Wenn man sich für das Bolzenschweißen entscheidet, um ein Kennzeichnungssystem zu verankern, gibt es zwei Anschaffungen: das Schweißgerät — das sich über Jahre amortisiert — und die Bolzen, das Verbrauchsmaterial, das bei jedem Vorgang verbraucht wird. Die Wahl des Geräts bestimmt, welcher Prozess möglich ist; die Wahl des Bolzens bestimmt, ob die Verbindung den Einsatzbedingungen standhält und ob das Befestigungssystem des Etiketts korrekt funktioniert. Dieser Leitfaden behandelt die zweite Entscheidung.
Was der Schweißbolzen als Verbrauchsmaterial ist
Ein Schweißbolzen ist ein kleines Metallteil — üblicherweise zwischen M3 und M25 im Durchmesser —, das durch einen Lichtbogen- oder Kondensatorentladungsprozess metallurgisch mit einer Metalloberfläche verbunden wird. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Schraube, die eingeschraubt wird, schmilzt der Schweißbolzen teilweise auf und wird in das Grundmaterial integriert: Er kann nicht ohne Schneiden oder Schleifen entfernt werden.
Aufbau des Bolzens: Spitze, Schaft und Kopf
Alle Schweißbolzen teilen denselben Grundaufbau. Die Spitze ist das Ende, das mit dem Untergrund in Kontakt kommt: Sie hat eine spezielle Geometrie — konisch, mit Aluminium-Flussmittel bei den Lichtbogenmodellen —, die die Energie des Lichtbogens oder der Entladung konzentriert und eine kontrollierte Verschmelzung sicherstellt. Der Schaft ist der Körper des Bolzens, dessen Länge je nach Anwendung variiert. Der Kopf ist das der Schweißstelle gegenüberliegende Ende und der Teil, der bestimmt, wie das Etikett befestigt wird: mit Gewinde, glatt oder mit Innengewinde.
Referenznorm
Schweißbolzen sind in der EN ISO 13918 genormt, die Geometrien, Toleranzen und mechanische Eigenschaften festlegt. Bei der Spezifikation eines Bolzens umfasst die Referenz den Typ (PT, UT, IT, PD…), den Nenndurchmesser und die Länge vor dem Schweißen. Nach dem Schweißen verliert der Bolzen durch das Aufschmelzen der Spitze 1 bis 3 mm an Länge, weshalb die Spezifikationen immer die Länge vor dem Schweißen angeben.
Der Schweißbolzen ist dauerhaft. Einmal geschweißt, ist die Verankerung metallurgisch und nicht umkehrbar. Muss die Kennzeichnung beweglich sein oder ausgetauscht werden können, ist ein Haken oder ein Kabelbinder das richtige System, kein Bolzen.
Bolzentypen: Kopf, Prozess und Anwendung
Der Bolzentyp wird hauptsächlich durch die Form seines Kopfes bestimmt — die festlegt, wie das Etikett oder der Träger befestigt wird — und durch den Schweißprozess, für den er konzipiert ist, der den Bereich der kompatiblen Durchmesser und Materialien definiert.
Bolzen mit Gewinde (PT / PD): der gebräuchlichste bei der Kennzeichnung
Der Bolzen mit Gewinde hat wie eine Schraube ein Außengewinde am Kopf. Er ist der häufigste Typ bei Kennzeichnungssystemen: Der Bolzen wird an das Werkstück geschweißt, und auf das Gewinde wird eine Mutter oder ein Etikettenträger geschraubt. So lässt sich das Etikett austauschen, ohne die Verankerung anzufassen. Das Modell PT ist für das Kondensatorentladungsverfahren ausgelegt (Ø 2–10 mm); das Modell PD entspricht dem Lichtbogenverfahren mit Keramikring (Ø 2–25 mm). Für die meisten Anwendungen der Industriekennzeichnung deckt der Bereich M4–M8 90 % der Fälle ab.
Glatter Bolzen (UT / UD): für Haken und Stifte
Der glatte Bolzen hat kein Gewinde: Er ist ein zylindrischer Schaft, der an das Werkstück geschweißt wird und als Einhängepunkt dient. Darauf wird ein Haken oder ein Ring gesetzt, oder der Draht eines Hängeetiketts hindurchgeführt. Er ist die Alternative, wenn kein Gewinde gewünscht wird — weil der Bereich verschmutzt ist oder Rost bzw. Schweißspritzer befürchtet werden — oder wenn das Befestigungssystem des Etiketts ein Haken ist, der einfach über den Bolzen geschoben wird. Das Modell UT ist für Kondensatorentladung; das UD für Lichtbogen mit Keramikring.
