Verfahren zum Herstellen einer Rohrverbindung für Rahmen von Fahrzeugen und nach diesem Verfahren hergestellte Rohrverbindung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Heisstellen einer Rohrverbindung für Rahmen von Fahrzeugen, z. B. von Fahr- 0: <B>V</B> *dern und Krafträdern, bei der die zu ver bindenden Teile mit einer Hartlötmetallzwi- schenlage ineinandergeschoben und dann er sitzt werden. Bisher geschah die zum Löten erforderliche Erhitzung der Rahmenteile durch eine Flamme.
Diese Art der Erhitzung ist nicht nur verhältnismässig zeitraubend, sondern sie hat wegen ihrer langen Dauer zu- ;;leieli den Nachteil, dass ein beträchtlicher Teil der Wärme sich in die der Verbindungs stelle benachbarten Teile der Rohre fort pflanzt, wodurch deren Festigkeit beeinträch tigt wird. So tritt zum Beispiel beim Verlöten eines Rahmenrohres eines Fahrrades mit einer Muffe eine sehädliche Erhitzung des Rohres an der am meisten der Bruchgefahr unterlie genden Stelle ein, die ein wenig vom Muffen ende entfernt liegt.. Als Folge davon kann leicht an dieser Stelle infolge der beim Ge- braucli des Fahrrades auftretenden Belastun gen ein soggenannter Kaltbruch eintreten.
Diese Nachteile sollen nun erfindungs- gemHss dadurch beseitigt werden, dass die Rah menteile auf einem Teil ihrer Eingriffslänge in m ärmeleitende Berührung gebraelit und da nach auf induktivem Wege durch elektrische Ströme erhitzt. Eierden. Diese Art der Wärme zufuhr zeichnet sieh dadurch aus, dass die zu verbindenden Teile sehr sehnell auf die zum Hartlöten nötige Temperatur erhitzt werden können. An Hand der Zeichnung werden tlusführungsbeispiele der Erfindung erläu tert.
Es zeigen: Fig.1 in grösserem Massstabe die Verbin dung eines Rohres mit einer Muffe nach dem ersten Beispiel in einem halben Längsschnitt. vor dem Löten, Fig.2 die gleiche Verbindung, teils im Längsschnitt, teils in Seitenansicht. nach Aus führung des Lötvorganges, Fig. 3 eine Anordnung von Induktionsspu len und Kühlbrausen zur Herstellung von Rohrverbindungen für Rahmen von Fahr zeugen, Fing. 4 und 5 in grösserem Massstab die Ver bindung eines Rohres mit einer Muffe nach dem zweiten Beispiel in einem halben Längs schnitt vor Ausführung und nach Ausführung des Lötvorganges.
In Fig.l und 2 ist 1 eine beispielsweise am Steuerrohr 2 sitzende Muffe und 3 ein damit zu verbindendes Rahmenrohr. Rohr 3 und Muffe 1 greifen auf einer angemessenen Länge ineinander. Dabei ist der in die Muffe eingreifende Teil des Rohres im Durchmesser abgesetzt, und zwar so, dass das Rohr auf dem grössten Teil a der Eingriffslänge schliessend in die Muffe passt, indem es auf diesem Teil aussen das gleiche Nennmass hat wie die Muffe innen.
Auf dem restlichen Teil der Eingriffs länge, nämlich auf dem dem äussern Ende der Muffe benachbarten Teil b, hat das Rohr da gegen ein kleines, in der Zeichnung etwas übertrieben dargestelltes Übermass, das bei dem bei Fahrrädern üblichen Rohrdurchmes ser von etwa 2 7 mm zweckmässig 0,2 mm be trägt, gegebenenfalls aber auch grösser sein kann. In der Nähe des Endes des innern Verbindungsteils des Rohres 3 ist. in dieses eine ringsumlaufende Nut 4 von flachem, eckigem Querschnitt eingedrückt, die als Schmelzkammer dient. Diese nimmt einen aus Hartlötmetall bestehenden flachen Ring 5 auf, der zum Einbringen in die Sehme1zkammer geschlitzt ist.
