Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Schweissen von mindestens zwei Blechen, deren mindestens eines mindestens einen beschichteten Bereich aufweist, wobei ein elektrischer Strom durch einen Stromkreis geleitet wird, der mindestens eine Schweissstelle und Stromwege zur nichtschweissenden Stromleitung umfasst, und eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Mit Kunststoff beschichtete Bleche sind wegen ihrer rostfreien, unempfindlichen und in vielen Mustern und Farben lieferbaren Oberfläche erwünscht, jedoch lassen sich diese Bleche nicht in der üblichen Art durch Punkt- oder Rollennahtschweissen verbinden.
Gemäss einem bekannten Verfahren der vorstehend genannten Art werden die Bleche an den Schweissstellen so entschichtet, dass sich beim Aufeinandertreffen der Bleche ein elektrischer Kontakt ergibt. Bei dickeren Kunststoffschichten und auch bei dickeren Blechen können die durch die Entschichtung entstandenen Hohlräume durch eingelegte Schweisszwischenstücke ausgefüllt werden. Damit lassen sich mit den üblichen Schweissmaschinen einwandfreie Schweissverbindungen bei mit Kunststoffen, Lacken oder sonstigen Stoffen beschichteten Blechen aus Stahl, Chromnickelstahl, Aluminium oder sonstigen Metallen herstellen. Das bekannte Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die äusseren Beschichtungen der verschweissten Bleche durch Entschichten oder durch Schmelzen unter der Elektrode zerstört werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zu schaffen, das das elektrische Schweissen von mindestens zwei Blechen, deren mindestens eines mindestens einen beschichteten Bereich aufweist, mittels einer einfachen und aufwandsarmen Vorrichtung unter Vermeidung der Nachteile und Beibehaltung der Vorteile bekannter Verfahren dieser Art erlaubt.
Das Verfahren zum elektrischen Schweissen von mindestens zwei Blechen zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass mindestens ein Stromwegabschnitt zur nichtschweissenden Stromleitung durch einen Bereich des beschichteten Bleches gebildet wird, um beim Schweissen der Bleche die Beschichtung zu schonen. Die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist anderseits gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bildung eines Stromkreises, die Mittel zur Bildung mindestens einer Schweissstelle und Mittel zur Bildung von Stromwegen zur nichtschweissenden Stromleitung umfassen. Dabei ist mindestens ein an die Schweissstelle anschliessend angeordneter Stromwegabschnitt zur nichtschweissenden Stromleitung durch einen Bereich des beschichteten Bleches gebildet.
Zum Schweissen zweier zweiseitig beschichteter Bleche kann das obere Blech vorteilhafterweise oben zum Aufsetzen einer Elektrode entschichtet sein, während das untere Blech über eine Kühlplatte und eine Isolierung auf der unteren Elektrode aufliegt. Die untere Elektrode ist dabei über Kabel sowohl mit dem unteren Blech als auch mit dem oberen Blech verbunden. Beim Einschalten fliesst zunächst Strom von der oberen Elektrode durch das obere Blech zur unteren Elektrode, wodurch sich das Blech erwärmt und die zwischen den Blechen liegenden Schichten schmilzt. Unter dem Druck der oberen Elektrode biegt sich das erwärmte obere Blech durch und bekommt Kontakt mit dem unteren Blech. Der Strom fliesst nun auch über das untere Blech zur unteren Elektrode und verschweisst die beiden Bleche.
Zum Schweissen eines oberen Bleches mit zwei nebeneinanderliegenden unteren Blechen können zwei parallele Elektroden dienen, welche in Entschichtungen des oberen Bleches aufgesetzt werden. Die unteren, auf einer Kühlplatte liegenden Bleche werden dabei durch Kabel indirekt mit der entgegengesetzten Elektrode verbunden. Beim Einschalten fliesst zunächst ein Wärmstrom waagerecht im oberen Blech und nach dem Schmelzen ein Schweissstrom senkrecht durch die beiden Bleche, wodurch die Bleche gleichzeitig an zwei Punkten verbunden werden.
Zum Schweissen z. B. mit einer Elektrode und einer konzentrisch dazu angeordneten Ringgegenelektrode ist eine gemeinsame Entschichtung im oberen Blech vorgesehen. Ausserdem ist dabei die Gegenelektrode durch Kabel mit dem unteren Blech verbunden. Beim Einschalten fliesst zunächst ein Wärmstrom waagrecht zwischen den Elektroden, nach dem Schmelzen der Schichten ein Schweissstrom senkrecht durch die beiden Bleche und verschweisst sie. Die Ringelektrode beschränkt die Erwärmung des oberen Bleches auf einen kleinen Bereich.
Zum Rollenschweissen wird das obere Blech z. B. mit einer streifenförmigen Entschichtung für die Rollenelektrode versehen und zwischen die beidseitig beschichteten Bleche längs der Schweissnaht ein Draht gelegt. Beide Bleche sind dabei durch Kabel mit dem Gegenpol verbunden. Beim Einschalten fliesst ein Wärmstrom waagrecht durch das obere Blech, bis die inneren Schichten geschmolzen sind. Dann stellt der Draht Kontakt zwischen den Blechen her, wodurch auch ein Schweissstrom fliesst und den Draht mit den Blechen verschweisst. Zusätzlich kann der Draht mit dem Gegenpol verbunden sein.
Nach einer Variante kann der Draht zwischen der Schweissrolle und der oberen Schicht des oberen Bleches gelegt werden und ebenso wie die Bleche über Regulierwider stände an den Gegenpol angeschlossen sein. Das-Verfahren weist den Vorteil auf, dass jedes Entschichten vermieden wird.
Es können auch beide Bleche indirekt mit den Polen eines Sekundärkreises verbunden, zwischen Kühlplatten gelegt und durch Druckmittel zusammenpressbar sein. Zwischen die Bleche ist dabei eine Reihe von Drähten eingelegt und ihre Enden mit je einem Pol verbunden. Nach einer Variante sind zwei Reihen sich kreuzender Drähte eingelegt und gegenpolig an den Strom angeschlossen. Nach dem Einschalten fliesst ein Wärmestrom und nach dem Schmelzen der Schichten ein Schweissstrom. Mit einem Druck können viele Schweissnähte hergestellt werden. Beide Aussenseiten bleiben dabei unversehrt. Zur Unterstützung des Schweissvorganges können obere und untere Vibrationseinrichtungen angeordnet sein.
Nach dem gleichen Prinzip können die abgewinkelten Enden von Blechen z. B. von Raumtrennwänden geschweisst werden. Dazu sind an den innenliegenden Schweissstellen Entschichtungen anzubringen, dort Schweissstücke einzulegen und jedes Blech an einen Pol eines Sekundärkreises anzuschliessen. Beim Einschalten des Stromes und der Druckvorrichtung verschweissen die Bleche bei unversehrten Aussenschichten.
Die zu verschweissenden Bleche können ausserdem zwischen eine obere und eine untere Kondensatorplatte gelegt sein, um den Schweissstrom nach den Innenseiten zu verdrängen. Dadurch wird die Erwärmung der Bleche an den Aussenseiten herabgesetzt.
Nach einer Weiterausbildung des erfindungsgemässen Verfahrens kann zumindest das indirekt angeschlossene Blech für die unversehrte Aussenschicht an der Schweissstelle mit Ausfräsungen versehen sein. Nach einem ersten Beispiel lässt die Ausfräsung einen kleinen Schweisszapfen stehen, gegen welchen das entschichtete obere Blech von einer kleinen Elektrode gepresst und verschweisst wird. Nach einem zweiten Beispiel werden beide Bleche mit Schweisszapfen versehen, indirekt angeschlossen und über ein dazwischenliegendes Schweisszwischenstück verschweisst. Nach einem dritten Beispiel lässt die Ausfräsung des indirekt angeschlossenen Bleches eine mittlere Spitze stehen, das Schweisszwischenstück ist oben mit einem Zapfen oder einer Ringschneide versehen und die Blechstärke des oberen Bleches unterhalb der Elektrode vermindert.
Nach einem vierten Beispiel werden beide Innenseiten der Bleche mit rechteckigen sowie nach einem fünften Beispiel mit dreieckigen Ausfräsungen zur Aufnahme eines runden Schweisszwischenstückes versehen. Dadurch werden die Berührungsflächen bis zu Berührungspunkten oder -linien verkleinert, die Übergangswiderstände erhöht und die Schweisszone sowie die Erwärmung verringert.
Nach einem weiteren Beispiel kann eine obere Ausfräsung des oberen Bleches mit einer nach unten gerichteten Spitze versehen sein und durch eine Elektrode mit eingesetzter federnder Spitze verschweisst werden. Dazu ist nur eine einzige Ausfräsung anzubringen. Weiterhin kann die unter der Schweissstelle liegende Aussenschicht ausser durch Kühlplatten auch direkt mit dem Kühlmittel in Berührung gebracht werden.
Nach einem weiteren Beispiel werden Schweisszwischenstücke aus einem leicht schmelzbaren Material, z. B. Hartoder Weichlot, verwendet. Dadurch brauchen die Bleche nicht auf Schweisstemperatur erhitzt zu werden, die Erwärmung wird geringer.
Zur Anwendung der Kondensator-Impulsschweissung können an der Innenschweissstelle blanke Blechflächen und die zum Zünden eines Lichtbogens nötigen geringen Abstände hergestellt werden. Im einfachsten Falle weisen die beiden Innenschichten zusammen eine Stärke auf, welche dem nötigen Abstand entspricht. Bei dickeren Schichten kann der Abstand durch Eindrücken mit einem spitzen Druckstempel hergestellt werden. Weiterhin können in dem Hohlraum Zwischenschweissstücke mit nach unten und oben vorstehenden Spitzen oder Rippen eingelegt werden und die Bleche selbst beim Entschichten mit spitzen Rippen versehen werden.
Durch eine Bohrung im oberen Blech kann ein spitzer oder mit einer Ringschneide versehener Schweissstift eingesetzt und durch einen federnden Anschubbolzen während des Schweissens in den Hohlraum gedrückt werden. Dadurch wird der Hohlraum ausgefüllt. Das obere Blech bleibt eben.
Für einseitig beschichtete Bleche aus Metall, insbesondere Leichtmetall, werden z. B. Hohlräume durch Zwischenlegen einer Isoliereinlage mit Löchern geschaffen zum Einlegen ganz kleiner Zwischenschweissstücke mit hohem elektrischem Widerstand. Die kleinen Schweissstücke können aus einem zwischen den Schweissstellen flach gedrückten Draht bestehen und auf Isolierstreifen mit Löchern aufgeklebt sein.
Die Zündung des Lichtbogens kann auch mit Hilfe von Schweisszapfen eingeleitet werden, was an tragbaren Handschweissgeräten gezeigt wird. Nach einem ersten Beispiel ist das obere Blech mit einem angefrästen Schweisszapfen versehen. Das mit einem Dreibeingestell aufsetzbare Schweissgerät weist einen federbelasteten Druckstempel auf, bei dessen Aufschlagen auf dem Blech der Lichtbogen gezündet und die Schweissung durchgeführt wird.
Nach einem zweiten Beispiel wird zunächst ein Schweisszwischenstück mit einem Schweisszapfen durch eine federbelastete Elektrode auf das untere Blech geschweisst und dann ein mit Schweisszapfen versehenes oberes Blech auf das Schweisszwischenstück geschweisst. Die Bleche sind im Abstand gehalten.
Bei einem dritten Beispiel wird ein Schweissstift mit einem Halteflansch durch eine Bohrung im oberen Blech in den Hohlraum der Entschichtungen eingeführt und durch eine federbelastete Elektrode verschweisst.
Zur Stromverdrängung nach der Innenschweissstelle hin können die Blechaussenseiten durch Kondensatorplatten eingefasst und die Blechinnenseiten durch eine entgegengesetzt gepolte Kondensatorfolie getrennt sein. Die Erwärmung der Aussenschicht wird geringer.
Nach einem weiteren Beispiel kann eine Schweissstelle zunächst durch Widerstandserhitzung erwärmt und nach Umlegen eines Schalters nach dem Kondensatorimpuls Verfahren geschweisst werden. Die Erwärmung der unversehrten Aussenseite wird herabgesetzt. Endlich kann das Schweissgerät innerhalb einer Vakuumglocke untergebracht und über einen Gummiring luftdicht über einer Schweissstelle aufgesetzt sein. Der Anpressdruck ist nicht durch die Handkraft begrenzt.
An Hand der Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt und in grösserem Massstab eine geschweisste Stelle zweier zweiseitig beschichteter Bleche mit einer unversehrten Aussenschicht mit zwei indirekten Schweissstromeinleitungen und einer direkten durch eine Elektrode,
Fig. 2 zwei geschweisste Schweissstellen dreier zweiseitig beschichteter Bleche mit zwei indirekten Stromeinleitungen und zwei direkten durch zwei parallele Elektroden,
Fig. 3 eine geschweisste Stelle zweier zweiseitig beschichteter Bleche mit indirekter Stromeinleitung und direkter durch eine innere und eine äussere Elektrode,
Fig. 4 im Querschnitt eine vorbereitete Schweissnaht für zwei zweiseitig beschichtete, durch einen Schweissdraht getrennte Bleche mit indirekten Stromeinleitungen und einer direkten durch eine Schweissrolle,
Fig.
5 im Längsschnitt eine vorbereitete Schweissnaht für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit aufgelegtem Schweissdraht, mit indirekten Stromeinleitungen und einer direkten durch eine Schweissrolle,
Fig. 6 im Schnitt eine vorbereitete Nahtschweissung für zwei zweiseitige, durch Drähte getrennte Bleche mit indirekten Stromeinleitungen, eingefasst von einer Vibrationseinrichtung,
Fig. 7 im Schnitt eine vorbereitete Nahtschweissung für zwei zweiseitig beschichtete, durch sich kreuzende Drähte getrennte Bleche mit indirekten Stromeinleitungen,
Fig. 8 schaubildlich einen Schweissdraht mit sanduhrförmigem Querschnitt,
Fig. 9 mit dreieckförmigem Querschnitt,
Fig. 10 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für eine U-förmige und eine darin eingreifende Abwinkelung zweier zweiseitig beschichteter Bleche mit Schweisszwischenstücken und indirekter Stromeinleitung,
Fig.
11 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle zweier zweiseitig beschichteter Bleche mit Schweisszwischenstück und indirekter Stromeinleitung, eingefasst von Kondensatorplatten,
Fig. 12 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche, wobei das untere Blech an der Innenseite einen angefrästen Schweisszapfen aufweist,
Fig. 13 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit angefrästen Schweisszapfen und dazwischenliegendem Schweisszwischenstück,
Fig. 14 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit Ausfräsungen und Schweisszwischenstück,
Fig. 15 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit rechtwinkeligen Ausfräsungen und rundem Schweisszwischenstück,
Fig.
16 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit dreieckförmigen Ausfräsungen, rundem Schweisszwischenstück und einer Stromeinleitungsvorrichtung,
Fig. 17 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche, wobei das obere Blech mit einer äusseren Ausfräsung und einer nach unten gerichteten Spitze versehen und das untere Blech an der Schweissstelle gekühlt ist,
Fig. 18 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle mit leichtschmelzendem Schweisszwischenstück,
Fig. 19 eine Variante mit angefrästen Schweisszapfen,
Fig. 20 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit innerer Entschichtung für Lichtbogenschweissen,
Fig. 21 in Ansicht eine entschichtete Stelle mit kreisförmigen Rippen,
Fig. 22 eine Schweisszwischenscheibe beidseitig mit Rippen,
Fig.
23 ein Schweisszwischenstreifen beidseitig mit Rippen,
Fig. 24 eine streifenförmige Entschichtung mit Rippen,
Fig. 25 im Querschnitt eine vorbereitete Schweissstelle mit spitzer Ausprägung unter der Elektrode,
Fig. 26 eine vorbereitete Schweissstelle mit einem Schweisszwischenstück, das nach oben und unten gerichtete Spitzen aufweist,
Fig. 27 das Schweisszwischenstück in Ansicht,
Fig. 28 eine vorbereitete Schweissstelle mit eingesetztem Schweissstift,
Fig. 29 eine Variante mit nachschiebbarem Schweissstift,
Fig. 30 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei einseitig beschichtete Metallbleche mit Isoliereinlage und Schweisszwischenstücken,
Fig. 31 ein Isolierstreifen mit aufgeklebtem Schweissdraht.
Fig. 32 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle mit aufgesetztem Schweissgerät,
Fig. 33 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für ein unteres Blech mit am Schweissgerät gehaltenem Schweisszwischenstück und
Fig. 34 mit am Schweisszwischenstück anzuschweissendem oberem Blech,
Fig. 35 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle mit einem einzuschweissenden Schweissstift,
Fig. 36 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle für zwei zweiseitig beschichtete Bleche mit Stromverdrängungsvorrichtung durch Kondensatorplatten und -folie bei aufgesetztem Schweissgerät,
Fig. 37 im Schnitt eine vorbereitete Schweissstelle mit aufgesetztem Schweissgerät und Vorwärmeinrichtung, und
Fig. 38 eine vorbereitete Schweissstelle mit aufgesetztem Schweissgerät innerhalb einer Vakuumglocke,
Fig.
