CH414889A - Verfahren zum Impulsschweissen - Google Patents

Verfahren zum Impulsschweissen

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CH414889A
CH414889A CH150265A CH150265A CH414889A CH 414889 A CH414889 A CH 414889A CH 150265 A CH150265 A CH 150265A CH 150265 A CH150265 A CH 150265A CH 414889 A CH414889 A CH 414889A
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CH
Switzerland
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capacitor
voltage
welding
charging
charged
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Application number
CH150265A
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English (en)
Inventor
Schuetz Fritz
Original Assignee
Resistronic Ag
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Publication date
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Publication of CH414889A publication Critical patent/CH414889A/de

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/26Storage discharge welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description


  Verfahren     zum        Impulsschweissen       Das Patent betrifft ein Verfahren zum     Impuls-          schweissen,    bei welchem ein sekundär an den  Schweisskreis angeschlossener Impulstransformator  durch Kondensatorentladung gespeist wird, eine Ein  richtung zur Durchführung des Verfahrens und nach.  dem Verfahren     hergestellte    Werkstücke.  



  Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird  die Schweissstelle mittels eines ersten und eines  nachfolgenden     zweiten;        transformierten        Kondensator-          entladungsstromes,        vorzugsweise        mit        annähernd    dem  Doppelten der Energie geladen, welche für die erste  Entladung angewandt wurde.  



  Es hat sich gezeigt, dass dadurch erheblich. bes  sere Schweissresultate erzielt werden können. Bei  spielsweise können nach diesem     Verfahren    auch  thermisch vorbehandelte Federn, die bisher für das  Widerstandsschweissen ungeeignet waren, mit ande  rem Teilen verschweisst werden. Ausserdem genügt  bei diesem Verfahren ein kleinerer als der bisher  übliche Schweissdruck. Dadurch wird die beim  Punktschweissen entstehende Vertiefung an der Aus  senseite der Schweissstelle bzw. beim     Stumpfschweis-          sen    eines Stiftes auf eine Platte, die an der dem Stift  abgewandten Plattenseite entstehende Erhöhung  wesentlich kleiner als bisher. Auch werden die  Schweissungen gleichmässiger.

   Die beim bisherigen  Schweissen mit einem einzigen Entladungsstromstoss  nachteilige Erscheinung, dass bei gleichartigen Werk  stückteilen mit übereinstimmenden Bedingungen so  wohl ordnungsgemässe als auch explosionsartig ver  laufende Schweissungen mit unbrauchbarem Ergeb  nis erzielt wurden, wird durch das     erfindungsgemässe     Verfahren vermieden.  



  Die Vorteile des     erfindungsgemässen    Verfahrens  beruhen vermutlich darauf, dass der erste     Entla-          dungsstromstoss    eine kleinflächige, metallische Ver-    bindung zwischen .den Werkstückteilen herstellt, und  der zweite Entladungsstromstoss im Widerstand der  dadurch geschaffenen Verbindungsstelle die zur Bil  dung des Schweissbutzens erforderliche Wärme er  zeugt.  



  Beim Wechselstromschweissen hat man zwar  schon mehrere Wechselstromwellen, beim     Schweis-          sen    mit Stromprogramm. zur Verbesserung des  Schweissresultates je mehrere Vorwärmstrom-,  Schweissstrom- und Nachwärmstromwellen ange-,  wandt. Dadurch wurden aber die durch das erfin  dungsgemässe Verfahren erzielbaren Resultate nicht  erhalten.

   Auch ist das Impulsschweissverfahren, bei  welchem der Schweissstromimpuls     (Kondensatorent-          ladungsstromstoss),    also die Stromzeit, in der Regel  kürzer als die Zeit ist, während welcher die     Ver-          schmelzung    an der Schweissstelle erfolgt, mit dem       Wechselstromschweissen,    bei welchem die Ver  schmelzung in der Stromzeit erfolgt, nicht vergleich  bar. Bisher hat man beim Impulsschweissen Wert  darauf gelegt, die gesamte elektrische Energie in  einem einzigen kurzen Entladungsstromstoss der  Schweissstelle zuzuführen. In der Möglichkeit, Wär  meverluste dadurch zu vermeiden, sah man einen  wesentlichen Vorteil des Impulsschweissens.  