Die Dicke des Ringes, der zweck mässig eine Breite von etwa 3,5 mm und eine Dicke von etwa 0,5 mm hat, ist etwas kleiner als die beispielsweise 0,7 mm betragende Tiefe der Ringnut 4, und der Ring 5 liegt mit seiner Innenseite am Rohr 3 an, während er aussen gegenüber der Muffe 1 etwas Spiel hat.
mach Einlegen des Hartlötringes 5 in die Schmelzkammer 4 wird das Rohr 3 mit einem erheblichen Druck in die Muffe 1 eingepresst. Dabei kommen die beiden zu verbindenden Teile 1 und 3 auf dem der Schmelzkammer benachbarten Teil a ihrer Eingriffslänge in eine gut wärmeleitende Berührung, ohne dass hier eine Verformung stattfindet, während auf dem Teil b der Eingriffslänge wegen des hier vorhandenen Übermasses des Rohres die Verbindungsteile verformt, nämlich einerseits zusammengedrückt, anderseits aufgeweitet werden, wobei die so erzeugte elastische Span nung zur Folge hat, dass Rohr und Muffe auf dem Teil b ihrer Eingriffslänge unverrückbar fest ineinandersitzen,
indem hier ein sogenann ter Festsitz oder gar ein Presssitz erzeugt wird. Alsdann werden die Verbindungsteile, aus--ge- nommen an der Zone des Fest- oder Presssit- zes b, auf die zum Löten erforderliche Tem peratur erhitzt. Die Erhitzung geschieht auf induktivem Wege durch elektrische Ströme, indem mittels einer darumgelegten Spule in Muffe und Rohrende ein elektrischer Strom mit. einer Frequenz, die zwischen 1000 und 10 000 Hertz liegen kann, induziert wird.
Die Spule wird so angebracht, dass ihre Induk tionswirkung sieh über die Schmelzkammer 4 und die unmittelbar daran sich anschliessen den Teile von Rohr 3 und Muffe 1, jedoch nicht über die Fest- oder Presssitzzone b, also etwa über die Länge c, erstreckt. Durelr die induktiven Ströme tritt eine überaus schnelle Erhitzung der ztr verbindenden Teile ein, so dass sie in der kurzen Zeit von etwa 1? Sek. auf die zum Hartlöten erforderliche Tempera tur erhitzt. sind.
Dabei kommt der Ilartlöt- metallring 5 zum Schmelzen, und das 1-e- sehmolzene Lot dringt infolge Kapillarwir- kung in Form einer dünnen Schicht 5x in den feinen Haarspalt ein, der sieh beim Er bitzen auf dem Teil cc der Eingriffslänge zwi schen den Verbindungsteilen 1 und 3 bildet, so dass das Lot bei seinem Erstarren Rohr 3 und Muffe 1 fest. miteinander verbindet.
In folge der kurzzeitigen Erhitzung und ihrer örtlichen Beschränkung auf die Lötzone ist eine schädliche @r@rärmung der Verbindungs teile an dem dem Ende der Muffe 1 benach barten Fest- oder Presssitz b verhindert, so dass hier die beim Ineinanderpressen von Rohr und Muffe durch Kaltverformung er zeugte elastische Spannung erhalten bleibt, also neben der Lötverbindung gleichzeitig eine mechanische V erbindunf- von Rohr und Muffe durch den Fest- oder Presssitz gewährleistet ist.
Um eine sehädliehe I@r ärmun g der Press- sitzzone b und des ausserhalb der Muffe 1 liegenden Teils des Rahmenrohres 3 zu ver hindern, kann überdies während der induk tiven Erhitzung der Lötzone eine Kühlung der Verbindungsteile an der Fest- oder Press- sitzzone b erfol-en, indem hier Kühlwasser aufgespritzt wird.
