Kurzzeit-Widerstandsschweißen auf pressgehärteten Stählen mit Mittelfrequenztechnik
Herausforderung: PHS trifft auf kurze Schweißzeiten
Pressgehärtete Stähle (auch bekannt als 22MnB5 oder ähnliche Werkstoffe) sind aus der Crashstruktur moderner Fahrzeuge nicht mehr wegzudenken. Ihr hoher Festigkeitswert nach dem Härteprozess ist ein echter Lebensretter – aber genau das macht sie auch zu einem „Problemkind“ beim Schweißen.
Die klassische Bolzenschweißung per Widerstand funktioniert nur bedingt, denn:
- Die Oberflächen sind oft mit Aluminium-Silizium beschichtet (AlSi), was die elektrische Leitfähigkeit beeinflusst.
- Die hohe Härte nach dem Presshärten führt zu spröderem Verhalten und höherer Rissanfälligkeit.
- Eine zu hohe Wärmeeinbringung kann die Eigenschaften des Grundmaterials negativ beeinflussen.
Kurz: Ohne präzise Steuerung ist das eine Schweißstelle mit Risiko.
Was bringt die Mittelfrequenztechnik ins Spiel?
Die Mittelfrequenztechnik (MFDC – Medium Frequency Direct Current) ist beim Widerstandsschweißen längst Stand der Technik – und das aus gutem Grund.
Im Vergleich zur herkömmlichen Wechselstromtechnik bietet sie einige Vorteile:
- Exakte Steuerung der Energiezufuhr, in Millisekunden
- Gleichmäßiger Stromfluss mit weniger Schwankungen
- Geringere Streuströme, was besonders bei beschichteten oder hochfesten Materialien ein Vorteil ist
- Kompaktere Transformatoren, also mehr Platz und weniger Energieverluste
Bei Kurzzeitschweißungen – also extrem schnellen Stromimpulsen im Bereich von wenigen 100 Millisekunden – spielt MFDC ihre Stärken voll aus. Die gezielte Wärmeeinbringung schont das Grundmaterial und erzeugt dennoch ausreichend plastische Verformung im Kontaktbereich – die Basis für eine stabile und dauerhafte Verbindung.
Die Lösung: Prozess-Know-how und präzise Steuerung
In mehreren Versuchsreihen haben wir das Schweißen von Muttern auf pressgehärteten Blechen (AlSi-beschichtet, 1.5 mm) mit MFDC untersucht. Durch unsere Erfahrung mit modularen Schweißsystemen wie G-Prime und dem gezielten Einsatz von adaptiven Schweißparametern (Kraft, Strom, Zeit) konnten wir zeigen:
Ja, es ist möglich – mit dem richtigen Setup.
- Angepasste Elektrodengeometrie für optimale Stromverteilung
- Druckrampen zur Schonung empfindlicher Oberflächen
- Echtzeitregelung des Stromflusses dank MFDC-Technologie
- Monitoring & Analyse für 100% Nachverfolgbarkeit
Die Ergebnisse waren vielversprechend:
- Stabile Schweißpunkte bei konstantem Strom-/Zeit-Verhältnis
- Reproduzierbare mechanische Werte (Drehmoment, Scherzugfestigkeit)
- Keine unkontrollierte Aufschmelzung der AlSi-Schicht
- Keine Härteeinbrüche im Randbereich
Wichtig ist: Die Prozessparameter müssen exakt abgestimmt werden – also Stromhöhe, Schweißzeit, Elektrodengeometrie und Andruckkraft. Die richtige Kombination aus Technik, Know-how und Prozessüberwachung macht den Unterschied.
Was heißt das für die Produktion?
Für Fertigungsplaner und Karosseriebauer ist die gute Nachricht: Ja, prozesssicheres Kurzzeit-Widerstandsschweißen auf pressgehärtetem Stahl mit MFDC ist möglich – wenn man’s richtig macht.
Das Verfahren bietet sogar einige strategische Vorteile:
- Hohe Taktzeiten möglich
- Weniger thermische Schädigung des Grundmaterials
- Inline-Prozessüberwachung einfach umsetzbar
Die Anforderungen der Karosserietechnik steigen – und wir wachsen mit. Wer heute Fügeelemente auf pressgehärtetem Stahl aufbringen will, sollte MFDC-Kurzzeitschweißen definitiv in Betracht ziehen. Mit der richtigen Parametrierung und Prozessüberwachung wird daraus ein robuster, effizienter Prozess – ideal für moderne Fahrzeugkarosserien.
Und wie immer gilt: Am besten funktioniert’s, wenn man Werkstoff, Fügeteil und Prozess als Einheit denkt – am liebsten schon in der frühen Entwicklungsphase.
Sie haben konkrete Bauteile oder Anwendungen, die solche Prozesse erfordern? Sprechen Sie mit uns. Wir bringen die Erfahrung, Technologie und Flexibilität mit, um auch Ihre Herausforderung zu meistern.
Kontakt: post@gatzsch.de
