Verfahren zum Anschweissen eines Metallbestandteiles an die Aussenseite eines Blechhohlkörpers mittels zweier Presschweiss-Elektroden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweissen eines Metallbestandteiles an die Aussenseite eines Blechhohlkörpers mittels zweier Pressschweiss-Elektroden. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Mittel zur Durchführung, das Erzeugnis sowie eine Anwendung des Verfahrens.
Das elektrische Pressschweissen, auch Widerstandsschweissen genannt, ist bekanntlich eines der zur Auto maüsierung bestgeeigneten Schweissverfahren und hat in der Praxis bereits zur Entwicklung und Inbetriebnahme von hochleistungsfähigen Schweissautomaten geführt.
Eine Schwierigkeit engt jedoch den Anwendungsbereich des Widerstandsschweissens ein. Diese Schwie rigkeit ergibt sich aus der Notwendigkeit, dass die der Schweiss-Stelle abgekehrten Flächen der miteinander zu verschweissenden Bestandteile in unmittelbaren Kontakt mit den Strom zuführenden bzw. abführenden Elektroden zu bringen sind, damit erstens der Schweissstrom auf kürzestem Weg die den geringsten Leitungsquerschnitt aufweisende Schweissstelle erreicht und dort die notwendige Schweisstemperatur erzeugt und zweitens damit die Elektroden auch den zur Schweissung notwendigen Anpressdruck direkt auf die zu verschwei beenden Teile ausüben können.
Diese Voraussetzungen sind nicht bei allen Formen der zur Verschweissung in Frage kommenden Bestandteile gegeben, insbesondere nicht bei solchen, bei denen die der Schweissstelle abgekehrte Fläche des Bestandteiles nicht ohne weiteres zugänglich ist. Dies trifft für praktisch alle Blechhohlkörper zu. In der Tat ist bei einem Blechhohlkörper, besonders bei einem allseitig geschlossenen oder bei einem mit nur verhältnismässig kleinen Öffnungs-Stutzen, die Innenwand praktisch nicht mehr für eine grossflächige Widerstands-Schweisselektrode zugänglich, so dass es nicht möglich scheint, mittels Widerstandsschweissung einen Metallbestandteil an die Aussenseite eines derartigen Hohlkörpers aus Blech anzuschweissen.
Man musste daher in solchen Fällen z. B. zur Autogen- oder zur Lichtbogen-Schweissung greifen, was im Vergleich zur Widerstandsschweissung mit einem ganz erheblichen Mehraufwand an Arbeit und Zeit verbunden ist, ganz abgesehen davon, dass die Güte der auf diese Weise erzeugten Schweissnaht, namentlich bei dünnwandigen Blechhohlkörpern, nicht immer gewährleistet ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das die aufgezeigte Lücke im Anwendungsbereich des verhältnismässig leicht automatisierbaren Widerstandsschweissens zu füllen vermag.
Das vorgeschlagene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schweissstrom und die Anpresskraft quer durch den Hohlraum des Hohlkörpers zur Schweissstelle geleitet werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Mittel vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Zwischenglied mit zwei voneinander abgekehrten Kontaktflächen vorgesehen ist, welche gegeneinander druckfest abgestützt, elektrisch miteinander verbunden und dazu bestimmt sind, an gegenüberliegenden Bereichen der Innenwand des Hohlkörpers anzuliegen.
Das Zwischenglied kann zweckmässig bereits bei der Herstellung des Hohlkörpers selbst in diesen eingebracht und im Bereich der Schweissstelle, z. B. mittels einer Sicke, einer Vertiefung oder eines Schweisspunktes gehaltert werden. Das Zwischenglied stellt bei der Durchführung der nach der Fertigstellung des Hohlkörpers erfolgenden Pressschweissung des Metallbestandteiles gewissermassen eine verlorene Zwischenelektrode dar, die in Serie mit der von aussen her an den Hohlkörper angesetzten Schweisselektrode geschaltet ist und von dieser durch die Wandung des Hohlkörpers hindurch sowohl den Schweissstrom als auch den Anpressdruck übernimmt, quer durch den Hohlraum des Hohlkörpers hindurchleitet und an der gegenüberliegenden Wand des Hohlkörpers wieder abgibt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 die Anfangs- (links) und die Endphase (rechts) des zum Anschweissen eines Anschlussnippels an die Flachseite eines Plattenheizkörpers angewandten Verfahrens, wobei der Heizkörper in einem Teilschnitt und der Nippel sowie das Zwischenglied im Schnitt dargestellt sind, und
Fig. 2 in ähnlicher Darstellungsweise wie in Fig. 1 die Anfangs- und die Endphase einer Anwendungsform, bei der zwei Plattenheizkörperelemente parallel zueinander mit einem Verbindungsstutzen verbunden werden.
