfaktoren, die die Schweißqualität beeinflussen
Widerstandsschweißen nutzt die thermische Wirkung von elektrischem Strom. Fließt Strom durch zwei zu schweißende Metallplatten, schmilzt die hohe Hitze, die durch den Widerstand im Schweißkreislauf entsteht, die Platten. Anschließend werden sie unter Druck verbunden und abgekühlt. Der Schweißwiderstand setzt sich aus zwei Teilen zusammen: dem Kontaktwiderstand zwischen den Metallplatten und dem Körperwiderstand der Platten selbst. Um eine gute Schweißnaht zu erzielen, ist es daher notwendig, den Kontaktwiderstand zu reduzieren und gleichzeitig den Körperwiderstand des Materials zu erhöhen.
Zur Kontrolle der Schweißqualität sollten die folgenden fünf Grundparameter angepasst werden: Schweißwiderstand, Schweißdruck, Überlappung, Schweißgeschwindigkeit und ein weiterer variabler Faktor – Weißblech. Diese Faktoren bestimmen den Schweißlinsenabstand, den Schmelzgrad, die Form und die Mikrostruktur der Schweißlinsen. Diese Parameter sind miteinander verknüpft; ändert sich ein Parameter, müssen die Schweißbedingungen angepasst werden.
(1) Verhältnis zwischen Schweißgeschwindigkeit und Schweißstromstärke: Unter sonst gleichen Bedingungen sollten die eingestellte Schweißgeschwindigkeit und der Schweißstromstärke ein einwandfreies Schmelzen des Weißblechs und eine gute Verbindung der Schweißlinsen gewährleisten. Bei steigender Schweißgeschwindigkeit muss die Stromstärke entsprechend erhöht werden. Bei zu niedriger Schweißgeschwindigkeit kann das Weißblech überhitzen, wodurch die Schweißlinsen langsamer abkühlen als sich das Weißblech zusammenzieht. Dies führt zu großen Löchern an den Schweißpunkten. Umgekehrt kann eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit zu unverbundenen Schweißlinsen führen. Zudem kann eine unzureichende Erwärmung des Weißblechs zu Langlöchern oder Lötstellen zwischen den Blechen führen.
(2) Zusammenhang zwischen Schweißdruck und Schweißstrom. Die Zinnschicht auf der Weißblechoberfläche ist ein gut leitfähiges Metall mit geringem Widerstand. Ihre geringe Härte macht sie unter Druck leicht verformbar, wodurch der Oberflächenwiderstand deutlich reduziert und das Schweißen erleichtert wird. Der Schweißstrom steigt mit dem Schweißdruck, da ein höherer Druck die Kontaktfläche des Weißblechs vergrößert und so den Oberflächenkontaktwiderstand reduziert, was eine relative Erhöhung des Schweißstroms erfordert. Der Schweißdruck sollte in einem angemessenen Bereich eingestellt werden. Ist der Druck zu niedrig, wird die Schweißraupe höher, was die Reparaturbeschichtung erschwert. Umgekehrt lässt sich mit hohem Schweißdruck leicht eine flache Schweißnaht erzielen.
(3) Zusammenhang zwischen Überlappung und Schweißstrom: Eine größere Überlappung erfordert mehr Schweißwärme, daher steigt der Schweißstrom mit der Überlappung. Unter festgelegten Schweißbedingungen vergrößert sich bei größerer Überlappung die Fläche unter gleichem Schweißdruck, wodurch die Schweißstromdichte reduziert und der Kontaktwiderstand leicht erhöht wird. Dies führt zu unzureichender Schweißwärme und Kaltschweißungen. Umgekehrt kann eine Verringerung der Überlappung zu Überschweißungen und erhöhter Extrusion führen.
(4) Einfluss der Weißblecheigenschaften auf das Schweißen
1. Zinnbeschichtung: Die Zinnbeschichtung auf Weißblech beeinflusst die Schweißqualität. Obwohl die Zinnschicht einen geringen Kontaktwiderstand aufweist und gut leitet, ist der Oberflächenkontaktwiderstand der Legierungsschicht bei zu geringer Zinnbeschichtung (weniger als 0,5 g/m²) und relativ hoher Legierungsschicht höher, was sich nachteilig auf die Schweißqualität auswirkt. Insbesondere bei derselben Weißblechcharge kann es bei stark variierender Legierungsschicht oder zu hohem Zinngehalt der Legierung unter denselben Einstellungen leicht zu Kaltverschweißungen kommen. Bei Weißblech mit hoher Zinnbeschichtung ist der Schweißlinsenabstand bei gleichem Schweißstrom kleiner als bei Weißblech mit geringer Zinnbeschichtung. Daher erfordert eine Reduzierung der Schweißgeschwindigkeit eine gute Schweißnaht. Außerdem kann bei zu hohem Schweißstrom das Zinn beim Schmelzen entlang der Eisenkorngrenzen eindringen und so bei manchen Konservendosen interkristalline Korrosion verursachen.
2. DickeDie Dicke des Weißblechs beeinflusst die Einstellung der Schweißparameter, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschweißgeräten. Mit zunehmender Weißblechdicke steigt der erforderliche Schweißstrom, und die oberen und unteren Grenzen der Schweißbedingungen nehmen mit zunehmender Dicke ab.
3. Härte: Die Einstellung des Schweißstroms hängt von der Härte des Weißblechs ab. Bei zunehmender Härte sollte der Schweißstrom entsprechend reduziert werden. Unter festgelegten Schweißbedingungen haben Abweichungen in der Weißblechdicke und -härte innerhalb normaler Bereiche keinen Einfluss auf das Schweißergebnis. Schwanken Dicke und Härte jedoch innerhalb derselben Charge stark, führt dies zu einer instabilen Schweißqualität und zu Kaltschweißen oder Überschweißen. Steigt beispielsweise unter festgelegtem Druck die Härte des Weißblechs übermäßig an, erhöht sich der Oberflächenkontaktwiderstand zwischen den beiden Blechen, was eine Reduzierung des Schweißstroms erforderlich macht.
4. Qualität des Grundstahls: Bei hohem Kohlenstoffgehalt des Grundstahls muss der Schweißstrom erhöht werden. Enthält der Grundstahl zudem viele Einschlüsse, erhöht sich der Widerstand beim Schweißen, was leicht zu Spritzern führt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Herstellung verschiedener Dosentypen oder beim Wechsel des Weißblechtyps neue Schweißbedingungen festgelegt werden müssen.
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Veröffentlichungszeit: 14. Juli 2025