Bolzenschweißen
Das Bolzenschweißen, auch unter der englischen Bezeichnung Stud Welding bekannt, ist ein besonders schnelles Verfahren zum Anschweißen kurzer Gewindebolzen an Blechteile.
Es wird zum Anschweißen von Gewindebolzen, Stiften (Studs) und Bolzen an Werkstücke verwendet und ist ebenfalls unter der Bezeichnung Stud Welding bekannt.
Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen
Bei diesem Verfahren muss an der Unterseite des Bolzens eine kleine Zündspitze vorhanden sein. An dieser Spitze zündet der Lichtbogen und schmilzt sowohl die Spitze als auch die Unterseite des Bolzens auf. Das entstehende Schmelzbad ist ausreichend, um den Bolzen zu setzen.
Das Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen ist ein sehr schnelles Schweißverfahren, das sich besonders für dünne Blechdicken ab 0,6 mm eignet. Dieses Verfahren ist für Bolzen mit einem Durchmesser von 2 bis 10 mm sowie für Gewindebolzen von M3 bis M8 geeignet.
Diese Art des Bolzenschweißens wird im Gerätebau, in der Automobilindustrie, im Isolierbau sowie im Fassadenbau eingesetzt.
Lichtbogen-Bolzenschweißen
Beim Lichtbogen-Bolzenschweißen befindet sich der Bolzen zunächst in direktem Kontakt mit dem Werkstück. In dieser Position wird der Bolzen unter Strom gesetzt und bildet zusammen mit dem Werkstück einen geschlossenen Stromkreis. Durch das Anheben des Bolzens entsteht der für das Aufschmelzen erforderliche Lichtbogen.
Anschließend werden Bolzen und Werkstück — ähnlich wie beim Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen — miteinander verbunden.
Dieses Verfahren wird bei Blechdicken von mehr als 2 mm eingesetzt. Es eignet sich für Bolzen und Stifte mit Durchmessern von 2 mm bis 24 mm (M24).
Das Lichtbogen-Bolzenschweißen wird im Stahlbau, Maschinenbau, Schiffbau sowie in der Offshore-Industrie eingesetzt.
Arten von Bolzen und Stiften
Die Formen der Bolzen und Stifte sind vielfältig. Gewindebolzen, Grobgewindebolzen, Innengewindebuchsen oder einfache Stifte können mit beiden Bolzenschweißverfahren befestigt werden.
- Flachstecker und Isolationsnägel können ausschließlich mittels Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen angebracht werden.
- Kragenbolzen, Bewehrungsanker, Erdungsbolzen und Betonanker können nur durch Lichtbogen-Bolzenschweißen verbunden werden.
Beim Bolzenschweißen muss die Oberfläche gut elektrisch leitfähig sein. Daher ist es erforderlich, beispielsweise Farbe, Rost oder Zunder vor dem Schweißen zu entfernen.
Bei verzinkten Blechen muss die Schweißeignung vorab geprüft werden.
Magnetic Rotating Arc (MARC) Bolzenschweißen
Eine besondere Form des Bolzenschweißens ist das Magnetic Rotating Arc Schweißen, kurz MARC-Schweißen. Dabei wird mit einem magnetisch gelenkten Lichtbogen gearbeitet.
Das Verfahren ist mit dem Lichtbogen-Bolzenschweißen vergleichbar, jedoch wird anstelle eines herkömmlichen Lichtbogens ein rotierender Lichtbogen verwendet. Durch das Magnetfeld wird die Energie gleichmäßig und konzentriert auf die zu schweißende Oberfläche übertragen.
Bevorzugt werden Hülsen bis zu einem Durchmesser von 30 mm geschweißt. Dies erfolgt ohne Spritzerbildung und ohne Verzug des Werkstücks.
Mit diesem Verfahren können gasdichte und druckfeste Schweißverbindungen hergestellt werden. Der geringe Stromverbrauch, kurze Schweißzeiten sowie die geringe Wärmeeinbringung gewährleisten eine hohe Qualität und hohe Effizienz.
Vorteile des Bolzenschweißens
- Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, sehr effizientes Verfahren
- Einseitige Befestigung an Blechen ohne Schrauben-Mutter-Verbindung oder Gewindebohrungen
- Sehr geringer Wärmeeintrag – besonders vorteilhaft bei hochfesten Stählen
- Minimale Wärmeeinflusszone (HAZ – Heat Affected Zone)
- Das Anschweißen von Bolzen auf dünnen Blechen ist möglich (ab 0,6 mm Blechdicke)
- Ideal für hochfeste Stähle und mit Schweißprimer beschichtete Stähle
Nachteile des Bolzenschweißens
- Die Oberfläche muss metallisch sauber und elektrisch leitfähig sein
- Farbe, Rost, Zunder oder Beschichtungen müssen vor dem Schweißen entfernt werden
- Bei dünnen Blechen besteht die Gefahr von Verzug oder Durchbrand
- Die Schweißqualität ist stark von der korrekten Einstellung der Schweißparameter abhängig
- Nicht alle Werkstoffe sind gleichermaßen gut schweißbar
- Für das Verfahren sind spezielle Bolzenschweißgeräte und Schweißbolzen erforderlich
- Die Schweißstelle ist nach dem Fügen nur eingeschränkt sichtbar bzw. prüfbar
- Bei unsachgemäßer Ausführung können Festigkeitsprobleme oder fehlerhafte Verbindungen entstehen
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