Das Hartlöten geschieht bei mit ihrer Achse senkrecht oder wenigstens aufrecht stehenden Verbindungsteilen. Man kann dann, wie in Fig.3 gezeigt, die Kühlung unterhalb der Induktionsspule 6 durch eine einfache Ringbrause 7 für das Kühlwasser bewirken. Bei Fahrradrahmen kann auch so verfahren werden, dass das Erhitzen und Löten zweier benachbarter Rohrverbindungen, z.
B. der Verbindungen des obern und untern Rahmen- rohres 3 und 3a mit denn Steuerrohr 2 gleich zeitig gesehielit. Zu dem Zwecke werden, wie iii Fig. 3 gezeigt, zwei Induktionsspulen 6 ver wendet, die durch einen Halter 8 zni einem Doppelheizgerät in Form einer Brille verbun den sind. Die Spulen 6 sind zwecks Aufbrin- l;ens auf die Rohre in an sich bekannter \V eise teilbar und können an den Teilungsfugen ge eignete Verbindungskontakte haben.
Unter den Induktionsspulen sind die beiden Ring brausen 7 angeordnet, welche dazu dienen, während der induktiven Erhitzung der Löt- zonen die Fest- oder Presssitzzonen b und die daran sieh anschliessenden, ausserhalb der Muffen 1, la lieg-enden Rohrteile zu kühlen. Die beiden Brausen 7 sind durch biegsame Leiteigen mit einer hühlwasserzufuhr ver bunden.
Die Ausführung nach Fig. 4 und 5 unter scheidet sieh vom ersten Beispiel dadurch, dass die Ringnut -1 dadurch ersetzt ist, dass der Endteil d des innern Vei-bindeng"steils 1 auf einen etwas kleineren Durehinesser abge setzt ist.
Dieser abgesetzte Teil trä;-t die Ilart- lötiuetallzwisehenlage 5a in Form\ eines Haft- iiber7uges. Das Anbringen des Oberzuges ge- si@hielit vorteilhaft durch sogenannte Taueh- löteng, indem das Rollreede d in ein flüssiges Lötinetallbad eingetaucht wird.
Zur Erzielung- der gewünschten Dicke des Haftüberzuges kann dabei erforderlichenfalls ein mehrmali- ges Tauchen erfolgen.
Auf dem Teil a der Eingriffslunge hat das Rohr 3 aussen wieder das -leielie Neniniass wie die -Tuffe 1. innen, während auf dein dein Ende der Muffe be- naelibarten Teil b das Rohr wieder ein t;
\ber- iwiss von etwa. 0,? nenn hat, so dass beim Inein- anderpressen von Rolir und bluffe auf der Länge a eine gut wärmeleitende Berührung stattfindet, während bei b ein Fest- oder Pre1-.>- sitz erzeugt wird.
Die zu verbindenden Teile oerden ähnliell wie mit Bezug auf (las Bei spiel nach Fig-. l bis 3 beschrieben, auf einem der Ilartlötnietallzwisellenla-e 5a benachbar- ten Teil auf induktivem Wege erhitzt, wäh rend die Fest- oder Presssitzzone b kühl 1ehal- ten wird. Das schmelzende Lötmetall fliesst.
-iederum infolge Iiapillarwirkung in den auf der Länge a zwischen den Verbindungsteilen entstehenden Haarspalt, so dass eine Rohr und Muffe verbindende dünne Lötmetall- schiebt 5x gebildet wird.
Das Rohr könnte auf dem Teil a seiner Eingriffslänge leicht versehieblieh in der Muffe sitzen, wobei die wärmeleitende Berüh rung nur stellenweise dadurch geschieht, dass Rohr und/oder Muffe von der genauen Zy linderform oder/und von der genau geraden Form etwas abweichen, wie dies zum Beispiel bei dünnwandigen Rohren ohne weiteres der Fall ist. An Stelle einer ringförmigen Hart lötmetallzwischenlage könnte eine aus meh reren Plättehen bestehende Zwischenlage an <B>-</B>ordnet sein, sein, die in mehreren auf dem Rohr umfang verteilten, als Schmelzkammer dienen den Vertiefungen des innern Verbindungsteils angeordnet sind.
