Verfahren zum Kaltschweissen von Körpern unter Druckanwendung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltschweissen zweier Körper aus Metall oder einer Metallegierung in einer Stumpfverbindung unter Anwendung von Druck, d. h. das Verschweissen zweier Körper in einer Stumpfverbindung durch An wendung genügenden Druckes, um ein Fliessen des Metalls oder der Metallegierung zu bewirken, so dass eine Verschweissung entsteht, ohne dass von aussen eine wesentliche Wärmemenge zugeführt werden müsste.
Es ist bereits bekannt, zwei Körper aus Metall oder einer Metallegierung in einer Stumpfverbindung durch Anwendung von Druck kalt zu schweissen, indem man jeden dieser Körper in der Nähe des zu verschweissenden Endes fasst, so dass eine Biegung des Körpers vermieden wird, aber gleichzeitig ein gewisses seitliches Fliessen des Materials des Körpers an der Verbindungsstelle möglich ist, und indem man die beiden Körper zusammenbringt, so dass der Druck an der Verbindungsstelle durch die beiden Körper selbst übertragen wird, wobei das Material beider Körper seitlich ausfliesst, so dass die beiden Körper miteinander verschweisst werden.
In der Pra xis ist es schwierig, durch das vorgenannte Verfahren eine wirklich zuverlässige Stumpfverbindung zu er halten, da es schwierig ist, dafür zu .sorgen, dass die Enden der stumpf zu verschweissenden Körper genau rechtwinklig geschnitten sind und dass diese Enden frei von Oxyden sind. Die beiden vorgenann ten Ursachen können die Stumpfschweissung beein trächtigen.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum kalten Stumpfschweissen unter Druckanwendung anzugeben, mit welchem zu verlässigere Stumpfschweissungen als mit bekannten Verfahren erzielt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren, welches zur kalten Stumpfschweissung von Stab- oder drahtför- migen Körpern unter Druckanwendung dient, wobei die genannten Körper aus einem Metall oder einer Metallegierung bestehen, die sich durch Druckver wendung kaltschweissen lässt, ist dadurch gekenn zeichnet, dass man die benachbarten Enden der beiden Körper unter Druck in eine erste Lage bringt, in welcher die beiden Körper sich stumpf berühren,
so dass das Material beider Körper seitlich ausfliesst, dass man weiter die beiden Körper trennt und sie wiederum unter Druck in eine zweite Lage bringt, in welcher sie aneinander anliegen, so dass weiteres Material beider Körper seitlich ausfliesst und die beiden Körper miteinander verschweisst werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug nahme auf die Zeichnung beispielsweise näher er läutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Grundriss einer möglichen Form einer Kaltschweisseinrichtung mit Druckanwendung, welche sich zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens, beispielsweise zum Verschweissen von Dräh ten, eignet, Fig.2 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig.1, und Fig.3 bis 10 schematische Seitenansichten des Drahtes in der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 in verschiedenen Stufen des Schweissvorganges.
Die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 weist eine U-förmige Grundplatte 1 mit einem festen Block 2 und einem gleitenden Block 3 auf. Der Aufbau des festen Blockes 2 und des gleitenden Blockes 3 sind identisch, so dass die Beschreibung des festen Blockes 2 für beide Blöcke Gültigkeit hat. Der feste Block 2 ist mit der Grundplatte 1 durch Schrauben 4 ver- bunden und weist sich verjüngende Rinnen 5 mit Seitenwänden 7 in seiner oberen Oberfläche auf. Die Rinne 5 weist Schlitze 6 auf, welche parallel zu den Seitenwänden 7 verlaufen.
Eine Backen-Halteplatte 8 ist in der Rinne 5 gleitbar angeordnet und weist einen nach oben ge bogenen Teil 9 auf. An diesem Teil 9 der Platte 8 ist ein Stift 10 befestigt, welcher von einer Druck feder 11 umgeben ist. Der Stift 10 erstreckt sich in eine Bohrung 12 im festen Block 2 und kann in dieser Bohrung gleiten. Die Platte 8 weist parallele Seiten 13 mit Ansätzen 14 auf, welche Schlitze 15 enthalten.