Man erkennt in Fig. 1 einen Plattenheizkörper 1, der seinerseits durch eine obere Schale 2 und durch eine untere Schale 3 aufgebaut ist. In die Schalen 2 und 3 sind vor ihrem Zusammenfügen zum Heizkörper 1 Vertiefungen 4 und 5 eingepresst worden, so dass beim Zusammenfügen der beiden Schalen ein Hohlraum 11 entsteht. Solche Plattenheizkörper sind bekannt und finden sich z.B. im Schlatter Bulletin Nr. 12s vom Februar 1968 beschrieben. Dabei ist zu bemerken, dass bei solchen Heizkörpern die obere Schale und die untere Schale sowohl als getrennte Bestandteile gepresst und anschliessend umfangsseitig miteinander verschweisst werden können, als auch an einer Kante zusammenhängend in einem Stück gepresst und anschlie ssend längs dieser Kante aufeinandergefaltet und längs den übrigen drei Seitenkanten miteinander verschweisst werden können.
In Fig. 1 ist von allen Hohlräumen in einem solchen Heizkörper nur der Hohlraum 11 dargestellt.
Von der oberen Schale 2 ist nur eine Seitenkante 6 und von der unteren Schale 3 ebenfalls nur eine Seitenkante 7 dargestellt, die miteinander mit einer Pressschweissnaht 8 verbunden sind.
In der unteren Schale 3 ist eine Anschlussbohrung
9 ausgebildet, an der es im vorliegenden Beispiel gilt, ein T-Stück oder Anschlussnippel 14 anzuschweissen.
Nach der herkömmlichen Technik hätte dieser Anschlussnippel an seinem in Fig. 1 oben erscheinenden Ende mittels einer Autogen- oder einer Lichtbogenschweissung manuell an die untere Schale 3 geschweisst werden müssen, zumal der Hohlraum 11 bei fertiggestelltern Heizkörper 1 nicht mehr für eine Press schweiss-Elektrode zugänglich ist.
Im vorliegenden Fall wurde vor der Verbindung der beiden Schalen 2 und 3 miteinander ein den Hohlraum durchquerendes Zwischenglied in Form eines Ringes
12 eingebracht, dessen Innendurchmesser grösser als der Durchmesser der Anschlussbohrung 9 ist. Um den Ring
12 bei geschlossenem Heizkörper gegen eine Verschie bung zu sichern, ist die Anschlussbohrung 9 derart aus geführt, dass die Bobrungskanten 10 sich in den Hohl raum 11 und in den Ring 12 hineinerstrecken und somit zur genauen Positionierung des Ringes 12 in bezug auf die Bohrung 9 dienen. Ausserdem weist der Ring 12 eine Reihe von am Umfang regelmässig verteilten, durchgehenden Radialbohrungen 13 auf, die dazu be stimmt sind, das beim Betrieb des Heizkörpers 1 durch die Anschlussbohrung 9 zugeführte Medium in den den
Ring 12 umgebenden Hohlraum 11 weiterzuleiten.
Es versteht sich, dass der Gesamtquerschnitt der Bohrungen 13 zu diesem Zweck mindestens so gross, vorteilhaft aber etwas grösser als der Durchlassquerschnitt der Boh rung 9 gewählt wird.
