DD264174A1 - Verfahren und vorrichtung zum widerstandspunktschweissen von ni-cr-draehten auf neusilber-flachmaterial - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandspunktschweissen von Ni-Cr-Heizdraehten und aehnlichem Widerstandsdraht auf Neusilber-Flachmaterial im annaehernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers. Erfindungsgemaess wird eine elektrisch modifizierte Widerstands-Punktschweissmaschine verwendet, ueber die der Schweissstelle Energiepakete, bestehend aus mehreren Perioden andauernden Impulsen geringer Energie mit zwischengeschalteten Pausen, zum Vorwaermen der Schweissstelle eine zeitlang zugefuehrt werden, um anschliessend die Schweissstelle mit mehreren Perioden andauernden Impulsen mit hoher Energie zur Schweissung zu beaufschlagen. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandspunktschweißen von Ni-Cr-Heizdrähten und ähnlichem Widerstandsdraht auf Nousilber-Flachmaterial im annähernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers.

Charakteristik des bekannten SU ndes der Technik

Obwohl aus schweißtechnischor Sicht eine Verbindung von Ni-Cr-Draht mit Neusilberflachmaterial für das Wid irstandspunktschweißen als ungeeignet angesehen wird, wird eben diese Materialpaarung bei Thermorelais wegen seiner gerätetechnischen Vorteile und das Widerstandspunktschweißen wegen seiner werkzeugseitigen Einfachheit seit vielen Jahren angewendet.

Die dabei auftretenden Nachteile, wie mangelnde Festigkeit der Verbindung, Versprödung des Ni-Cr-Drahtes, querschnittsschwächende Deformierung des Ni-Cr-Drahtes und Rißbildung, wurden dabei in Kauf genommen.

Die Verfahren Elektronen- und Laserschweißen, die diese Nachteile möglicherweise verhindern könnten, sind zu investitionsaufwendig und damit zu teuer.

Es wurde auch nach OT-OS 2214749 ein Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von dünnen Metalldrähten mit einem metallischen Werkstück bekannt. Nach diesem Verfahren wird durch eine prismatische, auf den Drahtdurchmesser bezogene Doppelelektrode zuvor durch Widerstandserwärmung im Bereich der Elektrodenspitzen das metallische Werkstück aufgeschmolzen. In diesem aufgeschmolzenen Bereich wird dann der Draht durch die tiefer in das erweichte Werkstück eindringende Doppelelektrode eingedrückt.

Nachteilig ist hierbei die aufwendige Gestaltung der Elektroden, die immer in ihrer prismatischen Form annähernd dem zu verarbeitenden Orahtdurchmesser angepaßt sein muß. Weiterhin verlangt diese Gestaltung der Elektroden eine gute Zugänglichkeit zur Schweißstelle, was in der Gerätetechnik nicht immer gegeben ist. Für eine Anwendung in automatisierten Fertigungsstrecken der Massenfertigung erscheint der Aufwand zum Eiektrodenwechsel sehr aufwendig.

Für dünne Werkstücke, deren Dicke dem Drahtdurchmesser bis zum dreilachen Drahtdurchmesser entspricht, ist dieses Schweißverfahren wegen der besonderen drahtunterwandernden Ausbildung der Schweißlince ungeeignet.

Weiterhin wurde nach DT-AS 1615031 ein Verfahren zum elektrischen Widerstandspunktschweißen einer Stromzuführung mit einem Hitzdraht bekannt. Das Besondere und zugleich Nachteilige an diesem Verfahren ist die Verwendung eines zusätzlichen Einbettungsmaterials aus Kupfar. Über den auf dem Werkstück liegenden Hitzdraht wird noch ein dickeres Kupferdrahtstück quer aufgelegt und durch den Elektrodendruck kalt verformt, bevor durch den Schweißstrom die Einbettung des Hitzdrahtes zwischen Werkstück und Zusatzkupferdiaht erfolgt.