Weiter sind zwei Backenhälten 17 und 18 vor gesehen, welche so ausgebildet sind, dass beim Zu sammenbringen der beiden Hälften die Seiten 16 der Backenhälften eine Form aufweisen, welche der sich verjüngenden Rinne 5 im festen Block 2 entspricht. Die beiden Backenhälften bilden zusammen einen Schlitz 19 und eine Bohrung 20. An den Backen hälften 17 und 18 sind Stifte 21 befestigt, welche in die Schlitze 15 der Platte 8 und in den Schlitz 6 des festen Blockes 2 eindringen. Ein an der Backenhälfte 17 befestigter Stift 22 ist in der Bohrung 23 der Backenhälfte 18 gleitbar. Die Deckplatten 24 halten die Backenhälften 17 und 18 und die Platte 18 in der Rinne 5 der Platte 2.
Der gleitende Block 3 weist zwei Ansätze 25 und einen Zapfen 26 auf, welcher zur Halterung eines Verbindungsgliedes 27 zwischen den Ansätzen 25 dient. Die U-förmige Grundplatte 1 weist Stege 28 und 29 auf, welche an den Stellen 30 und 31 eine Vertiefung aufweisen, in welchen die Scheiben 32 und 33 untergebracht sind. Die Scheiben 32 und 33 sind in den Vertiefungen 30 und 31 drehbar, und zwar um die Zapfen 34 und 35, an denen sie befestigt sind. Der Zapfen 34 durchsetzt den Steg 29 und ist mit einem Hebel 36 verkeilt, welcher einen Hand griff 37 aufweist. In den Scheiben 32 und 33 ist parallel zur Rotationsachse der Scheiben aber ex zentrisch bezüglich dieser der Stift 38 befestigt, welcher eine Bohrung 39 im Verbindungsglied 27 durchsetzt.
Auf der Achse 41 ist ein Backensperrhebel 40 montiert, und zwar so, dass er um die genannte Achse rotieren kann und längs dieser verschiebbar ist. Die Achse 41 ist an ihren Enden in den Ansätzen 44 ge lagert, welche an der Grundplatte 1 befestigt sind. Der Hebel 40 weist einen Ansatz 45 mit einer Rille 46 auf und erstreckt sich nach unten zwischen die Paare von Backenhälften 17 und 18.
Wenn im Betrieb die beiden Backenhälftenplatten 8 entgegen der Kraft der Druckfeder 11 gegenein ander verschoben werden, üben die Ansätze 14 auf die Stifte 21, welche in den Backenhälften 17 und 18 befestigt sind, eine Kraft. aus. Die Backenhälften 17 und 18 stehen normalerweise in Berührung mit den sich verjüngenden Seiten 7 der Rinne 5, welche die Backenhälften 17 und 18 zusammenhält. Wenn die Stifte 21 durch die Ansätze 24 auf den Platten 8 nach innen gedrückt werden, verschieben sie sich auch längs der Schlitze 6 im festen Block 2 oder im gleitenden Block 3. Die Schlitze 6 bewirken, dass die Stifte 21 sich weiter auseinanderbewegen, wodurch auch die Backenhälften 17 und 18 sich auseinander bewegen.
Während die Backenhälften in der vorgenannten Art und Weise voneinander auf Abstand gehalten werden, wird der Backensperrhebel 40 aus seiner Lage zwischen den Paaren von Backenhälften 17 und 18 heraus bewegt, und es werden zwei Kupfer drähte 42 und 43 (Fig. 3), deren Enden praktisch rechtwinklig zur Längsachse der Drähte abgeschnitten sind, in die Bohrungen 20 der Backenhälften 17 und 18 eingeführt. Die Drähte 42 und 43, welche einen etwas grösseren Durchmesser aufweisen als die Boh rungen 20, ragen ein wenig aus den Backenhälften 17 und 18 gegeneinander hervor. Wenn die Drähte 42 und 43 in dieser Weise eingebracht worden sind, werden die Platten 8 freigegeben, so dass sie sich unter der Wirkung der Druckfeder 11 auseinander bewegen.
Die Backenhälften werden ebenfalls durch die Stifte 21 verschoben, bis die Seiten 16 mit den Seitenwänden 7 der Rinne 5 in Berührung stehen. Da der Durchmesser der Kupferdrähte etwas grösser ist als derjenige der Bohrungen 20, werden die Backenhälften zwangläufig etwas auseinandergehal ten. Der Backensperrhebel 40 wird dann in die Lage zwischen die Paare von Backenhälften 17 und 18 gebracht.