  Die Einrichtung zur Durchführung des     erfin-          dungsgemässen    Verfahrens hat wenigstens einen  Kondensator Lademittel für diesen Kondensator,  einen Stosstransformator, an dessen Sekundärwick  lung ein Schweisskreis angeschlossen ist, und Schalt  mittel, um den Kondensator nacheinander mit den  Lademitteln und der Primärwicklung des Impuls  transformators zu verbinden.  



  Bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist die  Ladespannung oder die Kapazität des Kondensators  beim     übergang    von einem ersten zu einem nachfol-      genden zweiten Lade- und Entladevorgang erhöhbar.  In der Zeichnung sind zwei     Ausführungsbeispiele     der     Einrichtung    dargestellt. Im     Zusammenhang    damit  werden auch das     erfindungsgemässe    Verfahren und  dessen Erzeugnis beispielsweise beschrieben.  



  Fig. 1 und 2 zeigen je ein Schaltbild einer Ein  richtung zum     Impulsschweissen.     



  Die Einrichtung, deren Schaltung in Fig. 1 gezeigt  ist, hat einen Kondensator 1, einen Ladegleichrichter  2 mit einem an das     Wechselstromnetz    3     anzuschlies-          senden    Wechselstromeingang 21 und zwei Gleich  stromausgängen 22 und 23, welche je eine Gleich  spannung zur Ladung des Kondensators 1 liefern.  Dabei ist die Spannung am Ausgang 23 etwa 1,4 mal  so hoch wie die Spannung am Ausgang 22. Die  Schaltung hat     ausserdem    einen Impulstransformator  4, dessen Sekundärwicklung 42 an einen     Schweiss-          kreis    5 angeschlossen ist.

   Der Kondensator 1 ist  durch zwei Schalter 61 und 62 mit je einem der Aus  gänge 22 und 23 des Gleichrichters 2 und durch einen  elektronisch steuerbaren Schalter (Siliziumdiode 63)       mit    der Primärwicklung 41 des Stosstransformators 4  verbunden. Im Ruhezustand sind die Schalter 61 und  62 geöffnet und das Ventil 63 ist gesperrt. Im Strom  kreis der Schalter 61 und 62 liegt je ein Ladewider  stand 71 bzw. 72 zur Begrenzung der     Kondensatorla-          destromstösse.    Die Einrichtung hat ein Steuergerät 8,  welches vom Wechselstromnetz 3 gespeist wird, die  Schalter 61 und 62 steuert, eine Steuerspannung, für  das Ventil 63 liefert und an einen     Kommandoschalter     81 angeschlossen ist.

   Das Steuergerät 8 ist so ausge  führt, dass es nach einem durch Schliessen des Schal  ters 81 gegebenen Kommando den Schalter 62  schliesst, nach Beendigung der Ladezeit des     Konden-          sators    1 der Schalter 62 öffnet, danach die Sperrung  des Ventils 63 aufhebt, nach Ablauf der Entladezeit  des Kondensators 1 das Ventil 63 sperrt und den  Schalter 61 schliesst, nach Ablauf der Ladezeit des  Kondensators 1 den Schalter 61     öffnet        und    die Sper  rung des Ventils 63 erneut aufhebt und dieses Ventil  nach Ablauf der Entladezeit des Kondensators 1 wie  der sperrt.

   Das Steuergerät 8 kann ausserdem ande  ren Steuerzwecken dienen, beispielsweise bei einer  Punktschweissmaschine den Elektrodenvor- und  Rückschub, bei einer Stumpfschweissmaschine den  Werkstückvorschub steuern.  



  Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von  derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass sie zwei Kon  densatoren 11 und 12, einen Ladegleichrichter 2 mit  nur einem Ladespannungsausgang 22 und zwei steu  erbare Ventile 66 und 67 sowie ein Steuergerät 9 mit  anderen Steuerfunktionen als das Steuergerät 8 hat.  Der     Kondensator    12 hat die doppelte Kapazität des  Kondensators 11. Der Ausgang 22 des Ladegleich  richters 2 ist über einen Widerstand 73 und einen  Schalter 64 an den Kondensator 11 angeschlossen,  welcher durch das steuerbare Ventil 66 mit der     Pri-          närwicklung    41 verbunden ist.

   Ausserdem ist der  Ausgang 22 über einen Widerstand 74 und einen  Schalter 65 an den Kondensator 12 angeschlossen,    welcher durch das steuerbare Ventil 67 mit der Pri  märwicklung 41 verbunden ist. Der dem Kommando  schalter 81 der Fig. 1 entsprechende Schalter ist in  Fig. 2 mit 91 bezeichnet. Das Steuergerät 9 steuert  die Schalter 64 und 65 und liefert je eine Steuerspan  nung für die Ventile 66 und 67.

   Die Funktion des  Steuergerätes 9 besteht darin, dass dasselbe nach Be  tätigung des Schalters 91 den Schalter 64 schliesst,  nach Ablauf der Ladezeit des Kondensators 11 die  sen Schalter 64 öffnet und die Sperrung des Ventils  66 aufhebt, nach Ablauf der Entladezeit des     Konden-          sators    11 das Ventil 6 sperrt, den Schalter 65  schliesst, diesen Schalter nach Ablauf der Ladezeit  des     Kondensators    12 öffnet und danach die Sperrung  des Ventils 67 aufhebt und dieses Ventil nach Ablauf  der Entladezeit des Kondensators 12 wieder sperrt.

    Die Schalter 64 und 65 können auch in Ruhelage ge  schlossen     sein,    wobei der Schalter 64 bzw. 65 jeweils  dann in geöffneter Stellung gehalten wird, wenn die  Sperrung .des Ventils 66 bzw. 67 aufgehoben ist.  



  Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 erläu  tert, werden durch Betätigung des Kommandoschal  ters 81 bzw. 91 zwei Kondensatorentladungen  nacheinander ausgelöst, wobei der     Entladungsstrom-          stoss    durch den Stosstransformator 4 transformiert  wird und die Schweissstelle im Schweissstromkreis 5  erhitzt. Dabei hat der zweite     Kondensatorentladungs-          stromstoss    eine grössere Energie als der erste.  



  Zum Punktschweissen an thermisch behandelten  Federn. mit einer Dicke von ca. 0,08 mm kann in der  Schaltung nach Fig. 1 der Kondensator 1 eine Kapa  zität von 100 Mikrofarad haben, der Ausgang 22  eine Spannung von 50 Volt und der Ausgang 23 eine  Spannung von 70 bis 75 Volt liefern und das über  setzungsverhältnis des Stosstransformators 22,5:1 be  tragen, wobei die Schweisselektroden aus einer  Kupfer-Kobaltlegierung bestehen, eine     leichtbom-          bierte    Spitze von ca. 0,6 mm Durchmesser haben und  einer     Schweissdruckkraft    von ca. 1,5 kg unterworfen  werden.

   In .der Schaltung nach     Fig.    2 kann im übri  gen unter gleichen Bedingungen der Kondensator 11  eine Kapazität von 100 Mikrofarad und der Konden  sator 12 eine Kapazität von 200 Mikrofarad haben,  wobei der Ausgang 22 eine Spannung von 50 Volt  liefert.  