Der bereits erwähnte Anschlussnippel 14 ist sowohl an seinem oberen wie an seinem unteren Ende auf herkömmliche Weise vorbearbeitet, um eine Pressschweissung zu ermöglichen. Diese Vorbearbeitung besteht (am oberen Ende) in der Ausbildung einer inneren Fase 19 einer an diese anschliessenden äusseren Fase 20 und an einer an die äussere oder innere Fase anschlie ssenden Anschlagschulter 18, die im vorliegenden Fall an die innere Fase anschliesst.
Die entsprechenden vorbearbeiteten Flächen an dem unteren Ende des Anschlussnippels 14 sind die innere Fase 22 und die äussere Fase 23 und die Anschlagschulter 21.
Dass im vorliegenden Beispiel die Kante zwischen den beiden Fasen 19 und 20 bzw. 22 und 23 näher am Aussendurchmesser des geraden Abschnittes 15 des Nippels 14 als am Innendurchmesser gewählt wurde, hat seinen Grund darin, dass mit bei gleichen Gesamtabmessungen des Nippels eine grössere Toleranz in der Positionierung des Nippels 14 in bezug auf die Bohrung 9 zugestanden werden kann.
Der dargestellte Nippel 14 besitzt auch einen mit einer Innenbohrung 32 mit Innengewinde 17 versehenen abzweigenden Schenkel 16, an den z. B. ein Leitungsrohr, ein Entlüftungshahn oder ein Zuführventil auf herkömmliche Weise angeschlossen werden kann. Es versteht sich aber, dass der Nippel 14 auch mehr als eine Abzweigung aufweisen kann, wodurch sich an der selben Stelle z. B. eine Leitung und zugleich ein Entlüftungshahn, oder ein Anschlussventil und ein Entlüftungshahn anschliessen lassen.
Im dargestellten Beispiel ist vorgesehen, das untere Ende des Nippels 14 mit einem anzuschweissenden Deckel 24 zu verschliessen. Dieser Deckel 24 weist eine eingepresste Vertiefung 25 auf, so dass der Deckelboden 31, etwa wie dargestellt, in den Innendurchmesser des Nippels passt. Diese Anordnung, nämlich von oben nach unten der Reihe nach, obere Schale 1, Ring 12, untere Schale 3, Nippel 14 und Deckel 24, wird nun zwischen Plattenelektroden E1 und E9 einer Press schweissmaschine (nicht dargestellt) gebracht. Die Elek troden E1 und E2 sind mittels Leistungen 28 bzw. 29 an eine gesteuerte Stromquelle P angeschlossen.
Danach wird den Elektroden El und E2 ein Stromstoss zugeführt und zugleich ein in Richtung der Pfeile
30 (Fig. 1) wirkender Druck vermittelt.
Der nun an den Scheiteln zwischen den Fasen 19 und 20 sowie 22 und 23 einsetzende Vorgang ist die bekannte Pressschweissung. Dabei entstehen die Pressschweissnähte 26 und 27, und der Nippel l4 verkürzt sich um das Mass 2h (Fig. 1 links) nämlich um jenes
Mass, bis die Anschlagschulter 18 bzw. 21 zum Auf liegen auf die zugekehrten und zugeordneten Flach seiten kommen. Damit sinkt die Stromdichte im Be reich der Schweissstelle sprungartig infolge Erhöhung der Kontaktfläche, der Schweissvorgang ist somit be endet.
In Fig. 2 ist eine Anwendungsform des Verfahrens dargestellt, bei dem in einem Arbeitsgang zwei Platten heizkörper parallel zueinander über ein Verbindungs stück aneinander angeschweisst werden.
Man erkennt in der oberen Hälfte der Fig. 2 und mit den gleichen Hinweisziffern versehen den Platten heizkörper 1. Der einzige Unterschied gegenüber Fig. 1 besteht darin, dass der als Zwischenglied dienende Ring
12 nicht mit den eingezogenen Kanten der Bohrung 9 zentriert ist, sondern mittels einer in der oberen Schale 2 eingedrückten Vertiefung 33, die in der Art eines Eindrückdeckels in den Ring 12 eingreift.