39 eine vorbereitete Schweissstelle für das Schweissen mit Hilfe eines angeschweissten Abhebebolzens und eines Bolzenschweissgerätes,
Fig. 40 die Vorbereitung der Schweissstelle eines unteren Bleches mit aufgeklebter Dichtungsfolie und
Fig. 41 das Zusammenschweissen mit einem oberen Blech mit Hilfe eines Schweisszapfens.
In Fig. 1 ist ein Blech 1 mit einer oberen Schicht la und einer unteren Schicht lb dargestellt, welches mit einem zweiten Blech 2 mit einer oberen Schicht 2a und einer unteren Schicht 2b verschweisst werden soll. Bei der Schweissung soll eine Aussenschicht, und zwar die untere Schicht 2b des Bleches 2. unverletzt bleiben. Dazu weist das Blech 1 an der Schweissstelle eine Entschichtung 1c auf, so dass eine obere Elektrode 5 Kontakt mit dem Blech 1 bekommt. Die Bleche 1 und 2 sind durch Kabel 7a, 7 mit einer unteren Gegenelektrode 6 verbunden. Die untere Schicht 2b liegt auf einer Kühlplatte 10 und diese über eine Isolierung 12 auf der flachen Gegenelektrode 6 auf. Beim Einschalten fliesst Strom von der oberen Elektrode 5 durch das Blech 1 und das Kabel 7a zur Gegenelektrode 6.
Dabei wird das Blech 1 unter der oberen Elektrode 5 erwärmt, die beiden innen liegenden Schichten lb, 2a schmelzen, es entsteht Kontakt zum Blech 2, der Strom fliesst über Blech 2 und Kabel 7 zur Gegenelektrode 6 und verschweisst die beiden Bleche unter dem Druck der oberen Elektrode. Die Schweissdaten sind so eingestellt und der Vorgang ist so gesteuert, dass die untere Schicht 2b nicht auf der Dekorseite schmilzt. Damit auch beim Auskühlen der Schweissstelle die Schicht nicht verändert wird, ist sie auf einer Kühlplatte 10 aufgelegt, welche über eine Isolierung 12 auf der Gegenelektrode 6 aufliegt.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel mit parallel nebeneinanderstehenden Elektroden. Damit kann ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb mit zwei unteren Blechen 2 und 3 mit den Schichten 2a, 2b bzw. 3a, 3b gleichzeitig verbunden werden. Das obere Blech 1 weist unter der rechten Elektrode 5 und unter der linken Elektrode 6 Entschichtungen lc auf.
Die unteren Bleche liegen auf einer Kühlplatte 10, welche auf einem Tisch 11 gelagert ist. Von der rechten Elektrode 5 führt ein Kabel 4 zum linken Blech 2 und von der Elektrode 6 ein Kabel 7 zum rechten Blech 3, wobei in jedes Kabel ein Regulierwiderstand 8 eingeschaltet ist. Beim Einschalten fliesst ein Strom von der Elektrode 5 durch das Blech 1 zur Gegenelektrode 6. Dabei wird das Blech an den Schweissstellen erwärmt, die Schichten lb, 2a bzw. lb. 3a schmelzen, es entsteht Kontakt zu den Blechen 2 und 3. Ein Teil des Stromes fliesst jetzt von der rechten Elektrode 5 über die Bleche 1, 3 und das Kabel 7 zur Gegenelektrode 6 bzw. über das Kabel 4, die Bleche 2, 1 zur Gegenelektrode 6 und verschweisst die beiden Bleche gleichzeitig an beiden Stellen.
Die auf der Kühlplatte liegenden Schichten 2b 3b bleiben dabei unverletzt.
Nach Fig. 3 kann die Schweissung auch mit einer ringförmigen Gegenelektrode vorgenommen werden. Ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb weist an der Schweissstelle eine etwas grössere Entschichtung lc auf. Das untere Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b liegt auf einer Kühlplatte 10 auf, welche über eine Isolierung 12 auf einem Tisch 11 gelagert ist. Die innere Elektrode 5 ist von einer äusseren ringförmigen Gegenelektrode 6 umgeben. Beide Elektroden berühren das Blech 1 innerhalb der Entschichtung lc. Die innere Elektrode 5 ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol und die äussere Elektrode 6 durch ein Kabel 7a mit dem Gegenpol eines Sekundärkreises S der Schweissanlage verbunden.
Ausserdem ist das untere Blech 2 mit einem Kabel 7 an den Gegenpol angeschlossen. Beim Einschalten fliesst ein Strom von der inneren Elektrode 5 durch das Blech 1 zur äusseren Gegenelektrode 6, das Blech 1 wird an der Schweissstelle erwärmt, die Schichten lb, 2a schmelzen, es entsteht Kontakt von Blech 1 zum Blech 2, der Strom fliesst jetzt von der Elektrode 5 über die Bleche 1, 2 und das Kabel 7 zurück und verschweisst die beiden Bleche. Die auf der Kühlplatte liegende Schicht 2b bleibt dabei unverletzt.
Das Verfahren lässt sich auch beim Rollennahtschweissen anwenden. Nach Fig. 4 ist ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb mit einer streifenförmigen Entschichtung lc versehen. Ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a. 2b liegt auf einer Kühlplatte 10 und einer Isolierung 12 auf. Zwischen den Blechen bzw. den Schichten Ib. 2a ist an der Schweissnaht ein Draht 9 zur leichteren Kontaktbildung gespannt. Eine Schweissrolle 5a steht über ein Kabel 4 mit dem einen Pol eines Sekundärkreises S einer Schweissanlage in Verbindung, dessen anderer Pol durch ein Kabel 7 mit dem Blech 2 und durch ein Kabel 7a mit dem Blech 1 verbunden ist.
Beim Einschalten fliesst ein Strom über das Kabel 4, die Schweissrolle 5a, das Blech 1 zum Kabel 7a, das Blech 1 wird erwärmt, die Schicht lb schmilzt, der Draht 9 bekommt Kontakt, es schmilzt die Schicht 2a, der Draht bekommt Kontakt zu Blech 2, der Strom fliesst über Blech 2 und das Kabel 7 und verschweisst den Draht mit den beiden Blechen. Die auf der Kühlplatte liegende Schicht 2b bleibt dabei unverletzt.
Der Draht 9 kann auch an das Kabel 4 oder seine Enden können gegenpolig an die Kabel 4 bzw. 7 angeschlossen sein.
Es kann auch ohne eine Entschichtung lc geschweisst werden. Dazu liegt nach Fig. 5 ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb direkt auf einem unteren Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b, welches auf einer Kühlplatte 10 aufliegt und über eine Isolierung 12 auf einem Tisch 11 abgestützt ist. Unter der Schweissrolle 5a und über der Schicht la ist ein Draht 9 gespannt. Der Sekundärkreis S der Schweissanlage ist mit einem Pol über das Kabel 4 mit der Schweissrolle und mit dem anderen Pol über das Kabel 7 mit dem Blech 2, über das Kabel 7a mit dem Blech 1 und über das Kabel 7b mit dem Draht 9 verbunden. In die Kabel 7, 7a, 7b sind Regulierwiderstände 8 eingeschaltet.
Beim Einschalten fliesst ein Strom von der Schweissrolle 5a über den Draht 9 und das Kabel 7b, der Draht 9 wird erwärmt, die Schicht la schmilzt, der Draht 9 bekommt Kontakt zu Blech 1 sowie zum Kabel 7a und schmilzt selbst, wodurch auch die Schichten lb, 2a schmelzen und die Schweissung von Blech 1 und 2 über das Kabel 7 erfolgt. Die auf der Kühlplatte 10 liegende Schicht 2b bleibt dabei unverletzt.
Nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens können auch beide Aussenseiten der Bleche unverletzt bleiben und gleichzeitig eine grössere Zahl von Schweissstellen hergestellt werden.
Nach Fig. 6 sind zwischen einem oberen Blech 1 mit den Schichten la, lb und einem unteren Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b parallel Drähte 9a gespannt. Über dem oberen Blech 1 und unter dem unteren Blech 2 sind je eine Kühlplatte 10 angeordnet. Auf die Kühlplatten kann je eine Vibrationsvorrichtung 13 folgen, welche aus Elektromagneten 14 und aus die Magnete verbindenden Kopf- und Fussplatte 15 besteht. Zur Kühlung der an den Schichten anliegenden Magnetplatten 15 sind von Kühlmittel durchflossene Rohre 19 angeordnet, welche durch Federn 18 angedrückt werden.
Die untere Vibrationsvorrichtung liegt auf einem Tisch 11 auf. Die obere Vorrichtung ist mit Hilfe von Kolben 16 und Druckluftzylinder 17 gegen die untere Vorrichtung pressbar.
Der Sekurdärkreis S einer Schweissvorrichtung ist mit einem Pol durch ein Kabel 7 an das untere Blech 2 und mit dem anderen Pol durch ein Kabel 4 an das obere Blech 1 angeschlossen. Die Drähte 9a stehen mit je einem Ende mit je einem Pol des Sekundärkreises in Verbindung. Zum Schweissen ist Druckluft in die Zylinder 17 zu lassen und der Wechselstrom für die Magnete 14 einzuschalten. Die Vibration der zu schweissenden Teile erleichtert das Durchdringen der Schichten und beschleunigt das Schweissen der Teile durch Verminderung des Übergangswiderstandes. Beim Einschalten des Schweissstromes werden die Drähte 9a erhitzt, sie schmelzen die anliegenden Schichten lb und 2a, bekommen Kontakt mit den Blechen 1 und 2 und verschweissen mit ihnen unter dem Druck der Zylinder 17. Die beiden Aussenschichten la und 2b bleiben dabei unversehrt.
Fig. 7 zeigt die gleiche Anordnung. Unter einer oberen Vibrationsvorrichtung 13 mit einer Magnetplatte 15 und einer Kühlplatte 10 liegt ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb und auf einer unteren Vibrationsvorrichtung ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b. Über der Schicht 2a liegt eine Reihe von Drähten 9a und unter der Schicht lb eine Reihe von Drähten 9b, welche die unteren Drähte 9a kreuzen. Statt einer Reihe von Drähten kann ein alle Drähte 9a überdeckendes Blech 9c vorgesehen sein, welches an der an den Drähten liegenden Seite entweder blank oder beschichtet und dann an den Schweissstellen kreis- bzw. streifenförmig entschichtet ist. Die Drähte 9a sind über ein Kabel 4a mit dem einen Pol, die Drähte 9b bzw. das Blech 9c durch ein Kabel 7a an den anderen Pol eines Sekundärkreises S angeschlossen.
Weiterhin ist das obere Blech 1 mit dem Kabel 4 und das Blech 2 mit dem Kabel 7, also gegenpolig zu den benachbarten Drähten, verbunden. Beim Einschalten des Schweissstromes schmelzen zuerst die Drähte, ausgehend von den Kreuzungspunkten, dann die Schichten lb, 2a entlang den Drähten, endlich kommen die Bleche 1, 2 unter dem Druck der Platte 15 in Kontakt und verschweissen. Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unversehrt.
Statt der gezeichneten Runddrähte können auch scharfkantig profilierte Drähte verwendet werden.
So zeigt Fig. 8 einen Draht mit sanduhrfÏrmigem Querschnitt und Fig. 9 einen mit dreieckigem Querschnitt im weiter vergrösserten Massstab. Es können auch kreis- oder streifenförmige Entschichtungen an den Schweissstellen oder -linien angeordnet und dort Schweisszwischenstücke in Form von Drähten oder Drahtstücken eingelegt sein.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel für abgewinkelte Bleche z. B.
von Trennwänden. Ein Blech 1 mit den Schichten la, lb ist an einem Ende um 1800 gebogen. Vor dem Biegen sind an den beabsichtigten Schweissstellen in der Schicht lb Entschichtungen ld, 1d' in Kreis- oder Streifenform angebracht.
In den Bug greift eine Abwinkelung eines Bleches 2 mit den Schichten 2a, 2b ein. Auf der Abwinkelung sind Entschichtungen 2c bzw. 2d an den Schweissstellen angebracht.
In die oberen Entschichtungen ld, 2c und in die unteren Entschichtungen 2d, 1d' sind Schweissstücke 20 in Scheibenbzw. Streifen- oder Drahtform eingelegt, deren Dicke zur Kontaktbildung grösser ist als die Dicke zweier Schichten.
Der Bug des Bleches 1 liegt über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 auf, während die Oberseite des Bleches 1 mit einer weiteren Kühlplatte 10 abgedeckt und durch eine Druckplatte 15, Kolben 16 und Druckzylinder niederpressbar ist. Das Blech 1 ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol und das Blech 2 durch ein Kabel 7 mit einem Regulierwiderstand 8 an den anderen Pol eines Sekundärkreises S einer Schweissanlage angeschlossen. Beim Einschalten des Stromes verschweissen die Bleche 1 und 2 mit den Schweissstücken 20. Dabei bleibt die Aussenschicht la des Bleches 1 unversehrt.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens zur Erhaltung einer unverletzten Aussenschicht zeigt die Fig. 11. Ein Blech 1 mit den Schichten la, lb soll mit einem Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b verschweisst werden. Dazu weisen die gegenüberliegenden Schichten lb und 2a Entschichtungen ld, 2c auf, in welche ein Schweissstück 20 in Drahtform eingelegt ist. Auf den Aussenseiten der Bleche 1, 2 sind oben eine Kondensatorplatte 31 a und unten eine Kondensatorplatte 31b angelegt, welche über eine Isolierung 12 auf einem Tisch 11 aufliegt, während die obere über eine Isolierung 12 mit einer Druckplatte 15 niederpressbar ist. Die obere Kondensatorplatte ist mit einem Pol einer Gleichstromquelle und die untere mit dem anderen Pol verbunden.
Weiterhin ist das Blech 1 durch ein Kabel 4 mit dem einen Ende und das Blech 2 durch das Kabel 7 mit dem anderen Ende einer Schweissstromquelle verbunden, wobei die Pole der oberen Kondensatorplatte 31a mit dem Pol des Bleches 1 gleichnamig sind, ebenso wie die der unteren Kondensatorplatte 3 lb mit dem des Bleches 2. Sind die Kondensatorplatten aufgeladen und der Schweissstrom eingeschaltet, so drängt das elektrische Feld der Kondensatorplatten den Schweissstrom von den Aussenschichten nach innen zur Schweissstelle hin ab, was die Schweissung beschleunigt, die Erwärmung verringert und von der Dekoraussenschicht la abhält. Die Dekoraussenseite bleibt auch bei dünnen Blechen und dünner Beschichtung unverletzt.
Die Kondensatorplatten können zugleich als Kühlplatten ausgebildet sein. Sie können einer gekrümmten Schweissstellenreihe oder -linie angepasst und durch Kolben und Druckluftzylinder zusammenpressbar sein, siehe Fig. 6.
Auch die dort gezeigte Vibrationsvorrichtung kann zusätzlich angebracht werden.
Das Verfahren lässt sich auch für Leichtmetallbleche mit Oxydschichten oder gebonderten Stahlblechen durchführen, deren Aussenseiten unverletzt bleiben sollen. Durch das mechanische Entschichten an den Schweissstellen werden Oxydschichten, die zum Schmelzen eine Temperatur von 20000 benötigen, und Bonderschichten entfernt. In die Hohlräume sind Einlegestücke aus dem gleichen Metall oder aus speziell geeigneten Legierungen einzulegen, die rasch mit den blanken Schweissstellen unter geringer Hitzeentwicklung verschweissen.
Um die Erwärmung der Bleche auf einen kleinen Bereich einzuschränken, den Übergangswiderstand an der Schweissstelle zu erhöhen und kurze Schweisszeiten anwenden zu können, werden die Berührungsflächen an der Schweiss -stelle ausserordentlich verringert. Dies kann nach einem ersten Beispiel zugleich bei der Entschichtung durchgeführt werden. Nach der vergrösserten Darstellung in Fig. 12 ist ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb an der Aussenseite mit einer kleinen Entschichtung lc, an der Innenseite mit einer Entschichtung ld und ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b nicht nur mit einer Entschichtung, sondern darüber hinaus mit einer Ausfräsung 2f im Blech versehen, welche die Berührungsfläche an der Schweissfläche auf einen sehr kleinen Schweisspunkt 2g verringert.
Ein Ringfräser hebt eine ringförmige Nut 2f aus und lässt den zylindrischen Schweisszapfen 2g stehen. Das untere Blech 2 ist über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 abgestützt, während das
Blech 1 über eine obere Kühlplatte 10 mit einer Aussparung für eine Elektrode 5 durch Kolben 16 und Druckzylinder 17 gehalten ist. Die Elektrode 5 mit einer kleinen Wolframspitze 5b ist an einem Pol eines Sekundärkreises S einer Schweissanlage, vorzugsweise einer Kondensatorschweissanlage, angeschlossen, während der andere Pol mit dem Blech 2 verbunden ist. Beim Einschalten des Stromes berührt die kleine Fläche der Wolframspitze Sb das Blech 1. Unter dem Druck der Elektrode 5 kommt das Blech 1 mit dem kleinen Schweisszapfen 2g in Berührung und verschweisst mit ihm.
