Nietschweißen und Nietbearbeitung: Prozessdetails und Anwendungsleitfaden

Nietschweißen und Nietschweißverarbeitung: Prozessdetails und Bewerbungsleitfaden

Die Niettechnik ist im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie aufgrund ihrer einzigartigen Fügevorteile eine unverzichtbare Prozessmethode.

Nieten ist eine Form des elektrischen Schweißens, die in Kaltnieten und Warmnieten unterteilt wird. Kaltnieten bedeutet das Verbinden mit Nieten, während beim Warmnieten die Fügeteile zweier Metalle bei hoher Temperatur zusammengeschmolzen werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders zum Verbinden von Teilen aus unterschiedlichen Materialien, wobei ein Teil einen Nietstift hat, der in ein Loch im anderen Teil hineinragt. Durch das Kaltfließen oder Schmelzen von Kunststoff wird der Stift verformt und bildet den Nietkopf, der die beiden Teile mechanisch miteinander verbindet.

01 Grundlegende Prinzipien und Klassifizierung von Niet- und Schweißverfahren

Das Nietschweißverfahren kann je nach Arbeitsprinzip und Erwärmungsmethode in mehrere Typen unterteilt werden. Jeder Typ hat seine spezifischen Anwendungsszenarien und Vorteile.

Das Warmnietschweißen ist eine der häufigsten Formen. Beim Warmnietschweißen erwärmt sich der Druckschweißkopf, so dass weniger Druck erforderlich ist, um den Nietkopf auf dem Nietstift zu formen, und weniger Eigenspannung im Nietkopf entsteht. Dieses Verfahren kann bei einem viel breiteren Spektrum von thermoplastischen Werkstoffen angewendet werden als das Kaltnietschweißen, einschließlich glasgefüllter Werkstoffe, bei denen der typische Schweißzyklus 1 bis 5 Sekunden beträgt.

Im Gegensatz zum Warmnietschweißen wird beim Kaltnietschweißen der Nietstift durch hohen Druck verformt. Dieses Verfahren ist nur für Kunststoffe mit guter Duktilität geeignet, da der Kaltfluss große Spannungen im Bereich des Nietstifts verursacht.

Im Zuge der technologischen Entwicklung wurden immer fortschrittlichere Nietmethoden entwickelt:

Heißluftnietschweißen: Der Nietstift wird durch einen Strom überhitzter Luft erhitzt, der die Wärme durch die den Nietstift umgebenden Luftschläuche überträgt. Ein separater Kaltschweißkopf wird dann abgesenkt, um den Nietstift zusammenzudrücken.

Ultraschall-Nietschweißen: Nutzt die vom Schweißkopf gelieferte Ultraschallenergie zum Schmelzen des Nietbolzens. Unter konstantem Druck des Schweißkopfes fließt das geschmolzene Nietmaterial in einen Hohlraum innerhalb des Schweißkopfes, um das gewünschte Nietkopfdesign zu bilden. Typische Schweißzyklen für diese Methode sind weniger als 2 Sekunden und können mit einem Handschweißkopf durchgeführt werden.

02 Wichtige technische Parameter für Niet- und Schweißverfahren

Die Qualität des Nietprozesses wird durch eine Reihe von technischen Parametern erheblich beeinflusst. Bei der Schlagniettechnik kann es aufgrund der Komplexität der inneren mechanischen Verbindungsstruktur und der hohen Anforderungen an die inneren und äußeren Bedingungen während des Nagelns leicht zu einer instabilen Nietqualität und hohen Wartungskosten kommen.

Die Optimierung der Prozessparameter ist der Schlüssel zur Verbesserung der Qualität von Nietverbindungen. Es hat sich gezeigt, dass der Nietprozess durch die Untersuchung von Parametern wie Schneckendrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Überwachung der Einstellwerte durch orthogonale Tests optimiert werden kann. Zum Beispiel kann im Fall von 1,2 mm RC5754+3,5 mm 6082-T6 Aluminiumlegierungsblech die optimale Kombination von Prozessparametern für die Lochbildungsphase und die entsprechende maximale Anpresskraft der Nietpistole durch Optimierung dieser Parameter erreicht werden.

Auch die allgemeinen technischen Anforderungen an das Nieten sind sehr streng. Bei Druckbehältern aus Aluminiumlegierungen zum Beispiel muss der Versatz der Längs- und Querschweißnähte des Zylinders bestimmten Vorschriften entsprechen. Unter Berücksichtigung des Faktors der Frässchrägen und der Schweißschrumpfung nach dem Scheren muss der Zylinder vor dem Nieten und Schweißen mit einem angemessenen Längen- und Breitenaufmaß (z. B. 6 mm) versehen werden.

