Das Widerstandsschweißen ist eine zuverlässige, kostengünstige und effektive Methode, um zwei oder mehr Metallteile dauerhaft miteinander zu verbinden.Widerstandsschweißen ist zwar ein echter Schweißprozess, aber kein Schweißzusatz, kein Schweißgas.Nach dem Schweißen muss kein überschüssiges Metall entfernt werden.Dieses Verfahren ist für die Massenproduktion geeignet.Die Schweißnähte sind solide und kaum wahrnehmbar.

In der Vergangenheit wurde das Widerstandsschweißen effektiv verwendet, um Metalle mit hohem Widerstand wie Eisen- und Nickellegierungen zu verbinden.Die höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupferlegierungen macht das Schweißen komplexer, aber herkömmliche Schweißgeräte sind oft in der Lage, diese herzustellen. Die Legierung hat eine gute Qualität der vollständigen Schweißnaht.Mit geeigneten Widerstandsschweißtechniken kann Berylliumkupfer mit sich selbst, mit anderen Kupferlegierungen und mit Stahl verschweißt werden.Kupferlegierungen mit einer Dicke von weniger als 1,00 mm sind im Allgemeinen einfacher zu schweißen.

Widerstandsschweißverfahren, die üblicherweise zum Schweißen von Berylliumkupferkomponenten, Punktschweißen und Buckelschweißen verwendet werden.Die Dicke des Werkstücks, das Legierungsmaterial, die verwendete Ausrüstung und die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit bestimmen die Eignung für das jeweilige Verfahren.Andere üblicherweise verwendete Widerstandsschweißtechniken, wie beispielsweise Flammschweißen, Stumpfschweißen, Nahtschweißen usw., werden üblicherweise nicht für Kupferlegierungen verwendet und werden nicht diskutiert.Kupferlegierungen sind gut lötbar.

Die Schlüssel beim Widerstandsschweißen sind Strom, Druck und Zeit.Das Design der Elektroden und die Auswahl der Elektrodenmaterialien sind sehr wichtig für die Sicherung der Schweißqualität.Da es viel Literatur zum Widerstandsschweißen von Stahl gibt, beziehen sich die hier vorgestellten Anforderungen zum Schweißen von Beryllium-Kupfer auf die gleiche Dicke.Das Widerstandsschweißen ist kaum eine genaue Wissenschaft, und Schweißgeräte und -verfahren haben einen großen Einfluss auf die Schweißqualität.Daher, hier nur als Richtlinie dargestellt, kann eine Reihe von Schweißtests verwendet werden, um die optimalen Schweißbedingungen für jede Anwendung zu bestimmen.

Da die meisten Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche einen hohen elektrischen Widerstand haben, sollte die Oberfläche routinemäßig gereinigt werden.Kontaminierte Oberflächen können die Betriebstemperatur der Elektrode erhöhen, die Lebensdauer der Elektrodenspitze verkürzen, die Oberfläche unbrauchbar machen und dazu führen, dass das Metall vom Schweißbereich abweicht.falsches Schweißen oder Rückstände verursachen.Auf der Oberfläche haftet ein sehr dünner Ölfilm oder Konservierungsmittel, was im Allgemeinen keine Probleme beim Widerstandsschweißen hat, und auf der Oberfläche galvanisiertes Berylliumkupfer hat die geringsten Probleme beim Schweißen.

Berylliumkupfer mit überschüssigem nicht fettendem oder Spül- oder Stanzschmiermittel kann mit Lösungsmittel gereinigt werden.Wenn die Oberfläche stark verrostet oder durch leichte Wärmebehandlung oxidiert ist, muss sie gewaschen werden, um das Oxid zu entfernen.Anders als das gut sichtbare rotbraune Kupferoxid ist das transparente Berylliumoxid auf der Bandoberfläche (entstanden durch Wärmebehandlung in einem inerten oder reduzierenden Gas) schwer zu erkennen, muss aber auch vor dem Schweißen entfernt werden.