Die Aussenschicht 2b des Bleches 2 bleibt unversehrt und die Aussenseite 1 a des Bleches 1 ist nur an einer kleinen Stelle wiederzubeschichten.
Nach einem zweiten Beispiel in Fig. 13 ist das Blech 1 mit den Schichten la, lb und das Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b nur an den Innenseiten mit je einer Ausfräsung lf, 2f zur Bildung je eines Schweisszapfens lg, 2g zu versehen, und zwischen die Schweisszapfen ein Schweisszwischenstück 20 eingelegt, dessen Dicke grösser ist als die der entfernten Schichten. Das untere Blech 2 liegt über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 auf, während das obere Blech 1 über eine obere Kühlplatte 10 durch Kolben 16 und Druckzylinder
17 niederdrückbar ist. Das Blech 1 ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol des Sekundärkreises S einer Schweissanlage und das Blech 2 durch ein Kabel 7 mit dem anderen Pol verbunden.
Beim Einschalten kann der Strom nur durch die kleinen Berührungsflächen der Schweisszapfen lg, 2g fliessen, welche sich schnell erwärmen und unter dem Druck des Zylinders 17 mit geringer Wärmeentwicklung verschweissen.
Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unversehrt.
Nach einem dritten Beispiel in Fig. 14 ist das obere Blech 1 mit den Schichten la, Ib oben mit einer der Elektrodenform entsprechenden muldenförmigen Ausfräsung lf und unten mit einer Entschichtung ld und das Blech 2 mit einer kegelförmigen Ausfräsung 2f versehen, welche eine Schweissspitze 2g bildet. Zwischen die Bleche ist ein Schweisszwischenstück 20 eingelegt, welches oben einen Zapfenring 20a oder eine Ringschneide zur Verringerung der Berührungsfläche hat. Das untere Blech 2 stützt sich über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 ab. In die Ausfräsung lf des oberen Bleches drückt eine Elektrode 5, die durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol eines Sekundärkreises S verbunden ist, während der andere Pol durch ein Kabel 7 an das Blech 2 geführt ist.
Beim Einschalten kann der Strom nur durch kleine Berührungsflächen fliessen, welche sich schnell erwärmen und verschweissen. Die Schicht 2b des unteren Bleches bleibt dabei unversehrt.
Nach einem vierten Beispiel in Fig. 15 ist das Blech 1 mit den Schichten la, Ib und das Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b nur an den Innenseiten mit je einer im Querschnitt rechteckigen Ausfräsung lf, 2f versehen und in die Ausfräsungen ein Schweisszwischenstück 20 in Kugel- oder Drahtform eingelegt, dessen Durchmesser grösser als die Frästiefe ist und das nur Punkt- bzw. Linienberührung mit den Ausfräsungen aufweist. Das Blech 2 liegt über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 auf, während das Blech ] über eine obere Kühlplatte 10 durch einen Kolben 16 und einen Druckzylinder 17 niederpressbar ist. Das Blech 1 ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol eines Sekundärkreises S und das Blech 2 durch ein Kabel 7 mit dem anderen Pol verbunden.
Beim Einschalten kann der Strom nur über die Berührungspunkte bzw. -linien fliessen, welche sich schnell erwärmen und verschweissen. Die Aussenschichten la und 2b bleiben dabei unversehrt.
Nach einem fünften Beispiel in Fig. 16 ist das Blech 1 mit den Schichten 1 a, lb und das Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b an den Innenseiten mit streifenförmigen Entschichtungen ld, 2c und innerhalb der Entschichtung mit einer kleinen, im Querschnitt dreieckförmigen Ausfräsung lf, 2f versehen und in die Ausfräsungen ein Schweissstück 20 in Form eines Drahtes eingelegt, dessen Durchmesser grösser ist als die Tiefe der Ausfräsungen. Das Blech 2 liegt mit seinem linken Ende über eine Kühlplatte 10. einer Isolierung 12 auf der unteren Elektrode 6 einer Schweissanlage auf, während das obere Blech 1 mit seinem rechten Ende das untere Blech übergreift und über eine obere Kühlplatte 10 eine Isolierung 12 durch die obere Elektrode 5 einer Schweissanlage niederpressbar ist.
Die Bleche werden je durch obere und untere Paare von Kolben 16 und Druckzylindern 17 in ihrer Lage festgehalten. Die Elektroden 5. 6 sind durch je ein Kabel 4 bzw. 7 mit einer Stromeinleitungsvorrichtung 24 für die äusseren Schnittkanten ls, 2s der Bleche verbunden. Die Vorrichtung besteht aus einem biegsamen, versilberten Kupferstreifen 24a. welcher über einem elastischen Isolierstreifen 24b z. B. aus Gummi, auf einer Leiste 24c befestigt ist und mit Halterungen 24d, z. B. federnden Bügeln, an der Kante der Bleche 1. 2 aufhängbar ist.
Die Leisten 24c sind durch Kolben 16 und Druckzylinder 17 gegen die Schnittkanten pressbar. Die Länge der Vorrichtung richtet sich nach der zu übertragenden Stromstärke.
Beim Einschalten fliesst der Strom über die Kabel 4, 7 in die Bleche 1, 2 und über die Berührungslinien am Schweissstück 20, welche sich schnell erwärmen und verschweissen. Dabei bleiben die Aussenschichten la, 2b unversehrt.
Ein weiteres Beispiel des Schweissens mit geringer Wärmeentwicklung im unteren Dekorblech zeigt Fig. 17. Ein oberes Halterungsblech 1 mit den Schichten la. lb weist oben eine Ausfräsung lf auf, welche die Blechstärke vermindert. Die Mitte der Ausfräsung ist mit einer spitzen, nach unten gerichteten Ausprägung 11 versehen, welche durch eine Elektrodenspitze oder in einem eigenen Arbeitsgang durch einen Stempel erzeugt ist. Ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b liegt auf einer Kühlplatte 10 mit einer Aus sparung 10c unter der Schweissstelle auf. In die Aussparung münden ein Kühlmittelzuführungsrohr 10a und -abführungsrohre 10b, wodurch auch eine nur geringe, eine leichte Glanzstelle bildende Erwärmung der Aussenschicht 2b vermieden wird.
In die Ausfräsung lf greift eine Elektrode 5 mit einer Bohrung Se ein, in welcher ein unter Federdruck stehender Elektrodenbolzen 5m mit einer Spitze 5n für die Ausprägung 11 gelagert ist. Die Elektrode 5 und der Elektrodenbolzen 5m sind durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol eines Sekundärkreises S einer Schweissanlage verbunden, während der andere Pol durch ein Kabel 7a über einen Regulierwiderstand 8 an das Blech 1 und über Kabel 7 über einen weiteren Regulierwiderstand 8 an das Blech 2 angeschlossen ist. Beim Einschalten fliesst Strom über die Elektrode 5 und das Blech 1, wobei sich das dünne Blech 1 an der Ausfräsung erwärmt, die Schicht lb und anschliessend die Schicht 2a schmilzt. Die Ausprägung 11 bekommt Kontakt mit Blech 2, der Strom fliesst auch über Blech 2 zurück und verschweisst Blech 2 unter dem Druck der Elektrode 5 mit Blech 1.
Die Spitze 5n des unter Federdruck stehenden Elektrodenbolzens 5m wird dabei in die Elektrode 5 hineingedrückt, so dass eine Schweisslinse bei geringer Erwärmung des Dekorbleches entsteht. Die Aussenschicht 2b bleibt dabei unversehrt.
Nach einer Variante kann die Beschichtung la der Ausprägung 11 und/oder die Beschichtung 2a der darunter befindlichen Schweissstelle zuvor entfernt sein.
Eine weitere Herabsetzung der Erwärmung der beschichteten Bleche ist möglich, wenn die Schweissstücke aus Material bestehen, dessen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt der zu verbindenden Bleche liegt. Für Stahlbleche kommen die bekannten Hart- und Weichlote und für Aluminiumbleche leicht schmelzende Aluminiumlegierungen in Frage.
Nach dem Beispiel in Fig. 18 ist ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb oben mit einer Entschichtung lc und unten mit einer Entschichtung ld und ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b oben mit einer Entschichtung 2c versehen, wobei die Entschichtungen die Form von Scheiben oder Streifen haben können. In den Hohlraum der inneren Entschichtung ist ein Zwischenstück 21 in Form von Scheiben oder Streifen aus einem Material eingelegt, dessen Schmelzpunkt niedriger liegt als der Schmelzpunkt der Bleche 1, 2.
Das untere Blech 2 stützt sich über eine Kühlplatte 10 z. B.
aus Kupfer auf eine Elektrode 6 ab. In die Entschichtung lc des oberen Bleches greift eine obere Elektrode 5 ein. Das untere Blech 2 ist durch Kabel 7 mit der unteren Elektrode 6 verbunden. Beim Einschalten des Stromes schmilzt das Zwischenstück 21 und verbindet sich mit den Blechen, wonach der Strom ausgeschaltet wird, bevor die Bleche auf Schmelztemperatur kommen. Die Aussenschicht 2b des unteren Bleches bleibt dabei unversehrt.
Nach Fig. 19 wird die Erwärmung der Bleche verringert und der Übergangswiderstand an den Berührungsflächen erhöht. Dazu sind das Blech 1 mit den Schichten la, lb und das Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b an den Innenseiten mit Ausfräsungen lf, 2f zur Bildung von kleinen Schweisszapfen lg, 2g versehen. Die Ausfräsungen weisen zum Punktschweissen Ringform, zum Nahtschweissen Nutform auf. Zwischen die Schweisszapfen sind Zwischenstücke 21 eingelegt, deren Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt der Bleche liegt, und denen Flussmittel zugesetzt sind. Das untere Blech 2 ist über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 abgestützt. Das obere Blech 1 ist über eine obere Kühlplatte 10 durch einen Kolben 16 und einen Druckzylinder 17 niederpressbar.
Das obere Blech 1 ist über ein Kabel 4 mit dem einen Pol eines Sekundärkreises S und das Blech 2 über ein Kabel 7 mit dem anderen Pol verbunden. Beim Einschalten fliesst Strom über das Blech 1 über die kleinen Schweisszapfen lg, 2g in das
Blech 2, wodurch das Zwischenstück schnell schmilzt und unter dem Druck des Kolbens die Verbindung hergestellt wird, bevor die Bleche auf Schmelztemperatur kommen.
Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unversehrt.
Eine weitere Verringerung der Schweisszeit und damit der
Blecherwärmung lässt sich durch Verwendung einer Kon densatorimpulsschweissanlage erzielen. Zur Erzeugung von kleinen Lichtbögen zwischen den gegenüberliegenden ent schichteten Blechflächen müssen sie einen bestimmten gerin gen Abstand oder nur sehr kleine Berührungspunkte oder
Spitzen aufweisen.
Durch das Entschichten entsteht ein Hohlraum mit einer
Höhle von Bruchteilen eines Millimeters, welcher die Bildung von kleinen Lichtbögen zulässt. In dem Beispiel nach Fig. 20 ist ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb auf der Ober und Unterseite mit Entschichtungen 1c, ld und ein unteres
Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b auf der Oberseite mit einer
Entschichtung 2c versehen, so dass sich die Blechoberflächen lp und 2p in geringem Abstand gegenüberliegen. Das untere
Blech ist über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 abge stützt, während das obere Blech unter dem Druck einer
Elektrode 5 steht.
Die Elektrode ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol einer Kondensatorimpulsschweissanlage K verbunden, während der andere Pol durch ein Kabel 7 am
Blech 2 und durch ein Kabel 7a über einen Regulierwider stand 8 an das Blech 1 zur zusätzlichen Erwärmung ange schlossen ist. Beim Einschalten des Stromes mit hinreichender
Spannung entstehen Lichtbögen zwischen blanken Blech oberflächen lp, 2p, welche diese Flächen ohne thermische
Tiefenwirkung anschmelzen. Inzwischen wird die obere Blech fläche lp gegen die untere Blechfläche 2p gepresst und in der
Endphase mit ihr verschweisst. Die Vorgänge spielen sich in
Zeiträumen von Millisekunden ab. Die Aussenschicht 2b des
Bleches 2 bleibt dabei unversehrt.
Der Schweissstrom-Stoss bedarf einer ausreichenden
Anfangsspannung, um die erforderliche Lichtbogenbildung zu bewirken und aufrechtzuerhalten. Zur Dosierung der not wendigen optimalen Schweissenergie weist die Kondensator batterie eine entsprechend durch Schaltung (Energiewähler) variierbare Kapazität auf.
Handelt es sich um eine Kondensator4mpuls-Schweiss- maschine mit transformierter Kondensatorentladung, so ist die Sekundärseite des Impulstransformators, zwischen dessen
Polen die Schweissstelle liegt, mit ausreichend hoher Span nung zur Lichtbogenbildung und -aufrechterhaltung auszu bilden.
Als Kondensator-Schweissmaschinen eignen sich für das Widerstands-Lichtbogen-Verfahren auch solche, bei denen die Kondensatorentladung nicht transformiert wird und welche lange Schweissgeräte-Kabel und einen räumlich sehr grossen Schweisskreis aufweisen. Da bei diesen Entladungs stromstössen die Gesamtschweisszeit nur etwa eine Millise kunde beträgt, ist die Eindringtiefe der Wärme sehr gering.
Dementsprechend wird die abgewandte beschichtete Dekor seite des Werkstückes ab etwa 0,5 mm Blechstärke nicht ver ändert. Die Elektrodenstandzeit ist fast unbegrenzt. Die
Schweissungen sind unabhängig von der Blechstärke.
Die Schweissparameter, nämlich Spannung sowie
Schweisszeit, können konstant vorgesehen sein. Zu variieren ist, entsprechend den Verhältnissen des Einzelfalles und der
Metallart der miteinander zu verschweissenden Bleche, die
Stromstärke.
Dies geschieht durch Zu- oder Abschalten von Kapazitäteneinheiten der Kondensatorbatterie und der Schweissener gie-Wähler. Auch bei der inneren Hohlraum-Lichtbogen
Schweissung nach der Erfindung bedarf es ganz bestimmter
Mindestenergie-Beträge zum Verschweissen bzw. zum aus reichenden Anschmelzen der sich gegenüberliegenden Schweissflächen sowie zum Schmelzen eventuell eingebrachter Schweisseinlegestücke.
Da hierbei die Energieumwandlung auf die Vorgänge im Schweiss-Lichtbogenraum sich konzentriert, ist gegenüber dem Widerstandsschweissen der Energieverlust durch Wärmeableitung ausserordentlich gering. Die Schweissung erfolgt mit wesentlich geringerem Energieaufwand als im gleichen Falle beim Widerstandsschweissen. Daher wird die Dekorseite bei richtiger Bemessung der Schweissparameter und Einlegestücke od. dgl. nicht verletzt.
Zwischen dem Mindestenergie-B etrag zur Verschweissung und dem Maximal-Betrag, der noch möglich ist ohne die Dekorseite zu verletzen, ist ein enger Spielraum.
Für die Verschweissung ist weiterhin von Bedeutung der Elektrodendruck bzw. der Druck eines stromlosen Anpressmittels. falls der Kondensatorschweissstrom z. B. über eine Schnittkante oder über eine sonstwo entschichtete Stelle des anzuschweissenden Bleches dem Schweisspunkt zugeleitet wird. Der Übergangswiderstand zwischen den beiden zu vereinigenden Blechen darf nicht so vermindert werden, dass ein Kontakt-Stromfluss statt eines Schweisslichtbogens entsteht.
Auch die Form der Elektrodenarbeitsfläche bzw. des Andruckmittels kann von Bedeutung sein.
Es ist erforderlich, die sich im Hohlraum gegenüberliegenden entschichteten Schweissstellen bis zur ausreichenden Anschmelzung durch die Lichtbögen in einem entsprechend dem Fortschreiten des Anschmelzens progressiv sich verringerndem Abstand einander unter Druck, z. B. mittels Feder, zu nähern. Etwa bei Beendigung des Schweissstromes entsprechend der vorgegebenen Schweisszeit im flüssigen Ober flächenzustand der Schweissstellen werden die Schweissflächen durch alsdann eintretendes Aneinanderpressen vereinigt. Die dazu nötige Verzögerung kann in verschiedener Weise erreicht werden.
Durch Einlegestücke, durch sich kreuzende Drahtstücke oder feine Drahtgitterteile kann diese Verzögerung bis zum vollständigen Schmelzen der Einlegestücke in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt des optimalen Anschmelzens der Blechoberflächen durch die Lichtbögen erzielt werden. Dies während eines entsprechend angemessenen Elektroden- bzw. Anpressmittel-Druckes z. B.
mittels Druckluft und zusätzlicher Elektrodenfederung.
Die Entstehung von Lichtbögen wird durch die Anbringung von Rippen 57 auf den entschichteten blanken Blechflächen lp, 2p gefördert. In Fig. 21 sind für Punktschweissen kreisförmige Rippen und in Fig. 24 für Nahtschweissen Längsrippen auf der Blechfläche lp gezeigt, welche durch Profilfräser beim Entschichten hergestellt werden. Bei grösseren Abständen der Blechflächen lp, 2p können Zwischenschweissstücke 58 nach Fig. 22 in Scheibenform und nach Fig. 23 in Streifenform zur Herstellung des richtigen Abstandes eingelegt werden, welche auf der Vorderseite Rippen 58a und auf der Rückseite Rippen 58b aufweisen.