Anstelle des Nippels 14 tritt bei dieser Anwendungsform ein Verbindungsstück 114, das an seinen beiden Enden wiederum eine äussere Fase 120 bzw. 123, eine innere Fase 119 bzw. 122 und daran anschliessend, eine Anschlagschulter 118 bzw. 121 aufweist.
Der zweite Plattenheizkörper ist mit 101 bezeichnet.
Er ist aus einer oberen Schale 102 und einer unteren Schale 103 aufgebaut, welche an ihren Seitenkanten 106 bzw. 107 mittels einer Pressschweissnaht 108 dicht miteinander verschweisst sind. Durch eingepresste Vertiefungen 104, 105 umschliessen die beiden Schalen 102, 103 einen Hohlraum 111, in welchen ein Ring 112 mit Radialbohrungen 113 zu demselben Zweck wie der Ring 12 eingebracht und mittels einer Vertiefung 133 zentriert ist.
Während die obere Elektrode E1 hier wiederum auf die obere Schale des Heizkörpers 1 angesetzt ist, ist die untere Elektrode E2 an die untere Schale 103 des Heizkörpers 101 angesetzt. Nun wiederholt sich der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Vorgang, wobei zwei Schweissnähte 126 und 127 entstehen, die das Verbindungsstück 114 mit dem oberen und mit dem unteren Heizkörper verbinden.
Zu bemerken ist hier, dass dem Verbindungsstück 114 in diesem Fall nicht nur die Aufgabe zufällt, eine dichte Verbindung zwischen den Hohlräumen 11 und 111 herzustellen, sondern auch den nach der Verschweissung verbleibende Abstand von Heizkörper zu Heizkörper zu bestimmen. Dieser Abstand entspricht im wesentlichen dem Abstand der Anschlagschulter 118 von der Anschlagschulter 121.
Da die Fig. 1 und 2 zur besseren Verdeutlichung nicht massstäblich wiedergegeben sind, seien Beispiele für die verwendeten Werkstoffe und für die Abmessungen der anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Anwendungsformen einige Zahlenwerte genannt.
- Heizkörper 1 oder 101 (tiefgezogenes Eisenblech):
Blechstärke 1,25 mm - Zwischenring 12 oder 112 (Stahl oder Temperguss)
Innendurchmesser max. 23 mm
Aussendurchmesser min. 32 mm
Anzahl und Durchmesser der Radialbohrungen 13 bzw. 113 67 mm - Anschlussstück 14 oder Verbindungsstück 114 (Temperguss)
Innendurchmesser 23 mm
Aussendurchmesser 32 mm
Anschlussbohrung 32 (falls vorhanden, wie bei Anschlussstück 14, für
Zuführventil und/oder Leitungs anschluss) G 1/2" oder G 3/8"
Anschlussbohrung (nicht dargestellt) für Entlüftung G 1/8" oder G 1/4"
Abstand von Schulter 18 zu Schulter 21 37 mm
Höhe der Fasen (h) 0,7-1 mm
Breite der Schulter 18 oder 21 etwa 2,5 mm
Blechstärke Abschlussdeckel 24 (nur Fig. 1) etwa 1,25 mm - Einstellrichtwerte für Press-Schweissung (50 Hz)
Anpresskraft 1500 Kp
Schweisszeit 20 Per.
Schweiss-Strom 55000 A
Dieses Beispiel sowie weitere durchgeführte Versuche führten zu folgenden empirischen Dimensionierungsregeln, bei denen, unter Verwendung eines Hohlkörpers aus tiefgezogenem Eisenblech und Anschlussstücken aus Temperguss, beste Resultate erzielt wurden.
