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Löten und Umform-Fügen ersetzen das Schweißen

Oberflächenveredelte Bleche wirtschaftlich verbinden
Löten und Umform-Fügen ersetzen das Schweißen

Maßgebliche Kriterien für eine automatisierte Anwendung der MIG-Löttechnik sind die gesteigerte Produktivität sowie die gute Reproduzierbarkeit der Nahtqualität. Im Bild eine gelötete Schlauchverbindung (Bild: Cloos)
Mit dem MIG- oder MSG-Löten lassen sich Probleme beim Verbinden verzinkter oder anderweitig beschichteter Bleche weitgehend vermeiden. Als kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Schweißtechniken bieten sich zum Verbinden lackierter und beschichteter Bleche auch das Durchsetzfügen und Stanznieten an.

Dipl.-Ing. Lothar Handge ist Fachjournalist in Velbert

Zum Schutz vor Korrosion werden Stahlbleche und -profile immer häufiger aluminiert, elektrolytisch verzinkt oder feuerverzinkt. Auch organisch beschichteten und lackierten Blechen und Profilen kommt eine ständig steigende Bedeutung zu. Typische Anwendungsbereiche sind Kfz-Karosserien, Bauteile der Lüftungs-, Kühl- und Klimatechnik, Haushaltgeräte, Elektrogeräte, Feuerschutztüren sowie Dach- und Fassadenteile.
Prinzipiell lassen sich oberflächenveredelte Bleche in gleicher Weise verarbeiten wie unbehandelte. Allerdings bereiten verzinkte Bleche bei den meisten Schweißverfahren Probleme. Die durch den niedrigen Zink-Verdampfungspunkt entstehenden Gase stören den Lichtbogen, machen ihn instabil und verursachen so Poren und Schweißspritzer. Mit neuen Technologien wie dem MIG- oder MSG-Löten lassen sich verzinkte Bleche besser und effizienter verbinden.
Nach Angaben der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH, Haiger, bietet das MIG-Löten mit Romat-Industrierobotern beim Bearbeiten verzinkter Feinbleche eine günstige Alternative zum Schweißen. Dabei wird im MIG-Prozeß ein Bronzedraht verarbeitet, der aufgrund seines hohen Kupferanteils bereits bei etwa 1000 °C seinen Schmelzpunkt erreicht. Die laut Hersteller geringe Wärmeeinbringung und optimale Gestaltung der Pulsform im unteren Leistungsbereich, für die eine Quinto-Impulsstromquelle sorgt, ermöglichen einwandfreie und sehr haltbare Nahtverbindungen.
Auch für die Fronius Schweißtechnik GmbH, Kaiserslautern, ist das MIG-Löten ein „Meilenstein“ beim Fügen beschichteter Bleche. Der anstelle eines Massivdrahtes aus Stahl verwendete Zusatzwerkstoff auf Kupferbasis verursacht weniger Zinkdämpfe und erlaubt damit porenfreie, spritzerarme Nähte. Zudem hat die niedrige Wärmeeinbringung einen geringen Verzug der gelöteten Bleche zur Folge.
Nachträglicher Korrosionsschutz erübrigt sich
Die beim Metall-Inertgas-Löten eingesetzten Kupferbasisdrähte erzeugen ein korrosionsbeständiges Lot, so daß sich nach Angaben der Solingener Esab GmbH ein nachträglicher Korrosionsschutz erübrigt. Dies gelte auch für die Rückseite der Naht, auf der selbst bei dünnen Blechen eine Restzinkschicht erhalten bleibt.
Gute Voraussetzungen für einen erfolgreichen MIG-Lötprozeß bietet das digitale Aristo-2000-System von Esab. Es erreicht mit sehr steilen Impulsflanken hohe Stromanstiegsgeschwindigkeiten, um bei kurzen Pulsstromzeiten kleine Tropfen gezielt in das Bad übergehen zu lassen. Der Draht OK Autrod 19.30 soll in Kombination mit dem Aristo-2000-System weder Poren- noch Schuppenbildung oder Lötrissigkeit zulassen. Laut Hersteller ist die Spritzerbildung gering, zudem zeigt sich nur eine sehr dünne Schlackenschicht auf der Oberfläche. Das relativ weiche Lot erleichtert auch das Abarbeiten der Naht.