Für dünne Werkstücke, deren Dicke dem Drahtdurchmesser bis zum dreifachen Drahtdurchmesser entspricht und für beengte Platzverhältnisse im Schweißraum ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung (es Ausschußantoils bei der Herstellung von Widerstands-Schweißverbindungen von Ni-Cr-Draht auf Neusilberflachmaterial mit einer Dicke von annähernd doppeltem Drahtdurchmesser bei der TherirOrelaismassenfertigung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Massenfertigung von Thermorelais ein automatisierbares, auf begrenztem Raum anwendbares ökonomisches Schweißverbindungsverfahren von Ni-Cr-Draht mit 0,4...0,6mm Durchmesser auf Neusiiber-Flachmaterial mit einer Dicke von 0,8 mm zu schaffen.

Beim Widerstandspunktschweißen der Paarung Ni-Cr-Draht mit Nousilber-Flachmaterial tritt, bedingt durch den extrem unterschiedlichen elektrischen Widerstand beider Materialien, der Effekt auf, daß beim Fließen des Schweißstromes sich der Ni-Cr-Draht stark erhitzt und schmilzt, während das gut leitende Neusilber relativ kalt bleibt.

An der Kontaktstelle „zieht" jetzt das kalte Neusilber die Wärme aus dem Ni-Cr-Draht, und es entsteh: hier ein Bereich niedriger Temperatur und nkhl, wie gewünscht, bedingt durch den Übergangswiderstand, die Zona der Herausbildung dor Schweißlinse.

Als Gegenmaßnahme mußte die Energiezufuhr erhöht werden, wobei es leicht zu einer thermischen Überlastung des Ni-Cr-Drahtes mit den bekannten nega'iven Folgen einer unsicheren Schweißverbindung kam.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

— Ni-Cr-Draht und Neusilber-Hachmaterial wird auf einer Unterelektrode einer Widerstandsschweißmaschine in Schweißposition gebracht.

— Die zugehörige Oberelektrode wird in Schweißstellung gefahren.

— Durch Stromimpulse geringer Energie dergestalt, daß nach mehreren Perioden von Stromimpulsen wahlweise immer impulsfreie Perioden zwischengeschaltet werden, erfolgt die Vorerwärmung des Schweißgutes so weit, daß die Temperatur des Ni-Cr-Drahtes unterhalb der thermischen Überlastung bleibt. Die Anzahl der Impulse und der zwischengeschalteten Pausen variieren entsprechend. !er Dicke das Ni-Cr-Drahtes von etwa 0,5... 1 sek.

— Nach erfolgter Vorerwärmung erfolgt die Sehweißung durch sprunghaften Übergang zu Impulsen höherer Energie bis zu neun Perioden Dauer.

Zur Realisierung des Verfahrens dient eine Widerstands-Feinpunktschweißmaschine bekannter Bauart, bei der die Unterelektrode als Drehteller ausgebildet ist und in deren Primärestromkreis ein Impuls-Steuergerät zur Realisierung des unterschiedlichen Phasenanschnittes und der Impulsfolgen eingefügt wurde. Sekundärseitig kann eine Gleichrichtereinheit eingeordnet werden, wenn mit pulsierendem Gleichstrom gearbeitet werden soll.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß vor Auslösung der Schweißimpulse durch eine Widerstandserwärmung die Temperatur des Neusilbers so weit angehoben wird, daß der Wärmeentzug beim Fließen des Schweißstromes auf ein Mindestmaß reduziert wird. Die Widerstands-Vorerwärmung erfolgt dabei über die geschlossenen Schweißelektroden durch kurze dosierte Stromimpulse geringerer Stromstärke, unterbrochen durch Pausen, die den Ni-Cr-Draht soweit erwärmen, daß der Bereich der thermischen Überlastung nicht erreicht wird. Über diese Pseudo-Heizquelle „heißer Draht" wird dann das Neusilber vorgewärmt.

Diese Lösung bietet weiterhin den gerätetechnischen Vorteil, ohne wesentlichen zusätzlichen mechanischen Aufwand mit einfacher mechanischer Technik auszukommen. Dadurch wird eine Automatisierung des Verfahrens nicht ,zusätzlich beeinträchtigt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: den schematischen Aufbau der Schweißanordnung für wahlweisen Wechsel- oder Gleichstrombetrieb Fig. 2: das Diagramm des Stromverlaufs für Vorwärmen und Schweißen bei Wechselstrombetrieb.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens für wahlweise Wechsel- oder Gleichstrombetrieb dargestellt.