Für Bleche mit dickeren Schichten sind die Abstände der zu schweissenden blanken Blechflächen zu verringern oder mit spitzen Ausprägungen zu überbrücken. Nach Fig. 25 ist ein oberes Blech 1 mit den Schichten 1 a, lb unten mit der Entschichtung ld und ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a. 2b oben mit einer Entschichtung 2c zu versehen. Das untere Blech stützt sich auf eine Kühlplatte 10 ab. Über dem oberen Blech an der Schweissstelle ist ein Stempel 46 mit Spitze angebracht und durch ein federndes Druckelement, z. B. eine Feder oder einen Kolben 16 eines Druckzylinders, in das Blech 1 eindrückbar, so dass eine Spitze lh im Blech 1 gebildet ist und ein Kontakt zwischen den blanken Blechoberflächen lp, 2p entsteht.
Das obere Blech 1 ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol einer Kondensator-Impuls schweissanlage K und das untere Blech 2 durch ein Kabel 7 nit dem anderen Pol verbunden. Beim Einschalten des Stromes entstehen Lichtbögen. Nach dem Anschmelzen verden die Flächen lp, 2p unter dem Druck des Stempels 46 verschweisst. Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unversehrt.
Für Punktschweissen weist der Querschnitt des Stempels t6 Kreisform, für Nahtschweissen Leistenform auf.
Nach Fig. 26 wird der Kontakt durch mit Spitzen versehene Schweisszwischenstücke hergestellt. Ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb ist oben mit einer Entschichtung lc und unten mit einer Entschichtung ld und ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b oben mit einer Entschichtung 2c versehen. Zwischen die blanken Blechoberflächen lp, 2p ist ein Schweisszwischenstück 45 eingelegt, welches z. B. nach Fig. 27 aus einer Scheibe 45 mit abwechselnd nach oben und unten herausgedrückten Spitzen 45a, 45b besteht. Das Blech 2 liegt auf einer Kühlplatte 10 auf, während das Blech 1 durch eine Elektrode 5 niederdrückbar ist.
Die Elektrode ist durch ein Kabel 4 mit dem einen Pol einer Kondensator-Impulsschweissanlage K verbunden, während der andere Pol durch ein Kabel 7 mit dem Blech 2 und durch ein Kabel 7a über einen Regulierwiderstand 8 an das Blech 1 angeschlossen ist. Blech 1 weist einen Abstand von Blech 2 auf. Beim Einschalten des Stromes entstehen Lichtbögen zwischen den Blechoberflächen lp, 2p, welche dann unter dem Druck der Elektrode zusammen mit dem Zwischenstück verschweissen. Die Aussenschicht 2b bleibt dabei unverletzt.
Eine weitere Art der Kontaktbildung mit einem Schweissstift zeigt Fig. 28. Ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb weist oben eine Entschichtung lc, unten eine Entschichtung ld und in deren Mitte eine Bohrung li auf. Ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b ist oben mit einer Entschichtung 2c versehen. In die Bohrung li ist ein Schweissstift 52 mit einer Spitze eingesteckt. Sein Durchmesser, etwa 1 mm, entspricht dem Lochdurchmesser und sein oberes Ende ragt über das Blech 1 hinaus bis zur Elektrode 5.
Der eine Pol einer Kondensator-Impulsschweissanlage K ist durch ein Kabel 4 mit der Elektrode 5 und durch ein Kabel 4c über einen Regulierwiderstand 8 mit dem Blech 1 verbunden, während der andere Pol über ein Kabel 7 an das Blech 2 angeschlossen ist, welches auf einer Kühlplatte 10 aufliegt Beim Einschalten des Stromes werden durch den Kontakt der Schweissstiftspitze die Lichtbögen zwischen den blanken Blechflächen lp, 2p im Entschichtungshohlraum gezündet, die blanken Blechflächen auf Schweisstemperatur gebracht und unter dem Druck der Elektrode zusammen mit dem geschmolzenen Schweissstift 52 verschweisst. Die Aussenschicht 2b des Bleches 2 bleibt dabei unversehrt.
Eine Variante mit vergrösserter Schweisszone zeigt Fig. 29. Ein oberes Blech 1 mit den Schichten la. lb ist oben mit einer Entschichtung lc, unten mit einer grösseren Ausfräsung lf und in der Mitte der Entschichtungen mit einer Bohrung li versehen. Ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b weist oben eine grosse Entschichtung 2c auf und ist auf einer Kühlplatte 10 abgestützt. Die Elektrode 5 weist eine Sackbohrung 5e auf, in welcher eine Feder 5f, ein Ausschubbolzen 5c und ein zylindrischer Schweissstift 52 eingeschoben ist, dessen Unterseite mit einer Höhlung zur Bildung einer Ringschneide 52b versehen ist.
Der eine Pol einer Kondensator-Impulsschweissanlage K ist durch ein Kabel 4 mit der Elektrode 5 und durch ein Kabel 4c über einen Regulierwiderstand 8 mit dem Blech 1 verbunden, während der andere Pol durch ein Kabel 7 an das Blech 2 angeschlossen ist. Beim Einschalten des Stromes werden durch die Ringschneide des Schweissstiftes 52 die Lichtbögen zwischen den an verschiedenen Polen liegenden blanken Blechflächen lp, 2p gezündet, die Flächen auf Schweisstemperatur erhitzt, während der Schweissstift von unten her schmilzt, die Schmelze unter dem Druck der Feder 5f und des Anschubbolzens 5c in den Hohlraum gedrückt und verschweisst wird.
Die Aussenschicht 2b bleibt dabei unversehrt.
Ein weiteres Beispiel nach Fig. 30 gibt das Schweissen von beschichteten Blechen mit geringem elektrischem Wider stand, wie Aluminium, Messing, Kupfer, wieder. Solche Bleche werden gewöhnlich nur einseitig beschichtet, da die unbeschichteten Innenseiten nicht rosten. Ein oberes Blech 1 mit der Aussenschicht la soll mit einem unteren Blech 2 mit der Aussenschicht 2b verschweisst werden. Dazu ist zwischen die unbeschichteten Innenseiten eine Isoliereinlage 92 aus Papier oder Kunststoff mit Löchern 92a eingelegt. In die Löcher sind Drahtstücke 93 mit hohem elektrischem Widerstand, z. B. aus Stahl, eingelegt, welche etwa 0,7 mm Durchmesser und 1-5 mm Länge aufweisen. Das untere Blech ist über eine Kühlplatte 10 mit Kühlrohren 10a auf einem Tisch 11 abgestützt. Auf das Blech 1 ist über eine Kühlplatte 10 eine Druckplatte 15 aufgelegt und durch Kolben 16 und Druckzylinder 17 niederpressbar.
Das Blech 1 ist mit dem Schweissstrom und das Blech 2 mit der Erde verbunden.
Beim Einschalten des Stromes werden durch die kleinen Drahtstücke mit grossem elektrischem Widerstand Lichtbögen in den Löchern der Isoliereinlage gezündet und unter dem Druck der Zylinder verschweisst. Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unverletzt. Damit gelingt es, beschichtete Aluminiumbleche durch unsichtbare innere Verschweissung zu verbinden.
Statt einer Isolieranlage mit Löchern und eingelegten Schweisszwischenstücken können zur rationellen Verarbeitung Isolierstreifen mit Drähten verwendet werden. Nach Fig. 31 weist ein Isolierstreifen 121 Löcher 122 auf. Als Schweisszwischenstück wird ein Draht 123 ausserhalb der Schweissstellen mit Abflachungen 123a versehen und auf den Isolierstreifen aufgeklebt, so dass die unverformten Drahtteile 123b in die Löcher zu liegen kommen, um dort den Lichtbogen zu zünden. Damit wird das Einlegen von einzelnen Schweisszwischenstücken vermieden.
Die innere Verschweissung von zweiseitig beschichteten Blechen lässt sich auch mit Schweiss- oder Druckstempel Geräten durchführen. Zur besseren Darstellung sind die folgenden Beispiele in fünffacher Vergrösserung gezeichnet.
Im ersten Beispiel nach Fig. 32 weist ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb unten eine Ausfräsung lf zur Bildung eines Zapfens lg und ein unteres Blech 2 oben eine gleich grosse Entschichtung 2c auf. Das untere Blech ist über eine Kühlplatte 10 mit Kühlrohren 10a auf einem Tisch 11 abgestützt. Über dem oberen Blech ist ein Druckstempel 72 eines Schweissgerätes 71 angeordnet, welcher durch ein Isolierrohr 73 mit einem Dreibeingestell 74 senkrecht zur Blechfläche geführt ist. Der Druckstempel weist eine zentrale Bohrung 72a auf, in welcher Kühlrohre 72b und eine Druckfeder 72c von oben her eingeführt sind. Der Druckstempel ist unter Vorspannung der Feder über dem Blech 1 in einem regulierbaren Abstand von etwa 3 mm gehalten.
Das Blech 1 ist mit dem Schweissstrom, das Blech 2 mit der Erde E verbunden. Zum Schweissen wird der Entladungsstrom in das anzuschweissende Blech 1 eingeleitet, ohne dass dieses zunächst mit dem Dekorblech 2 einen Kontakt hat.
Mit dem Auftreffen des stromlosen Druckstempels von aussen auf die Schweissstelle wird das Blech mit dem Stift lg der blanken Fläche 2p genähert und dadurch die Lichtbogenverschweissung und das Schmelzen des Kontaktstiftes eingeleitet. Durch den entsprechend bemessenen Federdruck wird das Blech 1 flächig mit seiner angeschmolzenen Unterfläche an die ebenfalls angeschmolzene Schweissfläche des Bleches 2 angedrückt und verbunden. Dabei bleiben die Aussenschichten unverletzt und die Aussenseite 2b des Dekorbleches auch eben, während die Aussenseite la des Halterungsbleches eine Vertiefung aufweist.
Statt zylindrischer Zapfen lg können für linienförmige Verschweissungen (z. B. mittels Kondensatorentladungsströmen unter Lichtbogenbildung) linienförmige Stege von etwa gleicher Höhe und Dicke wie die Zapfen durch Scheibenfräser an den entschichteten Innenseiten der Bleche zur Durchführung innerer Verschweissungen angefräst sein.
Ein weiteres Beispiel mit Zwischenschweissstück zeigen die Fig. 33, 34. Ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b weist oben eine Entschichtung 2c auf, mit der blanken Blech fläche 2p, und stützt sich über eine Kühlplatte 10 mit Flüs sigkeitskühlung 10a auf einem Tisch 11 ab. Über die Ent schichtung 2c ist die Elektrode 5 eines Schweissgerätes in einem Isolierrohr 73 mit Dreibeingestell 74 senkrecht zur
Blechfläche geführt. Die Elektrode 5 weist eine zentrale Boh rung 5e für eine Druckfeder 5f und eine Haltevorrichtung 5g für ein im Elektrodenfuss einsetzbares Schweisszwischenstück 75 auf. Die gezeichnete Haltevorrichtung besteht aus einer Saugluftleitung 5h, welche im Elektrodenfuss ausläuft. Für magnetische Zwischenschweissstücke 75 kann statt dessen ein
Elektromagnet eingesetzt sein.
Das Schweisszwischenstück hat einen etwas kleineren Durchmesser als die Entschichtung 2c und eine Höhe von etwa der doppelten Blechstärke. An seiner Unterseite weist es einen kleinen Schweisszwischen stück-Zapfen 75g auf, welcher vor dem Schweissen unter Vorspannung der Feder 5f im regulierbaren Abstand von der Blechfläche 2p gehalten ist. Das Schweisszwischenstück ist über die Elektrode 5 mit dem Schweissstrom und das
Blech 2 mit der Erde E verbunden. Beim Einschalten des Schweissstromes wird die von einer Magnetspule gehaltene
Elektrode freigegeben, schnellt das Schweisszwischenstück gegen die Blechfläche 2p und verschweisst mit ihr.
In einem weiteren Arbeitsgang wird ein Blech 1 mit den Schichten la, lb und der unteren Ausfräsung lf mit einem
Schweisszapfen lg über das auf das Blech 2 geschweisste Schweisszwischenstück gebracht und durch ein Schweissgerät 71 in einem geringen Abstand über dem Blech 2 gehalten.
Dazu weist der stromlose Druckstempel 72 eine Haltevor richtung 72g z. B. mit Saugluftleitung 72h auf und ist in einem Isolierrohr 73 und Dreibeingestell 74 geführt. Das
Blech 1 ist mit dem Schweissstrom und das Schweisszwi schenstück 75 über das Blech 2 mit der Erde E verbunden.
Beim Einschalten des Schweissstromes wird der Druckstem pel freigegeben, schnellt mit dem Blech 1 bzw. dem Schweiss zapfen lg gegen das Schweisszwischenstück und verschweisst mit ihm.
Eine Variante für einfachere Verarbeitung eines Schweiss stiftes zeigt Fig. 35. Ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, 1b weist oben eine Entschichtung lc, unten eine Entschich tung ld und in der Mitte eine Bohrung li auf. Ein unteres
Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b ist oben mit einer Ent schichtung 2c versehen und über eine Kühlplatte 10 mit
Kühlrohren 10a auf einem Tisch 11 abgestützt. Auf das Blech 1 ist ein Schweissgerät 71 aufgesetzt, welches aus einer
Elektrode 5, einem Isolierrohr 73 mit Dreibeingestell 74 besteht. Die Elektrode steht unter dem Druck einer Feder
5f und ist unten mit einer Haltevorrichtung 5g für einen
Schweissstift 76 versehen. Die Haltevorrichtung besteht in der Figur z. B. aus einer Saugluftleitung 5h.
Der Schweiss stift weist oben einen Flansch 76a auf, er passt in die Boh rung li des Bleches 1. Seine Länge entspricht der Stärke des
Bleches und mindestens der Stärke der Schichten lb und 2a.
Der eine Pol einer Kondensator-Impulsschweissanlage K ist durch ein Kabel 4 mit der Elektrode 5 und mit dem Blech 1 verbunden, während der andere Pol mit einem Kabel 7 an das Blech 2 angeschlossen ist. Beim Einschalten des Schweiss stromes wird die Elektrode 5 freigegeben, schnellt mit dem Schweissstift 76 gegen die Blechfläche 2p, zündet die Lichtbögen zwischen den Blechflächen lp und 2p und verschweisst sie. Die Aussenschicht 2b des Bleches 2 bleibt dabei unverletzt.
Der Stift kann dabei über dem Blech mit Luftspalt angeordnet und die Elektrode vorgespannt sein, dass er zunächst nicht das Dekorblech berührt und erst durch das federnde Vorschnellen der stromführenden Elektrode beim Einschalten des Kondensator-Stromes den Kontakt und die Lichtbogenbildung bewirkt.
Der Schweissstift 76 mit Flansch 76a kann vorteilhaft so ausgebildet sein, dass oberhalb des Stiftes 76 eine flanschartige Verbreiterung vorgesehen ist, wobei die Bohrung li entsprechend dieser flanschartigen Verbreiterung grösser gehalten ist und dieser Flansch der Stärke des mit der Bohrung versehenen Bleches entspricht und diese Bohrung voll ausfüllt.
Auf diesem Flansch ist ein weiterer, noch grösserer Flansch ausgebildet, der nach Beendigung des Schweissvorganges, d. h. nach Wegschmelzen des Zündstiftes 76, sich auf das obere Blech, das die Bohrung trägt, aufsetzt und dieses obere Blech, ähnlich einem Nietkopf, auf das untere Hauptblech (Dekorblech) presst. Die Verschweissung erfolgt nicht zwischen dem oberen Blech und dem Hauptblech, sondern zwischen dem an den Stift 76 sich anschliessenden Flansch und dem unteren Hauptblech.
Es können nicht nur Bleche gleicher und unterschiedlicher Art, z. B. Stahl mit Messing oder Kupfer, Stahl mit Aluminium und Messing mit Kupfer usw., sondern auch solche von extrem unterschiedlichen Stärken miteinander verbunden werden. Erforderlich ist, dass der Übergangswiderstand zwischen den Blechen durch die der Metallart entsprechend besonderer Dimensionierung der Kontaktstifte od. dgl. so hoch ist, dass der Schweissstrom überwiegend gezwungen ist, in Form von Lichtbogen den von dem Schweissstift zunächst bestimmten Abstand zu überspringen und die gefrästen Flächen dadurch anzuschmelzen.
Eine weitere Entlastung der Aussenschichten kann durch Stromverdrängung mit Hilfe von Kondensatorplatten erzielt werden. In dem Beispiel nach Fig. 36 weist ein oberes Blech 1 als Halterungsblech mit den Schichten la, lb unten eine Ausfräsung lf mit einem Schweisszapfen lg und ein unteres Blech 2 als Fütterungsblech mit den Schichten 2a, 2b oben eine Entschichtung 2c auf. Das Blech 2 ist mit einem dünnen Dekorblech 3 mit den Schichten 3a, 3b z. B. durch Kleben, verbunden. Zwischen die Bleche 1 und 2 ist mindestens eine Kondensatorfolie 3 lc eingelegt und über dem Blech 1 sowie unter dem Blech 3 je eine Kondensatorplatte 31a, 31b angeordnet. Die untere Kondensatorplatte 31b ist auf einem Tisch 11 abgestützt.