Beim Hartlöten kann ein vor dem Zusammenpressen der Verbindungsteile aufgebrachtes Löt- oder Flossmittel angewen det werden. Das Flossmittel hat zweckmässig eine pastenförmige Beschaffenheit, so dass es beim Ineinanderpressen der Verbindungsteile als Gleitmittel dient. Um ein besonders gutes Haften des geschmolzenen Lötmetalles an den Lötflächen zu erreichen, können diese Flächen durch Beizen oder Sa.ndstrahlbehandlung me tallisch rein gemacht werden.
Um die der Wärmeleitung dienende Berührung zwischen den Verbindungsteilen zu verbessern, können die Berührungsflächen vor dem Zusammen pressen der Verbindungsteile phosphatiert werden. Die zusätzlich zur Lötverbindung vor handene mechanische Verbindung durch einen Fest- oder Presssitz kann in geeigneten Fäl len, z. B. bei der Verbindung der Rahmen- rolire eines Fahrrades mit den am Tretlager gehäuse vorgesehenen Muffen, verkürzt oder auch entbehrt werden. In dem Falle kann das Rahmenrohr an seinem aus der Muffe heraus- tretenden Teil gekühlt werden.
Ausser den dargestellten Verbindungsarten von Rohren finit Muffen kann auch eine Verbindung von Rohren miteinander oder mit Nippeln vor genommen werden, wobei die Nippel ge- wünsehtenfalls auch die Form von vollen Zapfen haben können. Ferner können zwei Rohre durch eine die benachbarten Enden beider Rohre umgreifende Muffe verbunden werden. Endlich ist die Anwendung nicht auf Y Fahrrad- und Kraftradrahmen beschränkt, sondern auch bei Rohrverbindungen an an dern Fahrzeugen mit Rohrrahmen, beispiels weise an Gepäckanhängern für Fahrräder oder Krafträder, möglich.
Mit den erläuterten Verfahrensbeispielen ist es möglich, die Erhitzung örtlich zu be grenzen, also auf die Lötzone zu beschränken, so dass eine schädliche Erhitzung der benach barten Rohrteile vermieden werden kann. Es ist wegen der scharfen Begrenzung der induk tiven Heizung ohne weiteres möglich, die an die Lötzone sich anschliessenden Teile wäh rend der in der Lötzone stattfindenden Erhit zung, beispielsweise durch Aufspritzen von Wasser, zu kühlen. Eine Schwächung der Rahmenrohre durch Erhitzung ihrer am mei sten der Bruchgefahr unterliegenden Teile ist damit verhütet, so dass die derart gelöteten Fahrradrahmen sich durch gute Festigkeits eigenschaften auszeichnen.
Daneben besteht der Vorteil, dass der für das Hartlöten erfor derliche Zeitaufwand ganz erheblich abgekürzt und damit diese Arbeit virtsehaftlicher ge staltet wird. Der Anwendung der für andere Zwecke bekannten induktiven Erhitzung bei der Hart- lötverbindung von ineinandergesteckten Roh ren bzw. Rohren und lIuffen oder Nippeln stand bisher die Schwierigkeit.
entgegen, dass die zur Anwendung kommenden induktiven Ströme mit Frequenzen von 1000 bis 10 000 Hertz vornehmlich in den äussern Schichten des der Induktion unterworfenen Metalles kreisen, also eine sogenannte Hautwirkung haben, so dass das innere Rohr durch das äussere gewissermassen abgeschirmt wird und dieses bereits Verbrennungserseheinungen aufweist, bevor noch die Lötstelle auf Löt- temperatur gekommen ist.