Bolzen mit Innengewinde (IT): saubere Verankerung an der Oberfläche
Der Bolzen mit Innengewinde hat ein Innengewinde im Kopf: Nach dem Schweißen bleibt die Oberfläche praktisch eben, und die Schraube oder der Träger wird von oben eingesetzt. Er ist der richtige Typ, wenn der Platz über der Oberfläche begrenzt ist, wenn ein optisch saubereres Finish gewünscht wird oder wenn der Etikettenträger von außen verschraubt wird, statt auf einen Schaft geschraubt zu werden. Verfügbar für das Kondensatorentladungsverfahren.
Übersichtstabelle: Bolzentypen und Prozesskompatibilität
| Typ | Code | Prozess | Durchmesser | Einsatz bei der Kennzeichnung |
|---|---|---|---|---|
| Außengewinde | PT (CD) / PD (ARC) | CD / ARC | Ø 2–25 mm | Gewindeträger, Etikettenhalter, Muttern |
| Glatt | UT (CD) / UD (ARC) | CD / ARC | Ø 2–25 mm | Haken, Ringe, Hängeetiketten |
| Innengewinde | IT (CD) | CD | Ø 2–10 mm | Von oben verschraubte Träger |
Bolzenmaterial: wann welche Legierung verwenden
Das Material des Bolzens muss mit dem Material des Untergrunds kompatibel sein. Eine Verbindung zwischen inkompatiblen Materialien kann spröde sein, galvanische Korrosion in der Schweißzone verursachen oder schlicht nicht richtig verschmelzen. Je nach Prozess stehen vier Optionen zur Verfügung.
Verkupferter Stahl (4.8) — die Standardoption
Es ist das gebräuchlichste und wirtschaftlichste Material. Die Kupferbeschichtung erleichtert die Lichtbogenzündung und verbessert die elektrische Leitfähigkeit im Kontaktbereich. Es lässt sich problemlos auf Kohlenstoffstahl schweißen. Seine mechanischen Eigenschaften (Rm ≥ 420 N/mm², Streckgrenze ≥ 340 N/mm²) reichen für jede Anwendung der Industriekennzeichnung aus. Es ist nicht die richtige Wahl in dauerhaft feuchten, säurehaltigen Umgebungen oder bei Reinigungszyklen, wo ungeschützter Stahl in der Schweißzone oxidieren kann.
Edelstahl 1.4301/03 (A2-50) — für korrosive Umgebungen
Der Edelstahl A2-50 (entspricht AISI 304) ist die Wahl bei anhaltender Feuchtigkeit, Einwirkung verdünnter Säuren, maritimer Umgebung, Anlagen mit häufiger Reinigung oder in der Lebensmittelindustrie. Seine mechanischen Eigenschaften sind dem Standardstahl überlegen (Rm ≥ 500 N/mm², Rp0,2 ≥ 210 N/mm²). Er lässt sich gut auf Edelstahl schweißen; er kann auch auf Kohlenstoffstahl geschweißt werden, wenn die Korrosionsbeständigkeit nur im Oberflächenbereich benötigt wird.
Messing CuZn37 — Leitfähigkeit und Sonderanwendungen
Messing ist ausschließlich für das Kondensatorentladungsverfahren und in kleinen Durchmessern (bis etwa M8) verfügbar. Sein Haupteinsatz in der Industriekennzeichnung liegt bei Erdungssystemen oder wenn das gekennzeichnete Werkstück eine elektrisch leitfähige Verankerung erfordert. Es wird auch in Umgebungen eingesetzt, in denen das optische Erscheinungsbild der Verankerung wichtig ist, da Messing im Innenbereich nicht nennenswert oxidiert.