  Die Schaltung nach     Fig.    1 muss im übrigen so  dimensioniert sein, dass der Stromkreis, welcher aus  dem Kondensator 1, der     Streuinduktivität    des Impuls  transformators 4 und dem mit dem Quadrat des       übersetzungsverhältnisses    dieses Transformators (im  übrigen Zahlenbeispiel 22,52) multiplizierten Wider  stand des Schweisskreises 5 (einschliesslich Sekun  därwicklung 42) besteht, aperiodisch ist. Bei der  Schaltung nach     Fig.    2 muss diese Bedingung sowohl  mit dem Kondensator 11 als auch mit dem Konden  sator 12 erfüllt sein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Impulsschweissen, bei welchem ein sekundär an den Schweisskreis angeschlossener Impulstransformator durch Kondensatorentladung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissstelle mittels eines ersten und eines nachfol genden zweiten transformierten Kondensatorentla- dungsstromstosses, der mindestens die Energie des ersten hat, erhitzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Erzeugung der beiden trans formierten Kondensatorentladungsstromstösse ein Kondensator auf eine erste Spannung geladen, entla den und danach auf eine zweite Spannung welche mindestens gleich der ersten Spannung ist, geladen und entladen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Erzeugung der beiden trans formierten Kondensatorentladungsstromstösse ein auf eine Spannung geladener erster Kondensator ent laden und danach ein auf dieselbe Spannung gelade ner zweiter Kondensator, welcher mindestens die Kapazität des ersten hat, entladen wird. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I oder Unter anspruch 1 oder Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kondensator zur Erzeugung des zweiten Entladungsstromstosses mit annähernd dem doppelten Wert der für die erste Entladung aufge wandten Energie geladen wird.
    PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I mit wenigstens einem Kon densator, Lademitteln für diesen Kondensator, einem Impulstransformator, an dessen Sekundärwicklung ein Schweisskreis angeschlossen ist, und Schaltmit teln, um den Kondensator nacheinander mit den Lademitteln und der Primärwicklung des Impuls transformators zu verbinden, dadurch gekennzeich net, dass die Ladespannung oder die Kapazität des Kondensators beim Übergang von einem ersten zu einem zweiten Lade- und Entladevorgang erhöhbar ist. UNTERANSPRÜCHE 4.
    Einrichtung nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch einen Kondensator, Lademittel mit einer niedrigen und einer höheren Ladespannung und Schaltmittel, um den Kondensator zuerst mit der niedrigeren Ladespannung aufzuladen durch die Pri märwicklung zu entladen und danach auf die höhere Ladespannung aufzuladen und durch die Primär wicklung zu entladen. 5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrigere und die höhere Ladespannung sich wie 1 : 1,4 verhalten. 6.
    Einrichtung nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch zwei Kondensatoren verschiedener Kapazität und Schaltmittel, um beide Kondensatoren auf dieselbe Spannung zu laden und den Kondensator kleinerer Kapazität und danach den Kondensator grösserer Kapazität durch die Primärwicklung zu ent laden. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kapazität der beiden Kondensatoren wie 1 : 2 verhalten. B. Einrichtung nach Patentanspruch II oder einer der Unteransprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch ein Steuergerät mit einem Kommandoschalter, dessen einmalige Betätigung zwei Lade- und Entladevor- gänge nacheinander auslöst.
    PATENTANSPRUCH III Werkstück, geschweisst nach dem Verfahren ge- mäss Patentanspruch I.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2125549A1 (de) * 1971-02-19 1972-09-29 Hilti Ag
FR2177047A1 (de) * 1972-03-22 1973-11-02 Oraltechnic Anstalt
FR2395807A1 (fr) * 1977-06-27 1979-01-26 Towne Robinson Fastener Cy Procede et machine de faconnage d'un ecrou, notamment pour fixer des roues de vehicules
US8183494B2 (en) 2004-02-25 2012-05-22 Borgwarner Inc. Method for connecting a sheet metal component, such as a pipe, to a cast metal component, such as a housing port, in particular for an exhaust system

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US8183494B2 (en) 2004-02-25 2012-05-22 Borgwarner Inc. Method for connecting a sheet metal component, such as a pipe, to a cast metal component, such as a housing port, in particular for an exhaust system

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