Auf die obere Kondensatorplatte 31 a ist ein Schweissgerät 71 mit einem Druckstempel 72 aufgesetzt, welcher in einem Isolierrohr 73 mit Dreibeingestell 74 geführt ist. In einer Bohrung 72a des Druckstempels greift eine Feder 72c an. Der Druckstempel kann eine Bohrung 3 ld der oberen Kondensatorplatte 31a durchdringen und auf das obere Blech 1 drücken. Um den Schweisszapfen lg in den richtigen Abstand zur blanken Blechfläche 2p zu bringen ist an der Schweissstelle das Blech 1 mit einer nach unten gerichteten Kröpfung lk versehen. Das Blech list mit einer Kondensator-Impulsschweissanlage und das Blech 2 mit der Erde verbunden. Die Kondensatorplatten sind mit einem Pol einer Stromquelle und die in der Mitte dazwischenliegende Kondensatorfolie 31 c an den anderen Pol angeschlossen.
Zunächst ist die Stromquelle für die Kondensatorplatten einzuschalten, wodurch von den äusseren Kondensatorplatten ein elektrisches Feld zu der in der Mitte liegenden Kondensatorfolie aufgebaut wird. Beim Einschalten des Schweissstromes wird dieser von den Aussenseiten der Bleche 1 und 2 nach den Innenseiten zu gedrängt und verstärkt auf die blanken Flächen lp, 2p gelenkt. Gleichzeitig wird der Druckstempel 72 freigegeben, schnellt gegen das Blech 1 mit dem Schweisszapfen lg, bewirkt die Zündung der Lichtbögen und verschweisst die Blechflächen lp, 2p. Die Aussenschichten der Bleche 1 und 2 und auf alle Fälle die Aussenschicht 3b des Bleches 3 bleiben dabei unversehrt.
Eine Verkürzung der Schweisszeit bzw. eine Verringerung der Schweissenergie kann auch durch eine Vorwärmung des Halterungsbleches erzielt werden. In dem Beispiel nach Fig. 37 weist ein oben liegendes Halterungsblech 1 mit den Schichten la, lb oben eine Entschichtung lc und unten eine Entschichtung ld und ein darunterliegendes Dekorblech 2 mit den Schichten 2a, 2b oben eine Entschichtung 2c auf. Das Blech ist über eine Kühlplatte 10 auf einem Tisch 11 abgestützt. Auf das Blech 1 ist ein Schweissgerät 71 mit einer Elektrode 5 aufgesetzt und in einem Isolierrohr 73 mit Dreibeingestell 74 lotrecht schiebbar geführt. Die Elektrode steht unter dem Druck einer in einer Sackbohrung 5e angreifenden Feder 5f.
Der eine Pol des Sekundärkreises S einer Vorwärmanlage ist durch ein Kabel 7a über einen Regulierwiderstand 8 mit dem Blech 1 und gegebenenfalls durch ein Kabel 7b ebenfalls über einen Regulierwiderstand 8 mit dem Blech 2 und der andere Pol durch ein Kabel 4 mit der Elektrode 5 verbunden. Weiterhin ist der eine Pol einer Kondensator-Impulsschweissanlage K durch ein Kabel 4k mit der Elektrode 5 und der andere Pol durch ein Kabel 7k mit dem Blech 2 verbunden. Ein Schalter 111 ist um einen Drehpunkt 11 la in eine linke Endlage zum Einschalten der Vorwärmanlage und in eine rechte Endlage zum Einschalten der Schweissanlage schwenkbar. Beim Einschalten der Vorwärmanlage fliesst Strom über die lose aufliegende Elektrode 5 in das Blech 1 und von da durch das Kabel 7a zurück. Durch einen Zeitregler wird der Schalter 111 umgelegt und der Schweissstrom eingeschaltet.
Dabei wird die Feder 5f freigegeben, die blanken Blechflächen lp, 2p einander genähert, die Lichtbogen gezündet und unter dem Druck der Feder die Schweissung vollzogen. Die Vorwärmung des Bleches 1 erleichtert das Durchpressen des Bleches 1. Dabei bleibt die Aussenschicht 2b des Bleches 2 unversehrt.
Zur Erhöhung des Schweissdruckes von Handgeräten kann das Schweissgerät in eine Vakuumglocke eingebaut sein.
Dadurch ist das Gerät an der Schweissstelle festgehalten.
Gleichzeitig verringert das Vakuum den Übergangswiderstand und verlängert die Elektrodenstandzeit. Nach Fig. 38 weist ein oberes Blech 1 mit Schichten la. lb oben eine Entschichtung lc und unten eine Entschichtung ld. und ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b oben eine Entschichtung 2c auf. Auf das Blech 1 ist eine transparente Vakuumglocke 141 mit einer hohen Dichtung 141a aufgesetzt und durch ein Ventil 145 mit einem Vakuum verbunden. Im Inneren weist die Vakuumglocke einen oberen Flansch 141b und einen unteren Flansch 141c mit Luftdurchlassbohrungen 148 auf, welche eine Elektrodenführung 147 halten. Die obere Führung 147a dient zugleich als Widerlager für eine Elektrodendruckfeder 5f, welche über eine Einstellmutter 5i die Elektrode 5 belastet.
Die Vakuumglocke nimmt in einem oberen Fortsatz 141d einen Schalter 150 und die Stromzuführungsund Steuerkabel 149a, 149b auf. Zum Schweissen ist die Elektrode samt Vakuumglocke, gegebenenfalls mit Hilfe einer Schablone, auf die Schweissstelle aufzusetzen und zu evakuieren. Dabei wird die Dichtung 141a zusammengedrückt und die Elektrode 5 auf das entschichtete Blech 1 gepresst. Beim Einschalten des Schweissstromes zünden die Lichtbögen zwischen den Blechflächen lp, 2p und verschweissen unter dem Druck der Elektrode. Die Aussenschicht 2b des Bleches 2 bleibt dabei unversehrt.
Anstelle des Anpressens der Schweisselektroden oder stromlosen Druckstempel durch die Vakuumglocke können auch Elektromagnete vorgesehen sein, welche beim Einschalten des Magnetstromes an dem anzuschweissenden Blech haften und die Elektrodenfeder spannen.
Das Schweissgerät kann auch durch Elektromagnete auf dem Blech gehalten sein. Die Elektromagnete können die Beine des Dreifussgestells bilden. Die Elektrode oder der Druckstempel kann statt der Feder durch Druckluft oder einen anderen Elektromagneten auf die Schweissstelle gepresst werden.
Solche Vakuumglocken eignen sich auch zur lokalen Anordnung an beliebigen Stellen der beschichteten Oberflächen zur Aufnahme von Fräsvorrichtungen, Bohrvorrichtungen, Andruckvorrichtungen, Stanzvorrichtungen, Gerüstanordnungen u. dgl.
Das Zünden der Lichtbögen kann auch durch kurzes Anheben des oberen Bleches durch eine Automatik erfolgen, welche bei Bolzenschweissgeräten verwendet wird. Dazu ist das obere Blechteil zunächst mit einem Anhebe-Bolzen zu versehen. Nach Fig. 39 ist ein oberes Blechteil 1 mit den Schichten la, lb oben mit der Entschichtung lc sowie unten mit einer grösseren Entschichtung ld und an der Schweissstelle mit einer nach unten gerichteten Kröpfung lk versehen, deren Höhe etwas mehr als die doppelte Schichtstärke beträgt. Innerhalb der Entschichtung lc ist ein Abhebebolzen 131 angeschweisst, welcher Kerben 131a aufweist.
Die Schweissstelle des vorbereiteten Bleches 1 wird auf ein Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b und der Entschichtung 2c gelegt, welches durch eine Kühlplatte 10 mit Aussparung 10c und Kühlmittel-Zuführungsrohren 10a sowie Abführungsrohren 10b abgestützt wird. Zwischen den Blechen 1, 2 ist um die Schweissstelle ein Ring 132 aus schwer schmelzbarem Material zum Aufhalten der Schmelze eingelegt. Zum Schweissen ist ein nicht gezeichnetes Bolzenschweissgerät ähnlich Fig. 35 aufzusetzen und der Abhebebolzen einzuspannen. Beim Einschalten des Stromes wird durch die Abhebeautomatik, z. B. durch einen Elektromagnet, das Blech 1 angehoben, die Lichtbögen dadurch gezündet, beim Ausschalten des Stromes im nächsten Moment freigegeben, durch eine Anpressfeder die Blechflächen lp, 2p aufeinandergepresst und verschweisst. Danach wird der Abhebebolzen an den Kerben abgebrochen.
Bei Verwendung von beschichteten Blechen für Aussenzwecke, z. B. für die Verkleidung von Gebäudefassaden oder für Fahrzeuge, ist die Schweissstelle sicher gegen Rosten zu schützen. Dazu können die Bleche rings um die inneren Schweissstellen mit Klebstoff versehen oder durch Zwischenlegen von beidseitig selbstklebenden Ringen oder gelochten Bändern verklebt werden. Die rationellste Fertigung ergibt eine zwischengelegte beidseitig klebende Folie, welche zum Entschichten mit einem Schutzpapier versehen ist. Nach dem Entschichten wird das Schutzpapier abgezogen, das zweite Blech mit der vorbereiteten Schweissstelle aufgelegt und die Schweissung durchgeführt. Bei dem Beispiel nach Fig. 40 ist auf ein unteres Blech 2 mit den Schichten 2a, 2b eine Selbstklebefolie 165 geklebt, welche auf der Oberseite ein Schutzpapier 165a trägt.
Zum Entschichten dient eine Fräsmaschine 161 mit Spannkopfgehäuse 161a, Spannkopffutter 161b, eine Druckfeder 161c und eine Kugelschnäpperhalterung 161d.
welche den eingesteckten Fräser 162 mit der Abflachung 162a hält. Um den unteren Teil des Spannkopffutters ist ein Rohr 164 mit Schneide schiebbar und durch Zapfen mitdrehbar gelagert, welches unter dem Druck der Feder 163 steht. Beim Niederdrücken werden die Schichten 165a, 165 und 2a durch das Schneidrohr zunächst abgetrennt und dann durch den Fräser entfernt, wobei das Schutzpapier ein Ankleben der Klebeschichten am Fräser verhindert. Die so entstandene Entschichtung 2c weist eine blanke Blechoberfläche 2p auf. Dann wird ein oberes Blech 1 mit den Schichten la, lb und mit einer z. B. zum Lichtbogenschweissen vorbereiteten Schweissstelle, welche aus einem durch die Ausfräsung lf gebildeten Schweisszapfen lg bestehen kann, aufgelegt.
Nach indirektem Anschliessen der beiden Bleche an den Sekundärkreis einer Schweissanlage werden beim Einschalten des Stromes mit Hilfe des Druckstempels 72 und des Schweisszapfens lg die Lichtbögen gezündet und die Blechflächen lp, 2p miteinander verschweisst. Die Aussenschichten la, 2b bleiben dabei unversehrt.
Zapfen, Spitzen, geradlinig und kreisförmig scharfkantige Stege u. dgl. können statt durch Fräsen auch durch Pressen, Stauchen, Prägen, Körnen u. dgl. ausgebildet sein.
Das Vorprägen so vorbereiteter Schweissstellen kann durch Elektrodendruck oder Druck von stromlosen Andruckstempeln unmittelbar beim Schweissen oder durch vorheriges Vorprägen vor oder nach Ausbildung der Zapfen u. dgl. erfolgen.
Insbesondere bei der Verschweissung von Blechen aus verschiedenartigen Metallen sind diese vorteilhaft mit anderen Metallen so zu legieren, dass sich optimale physikalische Eigenschaften, insbesondere für die Festigkeit ergeben. Das gleiche gilt auch bei der Anwendung von Einlegestücken.
Elektrische Ströme jeder Art, insbesondere Kondensator Entladungsströme, z. B. mittels Kondensator-Impulsmaschinen, können angewandt werden.
Zur Erleichterung der Lichtbogenzündung und Intensivierung des Lichtbogens können in den Schweisshohlraum zwischen die entschichteten Schweissflächen lp und 2p ionisierende Mittel, z. B. Pulver leicht verdampfender Metalle, eingebracht sein und/oder die Schweissflächen, Zapfen, Spitzen, Einlegestücke u. dgl., mit solchen Mitteln versehen sein sowie zur Erzielung des gleichen Zweckes an ihren Oberflächen aufgerauht sein.
The present invention relates to a method for electrical welding of at least two metal sheets, at least one of which has at least one coated area, an electrical current being passed through a circuit which includes at least one welding point and current paths to the non-welding current line, and a device for carrying out the inventive method Procedure.
Sheets coated with plastic are desirable because of their rust-free, insensitive surface available in many patterns and colors, but these sheets cannot be connected in the usual way by spot or roller seam welding.
According to a known method of the type mentioned above, the metal sheets are stripped of the coating at the weld points in such a way that electrical contact is made when the metal sheets meet. With thicker layers of plastic and also with thicker metal sheets, the cavities created by the stripping can be filled with inserted welding spacers. In this way, flawless welded joints can be produced with conventional welding machines on sheets of steel, chrome-nickel steel, aluminum or other metals coated with plastics, lacquers or other substances. However, the known method has the disadvantage that the outer coatings of the welded metal sheets are destroyed by stripping or melting under the electrode.
The aim of the present invention is to create a method that allows the electrical welding of at least two metal sheets, at least one of which has at least one coated area, by means of a simple and inexpensive device while avoiding the disadvantages and maintaining the advantages of known methods of this type.
The method for electrical welding of at least two metal sheets is characterized according to the invention in that at least one current path section for non-welding current conduction is formed through a region of the coated metal sheet in order to protect the coating when welding the metal sheets. The device for carrying out the method according to the invention is, on the other hand, characterized by devices for forming an electrical circuit which comprise means for forming at least one welding point and means for forming current paths to the non-welding current line. In this case, at least one current path section, which is arranged adjacent to the welding point, is formed for non-welding current conduction through a region of the coated sheet metal.
For welding two sheets coated on both sides, the upper sheet can advantageously be stripped of the coating at the top for placing an electrode, while the lower sheet rests on the lower electrode via a cooling plate and insulation. The lower electrode is connected to both the lower sheet metal and the upper sheet metal via cables. When switching on, current first flows from the upper electrode through the upper sheet to the lower electrode, whereby the sheet heats up and the layers between the sheets melts. The heated upper sheet bends under the pressure of the upper electrode and comes into contact with the lower sheet. The current now also flows over the lower sheet to the lower electrode and welds the two sheets together.
Two parallel electrodes can be used to weld an upper sheet with two adjacent lower sheets, which are placed in the stripping of the upper sheet. The lower metal sheets lying on a cooling plate are indirectly connected to the opposite electrode by cables. When it is switched on, a stream of heat first flows horizontally in the upper sheet and after melting, a welding current flows vertically through the two sheets, whereby the sheets are connected at two points at the same time.
For welding z. B. with an electrode and a concentrically arranged ring counter-electrode, a common stripping is provided in the upper sheet. In addition, the counter electrode is connected to the lower sheet metal by cables. When the device is switched on, a stream of heat initially flows horizontally between the electrodes, and after the layers have melted, a welding current flows vertically through the two sheets and welds them together. The ring electrode limits the heating of the upper sheet to a small area.
For roller welding, the upper sheet is z. B. provided with a strip-shaped stripping for the roller electrode and placed a wire between the sheets coated on both sides along the weld seam. Both sheets are connected to the opposite pole by cables. When it is switched on, a stream of heat flows horizontally through the upper sheet until the inner layers have melted. The wire then makes contact between the metal sheets, which also causes a welding current to flow and weld the wire to the metal sheets. In addition, the wire can be connected to the opposite pole.
According to a variant, the wire can be placed between the welding roller and the upper layer of the upper sheet and, like the sheets, can be connected to the opposite pole via regulating resistors. The method has the advantage that any stripping is avoided.
It is also possible for both metal sheets to be indirectly connected to the poles of a secondary circuit, placed between cooling plates and compressible by pressure medium. A number of wires are inserted between the sheets and their ends are each connected to a pole. According to a variant, two rows of crossing wires are inserted and connected to the electricity with opposite polarity. After switching on, a heat current flows and after the layers have melted, a welding current flows. Many weld seams can be produced with one pressure. Both outer sides remain intact. Upper and lower vibration devices can be arranged to support the welding process.
According to the same principle, the angled ends of metal sheets z. B. be welded from room partitions. For this purpose, stripping has to be applied to the internal welding points, welded pieces have to be inserted there and each sheet has to be connected to a pole of a secondary circuit. When the power is switched on and the pressure device is switched on, the metal sheets weld together with the outer layers undamaged.
The sheets to be welded can also be placed between an upper and a lower capacitor plate in order to displace the welding current towards the inside. This reduces the heating of the sheets on the outside.
