Automobil

car production line

Widerstandsschweißen und mechanisches Fügen sind die vorherrschenden Verbindungstechnologien, die in der Automobilindustrie für die Montage der Karosserie oder des Rohbaus (Body-in-White, BIW) angewendet werden.

Nahezu alle Blechbauteile von Stählen werden durch Punktschweißen zusammengefügt, und die meisten Blechbauteile aus Aluminium werden durch Stanznieten und Clinchen sowie Punktschweißen zusammengefügt, während das Buckelschweißen zum Befestigen von Schweißmuttern an Blechen verwendet wird.

Mit zunehmenden Anforderungen an das Leichtgewichtfahrzeug zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes und zur Erhöhung der Festigkeit und des Crash-Verhaltens zur Verbesserung der Sicherheitsmaßnahmen werden immer mehr neue Werkstoffe wie hochfeste Stähle (AHSS), Aluminiumlegierungen und neue Oberflächenbeschichtungen in das Automobil eingeführt Produktion. Diese Werkstoffe haben die Schweißprozesse weitgehend erschwert und die beim Schweißen vorhandenen Kenntnisse der herkömmlichen Werkstoffe ungültig gemacht. Weitere Schweißtests und Prozessoptimierungen sind vor dem Aufbau der Schweißproduktion sowie während der Produktionswartung erforderlich.

SORPAS® hat die größte Anwendergruppe in der Automobilindustrie mit den meisten Kunden:

  • in den F & E-Abteilungen für Schweißbarkeitsbewertungen neuer Werkstoffe und für Innovationen neuer Fügeverfahren,
  • in den Planungsabteilungen für die Schweißprozessplanung und -optimierung sowie für die Einrichtung neuer Schweißverfahren und
  • in den Montagewerken für den Produktionsstart und die Wartung zur Verbesserung der Schweißqualität und der Produktionsstabilität.

Elektrodenverschlechterung

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Die extremen Bedingungen von hohem Strom und Druck während des Widerstandsschweißens setzen die Elektrodenspitzen einem hohen Risiko der Verschlechterung aus. Das Foto zeigt einen Vergleich der neuen und gebrauchten Elektrodenspitzen beim Punktschweißen von verzinkten Stahlblechen. Mit zunehmender Anzahl von Schweißnähten ergeben sich zwei wesentliche Änderungen an den Elektrodenspitzen:

1. Geometrische Änderungen

Geometrische Änderungen treten typischerweise beim Widerstandsschweißen von Stahlblechen auf. Aufgrund der hohen Schmelztemperatur und der höheren Festigkeit des Stahls als die Festigkeit der Elektrode erhöht sich der Elektrodenspitzendurchmesser aufgrund von Verformung und Verschleiß, wie Pilzen, Lochfraß oder örtlichem Materialabtrag durch Aufnehmen.

2. Metallurgische Veränderungen

Die Materialeigenschaften in der Nähe der Spitzenoberfläche ändern sich auch während des Widerstandsschweißens, z. B. beim Legieren mit Blech- und Beschichtungsmaterialien sowie beim Rekristallisieren und Erweichen durch Überhitzen. Metallurgische Änderungen an Elektroden treten beim Punktschweißen von Aluminiumblechen aufgrund von Anhaften von Blechen schnell auf, wobei eine häufigere Reinigung der Elektroden erforderlich ist, um stabile Produktionsbedingungen aufrechtzuerhalten.

Mit SORPAS® können sowohl geometrische als auch metallurgische Änderungen an Elektroden simuliert werden, indem die Elektroden unter abgenutzten Bedingungen modelliert und geänderte Materialeigenschaften auf die Elektrodenspitzen angewendet werden, um die resultierenden Änderungen der Schweißqualitäten sowie die resultierenden Änderungen der Schweißlappen oder des Schweißens vorherzusagen Prozessfenster.

Spritzvorhersage

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Um Schweißnähte von guter Qualität zu gewährleisten, werden die Schweißprozessparameter häufig in der Nähe eines Spritzwassers eingestellt. Aufgrund dynamischer Zustandsänderungen in der Produktion kann es jedoch zum Ausstoßen / Spritzen / Spritzen von geschmolzenem Metall aus dem Schweißgut kommen. Die Hauptursachen für Spritzer sind:

  • Schweißprozessparameter: Ein zu hoher Schweißstrom, eine zu lange Schweißzeit oder eine zu geringe Kraft können zu Spritzern führen.
  • Elektrodenkontakt: kleine Kontaktfläche, Fehlausrichtung
  • Oberflächenbedingungen: Schmutz, Oxide oder ähnliches können zu einer Oberfläche mit hohem Widerstand führen, die übermäßige oder örtlich begrenzte Wärme erzeugt.

SORPAS® kann die Spritzer beim Punktschweißen von Stählen und Aluminiumlegierungen simulieren und vorhersagen. Mit SORPAS® können auch Simulationen und Vorhersagen der Schweißgutgrößen durchgeführt werden, um die Schweißbarkeitskeulen und Schweißprozessfenster zu simulieren und vorherzusagen. Viele Kunden in der Automobilindustrie nutzen diese Funktionen zur Schweißprozessplanung und -optimierung.

Festigkeitsprüfung

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Es gibt verschiedene Methoden zur Inspektion und Bewertung von Punktschweißqualitäten. Obwohl zur Prüfung der Punktschweißqualität eine zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall- oder Röntgenabtastung erwünscht ist, ist die Prüfung der zerstörungsfreien Festigkeit nach wie vor eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Bewertung der Schweißfestigkeiten durch manuelle Meißelprüfung oder mechanisierte Prüfungen. Nachfolgend sind die standardmäßigen mechanisierten Prüfmethoden aufgeführt:

  • Zugschertest
  • Kreuzzugtest
  • Schälversuch

SORPAS®3D.testing kann verwendet werden, um die Schweißnahtfestigkeitsprüfprozesse zu simulieren und die Last-Dehnungskurve und die maximale Bruchlast vorherzusagen. Mit dem neuen Modul von SORPAS®2D3D.link ist es auch möglich, die Festigkeit von mechanischen Verbindungen wie SPR basierend auf den Ergebnissen von SORPAS®.2D.-Verbindungssimulationen zu simulieren.