In den folgenden Formeln bedeuten:
L: Breite der Press-Schweissnaht (26, 27, 126, 127) s: Dicke des Blechs
S: Schweissfläche, d. h. Gesamtfläche, die an einer
Schweiss-Stelle zur Verschweissung gelangt D,d: Aussendurchmesser bzw. Innendurchmesser des anzuschweissenden Nippels oder Anschluss-Stückes
N: Querschnittsfläche des Anschluss-Stückes h: Höhe der Fasen 20, 23, 120, 123 Lmin ¯ 1,1,1.1zu1,2 s ; s: ¯ 1/2 (D + d) :r Lmin;Y2(D$d).Lmin; N = Dz - - d2 - , 3 S = 31 (D + d) 3d Lmin;
4 4
Daraus: L,, N (D-d)) und
6 D-d6,6.
. 7,2 s; L ¯L
2
Als Dimensionierungsangabe für den Innen- und Aussendurchmesser für das Zwischenglied 12 möge dienen, dass dessen nutzbare Querschnittsfläche vorteilhaft grösser als die Schweissfläche S sein soll, aber nicht die Grösse der Querschnittsfläche N zu erreichen braucht. Dabei soll unter nutzbare Querschnittsfläche im Zusammenhang mit dem Ring 12 jene Fläche verstanden werden, die bei einem Schnitt quer zur Ringachse und auf der Höhe der Achsen der Bohrungen 13 angeschnitten würde.
Es versteht sich, dass bei der anhand der Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform das Verbindungsstück 114 ohne weiteres durch ein T-Anschlussstück 14, wie in Fig. 1 beschrieben, oder mit einem Verteilstück mit mehreren Anschlussmöglichkeiten, ersetzt werden kann, um Zuführventile, Entlüftungshahnen und/oder Leitungen zu beiden, mit der Heizkörperbatterie verbundenen Heizkörpern 1, 101 anschliessen zu können.
Diese Ausführungsvariante gestattet in einem Arbeitsgang nicht nur, die beiden Heizkörper 1 und 101 miteinander zu verbinden, d. h. parallel zu schalten, sondern zugleich auch die Anschlussmöglichkeit für Ventile, Entlüftungshahnen und/oder Anschlussleitungen zu schaffen.
Zu den vorstehend genannten Massen, Materialangaben und Einstellwerten ist zu sagen, dass sie keinesfalls einschränkend aufgefasst werden sollen. Grundsätzliche Forderungen sind lediglich die Pressverschweissbarkeit des Blechs mit dem Material des Metallteiles und eine genügend hohe Leitfähigkeit sowie mechanische Druckfestigkeit des Zwischengliedes, um unter Beibehaltung der mechanischen Werte sowohl den Schweissdruck als auch den Schweissstrom mit einem Mindestmass an Verlusten der Schweissstelle weiterzuleiten.
Das im Zusammenhang mit der Herstellung von Plattenheizkörpern beschriebene Verfahren bietet inso fern einen erheblichen Vorteil, als man, unabhängig davon, ob Heizkörperbatterien oder auch nur Einzelheizkörper hergestellt werden, mit einem Anschlussstück einer einzigen Art auskommt, was die Automatisierung schlussstück wäre vorteilhaft als Verteilstück auszubilden, d. h. als Rohrleitungsstück, in welches zwei rechtwinklig zueinander und rechtwinklig auf dem Rohrleitungsstück stehende Abzweigungen münden. Dabei würden je nach dem einzelnen Verwendungszweck des mit einem solchen Anschluss-Stück hergestellten Heizkörpers die nicht benötigten Abzweigungen nachträglich z. B. mit einem Stopfen verschlossen.
Dem Formge stalter bleibt weitgehende Freiheit bei der äusseren Formgebung des Anschlussstückes, damit der fertige Heizkörper vom Standpunkt der Ästhetik aus ein befriedigendes Ganzes bildet.
Method for welding a metal component to the outside of a sheet metal hollow body using two pressure welding electrodes
The present invention relates to a method for welding a metal component to the outside of a sheet metal hollow body by means of two pressure welding electrodes. The invention also relates to a means for implementing the method, the product and an application of the method.
Electric pressure welding, also known as resistance welding, is known to be one of the most suitable welding processes for automating and has already led to the development and commissioning of high-performance automatic welding machines in practice.
However, one difficulty narrows the scope of resistance welding. This difficulty arises from the need for the surfaces of the components to be welded to be welded away from the welding point to be brought into direct contact with the electrodes supplying or discharging the current so that, firstly, the welding current takes the shortest route to the welding point with the smallest line cross-section reached and generated the necessary welding temperature there and, secondly, so that the electrodes can also exert the contact pressure required for welding directly on the parts to be welded.