Die Wahl der Schweißparameter hat einen entscheidenden Einfluss auf die Endqualität. Nehmen Sie das Schweißen von Zylindern aus Aluminiumlegierungen als Beispiel:

Die äußere Längsnaht des Zylinders kann plasmageschweißt werden, wobei ein ER5356-Draht mit einem Durchmesser von 1,6 mm, einer Lichtbogenspannung von 19 bis 25 V, einem Schweißstrom von 270 bis 300 A und einer Schweißgeschwindigkeit von 12 bis 15 cm/min verwendet wird.

Die Längsnaht im Zylinder kann mit ER5356-Draht mit einem Durchmesser von 1,6 mm, einer Lichtbogenspannung von 15~20 V, einem Schweißstrom von 320~380 A und einer Schweißgeschwindigkeit von 15~20 cm/min handgeschweißt werden.

03 Beispiele für die Anwendung des Nietschweißens in verschiedenen Branchen

Die Niettechnik wird aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile in vielen Industriebereichen eingesetzt. Die Automobilindustrie ist eine der wichtigsten Anwendungen der Niettechnik, und die Impact-Niettechnik ist eine gängige Verbindungstechnik in den Schweißwerkstätten der Automobilindustrie. Durch die Optimierung der Impact-Ausrüstung in Bezug auf die Modifizierung der internen Verbindungen, das Management der Nietpistolen-Klassifizierung, die Überarbeitung der Wartungsstrategie, das Management der Testverbindungen usw. können Qualitätsprobleme wie z. B. abgebrochene Nägel vor Ort wirksam reduziert, die Gesamteffizienz der Ausrüstung (OEE) verbessert und die täglichen Wartungskosten gesenkt werden.

Das Niet- und Schweißverfahren spielt auch bei der Herstellung von Druckbehältern eine wichtige Rolle. Nehmen wir als Beispiel einen Druckbehälter aus der Aluminiumlegierung 5083. Diese Legierung ist korrosionsbeständig, hat eine bessere Verarbeitungs- und Schweißleistung sowie ein geringes Gewicht und eine hohe spezifische Festigkeit, weshalb sie in der Hochspannungsschalterindustrie weit verbreitet ist.

Durch eine angemessene Niet- und Schweißreihenfolge kann die Verformung wirksam kontrolliert werden, um die Produktqualität zu gewährleisten.

Weitere wichtige Anwendungsbereiche sind:

Telekommunikationsindustrie: spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Kommunikationsgeräten.

Elektronikindustrie: insbesondere die Herstellung von Leiterplatten.

Medizinische Geräte: Bereiche, in denen Präzision und Zuverlässigkeit entscheidend sind.

Konsumgüter: Weit verbreitet bei der Herstellung einer Vielzahl von Konsumgütern des täglichen Bedarfs.

04 Fachwissen über die Qualitätskontrolle von Nietschweißnähten

Hochwertige Niet- und Schweißverfahren erfordern eine strenge Kontrolle in einer Reihe von Bereichen. Die Wahl der Niet- und Schweißreihenfolge hat einen erheblichen Einfluss auf die Produktqualität. Bei der Herstellung von Schalen aus Aluminiumlegierungen zum Beispiel können unterschiedliche Nietlösungen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Der Vergleich der drei Optionen zeigt, dass Option 2 mit schrittweisem Nieten und Schweißen den höchsten Personal- und Geräteeinsatz, die kürzeste Arbeitszeit und die Reduzierung eines Kalibriervorgangs ermöglicht. Bei diesem Schema ist der Unterschied des Innendurchmessers nach dem Schweißen Dmax-Dmin≤3 mm, was den Konstruktionsanforderungen und den Installationsanforderungen entspricht.

Die zerstörungsfreie Prüfung ist ein wichtiges Mittel zur Sicherstellung der Qualität von Nietnähten. Für Druckbehälter und andere kritische Geräte:

Schweißnähte der Klasse A (z. B. Schweißnaht A1, A2) sollten 24 Stunden nach dem Schweißen geröntgt werden.

Schweißnähte der Kategorien C und D (z. B. Schweißnähte C1, C2, C3, D1) sollten 24 Stunden nach dem Schweißen einer Farbprüfung unterzogen werden.

Die Prüfergebnisse sollten den einschlägigen Industrienormen entsprechen (z. B. JB/T4730 weld Ⅰ standard).