According to a further development of the method according to the invention, at least the indirectly connected sheet metal can be provided with milled openings for the undamaged outer layer at the weld point. According to a first example, the milling leaves a small welding spigot, against which the stripped upper sheet is pressed and welded by a small electrode. According to a second example, both sheets are provided with welding spigots, connected indirectly and welded via an intermediate welding piece. According to a third example, the milling of the indirectly connected sheet leaves a central point, the intermediate welding piece is provided with a pin or a cutting edge at the top and the sheet thickness of the upper sheet is reduced below the electrode.
According to a fourth example, both inner sides of the metal sheets are provided with rectangular millings and, according to a fifth example, with triangular millings for receiving a round welding adapter. As a result, the contact areas are reduced to the point of contact or contact lines, the contact resistances are increased and the welding zone and heating are reduced.
According to a further example, an upper cutout of the upper sheet metal can be provided with a downwardly directed tip and welded by an electrode with an inserted resilient tip. For this only a single cutout has to be made. Furthermore, the outer layer below the welding point can also be brought into direct contact with the coolant in addition to using cooling plates.
According to another example, weld spacers made of an easily meltable material, e.g. B. hard or soft solder is used. This means that the sheets do not need to be heated to the welding temperature, the heating is reduced.
In order to use capacitor pulse welding, blank sheet metal surfaces and the small spaces necessary for igniting an arc can be produced at the internal welding point. In the simplest case, the two inner layers together have a thickness which corresponds to the necessary distance. In the case of thicker layers, the distance can be established by pressing in with a sharp pressure stamp. Furthermore, intermediate weld pieces with points or ribs protruding downwards and upwards can be inserted into the cavity and the sheets can be provided with pointed ribs even during the stripping process.
A pointed welding pin or a welding pin provided with a cutting edge can be inserted through a hole in the upper sheet metal and pressed into the cavity during welding by a resilient push-on bolt. This will fill the cavity. The upper sheet remains level.
For sheet metal coated on one side, in particular light metal, z. B. Cavities created by inserting an insulating insert with holes for inserting very small intermediate weldments with high electrical resistance. The small welding pieces can consist of a wire that is pressed flat between the welding points and glued onto insulating strips with holes.
The ignition of the arc can also be initiated with the help of welding spigots, which is shown on portable hand welding devices. According to a first example, the upper sheet is provided with a milled welding pin. The welding device, which can be attached with a three-legged frame, has a spring-loaded pressure plunger which, when it hits the sheet metal, ignites the arc and the welding is carried out.
According to a second example, an intermediate welding piece with a welding spigot is first welded to the lower sheet metal by a spring-loaded electrode and then an upper sheet metal provided with a welding spigot is welded onto the intermediate welding piece. The sheets are kept at a distance.
In a third example, a welding pin with a retaining flange is inserted through a hole in the upper sheet metal into the cavity of the decoating and welded by a spring-loaded electrode.
In order to displace the current towards the internal welding point, the outer sides of the sheet metal can be framed by capacitor plates and the inner sides of the sheet metal can be separated by a capacitor film with opposite polarity. The heating of the outer layer is less.
According to a further example, a weld can first be heated by resistance heating and, after a switch has been turned, welded using the capacitor pulse method. The heating of the undamaged outside is reduced. Finally, the welding device can be housed inside a vacuum bell and placed airtight over a welding point via a rubber ring. The contact pressure is not limited by hand force.
Various exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawings. Show it:
1 shows, in section and on a larger scale, a welded point of two sheets coated on both sides with an intact outer layer with two indirect welding current leads and one direct through an electrode,
2 two welded welding points of three sheets coated on both sides with two indirect current feeds and two direct through two parallel electrodes,
3 shows a welded point of two sheets coated on both sides with indirect current introduction and more direct through an inner and an outer electrode,
4 shows in cross section a prepared weld seam for two sheets coated on both sides, separated by a welding wire, with indirect current feeds and a direct one by a welding roller,
Fig.
5 in longitudinal section a prepared weld seam for two sheets coated on both sides with welding wire applied, with indirect current feeds and one direct through a welding roller,
6 shows, in section, a prepared seam weld for two two-sided metal sheets separated by wires with indirect current feeds, framed by a vibration device,
7 shows, in section, a prepared seam weld for two metal sheets coated on both sides and separated by crossing wires with indirect current feeds,
8 is a diagrammatic view of a welding wire with an hourglass-shaped cross section,
9 with a triangular cross-section,
10 shows, in section, a prepared welding point for a U-shaped and an angle engaging in it of two sheet metal coated on both sides with welding spacers and indirect current feed,
Fig.
11 a cross-section of a prepared welding point of two sheet metal coated on both sides with a welding adapter and indirect current feed, framed by capacitor plates,
12 shows in section a prepared welding point for two sheets coated on both sides, the lower sheet having a milled weld spigot on the inside,
13 shows, in section, a prepared welding point for two sheets coated on both sides with milled welding spigots and an intermediate welding piece,
14 shows, in section, a prepared welding point for two sheet metal coated on both sides with milled cutouts and a welding adapter,
15 shows, in section, a prepared welding point for two sheet metal coated on both sides with right-angled cutouts and a round welding adapter,
Fig.
16 a cross-section of a prepared welding point for two sheets coated on both sides with triangular cutouts, a round welding adapter and a current feed device,
17 shows, in section, a prepared welding point for two sheets coated on both sides, the upper sheet being provided with an outer cutout and a tip directed downwards and the lower sheet being cooled at the welding point,
18 shows, in section, a prepared weld point with an easily melting weld adapter,
19 shows a variant with milled welding spigots,
20 shows, in section, a prepared welding point for two sheets coated on both sides with internal stripping for arc welding,
21 shows a view of a stripped point with circular ribs,
22 shows an intermediate welding disk with ribs on both sides,
Fig.
23 an intermediate welding strip with ribs on both sides,
24 shows a strip-shaped decoating with ribs,
25 shows in cross section a prepared weld point with a pointed shape under the electrode,
26 shows a prepared welding point with an intermediate welding piece which has tips pointing upwards and downwards,
27 shows the welding adapter in view,
28 shows a prepared welding point with an inserted welding pin,
29 shows a variant with a welding pin that can be pushed in,
30 shows, in section, a prepared welding point for two metal sheets coated on one side with an insulating insert and welding spacers,
31 shows an insulating strip with glued-on welding wire.
32 shows, in section, a prepared welding point with a welding device attached,
33 shows, in section, a prepared welding point for a lower sheet metal with a welding adapter held on the welding device and FIG
Fig. 34 with the upper plate to be welded to the welding adapter,
35 shows, in section, a prepared welding point with a welding pin to be welded in,
36 shows, in section, a prepared welding point for two sheet metal coated on both sides with a current displacement device through capacitor plates and foil with the welding device attached,
37 shows, in section, a prepared welding point with attached welding device and preheating device, and FIG
38 shows a prepared welding point with an attached welding device inside a vacuum bell.
Fig.
39 a prepared welding point for welding with the help of a welded-on lifting bolt and a stud welding device,
40 shows the preparation of the welding point of a lower sheet metal with glued-on sealing film and
41 shows the welding together with an upper sheet metal with the aid of a welding pin.
In Fig. 1, a sheet 1 is shown with an upper layer la and a lower layer lb, which is to be welded to a second sheet 2 with an upper layer 2a and a lower layer 2b. During the welding, an outer layer, namely the lower layer 2b of the sheet 2. should remain undamaged. For this purpose, the sheet metal 1 has a stripping 1c at the welding point, so that an upper electrode 5 comes into contact with the sheet metal 1. The sheets 1 and 2 are connected to a lower counter-electrode 6 by cables 7a, 7. The lower layer 2b rests on a cooling plate 10 and this rests on the flat counter-electrode 6 via an insulation 12. When switching on, current flows from the upper electrode 5 through the metal sheet 1 and the cable 7a to the counter electrode 6.
The sheet 1 is heated under the upper electrode 5, the two inner layers lb, 2a melt, contact is made with sheet 2, the current flows through sheet 2 and cable 7 to counter electrode 6 and welds the two sheets under the pressure of the upper electrode. The welding data are set and the process is controlled so that the lower layer 2b does not melt on the decorative side. So that the layer is not changed when the weld point cools down, it is placed on a cooling plate 10, which rests on the counter electrode 6 via an insulation 12.
Fig. 2 shows a further example with electrodes standing parallel to one another. In this way, an upper sheet 1 with the layers la, lb can be connected to two lower sheets 2 and 3 with the layers 2a, 2b and 3a, 3b at the same time. The upper sheet 1 has stripping lc under the right electrode 5 and under the left electrode 6.
The lower metal sheets lie on a cooling plate 10 which is mounted on a table 11. A cable 4 leads from the right electrode 5 to the left sheet metal 2 and from the electrode 6 a cable 7 leads to the right sheet metal 3, with a regulating resistor 8 being connected in each cable. When switching on, a current flows from the electrode 5 through the sheet metal 1 to the counter electrode 6. The sheet metal is heated at the welding points, the layers 1b, 2a and 1b. 3a melt, there is contact with the sheets 2 and 3. Part of the current now flows from the right electrode 5 via the sheets 1, 3 and the cable 7 to the counter electrode 6 or via the cable 4, the sheets 2, 1 to Counter electrode 6 and welds the two sheets simultaneously at both points.
The layers 2b 3b lying on the cooling plate remain undamaged.
According to FIG. 3, the welding can also be carried out with an annular counter-electrode. An upper sheet 1 with the layers la, lb has a somewhat larger stripping lc at the weld point. The lower sheet 2 with the layers 2 a, 2 b rests on a cooling plate 10 which is mounted on a table 11 via an insulation 12. The inner electrode 5 is surrounded by an outer annular counter-electrode 6. Both electrodes touch the sheet 1 within the stripping lc. The inner electrode 5 is connected by a cable 4 to one pole and the outer electrode 6 by a cable 7a to the opposite pole of a secondary circuit S of the welding system.
In addition, the lower plate 2 is connected to the opposite pole with a cable 7. When switching on, a current flows from the inner electrode 5 through the sheet metal 1 to the outer counter electrode 6, the sheet metal 1 is heated at the welding point, the layers 1b, 2a melt, there is contact from sheet 1 to sheet 2, the current now flows from the electrode 5 back over the sheets 1, 2 and the cable 7 and welded the two sheets. The layer 2b lying on the cooling plate remains undamaged.
The process can also be used for roller seam welding. According to FIG. 4, an upper sheet 1 with the layers la, lb is provided with a strip-shaped stripping lc. A lower sheet 2 with the layers 2a. 2b rests on a cooling plate 10 and an insulation 12. Between the sheets or the layers Ib. 2a, a wire 9 is tensioned at the weld seam for easier contact formation. A welding roller 5a is connected via a cable 4 to one pole of a secondary circuit S of a welding system, the other pole of which is connected to the sheet metal 2 by a cable 7 and to the sheet metal 1 by a cable 7a.
When switching on, a current flows through the cable 4, the welding roller 5a, the sheet metal 1 to the cable 7a, the sheet metal 1 is heated, the layer 1b melts, the wire 9 comes into contact, the layer 2a melts, the wire comes into contact with the sheet metal 2, the current flows through sheet 2 and cable 7 and welds the wire to the two sheets. The layer 2b lying on the cooling plate remains undamaged.
The wire 9 can also be connected to the cable 4 or its ends can be connected to the cables 4 and 7 with opposite polarity.
It can also be welded without a stripping lc. For this purpose, according to FIG. 5, an upper sheet 1 with the layers la, lb lies directly on a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b, which rests on a cooling plate 10 and is supported on a table 11 via an insulation 12. A wire 9 is stretched under the welding roller 5a and above the layer la. The secondary circuit S of the welding system is connected with one pole via the cable 4 to the welding roller and with the other pole via the cable 7 to the sheet metal 2, via the cable 7a to the sheet metal 1 and via the cable 7b to the wire 9. Regulating resistors 8 are connected in the cables 7, 7a, 7b.
When switched on, a current flows from the welding roller 5a over the wire 9 and the cable 7b, the wire 9 is heated, the layer la melts, the wire 9 comes into contact with sheet metal 1 and with the cable 7a and melts itself, whereby the layers lb , 2a melt and sheet metal 1 and 2 are welded via cable 7. The layer 2b lying on the cooling plate 10 remains undamaged.
After a further development of the method, both outer sides of the metal sheets can remain undamaged and a larger number of weld points can be produced at the same time.
According to Fig. 6, wires 9a are stretched parallel between an upper sheet 1 with the layers la, lb and a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b. A cooling plate 10 is arranged above the upper sheet 1 and below the lower sheet 2. The cooling plates can be followed by a vibration device 13, which consists of an electromagnet 14 and a head and foot plate 15 connecting the magnets. For cooling the magnetic plates 15 resting against the layers, tubes 19 through which coolant flows and which are pressed on by springs 18 are arranged.
The lower vibration device rests on a table 11. The upper device can be pressed against the lower device with the aid of piston 16 and compressed air cylinder 17.
The secondary circuit S of a welding device is connected with one pole by a cable 7 to the lower sheet metal 2 and with the other pole by a cable 4 to the upper sheet metal 1. The wires 9a are each connected at one end to one pole of the secondary circuit. For welding, compressed air is to be let into the cylinder 17 and the alternating current for the magnets 14 is switched on. The vibration of the parts to be welded facilitates the penetration of the layers and accelerates the welding of the parts by reducing the contact resistance. When the welding current is switched on, the wires 9a are heated, they melt the adjacent layers lb and 2a, come into contact with the sheets 1 and 2 and weld to them under the pressure of the cylinder 17. The two outer layers la and 2b remain intact.
Fig. 7 shows the same arrangement. Under an upper vibration device 13 with a magnetic plate 15 and a cooling plate 10 is an upper plate 1 with the layers la, lb and on a lower vibration device a lower plate 2 with the layers 2a, 2b. Above the layer 2a there is a series of wires 9a and below the layer lb there is a series of wires 9b which cross the lower wires 9a. Instead of a row of wires, a sheet 9c covering all the wires 9a can be provided, which is either bare or coated on the side lying on the wires and then stripped in the form of a circle or strip at the welding points. The wires 9a are connected to one pole via a cable 4a, the wires 9b or the sheet metal 9c via a cable 7a to the other pole of a secondary circuit S.
Furthermore, the upper plate 1 is connected to the cable 4 and the plate 2 is connected to the cable 7, that is to say with opposite polarity to the adjacent wires. When the welding current is switched on, the wires melt first, starting from the crossing points, then the layers 1b, 2a along the wires, finally the sheets 1, 2 come into contact under the pressure of the plate 15 and weld. The outer layers la, 2b remain intact.
Instead of the drawn round wires, sharp-edged profiled wires can also be used.
Thus, FIG. 8 shows a wire with an hourglass-shaped cross section and FIG. 9 shows a wire with a triangular cross section on a further enlarged scale. Circular or strip-shaped stripping can also be arranged at the welding points or lines and welding spacers in the form of wires or pieces of wire can be inserted there.
Fig. 10 shows an example of angled sheets z. B.
of partition walls. A sheet 1 with the layers la, lb is bent around 1800 at one end. Before the bending, stripping ld, 1d 'in the form of a circle or strip are applied to the intended welding points in the layer lb.
A bend of a metal sheet 2 with the layers 2a, 2b engages in the bow. On the bend, stripping 2c and 2d are attached to the welding points.
In the upper stripping ld, 2c and in the lower stripping 2d, 1d 'are welded pieces 20 in disks or. Strips or wire form inserted, the thickness of which is greater than the thickness of two layers to form contact.
The bow of the sheet 1 rests on a table 11 via a cooling plate 10, while the top of the sheet 1 is covered with a further cooling plate 10 and can be pressed down by a pressure plate 15, piston 16 and pressure cylinder. The sheet metal 1 is connected by a cable 4 to one pole and the sheet metal 2 by a cable 7 with a regulating resistor 8 to the other pole of a secondary circuit S of a welding system. When the current is switched on, the sheets 1 and 2 weld to the weldments 20. The outer layer 1 a of the sheet 1 remains intact.
A further embodiment of the method for maintaining an undamaged outer layer is shown in FIG. 11. A sheet 1 with the layers la, lb is to be welded to a sheet 2 with the layers 2a, 2b. For this purpose, the opposite layers lb and 2a have stripping ld, 2c, into which a welding piece 20 in the form of a wire is inserted. A capacitor plate 31a is placed on the outside of the metal sheets 1, 2 at the top and a capacitor plate 31b at the bottom, which rests on a table 11 via insulation 12, while the upper one can be pressed down via insulation 12 with a pressure plate 15. The upper capacitor plate is connected to one pole of a direct current source and the lower to the other pole.
Furthermore, the sheet metal 1 is connected by a cable 4 to one end and the sheet metal 2 by the cable 7 to the other end of a welding current source, the poles of the upper capacitor plate 31a having the same name as the pole of the sheet metal 1, as are those of the lower one Capacitor plate 3 lb with that of sheet 2. If the capacitor plates are charged and the welding current is switched on, the electrical field of the capacitor plates pushes the welding current from the outer layers inwards to the welding point, which accelerates the welding, reduces the heating and removes the decorative outer layer la keeps. The exterior of the decor remains intact even with thin sheet metal and thin coatings.