These prerequisites are not given for all forms of the components that are eligible for welding, in particular not for those in which the surface of the component facing away from the welding point is not readily accessible. This applies to practically all sheet metal hollow bodies. In fact, in the case of a sheet metal hollow body, especially one that is closed on all sides or one with only a relatively small opening nozzle, the inner wall is practically no longer accessible for a large-area resistance welding electrode, so that it does not seem possible to use resistance welding to attach a metal component to the To weld the outside of such a hollow body made of sheet metal.
You therefore had to z. B. resort to oxy-fuel or arc welding, which is associated with a considerable amount of additional work and time compared to resistance welding, quite apart from the fact that the quality of the weld seam produced in this way, especially with thin-walled sheet metal hollow bodies, is not always is guaranteed.
The present invention now aims to create a method of the type mentioned at the outset which is able to fill the gap shown in the application area of resistance welding that is relatively easy to automate.
The proposed method is characterized in that the welding current and the contact pressure are passed transversely through the cavity of the hollow body to the welding point.
To carry out the method, a means is proposed which is characterized in that an intermediate member is provided with two contact surfaces facing away from one another, which are supported against one another in a pressure-resistant manner, are electrically connected to one another and are intended to rest on opposite areas of the inner wall of the hollow body.
The intermediate member can expediently be introduced into the hollow body itself during manufacture and in the area of the weld, e.g. B. be held by means of a bead, a recess or a welding point. When performing the pressure welding of the metal component after the completion of the hollow body, the intermediate element represents, so to speak, a lost intermediate electrode which is connected in series with the welding electrode attached to the hollow body from the outside and from this through the wall of the hollow body both the welding current and also takes over the contact pressure, passes it transversely through the cavity of the hollow body and releases it again on the opposite wall of the hollow body.
Preferred exemplary embodiments of the method are described below with reference to the drawing.
It shows:
Fig. 1 shows the beginning (left) and the end phase (right) of the method used for welding a connection nipple to the flat side of a panel heater, the heater being shown in partial section and the nipple and the intermediate member in section, and
FIG. 2 shows, in a manner similar to that in FIG. 1, the beginning and the end phase of a form of application in which two panel heating elements are connected parallel to one another with a connecting piece.
One recognizes in FIG. 1 a panel radiator 1, which in turn is constructed by an upper shell 2 and a lower shell 3. In the shells 2 and 3, before they are joined together to form the heating element 1, depressions 4 and 5 have been pressed so that a cavity 11 is created when the two shells are joined together. Such panel radiators are known and can be found e.g. described in Schlatter Bulletin No. 12s of February 1968. It should be noted that in such radiators the upper shell and the lower shell can be pressed as separate components and then welded together on the circumference, as well as pressed together in one piece on one edge and then folded on top of one another along this edge and along the others three side edges can be welded together.
In Fig. 1 of all the cavities in such a radiator only the cavity 11 is shown.
Only one side edge 6 of the upper shell 2 and also only one side edge 7 of the lower shell 3 is shown, which are connected to one another with a pressure weld 8.
In the lower shell 3 is a connection hole
9, to which it is necessary in the present example to weld a T-piece or connection nipple 14.
According to the conventional technology, this connection nipple would have had to be manually welded to the lower shell 3 at its end appearing at the top in FIG. 1 by means of an oxy-fuel or arc welding, especially since the cavity 11 is no longer accessible for a press welding electrode when the heater 1 is finished is.
In the present case, prior to the connection of the two shells 2 and 3 to one another, an intermediate member in the form of a ring which traverses the cavity was provided
12 introduced, the inner diameter of which is greater than the diameter of the connection bore 9. Around the ring
12 to secure against displacement when the radiator is closed, the connection hole 9 is made such that the Bobrungskanten 10 extend into the cavity 11 and into the ring 12 and thus serve for the precise positioning of the ring 12 with respect to the hole 9 . In addition, the ring 12 has a number of evenly distributed on the circumference, through radial bores 13, which are true, the medium supplied during operation of the heater 1 through the connection hole 9 in the
Ring 12 surrounding cavity 11 forward.