Die praktisehen Arbeiten des Erfinders haben aber ergeben, dass die Hautwirkung kein ernstliches Hinder nis zu sein braucht und die Schwierigkeit überwunden werden kann, wenn für eine aus reichende wärmeleitende Berührung zwischen den zu verbindenden Teilen gesorgt wird, so dass der innere Verbindungsteil ausser durch unmittelbare Stromwärme zugleich durch Wärmeleitung vom äussern Teil her erhitzt wird.
Zu dem Zwecke können die zu verlöten- ten Rohre oder das Rohr und die Muffe oder der Nippel schliessend ineinandergesteckt wer den, indem an der Lötzone das äussere Rohr innen und das innere Rohr aussen gleiches Kennmass haben. Die zu \erbrodenden Teile können aber auch leicht versehieblich inein- andergreifen,
wenn in der Lötzone eine stel lenweise Berührung durch vorhandene Ab weiehungen von der (Yeiiauen Zvlinderform oder/und die vorhandenen Geradheitsabwei- ehungen gesichert ist. Gegebenenfalls kann auch die Lötmetallzwisehenlage zur Erzielung einer wärmeleitenden Berührung leerangezo gen werden, indem sie so bemessen oder ange ordnet wird, dass sie beim Ineinanderstecken der Verbindungsteile infolge radialen oder auch axialen Zusammendrückens an beiden Teilen zur Anlage kommt.
Es wird zweckmässig so vorgegangen, dass die Hartlötmetallzwiseheiilage an einer vom Ende des äussern Verbindun--steils entfernten Stelle, nämlich zum Beispiel in der Nähe des Endes des innern Verbindungsteils, ange- braeht.und die Induktionswirkung auf einen der Lötzwischenlage benaehbarten Teil der Eingriffslänge der Verbindungsteile be schränkt. wird. Dabei können die Verbindungs teile oder wenigstens das aus der Verbindungs stelle herausragende Rohr während der induk tiven Erhitzung in der Nähe des Endes des äussern Verbindun-steils gekühlt werden.
Die Hartlötnietallzwisehenlage kann, vorzugsweise in Form eines Ringes, in einer in den innern Verbindungsteil eingedrüekten, von einer Ringnut gebildeten, geschlossenen Sebmelz- kammer angeordnet werden, wobei die Induk tionswirkung über die Sehmelzkaminer und unmittelbar daran sieh anschliessende Ab schnitte der ineinander-reifenden Verbin dungsteile erstreckt werden kaini. Eine vor teilhafte Ausführungsmöglichkeit besteht auch darin, dass die Hartlötzwischenlage an einem der beiden Verbindungsteile in Form eines Ilaftüberzuges angebracht wird.
Dieser Haft überzug aus Lötmetall wird vorzugsweise am Ende des innern Verbindungsteils angeord net. Er kann durch Tauehlöten erzeugt wer den, wobei gegebenenfalls ein mehrmaliges Tauchen stattfinden kann. Da die induktive Erhitzung örtlich be grenzt werden kann, besteht die Möglichkeit, zur Entlastung der Lötverbindung eine zu sätzliche mechanische Verbindung vorzusehen, die aus einem Fest- oder Presssitz besteht, was eine Rohrverbindung von grosser Festigkeit und Ilaltbarkeit ergibt.
Zu dem Zwecke kön nen die zu verbindenden Teile auf einem ausserhalb der Lötzone liegenden Teil ihrer Eingriffslänge mit einem zur Erzielung eines Fest- oder Presssitzes geeigneten Übermass in einandergepresst werden. Bei der induktiven Erhitzung der Lötzone kann z-#veckmässig die Fest- oder Presssitzzone gekühlt werden, so dass die beim Ineinanderpressen erzeugte ela stische Spannung der Verbindungsteile erhal ten bleibt. Die Fest- und Presssitzzone kann sich zweckmässig am Ende des äussern Verbin dungsteils befinden, während die Lötzone wei ter innen liegen kann.