Die Druckprüfung ist der letzte Schritt zur Überprüfung der Qualität der Nietnaht. Entsprechend den Konstruktionsanforderungen muss der geschweißte Behälter für eine bestimmte Zeit (z. B. 5 Minuten) unter einem bestimmten Wasserdruck (z. B. 1,2 MPa) gehalten werden, um die Dichtheit zu prüfen. Qualifizierte Behälter sollten keine Wasserleckagen, keine offensichtlichen Verformungen und keine Geräusche aufweisen, und die tatsächliche Druckbeständigkeit muss den Konstruktionsanforderungen entsprechen.

05 Häufige Probleme und Lösungen bei der Verarbeitung von Nieten und Schweißen

Bei der Verarbeitung von Nieten können verschiedene Probleme auftreten, und eine instabile Nietqualität ist eines der häufigsten Probleme. Das Problem der instabilen Nietqualität bei der Schlagniettechnik kann durch die Optimierung der internen Verbindung, die Änderung der Ausrüstung, das hierarchische Management der Nietpistole, die Änderung der Wartungsstrategie und das Management der Prüfsitzung gelöst werden.

Verzug beim Schweißen ist eine weitere häufige Herausforderung. Der Verzug kann durch die Wahl der richtigen Reihenfolge von Nieten und Schweißen reduziert werden. So bietet beispielsweise Option 2 (zuerst Zusammenbau des Hauptzylinders und des Hauptzylinderflansches, Schweißen von C1 und C2; dann Zusammenbau des Stutzens und des Stutzenflansches, Schweißen von C3; und schließlich Zusammenbau der beiden geschweißten monolithischen Teile, Schweißen von D1) eine bessere Kontrolle des Verzugs im Vergleich zu anderen Optionen.

Zu den Lösungen für das Problem der abgebrochenen Nägel gehören:

Durchführung von Änderungen der internen Geräteverbindungen zur Verbesserung der Gerätestabilität.

Einführung einer Klassifizierung der Nietpistolen, um die Verwendung geeigneter Nietpistolen sicherzustellen.

Überarbeitung der Wartungsstrategien zur regelmäßigen Inspektion und Wartung der Ausrüstung.

Verstärkung des Managements von Testsitzungen, um Probleme rechtzeitig zu erkennen und zu beheben.

06 Wie wählt man einen professionellen Nietbearbeitungsdienst aus?

Bei der Auswahl eines professionellen Nietbearbeitungsdienstes sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. An erster Stelle steht die technische Leistungsfähigkeit. Ein professioneller Anbieter von Nietmaschinen sollte über eine breite Palette von Nietmaschinen und -techniken verfügen, die für unterschiedliche Materialien und Produktanforderungen geeignet sind. Er sollte die Vor- und Nachteile der verschiedenen Nietverfahren kennen und in der Lage sein, die beste Lösung für die Bedürfnisse des Kunden zu empfehlen.

Das Qualitätssicherungssystem ist ein weiterer wichtiger Punkt, den es zu berücksichtigen gilt. Zuverlässige Dienstleister sollten über gut eingeführte Qualitätskontrollverfahren verfügen, einschließlich einer vollständigen Prozessqualitätskontrolle von der Rohmaterialkontrolle bis zur Prüfung des fertigen Produkts. Zur Gewährleistung der Produktqualität sollten sie standardmäßige zerstörungsfreie Prüfverfahren (z. B. Röntgen- und Farbprüfung) einsetzen.

Erfahrung und Fachwissen werden berücksichtigt:

Erfahrung des Dienstleisters in bestimmten Branchen (z. B. Automobilindustrie, Druckbehälter usw.).

Gründliches Verständnis und Fähigkeit zur Optimierung der Parameter von Niet- und Schweißprozessen.

Fähigkeit, gängige Nietprobleme zu lösen, z. B. Verzugskontrolle und Nagelbruchprobleme

Die Möglichkeit, umfassende Prüfberichte und Zertifizierungen vorzulegen, gewährleistet, dass die Produkte den einschlägigen Industrienormen entsprechen.

In dem Maße, wie sich die Fertigungsindustrie in Richtung Leichtbau und hohe Festigkeit entwickelt, schreitet auch die Niettechnologie voran. Die moderne Nietverarbeitung wurde automatisiert, und ein intelligentes Upgrade kann durch orthogonale Tests und Parameteroptimierung die Qualität der Nietung genau kontrollieren und gleichzeitig eine zuverlässige Grundlage für die Auswahl von Robotern an der Produktionslinie bieten.

Bei der Auswahl des richtigen Nietverarbeitungsdienstes ist es wichtig, auf die Qualitätskontrollsysteme und die Branchenerfahrung des Anbieters zu achten, um sicherzustellen, dass er in der Lage ist, normenkonforme Lösungen für das Heißnieten, Kaltnieten oder Ultraschallnieten anzubieten.