It goes without saying that the overall cross-section of the bores 13 is selected to be at least as large, but advantageously somewhat larger, than the passage cross-section of the bores 9 for this purpose.
The already mentioned connection nipple 14 is pre-machined both at its upper and at its lower end in a conventional manner in order to enable a pressure welding. This pre-processing consists (at the upper end) in the formation of an inner bevel 19, an adjoining outer bevel 20 and a stop shoulder 18 adjoining the outer or inner bevel, which in the present case adjoins the inner bevel.
The corresponding pre-machined surfaces at the lower end of the connection nipple 14 are the inner bevel 22 and the outer bevel 23 and the stop shoulder 21.
The reason that in the present example the edge between the two chamfers 19 and 20 or 22 and 23 was chosen closer to the outer diameter of the straight section 15 of the nipple 14 than to the inner diameter is due to the fact that with the same overall dimensions of the nipple, a greater tolerance in the positioning of the nipple 14 with respect to the bore 9 can be allowed.
The illustrated nipple 14 also has a branching leg 16 provided with an internal bore 32 with internal thread 17 to which, for. B. a conduit, a bleed valve or a supply valve can be connected in a conventional manner. It goes without saying, however, that the nipple 14 can also have more than one branch, whereby z. B. a line and at the same time a vent valve, or a connection valve and a vent valve can be connected.
In the example shown, it is provided that the lower end of the nipple 14 is closed with a cover 24 to be welded on. This cover 24 has a pressed-in recess 25 so that the cover base 31 fits into the inside diameter of the nipple, for example as shown. This arrangement, namely from top to bottom in sequence, upper shell 1, ring 12, lower shell 3, nipple 14 and cover 24, is now brought between plate electrodes E1 and E9 of a press welding machine (not shown). The electrodes E1 and E2 are connected to a controlled power source P by means of powers 28 and 29, respectively.
Thereafter, the electrodes E1 and E2 are supplied with a current surge and at the same time an in the direction of the arrows
30 (Fig. 1) applied pressure.
The process that now begins at the vertices between the chamfers 19 and 20 as well as 22 and 23 is the known pressure welding. This creates the pressure weld seams 26 and 27, and the nipple 14 is shortened by the dimension 2h (left in FIG. 1), namely by that
Measure until the stop shoulder 18 or 21 come to lie on the facing and associated flat sides. As a result, the current density in the area of the weld drops suddenly as a result of the increase in the contact area, and the welding process is thus ended.
In Fig. 2 an application form of the method is shown in which two plates radiators are welded parallel to each other via a connection piece in one operation.
The plate radiator 1 can be seen in the upper half of FIG. 2 and provided with the same reference numbers. The only difference from FIG. 1 is that the ring serving as an intermediate member
12 is not centered with the drawn-in edges of the bore 9, but by means of a depression 33 pressed into the upper shell 2, which engages in the ring 12 in the manner of a press-in cover.
In place of the nipple 14, in this embodiment there is a connecting piece 114, which in turn has an outer bevel 120 or 123, an inner bevel 119 or 122 and, adjoining this, a stop shoulder 118 or 121 at its two ends.
The second panel heating element is labeled 101.
It is constructed from an upper shell 102 and a lower shell 103, which are tightly welded to one another at their side edges 106 and 107 by means of a pressure weld 108. The two shells 102, 103 enclose a cavity 111 by means of pressed-in recesses 104, 105, in which a ring 112 with radial bores 113 is introduced for the same purpose as the ring 12 and centered by means of a recess 133.
While the upper electrode E1 is in turn attached to the upper shell of the heater 1, the lower electrode E2 is attached to the lower shell 103 of the heater 101. The process described in connection with FIG. 1 is now repeated, with two weld seams 126 and 127 being produced which connect the connecting piece 114 to the upper and lower heating elements.