Beryllium-Kupfer-Legierung

Es gibt zwei Arten von Beryllium-Kupfer-Legierungen.Hochfeste Beryllium-Kupfer-Legierungen (Legierungen 165, 15, 190, 290) haben eine höhere Festigkeit als jede Kupferlegierung und werden häufig in elektrischen Steckverbindern, Schaltern und Federn verwendet.Die elektrische und thermische Leitfähigkeit dieser hochfesten Legierung beträgt etwa 20 % der von reinem Kupfer;Hochleitfähige Beryllium-Kupfer-Legierungen (Legierungen 3.10 und 174) haben eine geringere Festigkeit und ihre elektrische Leitfähigkeit beträgt etwa 50 % der von reinem Kupfer, das für Stromanschlüsse und Relais verwendet wird.Hochfeste Beryllium-Kupfer-Legierungen lassen sich aufgrund ihrer geringeren elektrischen Leitfähigkeit (oder ihres höheren spezifischen Widerstands) leichter widerstandsschweißen.

Beryllium-Kupfer erhält seine hohe Festigkeit nach einer Wärmebehandlung, und beide Beryllium-Kupfer-Legierungen können in vorgewärmtem oder wärmebehandeltem Zustand geliefert werden.Schweißarbeiten sind generell im wärmebehandelten Zustand anzuliefern.Der Schweißvorgang sollte generell nach der Wärmebehandlung durchgeführt werden.Beim Widerstandsschweißen von Berylliumkupfer ist die Wärmeeinflusszone normalerweise sehr klein, und es ist nicht erforderlich, ein Berylliumkupfer-Werkstück zur Wärmebehandlung nach dem Schweißen zu haben.Alloy M25 ist ein frei schneidendes Beryllium-Kupfer-Stabprodukt.Da diese Legierung Blei enthält, ist sie nicht zum Widerstandsschweißen geeignet.

Widerstandspunktschweißen

Berylliumkupfer hat einen geringeren spezifischen Widerstand, eine höhere Wärmeleitfähigkeit und einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl.Insgesamt hat Berylliumkupfer die gleiche oder eine höhere Festigkeit als Stahl.Verwenden Sie beim Widerstandspunktschweißen (RSW) von Berylliumkupfer selbst oder Berylliumkupfer und anderen Legierungen einen höheren Schweißstrom (15 %), eine niedrigere Spannung (75 %) und eine kürzere Schweißzeit (50 %).Berylliumkupfer hält höheren Schweißdrücken stand als andere Kupferlegierungen, aber auch zu niedrige Drücke können zu Problemen führen.

Um bei Kupferlegierungen konsistente Ergebnisse zu erzielen, müssen Schweißgeräte in der Lage sein, Zeit und Strom präzise zu steuern, und AC-Schweißgeräte werden aufgrund ihrer niedrigeren Elektrodentemperatur und geringen Kosten bevorzugt.Schweißzeiten von 4-8 Zyklen führten zu besseren Ergebnissen.Beim Schweißen von Metallen mit ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten können Kippschweißen und Überstromschweißen die Ausdehnung des Metalls steuern, um die versteckte Gefahr von Schweißrissen zu begrenzen.Berylliumkupfer und andere Kupferlegierungen werden ohne Kippen und Überstromschweißen geschweißt.Wenn Schrägschweißen und Überstromschweißen verwendet werden, hängt die Anzahl von Malen von der Dicke des Werkstücks ab.

Beim Widerstandspunktschweißen von Berylliumkupfer und Stahl oder anderen hochohmigen Legierungen kann ein besseres thermisches Gleichgewicht erreicht werden, indem Elektroden mit kleineren Kontaktflächen auf einer Seite des Berylliumkupfers verwendet werden.Das Elektrodenmaterial in Kontakt mit Berylliumkupfer sollte eine höhere Leitfähigkeit als das Werkstück haben, eine Elektrode der Gruppe RWMA2 ist geeignet.Refraktäre Metallelektroden (Wolfram und Molybdän) haben sehr hohe Schmelzpunkte.Es besteht keine Klebeneigung an Berylliumkupfer.13- und 14-polige Elektroden sind ebenfalls erhältlich.Der Vorteil von Refraktärmetallen ist ihre lange Lebensdauer.Aufgrund der Härte solcher Legierungen kann es jedoch zu Oberflächenschäden kommen.Wassergekühlte Elektroden helfen bei der Kontrolle der Spitzentemperatur und verlängern die Lebensdauer der Elektroden.Beim Schweißen sehr dünner Abschnitte aus Berylliumkupfer kann die Verwendung von wassergekühlten Elektroden jedoch zum Abschrecken des Metalls führen.