An einem Schweißtrafo 18 ist primärseitig ein Impuls-Steuergerät 17 angeschlossen. Sekundärseitig ist über die Anschlußpunkte 9 und 5 die vertikal vorfahrbare Oberelektrode 1 angeschlossen. Diese Oberelektrode 1 ist mit einem Hubzählor 4 gekoppelt. Dieser Hubzähler 4 ist steuerungstechnisch mit einem Stelltrieb 16 verbunden. Weiterhin ist sekundärseitig über die Anschlußpunkte 12 und 13 die Unterelektrode 15 angeschlossen. Diese Unterelektrode 15 ist als Drehteller ausgebildet, der um die Achse 14 durch den Stelltrieb 16 um einen Winkelbetrag von beispielsweise sechs Grad nach Realisierung einer eingestellten Hubzahl verschwenkt wird.

Auf der tellerförmigen Unterelektrode 15 liegt als Schweißgut der Ni-Cr-Draht 2 und ein aus NeusMber-Flachmaterial bestehender Anschlußwinkel 3.

Zwischen den Anschlußpunkteri 5 und 9 sowie 12 und 13 kann wahlweise durch Umschaltung der Kontakte 6,7 und 10,11 der Sekundärstrom über die Gleichrichtereinheit 8 geführt werden, um anstelle einer Wechselstromschweißung eine Gleichstrompulsschweißung durchzuführen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist folgende: Das Schweißgut, der Ni-Cr-Draht 2 und der Anschlußwinkel 3 aus Neusilber-Flachmaterial, wird auf der tellerförmigen Unterelektrode 15 in Schweißposition plaziert. Die Oberelektrode 1 wird in Schweißstellung gefahren, über das Impuls-Steuergerät 17 wird der Schweißvorgang eingeleitet, indem nach Fig.2A zwei Perioden lang Impulse 20 mit geringer Energie durch den dargestellten Phasenanschnitt auf die Schweißstelle gegeben werden. Es folgt dann eine Periode Pause, um erneut zwei Perioden Impulse 20 mit der dargestellten Energie zu geben. Dieses Wechselspiel der paketweisen Zuführung von Vorwärm-Energie-Impulsen 20, unterbrochen durch kurze Ausgleichspausen 22, wiederholt sich laufend eine halbe bis eine Sekunde lang, um dann nahtlos sofort drei bis neun Perioden lang Impulse 21 mit hoher Energienach Fig. 2 B als Schweißimpulse auf die Verbindungsstelle 1Ü zu geben. Die Anzahl der Vorwäim-Impuls-Pakete ist von der Dicke und der Oberfläche des Neusilber-Flachmaterials abhängig.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Widerstandspunktschweißen von Ni-Cr-Drähten auf Neusilber-Flachmaterial im annähernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers mit einfacher verfahrbarer Oberelektrode und fester Unterelektrode, gekennzeichnet dadurch, daß, nachdem sich dif,· vßrfahrbare Oberelektrode (1) in Schweißstellung auf dem Schweißgut befindet, über die Elektroden (1; 15) der Verbindungsstelle (19) Vorwärm-Energiepakete, bestehend aus mehrere Perioden andauernden Impulsen (20) mit geringer Energie mit zwischengeschalteten Ausgleichspausen (22), wiederholt bis zu einer Sekunde Dauer und anschließend Impulse (21) aus Wechsel- oder pulsierendem Gleichstrom mit hoher Energie zur Schweißung zugeführt werden.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer handelsüblichen Feinpunkt-Schweißmaschine, gekennzeichnet dadurch, daß diese primärseitig mit einem Impuls-Steuergerät (17) ausgestattet ist und sekundärseitig wahlweise mit einer von Wechsel- auf pulsierenden Gleichstrom umschaltbaren Gleichrichtereinheit (8) versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterelektrode als Drehteller ausgeführt ist, der mit einem Stelltrieb (16) gekoppelt ist, der mit einem Hubzähler an der Oberelektrode steuerungstechnisch verbunden ist.