Wenn die Kupferdrähte 42 und 43 zwischen die Backenhälften 17 und 18 eingebracht sind und der Hebel 40 sich in der vorgenannten Lage zwischen den Paaren von Backenhälften befindet, wird der Hebel 36 durch den Handgriff 37 im Gegenuhrzeiger sinn um die Zapfen 34 und 35 gedreht. Das Ver bindungsglied 27 wird durch den Stift 38 und die Scheiben 32 nach links verschoben. Die Bewegung des Verbindungsgliedes 27 bewirkt, dass der Block 3 sich gegen den festen Block 2 bewegt, und dabei wer den die beiden Paare von Backenhälften gegenein ander verschoben, bis die Enden der Drähte 42 und 43 in die Rille 46 des Backensperrhebels 40 gelangen und die Paare von Backenhälften 17 und 18 mit dem Ansatz 45 in Berührung kommen.
Die weitere Bewegung der Paare von Backenhälften 17 und 18 bewirkt, dass die Seiten 16 gegen die Seitenwände 7 gedrückt werden. Somit werden die Backenhälften 17 und 18 in die sich verjüngende Rinne 5 hinein gepresst, so dass sie die Drähte 42 und 43 leicht verformen und erfassen. Die Paare von Backenhälf ten 17 und 18 werden dann durch Drehung des Griffes 37 getrennt, und der Hebel 40 bewegt sich aus seiner Lage zwischen den Backenhälftenpaaren, so dass die Enden der Backenhälftenpaare unbehin dert einander gegenüber stehen, wie dies aus der Fig.3 hervorgeht.
Der Griff 37 wird dann in der Weise gedreht, dass die Paare von Backenhälften 17 und 18 gegeneinander bewegt werden und die Enden der Drähte 42 und 43 einander berühren (Fig. 4) und gegeneinander gepresst werden, so dass das Ma terial der Drahtenden nach der Seite ausfliesst, wie dies aus der Fig. 5 hervorgeht, wobei sich eine Art Nietköpfe 47 und 48 bilden. Da die Drähte 42 und 43 nur wenig aus den Backenhälften 17 und 18 herausragen, ist das seitliche Ausfliessen der Draht enden nicht genügend, damit eine Kaltschweissung stattfindet.
Die Drähte 17 und 18 mit den Nietköpfen 47 und 48 werden nun wieder voneinander getrennt, indem der Hebel 36 im Uhrzeigersinn gedreht wird, bis die Paare von Backenhälften 17 und 18 die in der Fig. 6 dargestellte Lage einnehmen.
Die Drähte 42 und 43 werden dann freigegeben und in die in der Fig.7 dargestellte Lage vorge schoben, indem man die Backenhälftenplatten 8 ge geneinander verschiebt. Hierauf werden die Drähte wie derum gefasst, indem man den Backensperrhebel 40 in die Lage zwischen die Paare von Backenhälften 17 und 18 bringt und dann die Backenhälftenpaare gegen den Ansatz 45 drückt. Die Drähte 42 und 43 ragen ungefähr um die Länge ihres Durchmessers aus den Backenhälften 17 und 18 hervor. Der Hebel 36 wird nun wiederum gedreht, um die Drähte 42 und 43 gegeneinander zu verschieben, bis die Köpfe 47 und 48 einander berühren, wie dies aus der Fig. 8 hervorgeht.
Durch Weiterführung dieser Bewegung des Hebels 36 werden die vorstehenden Enden der Drähte 42 und 43 weiter verformt, wie dies aus der Fig. 9 hervorgeht, wobei sich nun eine einwandfreie Kaltschweissung der Drahtenden ergibt.
Nachdem die Drähte in dieser Weise durch An wendung von Druck im Kaltzustand miteinander stumpf verschweisst worden sind, werden sie aus den Backenhälften 17 und 18 (Fig. 10) herausgenom men, und das verformte Kupfermaterial 49 wird dann beispielsweise mit einer Zange abgeschnitten, so dass an der Verbindungsstelle eine grobe Ober fläche verbleibt, welche ungefähr den gleichen Durch messer hat, wie die Drähte 42 und 43. Die derart miteinander verbundenen Drähte können dann schliesslich ohne weitere Bearbeitung auf den ge wünschten Durchmesser hinunter gezogen werden.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise her gestellten Stumpfverbindungen weisen eine bessere Homogenität als die durch bekannte Verfahren im Kalt zustand mit Druckanwendung hergestellten Stumpf verbindungen auf. Weiter hat es sich gezeigt, dass bei den durch das hier beschriebene Verfahren her gestellten Stumpfverbindungen kein Metalloxyd auf trat, welches bei den bekannten Verfahren zur Her stellung von Stumpfverbindungen im Kaltzustand mit Druckanwendung unbefriedigende Ergebnisse gezei tigt hat.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch zum Stumpfschweissen von Stäben oder Drähten unterschiedlichen Durchmessers verwendet werden, aber in solchen Fällen kann es sich als zweckmässig oder notwendig erweisen, das zu verbindende Ende des Stabes oder Drahtes grösseren Durchmessers zu verjüngen.