Aluminium (Al99,5 / AlMg3) — nur für Aluminium-Untergründe
Aluminiumbolzen sind notwendig, wenn der Untergrund Aluminium ist. Einen Stahlbolzen auf Aluminium zu schweißen ist nicht machbar: Die Ausdehnungskoeffizienten sind inkompatibel, und die metallurgische Verbindung bildet sich nicht richtig aus. Das Aluminium Al99,5 (hohe Reinheit, duktiler) und AlMg3 (Legierung mit Magnesium, höhere mechanische Festigkeit: Rm ≥ 230 N/mm²) decken die beiden Anwendungsbereiche ab. Sie werden vorzugsweise per Kondensatorentladung geschweißt; ihr Einsatz an Lichtbogengeräten erfordert eine spezifische Konfiguration und Schutzgas — sprechen Sie uns an.
⚠ Materialkompatibilität
Niemals einen Stahlbolzen auf Aluminium oder einen Aluminiumbolzen auf Stahl schweißen. Die Verbindung bildet sich nicht richtig aus, und es besteht das Risiko beschleunigter galvanischer Korrosion. Ebenso sollte bei verzinkten Untergründen oder Spezialbeschichtungen die Kompatibilität geprüft werden, bevor das Bolzenmaterial gewählt wird.
Kompatibilitätstabelle: Untergrund × Bolzenmaterial × Prozess
| Untergrund | Bolzenmaterial | Empfohlener Prozess | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Kohlenstoffstahl | Stahl (4.8) | CD / SC / ARC | Standardkombination, maximale Wirtschaftlichkeit |
| Kohlenstoffstahl (korrosiv) | Edelstahl A2-50 | CD / SC | Korrosionsbeständigkeit in der Schweißzone |
| Edelstahl | Edelstahl A2-50 | CD / SC | Vermeidet galvanische Korrosion; ARC ebenfalls möglich |
| Aluminium | Aluminium Al99,5 / AlMg3 | CD | Zwingend erforderlich; spezielle Spitze für Aluminium |
| Verzinkter Stahl | Stahl oder Edelstahl A2-50 | SC | Der Kurzzyklus durchdringt die Beschichtung besser |
Prozess-Abkürzungen: CD = Kondensatorentladung (Ø 2–10 mm, Zeiten < 10 ms, ohne sichtbare Wärmeeinflusszone); SC = Short Cycle / Kurzzyklus (Lichtbogenvariante mit verkürzter Zeit, Ø 3–12 mm, geeignet für beschichtete Untergründe); ARC = Lichtbogen mit Keramikring (Ø 2–25 mm, größere Durchdringung und große Durchmesser).
Wie man einen Bolzen spezifiziert: die vier Angaben
Bei der Bestellung von Schweißbolzen umfasst die vollständige Spezifikation: (1) den Bolzentyp nach EN ISO 13918 (PT, UT, IT, PD…); (2) den Nenndurchmesser in mm oder metrischem Äquivalent (M4, M5, M6…); (3) die Länge vor dem Schweißen in mm — denken Sie daran, dass nach dem Schweißen 1 bis 3 mm verloren gehen; und (4) das Material (Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium). Ein vollständiges Beispiel wäre: Bolzen PT M6 × 20, Stahl 4.8, für Kondensatorentladung. Mit diesen vier Angaben lässt sich die Katalogreferenz prüfen und die Kompatibilität mit dem verfügbaren Schweißgerät sicherstellen.
„Den richtigen Bolzen zu spezifizieren bedeutet nicht nur, den Durchmesser zu wählen: Es bedeutet sicherzustellen, dass die Kopfform zum Befestigungssystem des Etiketts passt und dass das Material den Umgebungsbedingungen standhält, ohne die Verbindung zu beeinträchtigen.“
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Referenz anfragenZusammenfassung
Für die meisten Anwendungen der Industriekennzeichnung auf Stahl — Etikett mit Gewindeträger auf 1–4 mm Blech — deckt der Bolzen PT M5 oder M6 aus verkupfertem Stahl per Kondensatorentladung den häufigsten Anwendungsfall ab. Der Edelstahl A2-50 kommt zum Einsatz, wenn die Umgebung korrosiv ist. Aluminium ist zwingend erforderlich, wenn der Untergrund Aluminium ist. Der glatte Bolzen UT ist die Alternative, wenn der Etikettenträger eingehängt statt aufgeschraubt wird.
Die Bolzen werden in Kartons oder Trays nach Prozess und Material geliefert. Falls Sie Beratung zum Typ, Durchmesser oder Material für Ihre Anwendung benötigen, teilen Sie uns den Untergrund, die ungefähre Blechdicke und das verwendete Befestigungssystem des Etiketts mit.