The capacitor plates can also be designed as cooling plates. They can be adapted to a curved row or line of welding points and can be compressed by pistons and compressed air cylinders, see FIG. 6.
The vibration device shown there can also be attached.
The method can also be carried out for light metal sheets with oxide layers or bonded steel sheets, the outside of which should remain intact. The mechanical stripping of the welds removes oxide layers, which require a temperature of 20,000 for melting, and bond layers. Insert pieces made of the same metal or of specially suitable alloys are to be inserted into the cavities, which quickly weld to the bare welds with little heat generation.
In order to limit the heating of the sheets to a small area, to increase the contact resistance at the welding point and to be able to use short welding times, the contact surfaces at the welding point are extremely reduced. According to a first example, this can be carried out at the same time as the stripping process. According to the enlarged illustration in FIG. 12, an upper sheet 1 with the layers la, lb is on the outside with a small stripping lc, on the inside with a stripping ld and a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b not only with one Removal of the coating, but also provided with a milled cutout 2f in the sheet metal, which reduces the contact surface on the welding surface to a very small welding point 2g.
A ring milling cutter digs an annular groove 2f and leaves the cylindrical welding pin 2g. The lower sheet 2 is supported on a table 11 via a cooling plate 10, while the
Sheet metal 1 is held via an upper cooling plate 10 with a recess for an electrode 5 by piston 16 and pressure cylinder 17. The electrode 5 with a small tungsten tip 5b is connected to one pole of a secondary circuit S of a welding system, preferably a capacitor welding system, while the other pole is connected to the sheet metal 2. When the current is switched on, the small area of the tungsten tip Sb touches the sheet metal 1. Under the pressure of the electrode 5, the sheet metal 1 comes into contact with the small welding spigot 2g and welds to it.
The outer layer 2b of the sheet 2 remains intact and the outer side 1a of the sheet 1 is only to be re-coated at a small point.
According to a second example in FIG. 13, the sheet metal 1 with the layers la, lb and the sheet 2 with the layers 2a, 2b is only to be provided with a milled cutout lf, 2f each on the inside to form a weld spigot lg, 2g, and a welding adapter 20 is inserted between the welding spigots, the thickness of which is greater than that of the removed layers. The lower sheet 2 rests on a table 11 via a cooling plate 10, while the upper sheet 1 rests on an upper cooling plate 10 through pistons 16 and pressure cylinders
17 can be depressed. The sheet metal 1 is connected by a cable 4 to one pole of the secondary circuit S of a welding system and the sheet metal 2 is connected by a cable 7 to the other pole.
When switching on, the current can only flow through the small contact surfaces of the welding pins 1g, 2g, which heat up quickly and weld under the pressure of the cylinder 17 with little heat generation.
The outer layers la, 2b remain intact.
According to a third example in FIG. 14, the upper sheet 1 with the layers la, Ib is provided with a trough-shaped cutout lf corresponding to the electrode shape at the top and with a stripping ld at the bottom and the sheet 2 with a conical cutout 2f which forms a welding tip 2g . An intermediate welding piece 20 is inserted between the metal sheets and has a pin ring 20a or a cutting edge to reduce the contact surface. The lower plate 2 is supported on a table 11 via a cooling plate 10. An electrode 5, which is connected by a cable 4 to one pole of a secondary circuit S, presses into the cutout If of the upper sheet metal, while the other pole is guided to the sheet metal 2 by a cable 7.
When switched on, the current can only flow through small contact surfaces, which heat up and weld quickly. The layer 2b of the lower sheet remains intact.
According to a fourth example in FIG. 15, the sheet metal 1 with the layers 1 a, 1 b and the sheet 2 with the layers 2 a, 2 b are provided only on the inside with a cross-sectionally rectangular cutout lf, 2f and a weld adapter 20 in the cutouts inserted in the form of a ball or wire, the diameter of which is greater than the milling depth and which only has point or line contact with the milled openings. The sheet metal 2 rests on a table 11 via a cooling plate 10, while the sheet metal 2 can be pressed down via an upper cooling plate 10 by a piston 16 and a pressure cylinder 17. The sheet metal 1 is connected by a cable 4 to one pole of a secondary circuit S and the sheet metal 2 by a cable 7 to the other pole.
When switching on, the current can only flow over the contact points or lines, which quickly heat up and weld. The outer layers la and 2b remain intact.
According to a fifth example in FIG. 16, the sheet 1 with the layers 1a, 1b and the sheet 2 with the layers 2a, 2b on the insides with strip-shaped stripping ld, 2c and inside the stripping with a small, triangular cross-section milled recess 1f, 2f and a welded piece 20 in the form of a wire is inserted into the cutouts, the diameter of which is greater than the depth of the cutouts. The sheet 2 rests with its left end via a cooling plate 10 of an insulation 12 on the lower electrode 6 of a welding system, while the upper sheet 1 overlaps the lower sheet with its right end and an insulation 12 through the upper one via an upper cooling plate 10 Electrode 5 of a welding system can be pressed down.
The metal sheets are each held in place by upper and lower pairs of pistons 16 and pressure cylinders 17. The electrodes 5, 6 are each connected by a cable 4 and 7 to a current introduction device 24 for the outer cut edges 1s, 2s of the metal sheets. The device consists of a flexible, silver-plated copper strip 24a. which over an elastic insulating strip 24b z. B. made of rubber, is attached to a bar 24c and with brackets 24d, z. B. resilient brackets, on the edge of the metal sheets 1. 2 can be suspended.
The strips 24c can be pressed against the cut edges by the piston 16 and pressure cylinder 17. The length of the device depends on the current to be transmitted.
When switching on, the current flows via the cables 4, 7 into the metal sheets 1, 2 and via the contact lines on the welding piece 20, which heat up and weld quickly. The outer layers la, 2b remain intact.
Another example of welding with little heat development in the lower decorative sheet is shown in FIG. 17. An upper mounting sheet 1 with the layers la. lb has a cutout lf at the top, which reduces the sheet thickness. The center of the cutout is provided with a pointed, downwardly directed expression 11, which is produced by an electrode tip or in a separate operation by a stamp. A lower plate 2 with the layers 2a, 2b rests on a cooling plate 10 with a recess 10c under the weld. A coolant feed pipe 10a and a coolant discharge pipe 10b open into the recess, whereby only slight heating of the outer layer 2b, which forms a slight glossy spot, is avoided.
An electrode 5 with a bore Se, in which an electrode bolt 5m with a tip 5n for the expression 11, which is under spring pressure, is mounted, engages in the cutout If. The electrode 5 and the electrode bolt 5m are connected by a cable 4 to one pole of a secondary circuit S of a welding system, while the other pole is connected by a cable 7a via a regulating resistor 8 to the sheet metal 1 and via cable 7 via another regulating resistor 8 to the Sheet 2 is connected. When switched on, current flows through the electrode 5 and the sheet metal 1, the thin sheet metal 1 heating up at the milled cutout, the layer 1b and then the layer 2a melting. The expression 11 comes into contact with sheet metal 2, the current also flows back through sheet metal 2 and welds sheet metal 2 to sheet 1 under the pressure of electrode 5.
The tip 5n of the electrode bolt 5m, which is under spring pressure, is pressed into the electrode 5, so that a welding lens is produced with little heating of the decorative sheet. The outer layer 2b remains intact.
According to a variant, the coating 1 a of the expression 11 and / or the coating 2 a of the weld point located therebelow can be removed beforehand.
A further reduction in the heating of the coated sheets is possible if the welding pieces are made of material whose melting point is below the melting point of the sheets to be joined. The well-known hard and soft solders can be used for sheet steel and easily melting aluminum alloys for aluminum sheets.
According to the example in FIG. 18, an upper sheet 1 with the layers la, lb is provided at the top with a stripping lc and at the bottom with a stripping ld and a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b at the top with a stripping 2c, the stripping can be in the form of discs or strips. An intermediate piece 21 in the form of disks or strips made of a material whose melting point is lower than the melting point of the sheets 1, 2 is inserted into the cavity of the inner stripping.
The lower plate 2 is based on a cooling plate 10 z. B.
made of copper on an electrode 6. An upper electrode 5 engages in the stripping lc of the upper plate. The lower plate 2 is connected to the lower electrode 6 by cables 7. When the current is switched on, the intermediate piece 21 melts and connects to the metal sheets, after which the current is switched off before the metal sheets reach the melting temperature. The outer layer 2b of the lower sheet remains undamaged.
According to FIG. 19, the heating of the metal sheets is reduced and the contact resistance at the contact surfaces is increased. For this purpose, the sheet metal 1 with the layers la, lb and the sheet 2 with the layers 2a, 2b are provided on the inner sides with millings lf, 2f for the formation of small welding studs lg, 2g. The millings are ring-shaped for spot welding and groove-shaped for seam welding. Intermediate pieces 21, the melting point of which is below the melting point of the metal sheets, and to which flux has been added, are inserted between the welding spigots. The lower plate 2 is supported on a table 11 via a cooling plate 10. The upper plate 1 can be pressed down via an upper cooling plate 10 by a piston 16 and a pressure cylinder 17.
The upper plate 1 is connected via a cable 4 to one pole of a secondary circuit S and the plate 2 via a cable 7 to the other pole. When switching on, current flows through the sheet metal 1 via the small welding pins lg, 2g into the
Sheet 2, whereby the intermediate piece melts quickly and the connection is made under the pressure of the piston before the sheets come to melting temperature.
The outer layers la, 2b remain intact.
A further reduction in the welding time and thus the
Sheet heating can be achieved by using a capacitor pulse welding system. To generate small arcs between the opposite sheet metal surfaces, they must have a certain narrow distance or only very small points of contact or
Have tips.
The stripping creates a cavity with a
Cave of fractions of a millimeter, which allows the formation of small arcs. In the example according to FIG. 20, an upper sheet 1 with the layers la, lb on the top and bottom with stripping 1c, ld and a lower
Sheet 2 with layers 2a, 2b on top with a
Stripping 2c provided so that the sheet metal surfaces lp and 2p are opposite each other at a small distance. The lower
Sheet metal is supported by a cooling plate 10 on a table 11, while the upper sheet is under the pressure of a
Electrode 5 is standing.
The electrode is connected by a cable 4 to one pole of a capacitor pulse welding system K, while the other pole is connected by a cable 7 on
Sheet 2 and by a cable 7a via a regulating resistor 8 was connected to the sheet 1 for additional heating. When switching on the power with sufficient
Voltage arcs arise between bare sheet metal surfaces lp, 2p, which these surfaces without thermal
Melt the depth effect. In the meantime, the upper sheet surface lp is pressed against the lower sheet metal surface 2p and in the
Final phase welded to it. The processes play out in
Periods of milliseconds. The outer layer 2b of the
Sheet 2 remains intact.
The welding current surge requires a sufficient one
Initial voltage to cause and maintain the required arcing. To dose the necessary optimal welding energy, the capacitor battery has a capacity that can be varied by switching (energy selector).
If it is a capacitor pulse welding machine with transformed capacitor discharge, then the secondary side of the pulse transformer is between it
Poland the welding point is to be trained with sufficiently high voltage for arcing and maintenance.
Also suitable as capacitor welding machines for the resistance arc process are those in which the capacitor discharge is not transformed and which have long welding device cables and a spatially very large welding circle. Since the total welding time is only about one millisecond with these discharge current surges, the depth of penetration of the heat is very small.
Accordingly, the opposite coated decorative side of the workpiece is not changed ver from about 0.5 mm sheet thickness. The electrode life is almost unlimited. The
Welds are independent of the sheet thickness.
The welding parameters, namely voltage as well
Welding time can be provided constant. To vary, according to the circumstances of the individual case and the
Type of metal of the sheets to be welded together that
Amperage.
This is done by connecting or disconnecting capacitance units of the capacitor battery and the welding power selector. Even with the inner cavity arc
Welding according to the invention requires very specific ones
Minimum energy amounts for welding or for sufficient melting of the opposing welding surfaces as well as for melting any weld inserts.
Since the energy conversion is concentrated on the processes in the welding arc space, the energy loss due to heat dissipation is extremely low compared to resistance welding. The welding takes place with significantly less energy than in the same case with resistance welding. Therefore, if the welding parameters and inserts or the like are correctly dimensioned, the decorative side is not damaged.
There is a narrow margin between the minimum amount of energy for welding and the maximum amount that is still possible without damaging the decor side.
The electrode pressure or the pressure of an electroless contact pressure means is also important for the welding. if the capacitor welding current z. B. is fed to the welding point via a cut edge or via an elsewhere stripped point of the sheet to be welded. The contact resistance between the two sheets to be joined must not be reduced in such a way that a contact current flow occurs instead of a welding arc.
The shape of the electrode working surface or the pressure means can also be important.
It is necessary to remove the stripped welds located opposite one another in the cavity until they are sufficiently melted by the arcs at a distance that gradually decreases as the melting progresses under pressure, e.g. B. by means of a spring to approach. Approximately at the end of the welding current in accordance with the specified welding time in the liquid surface state of the welding points, the welding surfaces are then united by pressing against one another. The delay required for this can be achieved in various ways.
By inserting pieces, crossing pieces of wire or fine wire mesh parts, this delay can be achieved until the insert pieces have completely melted at the same time as the time at which the sheet metal surfaces are optimally melted by the arcs. This during a correspondingly appropriate electrode or contact pressure z. B.
using compressed air and additional electrode suspension.
The creation of arcs is promoted by the attachment of ribs 57 on the stripped bare sheet metal surfaces lp, 2p. FIG. 21 shows circular ribs for spot welding and FIG. 24 shows longitudinal ribs for seam welding on the sheet metal surface lp, which are produced by profile milling cutters during stripping. If the spacing of the sheet metal surfaces 1p, 2p is greater, intermediate weld pieces 58 can be inserted in disk form according to FIG. 22 and in strip form according to FIG. 23 to produce the correct spacing, which have ribs 58a on the front and ribs 58b on the rear.
For sheets with thicker layers, the distances between the bare sheet metal surfaces to be welded must be reduced or bridged with sharp shapes. According to FIG. 25, there is an upper sheet 1 with the layers 1 a, lb below with the stripping ld and a lower sheet 2 with the layers 2a. 2b to be provided with a decoating 2c at the top. The lower plate is supported on a cooling plate 10. A punch 46 with a tip is attached above the upper plate at the welding point and is pressed by a resilient pressure element, e.g. B. a spring or a piston 16 of a pressure cylinder, can be pressed into the sheet metal 1, so that a tip lh is formed in the sheet metal 1 and a contact is made between the bare sheet metal surfaces lp, 2p.
The upper plate 1 is connected by a cable 4 to one pole of a capacitor pulse welding system K and the lower plate 2 by a cable 7 nit the other pole. When the power is switched on, arcs occur. After melting, the surfaces 1p, 2p are welded under the pressure of the punch 46. The outer layers la, 2b remain intact.
For spot welding, the cross-section of the punch t6 is circular, for seam welding it is bar-shaped.
According to FIG. 26, the contact is made by welding adapters provided with tips. An upper sheet 1 with the layers la, lb is provided at the top with a stripping lc and at the bottom with a stripping ld and a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b at the top with a stripping 2c. Between the bare sheet metal surfaces lp, 2p a welding adapter 45 is inserted, which z. B. according to Fig. 27 consists of a disk 45 with alternately pushed out up and down tips 45a, 45b. The sheet metal 2 rests on a cooling plate 10, while the sheet metal 1 can be pressed down by an electrode 5.
The electrode is connected by a cable 4 to one pole of a capacitor pulse welding system K, while the other pole is connected to the sheet metal 2 by a cable 7 and to the sheet metal 1 by a cable 7a via a regulating resistor 8. Sheet 1 is at a distance from sheet 2. When the current is switched on, arcs occur between the sheet metal surfaces lp, 2p, which then weld together with the intermediate piece under the pressure of the electrode. The outer layer 2b remains undamaged.
Another type of contact formation with a welding pin is shown in FIG. 28. An upper sheet metal 1 with the layers la, lb has a stripping lc at the top, a stripping ld at the bottom and a bore li in the middle. A lower sheet 2 with the layers 2a, 2b is provided with a decoating 2c at the top. A welding pin 52 with a tip is inserted into the bore left. Its diameter, around 1 mm, corresponds to the hole diameter and its upper end protrudes beyond the sheet metal 1 to the electrode 5.
One pole of a capacitor pulse welding system K is connected by a cable 4 to the electrode 5 and by a cable 4c via a regulating resistor 8 to the sheet metal 1, while the other pole is connected via a cable 7 to the sheet metal 2, which is on a When the current is switched on, the contact of the welding pin tip ignites the arcs between the bare sheet metal surfaces lp, 2p in the decoating cavity, the bare sheet metal surfaces are brought to welding temperature and welded together with the melted welding pin 52 under the pressure of the electrode. The outer layer 2b of the sheet 2 remains intact.