Wenn der Dickenunterschied zwischen dem Berylliumkupfer und der Legierung mit hohem spezifischen Widerstand größer als 5 ist, sollte aufgrund des Fehlens eines praktischen Wärmeausgleichs Buckelschweißen verwendet werden.

Widerstandsbuckelschweißen

Viele der Probleme von Berylliumkupfer beim Widerstandspunktschweißen lassen sich mit dem Widerstandsbuckelschweißen (RpW) lösen.Aufgrund seiner kleinen Wärmeeinflusszone können mehrere Operationen durchgeführt werden.Unterschiedliche Metalle unterschiedlicher Dicke lassen sich problemlos schweißen.Elektroden mit breiterem Querschnitt und verschiedene Elektrodenformen werden beim Widerstandsbuckelschweißen verwendet, um Verformungen und Anhaftungen zu reduzieren.Die Elektrodenleitfähigkeit ist weniger problematisch als beim Widerstandspunktschweißen.Üblicherweise werden 2-, 3- und 4-polige Elektroden verwendet;Je härter die Elektrode, desto länger die Lebensdauer.

Weichere Kupferlegierungen werden keinem Widerstandsbuckelschweißen unterzogen, Berylliumkupfer ist stark genug, um vorzeitige Höckerrisse zu verhindern und eine sehr vollständige Schweißnaht zu liefern.Berylliumkupfer kann auch bei Dicken unter 0,25 mm buckelgeschweißt werden.Wie beim Widerstandspunktschweißen werden in der Regel Wechselstromgeräte verwendet.

Beim Löten unterschiedlicher Metalle befinden sich die Bumps in höher leitfähigen Legierungen.Berylliumkupfer ist formbar genug, um fast jede konvexe Form zu stanzen oder zu extrudieren.Einschließlich sehr scharfer Formen.Das Beryllium-Kupfer-Werkstück sollte vor der Wärmebehandlung geformt werden, um Risse zu vermeiden.

Wie das Widerstandspunktschweißen erfordern Beryllium-Kupfer-Widerstandsbuckelschweißverfahren routinemäßig eine höhere Stromstärke.Die Leistung muss kurzzeitig eingeschaltet und hoch genug sein, um den Vorsprung zum Schmelzen zu bringen, bevor er reißt.Schweißdruck und -zeit werden angepasst, um den Stoßbruch zu kontrollieren.Schweißdruck und -zeit hängen auch von der Bump-Geometrie ab.Der Berstdruck reduziert Schweißfehler vor und nach dem Schweißen.

Sicherer Umgang mit Berylliumkupfer

Wie viele Industriematerialien ist Berylliumkupfer nur bei unsachgemäßer Handhabung gesundheitsgefährdend.Berylliumkupfer ist in seiner üblichen festen Form, in fertigen Teilen und in den meisten Herstellungsverfahren absolut sicher.Bei einem kleinen Prozentsatz von Personen kann das Einatmen feiner Partikel jedoch zu schlechteren Lungenzuständen führen.Mit einfachen technischen Kontrollen, wie z. B. Entlüftungsvorgängen, die Feinstaub erzeugen, kann die Gefahr minimiert werden.

Da die Schweißschmelze sehr klein und nicht offen ist, besteht beim kontrollierten Beryllium-Kupfer-Widerstandsschweißen keine besondere Gefahr.Wenn nach dem Löten ein mechanischer Reinigungsprozess erforderlich ist, muss dies durchgeführt werden, indem das Werkstück einer Umgebung mit feinen Partikeln ausgesetzt wird.