Prozeßanalyse beim Widerstandspunktschweißen beidseitig feuerverzinkter Stahlbleche:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| adam_text | Titel: Prozeßanalyse beim Widerstandspunktschweißen beidseitig feuerverzinkter Stahlbleche
Autor: Quanz, Andreas
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis Seite Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Begriffe VIII 1. Einleitung und Problemstellung 1 1.1 Einführung 1 1.2 Ziel der Untersuchung 2 2. Stand der Kenntnisse über das Widerstandspunktschweißen 4 2.1 Grundlagen des Widerstandspunktschweißens 4 2.2 Besonderheiten beim Schweißen verzinkter Stahlbleche 9 2.3 Einflußfaktoren Eeim Punktschweißen 10 2.3.1 Einfluß von elektrischen Störgrößen 11 2.3.2 Einfluß von Maschineneigenschaften 13 2.3.3 Einfluß der Elektrodenkraft 14 2.3.4 Einfluß der Elektrodenabnutzung 16 2.4 Prüfmöglichkeiten von Punktschweißverbindungen 17 2.4.1 Zerstörungsfreie Prüftechnologien 17 2.4.2 Zerstörende Prüfmethoden 18 2.5 Prozeßsteuerung und -Überwachung 20 2.6 Ansätze und Folgerungen zur Prozeßregelung 22 2.6. 1 Heutiger Stand von Prozeßregelgeräten 23 2.6.2 Folgerungen für die Verbesserung der Fertigungssicherheit 26 3. Untersuchungsprogramm 28 3.1 Aufgabenstellung 28 3.1.1 Beschreibung des Gesamtprojektes 28 3.1.2 Abgrenzung der Aufgabengebiete 29 3.2 Versuchsparameter und -Varianten 30 3.2.1 Auswahl der Versuchseinrichtungen und -bedinungen 31 3.2.2 Versuchswerkstoff 32 3.2.3 Elektrodenform und -Werkstoff 33 3.2.4 Versuchsdurchführung 34 3.3 Ergebnisse von Vorversuchen 35 3.3.1 Einfluß der Schweißzeit auf die Einstellbereiche der Schweißdaten 35 3.3.2 Auswirkungen von Einschaltstromstößen bei Schweißtransformatoren 37 3.3.3 Variation der Sekundärimpedanz des Schweißtransformators 39 3.4 Vergleich der Verfahren zur Qualitätsbeurteilung 41 - V -
4. Aufbau eines Versuchsstandes zur Prozeßdatenerfassung und -analyse 45 4.1 Beschreibung der Komponenten des Versuchstandes 46 4.1.1 Betrieb mit hoher Punktfolge 49 4.1.2 Betrieb mit hoher Meßdatendichte 49 4.2 Eingesetzte Meßtechnik zur Erfassung der Prozeßkenngrößen 50 4.2.1 Erfassung der Primärspannung 52 4.2.2 Sekundärstrommessung mittels Toroiden 52 4.2.3 Sekundärspannung an der Elektrodenkappen 52 4.2.4 Berechnung des dynamischen Widerstandes 53 4.2.5 Ermittlung der Elektrodenkraft 54 4.2.6 Ermittlung des Elektrodenschließweges 56 4.2.7 Messung der Elektrodenbeschleunigung 58 4.3 Fehlerabschätzung 58 5. Prozeßanalysen beim Widerstandpunktschweißen 60 5.1 Analyse der einzelnen Meßsignale 60 5.1.1 Mechanische Meßgrößen 63 5.1.2 Elektrische Meßgrößen 67 5.1.3 Detektion von Schweißspritzem 70 5.1.4 Detektion von n.i.O.-Punkten 76 5.2 Einfluß des Elektrodenverschleißes 79 5.2.1 Veränderung der Elektrodenkontaktfläche 80 5.2.2 Auswirkungen auf die Schweißpunktqualität 83 5.2.3 Auswirkungen auf die Meßsignale 87 5.2.4 Automatisches Erfassen des Elektrodenverschleißes 91 5.3 Einfluß der Elektrodenkraft 94 5.3.1 Auswirkungen auf die Schweißpunktqualität 94 5.3.2 Einfluß der Elektrodenkraft auf die Einstellbereiche der Schweißdaten 97 5.3.3 Auswirkungen auf die Meßsignale 98 5.3.4 Beurteilung der Flächenpressung an der Fügestelle 102 5.4 Entwicklung und Anwendung einer Schweißzange mit Kniehebel 104 5.4.1 Charakteristik der entwickelten Schweißzange ^ 105 5.4.2 Auswirkungen des Kniehebelprinzips auf die Fertigungssicherheit 108 5.4.3 Einfluß der Kniehebelmechanik auf die Meßsignale 110 5.5 Beurteilung des Aufsetzverhaltens der Elektroden 113 5.5.1 Dynamisches Verhalten der Schweißzange 113 5.5.2 Zeitahängiger Elektrodenkraftverlauf unter verschiedenen pneumatischen Randbedingungen 118 - VI -
5.6 Einfluß des Nebenschlußeffektes 120 5.6.1 Auswirkungen auf die Qualität der Punktschweißverbindung 120 5.6.2 Auswirkungen auf die Meßsignale 122 5.6.3 Maßnahmen zur Sicherung der Punktqualität bei Nebenschluß 125 5.7 Prozeßanalyse in der Serienfertigung 128 5.8 Diskussion der Ergebnisse aus den Prozeßanalysen 130 6 . Möglichkeiten zur Erhöhung der Fertigungssicherheit 132 6.1 Einsatzgrenzen einer Prozeßregelung 132 6.1.1 Bewertung der möglichen Regelalgorithmen 132 6.1.2 Einfluß von Stellgliedänderungen auf Punktqualität und Meßsignale 136 6.2 Dynamische Stromerhöhungnach der Elektrodenabnutzung 140 6.2.1 Ermittlung-der funktionalen Abhängigkeit zur Stromerhöhung 140 6.2.3 Einsatz der auf der Elektrodenabnutzung basierenden, selbsttätigen Stromerhöhung 142 6.3 Ergänzende Überwachungsmöglichkeiten 146 6.3.1 Anhaften der Elektroden am Werkstück 146 6.3.2 Überwachung von Schweißspritzem 148 6.3.3 Widerstands-Überwachung 149 6.3.4 Sekundärstrom-Überwachung 150 6.3.5 Elektrodenkraft-Überwachung 151 6.4 Schlußfolgerungen für den praktischen Einsatz in der Serienfertigung 151 7. Zusammenfassung 153 Literaturverzeichnis 155 - VII -
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