A variant with an enlarged welding zone is shown in FIG. 29. An upper sheet 1 with the layers la. lb is provided with a stripping lc at the top, a larger milled recess lf at the bottom and a hole li in the middle of the stripping. A lower sheet 2 with the layers 2a, 2b has a large decoating 2c at the top and is supported on a cooling plate 10. The electrode 5 has a blind hole 5e into which a spring 5f, a push-out bolt 5c and a cylindrical welding pin 52 are inserted, the underside of which is provided with a cavity for forming a cutting edge 52b.
One pole of a capacitor pulse welding system K is connected to the electrode 5 by a cable 4 and to the sheet metal 1 via a cable 4c via a regulating resistor 8, while the other pole is connected to the sheet metal 2 by a cable 7. When the current is switched on, the cutting edge of the welding pin 52 ignites the arcs between the bare sheet metal surfaces lp, 2p lying at different poles, the surfaces are heated to the welding temperature while the welding pin melts from below, the melt under the pressure of the spring 5f and des Push bolt 5c is pressed into the cavity and welded.
The outer layer 2b remains intact.
Another example according to FIG. 30 is the welding of coated sheets with low electrical resistance, such as aluminum, brass, copper, again. Such sheets are usually only coated on one side, as the uncoated inside does not rust. An upper sheet 1 with the outer layer la is to be welded to a lower sheet 2 with the outer layer 2b. For this purpose, an insulating insert 92 made of paper or plastic with holes 92a is inserted between the uncoated inner sides. In the holes are pieces of wire 93 with high electrical resistance, e.g. B. made of steel, which are about 0.7 mm in diameter and 1-5 mm in length. The lower sheet metal is supported on a table 11 via a cooling plate 10 with cooling tubes 10a. A pressure plate 15 is placed on sheet metal 1 via a cooling plate 10 and can be pressed down by piston 16 and pressure cylinder 17.
The sheet 1 is connected to the welding current and the sheet 2 to earth.
When the current is switched on, the small pieces of wire with high electrical resistance ignite arcs in the holes in the insulating insert and weld them under the pressure of the cylinders. The outer layers la, 2b remain unharmed. This makes it possible to connect coated aluminum sheets by invisible internal welding.
Instead of an insulating system with holes and inserted welding spacers, insulating strips with wires can be used for efficient processing. According to FIG. 31, an insulating strip 121 has holes 122. As an intermediate welding piece, a wire 123 is provided with flattened areas 123a outside the welding points and glued to the insulating strip so that the undeformed wire parts 123b come to lie in the holes in order to ignite the arc there. This avoids the insertion of individual welding spacers.
The internal welding of sheet metal coated on both sides can also be carried out with welding or pressure stamp devices. For better illustration, the following examples have been enlarged five times.
In the first example according to FIG. 32, an upper sheet 1 with the layers la, lb at the bottom has a cutout lf to form a pin lg and a lower sheet 2 at the top has a stripping 2c of the same size. The lower sheet metal is supported on a table 11 via a cooling plate 10 with cooling tubes 10a. A pressure stamp 72 of a welding device 71 is arranged above the upper sheet metal and is guided through an insulating tube 73 with a three-legged frame 74 perpendicular to the sheet metal surface. The plunger has a central bore 72a, into which cooling tubes 72b and a compression spring 72c are inserted from above. The plunger is held under the tension of the spring above the metal sheet 1 at an adjustable distance of about 3 mm.
Sheet 1 is connected to the welding current, sheet 2 to earth E. For welding, the discharge current is introduced into the metal sheet 1 to be welded on, without the latter initially making contact with the decorative sheet metal 2.
When the currentless plunger strikes the welding point from the outside, the sheet metal is brought closer to the bare surface 2p with the pin 1g, thereby initiating the arc welding and the melting of the contact pin. By means of the appropriately dimensioned spring pressure, the sheet metal 1 is pressed flatly with its fused lower surface against the also fused weld surface of the sheet metal 2 and connected. The outer layers remain undamaged and the outer side 2b of the decorative sheet is also flat, while the outer side la of the mounting sheet has a depression.
Instead of cylindrical pins lg, for linear welds (e.g. by means of capacitor discharge currents with arcing), linear webs of approximately the same height and thickness as the pins can be milled by side milling cutters on the stripped insides of the sheets to carry out internal welds.
33, 34. A lower sheet 2 with the layers 2a, 2b has a stripping 2c at the top, with the bare sheet metal surface 2p, and is supported by a cooling plate 10 with liquid cooling 10a on a Table 11. About the Ent coating 2c, the electrode 5 of a welding device in an insulating tube 73 with three-legged frame 74 is perpendicular to
Sheet metal out. The electrode 5 has a central bore 5e for a compression spring 5f and a holding device 5g for an intermediate welding piece 75 that can be inserted in the electrode base. The holding device shown consists of a suction air line 5h which ends in the electrode base. For magnetic intermediate weldments 75, a
Be used electromagnet.
The intermediate welding piece has a slightly smaller diameter than the stripping 2c and a height of about twice the sheet metal thickness. On its underside it has a small welded intermediate piece pin 75g which, before welding, is held at an adjustable distance from the sheet metal surface 2p under the pretension of the spring 5f. The welding adapter is connected to the welding current and the
Sheet 2 connected to earth E. When the welding current is switched on, the one held by a magnetic coil
When the electrode is released, the intermediate welding piece snaps against the sheet metal surface 2p and welds to it.
In a further operation, a sheet 1 with the layers la, lb and the lower cutout lf with a
Welding pin 1g is brought over the welding adapter welded onto sheet 2 and held at a small distance above sheet 2 by a welding device 71.
For this purpose, the currentless plunger 72 has a Haltevor device 72g z. B. with suction air line 72h and is guided in an insulating tube 73 and tripod frame 74. The
Sheet 1 is connected to the welding current and the welding intermediate piece 75 via sheet 2 to earth E.
When the welding current is switched on, the pressure stamp is released, snaps with the sheet metal 1 or the welding pin lg against the welding adapter and welds to it.
A variant for easier processing of a welding pin is shown in FIG. 35. An upper sheet 1 with the layers la, 1b has a stripping lc at the top, a stripping ld at the bottom and a hole li in the middle. A lower one
Sheet metal 2 with the layers 2a, 2b is provided with an Ent layer 2c on top and a cooling plate 10 with
Cooling tubes 10 a supported on a table 11. On the sheet 1, a welding device 71 is placed, which consists of a
Electrode 5, an insulating tube 73 with a three-legged frame 74. The electrode is under the pressure of a spring
5f and is below with a holding device 5g for a
Welding pin 76 is provided. The holding device consists in the figure, for. B. from a suction air line 5h.
The welding pin has a flange 76a at the top, it fits into the borehole li of the sheet metal 1. Its length corresponds to the thickness of the
Sheet metal and at least the thickness of the layers lb and 2a.
One pole of a capacitor pulse welding system K is connected to the electrode 5 and to the sheet metal 1 by a cable 4, while the other pole is connected to the sheet metal 2 by a cable 7. When the welding current is switched on, the electrode 5 is released, the welding pin 76 snaps against the sheet metal surface 2p, ignites the arcs between the sheet metal surfaces 1p and 2p and welds them. The outer layer 2b of the metal sheet 2 remains undamaged.
The pin can be arranged over the sheet metal with an air gap and the electrode preloaded so that it does not initially touch the decorative sheet and only causes contact and arcing when the current-carrying electrode is sprung forward when the capacitor current is switched on.
The welding pin 76 with flange 76a can advantageously be designed so that a flange-like widening is provided above the pin 76, the bore li being made larger in accordance with this flange-like widening and this flange corresponding to the thickness of the sheet metal provided with the bore and this bore full fills out.
A further, even larger flange is formed on this flange which, after completion of the welding process, i. H. after the firing pin 76 has melted away, sits down on the upper sheet metal that carries the bore and presses this upper sheet onto the lower main sheet (decorative sheet), similar to a rivet head. The welding does not take place between the upper sheet and the main sheet, but between the flange adjoining the pin 76 and the lower main sheet.
Not only can sheets of the same and different types, e.g. B. steel with brass or copper, steel with aluminum and brass with copper, etc., but also those of extremely different strengths are connected to each other. It is necessary that the contact resistance between the metal sheets due to the special dimensioning of the contact pins or the like according to the type of metal is so high that the welding current is predominantly forced to jump over the distance initially determined by the welding pin and the milled surfaces in the form of an arc thereby to melt.
A further relief of the load on the outer layers can be achieved by current displacement with the help of capacitor plates. In the example according to FIG. 36, an upper sheet 1 as a mounting sheet with layers la, lb at the bottom has a cutout lf with a weld spigot lg and a lower sheet 2 as a lining sheet with layers 2a, 2b at the top has a stripping 2c. The sheet 2 is with a thin decorative sheet 3 with the layers 3a, 3b z. B. by gluing connected. At least one capacitor film 3 1c is inserted between the metal sheets 1 and 2 and a capacitor plate 31a, 31b is arranged above the metal sheet 1 and below the metal sheet 3. The lower capacitor plate 31b is supported on a table 11.
A welding device 71 with a pressure ram 72, which is guided in an insulating tube 73 with a tripod frame 74, is placed on the upper capacitor plate 31 a. A spring 72c engages in a bore 72a of the pressure ram. The pressure stamp can penetrate a bore 3 1d of the upper capacitor plate 31a and press onto the upper sheet metal 1. In order to bring the welding pin lg into the correct distance from the bare sheet metal surface 2p, the sheet metal 1 is provided with a downward crank lk at the welding point. The sheet metal is connected to a capacitor pulse welding system and the sheet metal 2 is connected to the earth. The capacitor plates are connected to one pole of a current source and the capacitor film 31c, which is located in the middle, is connected to the other pole.
First of all, the power source for the capacitor plates has to be switched on, whereby an electric field is built up from the outer capacitor plates to the capacitor foil in the middle. When the welding current is switched on, it is pushed from the outside of the metal sheets 1 and 2 towards the inside and is increasingly directed onto the bare surfaces 1p, 2p. At the same time, the plunger 72 is released, snaps against the sheet metal 1 with the welding pin lg, causes the ignition of the arcs and welds the sheet metal surfaces lp, 2p. The outer layers of the sheets 1 and 2 and in any case the outer layer 3b of the sheet 3 remain undamaged.
A shortening of the welding time or a reduction of the welding energy can also be achieved by preheating the mounting plate. In the example according to FIG. 37, an overhead mounting plate 1 with the layers la, lb has a stripping lc at the top and a stripping ld at the bottom and a decorative sheet 2 below with the layers 2a, 2b at the top has a stripping 2c. The sheet metal is supported on a table 11 via a cooling plate 10. A welding device 71 with an electrode 5 is placed on the sheet metal 1 and guided in an insulating tube 73 with a tripod frame 74 so that it can be pushed vertically. The electrode is under the pressure of a spring 5f engaging in a blind bore 5e.
One pole of the secondary circuit S of a preheating system is connected by a cable 7a via a regulating resistor 8 to the sheet metal 1 and possibly by a cable 7b also via a regulating resistor 8 to the sheet metal 2 and the other pole is connected to the electrode 5 by a cable 4. Furthermore, one pole of a capacitor pulse welding system K is connected to the electrode 5 by a cable 4k and the other pole is connected to the sheet metal 2 by a cable 7k. A switch 111 can be pivoted about a pivot point 11la into a left end position for switching on the preheating system and into a right end position for switching on the welding system. When the preheating system is switched on, current flows through the loosely lying electrode 5 into the sheet metal 1 and from there back through the cable 7a. The switch 111 is thrown by a time regulator and the welding current is switched on.
The spring 5f is released, the bare sheet metal surfaces 1p, 2p are brought closer to one another, the arcs are ignited and the welding is carried out under the pressure of the spring. The preheating of the sheet 1 facilitates the pressing through of the sheet 1. The outer layer 2b of the sheet 2 remains intact.
To increase the welding pressure of hand-held devices, the welding device can be built into a vacuum bell.
As a result, the device is held at the welding point.
At the same time, the vacuum reduces the contact resistance and extends the electrode life. According to Fig. 38, an upper plate 1 with layers la. lb a stripping lc above and a stripping ld below. and a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b on top a decoating 2c. A transparent bell jar 141 with a high seal 141a is placed on the sheet metal 1 and connected to a vacuum through a valve 145. Inside, the bell jar has an upper flange 141b and a lower flange 141c with air passage bores 148 which hold an electrode guide 147. The upper guide 147a also serves as an abutment for an electrode compression spring 5f, which loads the electrode 5 via an adjusting nut 5i.
The vacuum bell accommodates a switch 150 and the power supply and control cables 149a, 149b in an upper extension 141d. For welding, the electrode together with the vacuum bell, if necessary with the help of a template, is to be placed on the welding point and evacuated. The seal 141a is thereby compressed and the electrode 5 is pressed onto the stripped sheet metal 1. When the welding current is switched on, the arcs ignite between the sheet metal surfaces lp, 2p and weld under the pressure of the electrode. The outer layer 2b of the sheet 2 remains intact.
Instead of pressing the welding electrodes or currentless pressure stamps through the vacuum bell, electromagnets can also be provided, which adhere to the sheet metal to be welded when the magnetic current is switched on and tension the electrode spring.
The welding device can also be held on the sheet metal by electromagnets. The electromagnets can form the legs of the tripod frame. Instead of the spring, the electrode or the plunger can be pressed onto the welding point by means of compressed air or another electromagnet.
Such vacuum bells are also suitable for local arrangement at any point on the coated surfaces to accommodate milling devices, drilling devices, pressure devices, punching devices, scaffolding arrangements and the like. like
The electric arcs can also be ignited by briefly lifting the upper sheet metal using an automatic system that is used in stud welding devices. To do this, the upper sheet metal part must first be provided with a lifting bolt. According to FIG. 39, an upper sheet metal part 1 with the layers la, lb is provided with the stripping lc at the top and with a larger stripping ld at the bottom and with a crank lk directed downwards at the welding point, the height of which is slightly more than twice the layer thickness. A lifting bolt 131, which has notches 131a, is welded on within the stripping lc.
The welding point of the prepared sheet 1 is placed on a sheet 2 with the layers 2a, 2b and the stripping 2c, which is supported by a cooling plate 10 with recess 10c and coolant supply pipes 10a and discharge pipes 10b. A ring 132 made of difficult-to-melt material to hold the melt is inserted between the metal sheets 1, 2 around the welding point. For welding, a stud welding device (not shown) similar to FIG. 35 is to be attached and the lifting bolt to be clamped. When the power is switched on, the automatic lift-off, z. B. by an electromagnet, the sheet metal 1 is raised, the arcs are ignited, released when the current is switched off in the next moment, the sheet metal surfaces lp, 2p pressed together and welded by a pressure spring. Then the lifting pin is broken off at the notches.
When using coated metal sheets for external purposes, e.g. B. for the cladding of building facades or for vehicles, the welding point must be protected against rusting. For this purpose, the metal sheets can be provided with adhesive around the inner welding points or glued by inserting self-adhesive rings or perforated strips between them. The most efficient production results in an interposed double-sided adhesive film, which is provided with a protective paper for stripping. After the stripping of the coating, the protective paper is removed, the second sheet with the prepared welding point is placed and the welding is carried out. In the example according to FIG. 40, a self-adhesive film 165 is glued to a lower sheet 2 with the layers 2a, 2b, which sheet has a protective paper 165a on the top.
A milling machine 161 with a clamping head housing 161a, a clamping head chuck 161b, a compression spring 161c and a ball catch holder 161d serve to remove the coating.
which holds the inserted milling cutter 162 with the flat 162a. A tube 164 with a cutting edge can be pushed around the lower part of the clamping head chuck and rotatably supported by pins, which is under the pressure of the spring 163. When pressing down, the layers 165a, 165 and 2a are first separated by the cutting tube and then removed by the milling cutter, the protective paper preventing the adhesive layers from sticking to the milling cutter. The resulting stripping 2c has a bare sheet metal surface 2p. Then an upper sheet 1 with the layers la, lb and with a z. B. for arc welding prepared welding point, which can consist of a weld spigot lg formed by the cutout lf, placed.
After the two metal sheets are indirectly connected to the secondary circuit of a welding system, the arcs are ignited and the sheet metal surfaces 1p, 2p are welded together when the current is switched on with the aid of the plunger 72 and the welding pin lg. The outer layers la, 2b remain intact.
Cones, points, straight and circular sharp-edged webs u. Like. Instead of milling by pressing, upsetting, embossing, graining and the like. Like. Be trained.
The pre-embossing of welds prepared in this way can be performed by means of electrode pressure or pressure from currentless pressure stamps directly during welding or by pre-embossing before or after the formation of the pegs. the like.
Particularly when welding sheets made of different types of metals, these are advantageously to be alloyed with other metals in such a way that optimal physical properties, in particular for strength, result. The same applies to the use of insert pieces.
Electric currents of any kind, especially capacitor discharge currents, e.g. B. by means of capacitor pulse machines can be used.
To facilitate the arc ignition and intensification of the arc, ionizing agents, e.g. B. powder of easily evaporating metals, be introduced and / or the welding surfaces, pins, tips, inserts and. Like., Be provided with such means and be roughened to achieve the same purpose on their surfaces.