Die Dalex-Werke Niepenberg GmbH & Co. KG in Wissen hat sich ebenfalls mit dem MSG-Hartlötverfahren beschäftigt. Die damit gefügten Werkstücke zeichnen sich nach den Erfahrungen des Unternehmens durch ihre hohe statische wie dynamische Festigkeit aus. Der beim Fügen minimierte Verzug bringt vor allem bei dünnen Blechen Vorteile, weshalb Dalex das MSG-Lichtbogen-Hartlöten vorzugsweise zum Verbinden von Blechen mit Dicken von 0,5 bis 2 mm empfiehlt. Zudem lassen sich damit selbst Stahlbleche mit NE-Blechen aus Aluminium, Kupfer oder Messing verbinden.
Das Verfahren eignet sich für unterschiedliche Nahtgeometerien, beispielsweise Kehl- oder Überlappnähte. Auch für Ecknahtverbindungen ist es gut zu verwenden. Darüber hinaus ist der Lötprozeß „toleranzfreundlich“, da sich geringe Luftspalte sehr gut auffüllen lassen. In der von Dalex entwickelten, rechnergestützten Stromquellenbaureihe Vario MIG 250/400 sind spezielle lötprozeßoptimierte Parameter aufbereitet, die sich von jedem Praktiker in dessen speziellem Einsatzgebiet einfach anwenden lassen sollen.
Neben beschichteten Blechen erfordern auch Verbundwerkstoffe neue verbindungstechnische Lösungen. Vor dem Hintergrund neuer Werkstoff- und Konstruktionskonzepte bieten umformtechnische Fügeverfahren in diesem Bereich ein großes Potential. Der Einsatz dieser Verfahren gilt bei den genannten Werkstoffen im Vergleich zum Punktschweißen als unproblematisch, da die Deckschichten keinen signifikanten Einfluß auf den Fügeprozeß ausüben.
Gut geeignet sind neben Verbindungen mit Nietelementen auch die Durchsetzfügeverfahren. Sie verbinden außer beschichteten Werkstoffen auch artverschiedene Materialien wärmefrei und damit verzugsarm. Dies erfolgt umweltverträglich, ohne besondere Arbeitsplatzbelastung und Entsorgungsprobleme.
Als einer der führenden Anbieter auf dem Gebiet der Blindniet- und Stanzniettechnik bietet die Avdel Verbindungselemente GmbH, Langenhagen, jetzt das Durchsetzfügesystem Avi-Clinch an. Es arbeitet mit einer geteilten Matrize, wobei über die punktuelle Umformung der Bauteilmaterialien zwischen Stempel und Matrize eine formschlüssige Verbindung erzielt wird. Vorbohren oder Lochstanzen entfällt.
Für die Verbindung stehen unterschiedliche C-Rahmen, Stempel und Matrizen zur Verfügung, die in ihrer Kombination der jeweiligen Applikation angepaßt werden. Die Palette der angebotenen Verarbeitungsgeräte reicht von Akku-Handzangen und Hydraulik-Aggregaten mit handgeführtem oder stationärem C-Bügel bis hin zu robotergestützten Systemen.
Als kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Schweißtechniken bietet sich zum Fügen lackierter und beschichteter Bleche auch das Stanznieten an. Allerdings können beim konventionellen Stanznieten von beschichtetem Halbzeug mit Halbhohlniet im Schließkopfbereich des unteren Fügeteils Schichtzerstörungen auftreten. Diese Probleme sollen sich mit dem an der TU Dresden entwickelten „Stanznieten mit Opferblech“ vermeiden lassen.
Das neue Verfahren ermöglicht das vor- und nacharbeitsfreie Stanznieten organisch beschichteter Stahlfeinbleche, indem durch das Umformen des Opfermaterials beim Entstehen des Schließkopfes ein Teil der Relativbewegung auf die Kontaktfläche Opferblech/Matrizengravur verlagert wird.
Versuche zeigen, daß die Opferblechmethode in Kombination mit einer optimierten Matrizengravur Schäden an der Beschichtung im Schließkopfbereich deutlich verringert. Darüber hinaus erhöht das Verfahren die quasistatische Verbindungsfestigkeit. Die dynamische Verbindungsfestigkeit der Fügeteile wird nicht negativ beeinflußt.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2021
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