Method for cold welding of bodies with the application of pressure The present invention relates to a method for cold welding of two bodies made of metal or a metal alloy in a butt joint using pressure, i. H. the welding of two bodies in a butt joint by applying sufficient pressure to cause the metal or metal alloy to flow so that a weld occurs without a significant amount of heat having to be supplied from the outside.
It is already known to cold weld two bodies made of metal or a metal alloy in a butt joint by applying pressure by gripping each of these bodies near the end to be welded, so that a bending of the body is avoided, but at the same time a certain amount lateral flow of the material of the body is possible at the junction, and by bringing the two bodies together so that the pressure at the junction is transmitted through the two bodies themselves, the material of both bodies flowing out laterally, so that the two bodies weld together will.
In practice, it is difficult to achieve a really reliable butt joint with the aforementioned method, since it is difficult to ensure that the ends of the bodies to be butt welded are cut exactly at right angles and that these ends are free of oxides . The two above-mentioned causes can impair the butt welding.
The purpose of the present invention is to provide a method for cold butt welding with the application of pressure, with which more reliable butt welds can be achieved than with known methods. The method according to the invention, which is used for cold butt welding of rod or wire-shaped bodies under the application of pressure, said bodies consisting of a metal or a metal alloy which can be cold-welded by using pressure, is characterized in that the adjacent ends are used which brings both bodies under pressure into a first position in which the two bodies butt touch each other,
so that the material of both bodies flows out laterally so that the two bodies are further separated and they are brought under pressure into a second position in which they lie against each other, so that further material from both bodies flows out laterally and the two bodies are welded together.
The invention is explained below with reference to the drawing for example in more detail.
1 shows a plan of a possible form of a cold welding device with pressure application, which is suitable for carrying out the method according to the invention, for example for welding wires, FIG. 2 shows a side view of the device according to FIG. 1, and FIG to 10 schematic side views of the wire in the device according to FIGS. 1 and 2 in different stages of the welding process.
The device according to FIGS. 1 and 2 has a U-shaped base plate 1 with a fixed block 2 and a sliding block 3. The structure of the fixed block 2 and the sliding block 3 are identical, so that the description of the fixed block 2 is valid for both blocks. The fixed block 2 is connected to the base plate 1 by screws 4 and has tapered grooves 5 with side walls 7 in its upper surface. The channel 5 has slots 6 which run parallel to the side walls 7.
A jaw holding plate 8 is slidably disposed in the channel 5 and has an upwardly bent part 9. On this part 9 of the plate 8, a pin 10 is attached, which is surrounded by a compression spring 11. The pin 10 extends into a bore 12 in the fixed block 2 and can slide in this bore. The plate 8 has parallel sides 13 with lugs 14 which contain slots 15.
Two jaw halves 17 and 18 are also seen, which are designed so that when the two halves are brought together, the sides 16 of the jaw halves have a shape which corresponds to the tapering channel 5 in the fixed block 2. The two jaw halves together form a slot 19 and a bore 20. On the jaw halves 17 and 18 pins 21 are attached which penetrate into the slots 15 of the plate 8 and into the slot 6 of the fixed block 2. A pin 22 attached to the jaw half 17 is slidable in the bore 23 of the jaw half 18. The cover plates 24 hold the jaw halves 17 and 18 and the plate 18 in the channel 5 of the plate 2.
The sliding block 3 has two lugs 25 and a pin 26 which is used to hold a connecting link 27 between the lugs 25. The U-shaped base plate 1 has webs 28 and 29 which have a recess at points 30 and 31 in which the disks 32 and 33 are accommodated. The disks 32 and 33 are rotatable in the recesses 30 and 31, namely about the pins 34 and 35 to which they are attached. The pin 34 penetrates the web 29 and is wedged with a lever 36 which has a hand grip 37. In the disks 32 and 33, the pin 38 is fastened parallel to the axis of rotation of the disks but ex-centric with respect to the latter and penetrates a bore 39 in the connecting member 27.
A jaw locking lever 40 is mounted on the axle 41 in such a way that it can rotate about the said axle and can be displaced along it. The axis 41 is superimposed at its ends in the lugs 44 which are attached to the base plate 1. The lever 40 has a shoulder 45 with a groove 46 and extends downward between the pairs of jaw halves 17 and 18.