It should be noted here that the connection piece 114 in this case not only has the task of producing a tight connection between the cavities 11 and 111, but also of determining the distance from radiator to radiator remaining after the welding. This distance corresponds essentially to the distance between the stop shoulder 118 and the stop shoulder 121.
Since FIGS. 1 and 2 are not shown to scale for better clarity, examples of the materials used and some numerical values for the dimensions of the application forms described with reference to FIGS. 1 and 2 are given.
- Radiator 1 or 101 (deep-drawn sheet iron):
Sheet metal thickness 1.25 mm - intermediate ring 12 or 112 (steel or malleable cast iron)
Inside diameter max. 23 mm
Outside diameter min. 32 mm
Number and diameter of radial bores 13 or 113 67 mm - connection piece 14 or connection piece 114 (malleable cast iron)
Inner diameter 23 mm
Outside diameter 32 mm
Connection hole 32 (if available, as with connection piece 14, for
Supply valve and / or line connection) G 1/2 "or G 3/8"
Connection hole (not shown) for venting G 1/8 "or G 1/4"
Distance from shoulder 18 to shoulder 21 37 mm
Height of the chamfers (h) 0.7-1 mm
Width of shoulder 18 or 21 about 2.5 mm
Sheet metal thickness of cover plate 24 (only Fig. 1) approx. 1.25 mm - setting guide values for pressure welding (50 Hz)
Contact pressure 1500 Kp
Welding time 20 per.
Welding current 55000 A.
This example as well as other tests carried out led to the following empirical dimensioning rules, in which the best results were achieved using a hollow body made of deep-drawn sheet iron and connecting pieces made of malleable cast iron.
In the following formulas mean:
L: width of the press weld seam (26, 27, 126, 127) s: thickness of the sheet metal
S: welding surface, d. H. Total area that is part of a
Welding point to be welded D, d: outer diameter or inner diameter of the nipple or connection piece to be welded on
N: cross-sectional area of the connection piece h: height of the chamfers 20, 23, 120, 123 Lmin ¯ 1,1,1.1 to1,2 s; s: ¯ 1/2 (D + d): r Lmin; Y2 (D $ d) .Lmin; N = Dz - - d2 -, 3 S = 31 (D + d) 3d Lmin;
4 4
From this: L ,, N (D-d)) and
6 D-d6.6.
. 7.2 s; L ¯L
2
The dimensioning information for the inner and outer diameter for the intermediate member 12 should be that its usable cross-sectional area should advantageously be larger than the welding area S, but need not reach the size of the cross-sectional area N. In this context, the usable cross-sectional area in connection with the ring 12 should be understood to mean that area which would be cut at a cut transverse to the ring axis and at the level of the axes of the bores 13.
It goes without saying that in the embodiment described with reference to FIG. 2, the connecting piece 114 can easily be replaced by a T-connecting piece 14, as described in FIG. 1, or with a distribution piece with several connection options, in order to connect supply valves, vent taps and / or to be able to connect lines to both radiators 1, 101 connected to the radiator battery.
This embodiment variant not only allows the two radiators 1 and 101 to be connected to one another in one operation, i.e. H. to switch in parallel, but at the same time to create the connection option for valves, vent cocks and / or connection lines.
Regarding the dimensions, material specifications and setting values mentioned above, it should be said that they are in no way to be interpreted as restrictive. The only basic requirements are that the sheet metal can be press welded to the material of the metal part and that the conductivity and mechanical compressive strength of the intermediate link are sufficiently high in order to transmit both the welding pressure and the welding current with a minimum of losses to the welding point while maintaining the mechanical values.
The method described in connection with the production of panel radiators offers a considerable advantage in that, regardless of whether radiator batteries or even just individual radiators are produced, one connection piece of a single type can be used, which would advantageously make the automation end piece as a distribution piece, d. H. as a pipe section into which two branches at right angles to each other and at right angles to the pipe section open. Depending on the individual purpose of the radiator produced with such a connection piece, the branches that are not required would subsequently z. B. closed with a stopper.
The designer remains largely free in the external shape of the connection piece, so that the finished radiator forms a satisfactory whole from the point of view of aesthetics.