If the two jaw half plates 8 are moved against the force of the compression spring 11 against each other during operation, the lugs 14 exert a force on the pins 21 which are attached in the jaw halves 17 and 18. out. The jaw halves 17 and 18 are normally in contact with the tapered sides 7 of the channel 5 which holds the jaw halves 17 and 18 together. When the pins 21 are pushed inward by the lugs 24 on the plates 8, they also slide along the slots 6 in the fixed block 2 or in the sliding block 3. The slots 6 cause the pins 21 to move further apart, thereby also the jaw halves 17 and 18 move apart.
While the jaw halves are held apart in the aforementioned manner, the jaw locking lever 40 is moved from its position between the pairs of jaw halves 17 and 18 out, and there are two copper wires 42 and 43 (Fig. 3), the ends are cut practically at right angles to the longitudinal axis of the wires, inserted into the bores 20 of the jaw halves 17 and 18. The wires 42 and 43, which have a slightly larger diameter than the holes 20, protrude a little from the jaw halves 17 and 18 against each other. When the wires 42 and 43 have been introduced in this way, the plates 8 are released so that they move apart under the action of the compression spring 11.
The jaw halves are also displaced by the pins 21 until the sides 16 are in contact with the side walls 7 of the channel 5. Since the diameter of the copper wires is slightly larger than that of the bores 20, the jaw halves are inevitably somewhat kept apart. The jaw locking lever 40 is then brought into position between the pairs of jaw halves 17 and 18.
When the copper wires 42 and 43 are inserted between the jaw halves 17 and 18 and the lever 40 is in the aforementioned position between the pairs of jaw halves, the lever 36 is rotated by the handle 37 counterclockwise around the pins 34 and 35. The United link 27 is moved by the pin 38 and the discs 32 to the left. The movement of the connecting member 27 causes the block 3 to move against the fixed block 2, and thereby who the two pairs of jaw halves moved against each other until the ends of the wires 42 and 43 get into the groove 46 of the jaw locking lever 40 and the Pairs of jaw halves 17 and 18 come into contact with the shoulder 45.
The further movement of the pairs of jaw halves 17 and 18 causes the sides 16 to be pressed against the side walls 7. Thus, the jaw halves 17 and 18 are pressed into the tapered groove 5 so that they easily deform and grip the wires 42 and 43. The pairs of jaw halves 17 and 18 are then separated by rotating the handle 37, and the lever 40 moves from its position between the jaw half pairs so that the ends of the jaw half pairs are unhinderedly opposite each other, as can be seen from FIG .
The handle 37 is then rotated in such a way that the pairs of jaw halves 17 and 18 are moved towards one another and the ends of the wires 42 and 43 touch one another (FIG. 4) and are pressed against one another, so that the material of the wire ends after the Page flows out, as can be seen from FIG. 5, a type of rivet heads 47 and 48 being formed. Since the wires 42 and 43 protrude only slightly from the jaw halves 17 and 18, the lateral outflow of the wire ends is not sufficient for a cold welding to take place.
The wires 17 and 18 with the rivet heads 47 and 48 are now separated from each other again by turning the lever 36 clockwise until the pairs of jaw halves 17 and 18 assume the position shown in FIG.
The wires 42 and 43 are then released and pushed into the position shown in Figure 7 vorge by moving the jaw half plates 8 ge against each other. The wires are then taken in turn by bringing the jaw locking lever 40 into position between the pairs of jaw halves 17 and 18 and then pressing the pairs of jaw halves against the projection 45. The wires 42 and 43 protrude from the jaw halves 17 and 18 by approximately the length of their diameter. The lever 36 is now rotated again in order to move the wires 42 and 43 against one another until the heads 47 and 48 touch one another, as can be seen from FIG.
By continuing this movement of the lever 36, the protruding ends of the wires 42 and 43 are further deformed, as can be seen from FIG. 9, the wire ends now being perfectly cold-welded.
After the wires have been butt-welded to one another in this way by applying pressure in the cold state, they are taken out of the jaw halves 17 and 18 (Fig. 10), and the deformed copper material 49 is then cut off with pliers, for example, so that A rough surface remains at the connection point, which has approximately the same diameter as the wires 42 and 43. The wires connected to one another in this way can then finally be pulled down to the desired diameter without further processing.
The butt joints produced in the manner described above have a better homogeneity than the butt joints produced by known methods in the cold state with the application of pressure. It has also been shown that no metal oxide occurred in the butt joints produced by the method described here, which has shown unsatisfactory results in the known methods for producing butt joints in the cold state with the application of pressure.
The method described above can also be used for butt welding rods or wires of different diameters, but in such cases it may prove useful or necessary to taper the end of the rod or wire of larger diameter to be connected.