DE112018000895T5

DE112018000895T5 - Reibrühr-schweissverfahren und verfahren zur herstellung einerschweissstruktur

Info

Publication number: DE112018000895T5
Application number: DE112018000895.9T
Authority: DE
Inventors: Takuya Ikeda; Muneaki Mukuda; Keisuke MURASE; Seiiyu Ishimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-10-31
Also published as: US11141812B2; CN110290893B; WO2018150891A1; US20190366474A1; JPWO2018150891A1; CN110290893A; JP6928011B2

Abstract

Ein Reibrühr-Schweißverfahren, bei dem ein erstes Schweißelement (1) aus Metall oder Harz und ein zweites Schweißelement (2) aus Metall oder Harz mit einem ersten Stufenbereich (10) überlappend angeordnet und durch Reibrühr-Schweißen mit einem Schweißwerkzeug (5) verschweißt werden, weist folgende Schritte auf: Anordnen des ersten Schweißelements (1) auf einer Stufenauflagefläche (12) des ersten Stufenbereichs (10) mit einem Spalt zwischen dem ersten Schweißelement (1) und einer Seitenfläche (11) des Stufenbereichs (10), Einschieben des Schweißwerkzeugs (5) in das erste Schweißelement (1) von einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Rückseite des ersten Schweißelements (1) her, die die Stufenauflagefläche (12) kontaktiert, während das Schweißwerkzeug (5) gedreht und das Schweißwerkzeug (5) bis zur Stufenauflagefläche (12) des zweiten Schweißelements (2) eingeführt wird, und Rühren des ersten Schweißelements (1) und des zweiten Schweißelements (2) durch Drehen des Schweißwerkzeugs (5) zur Bildung eines Schweißteils (3).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Reibrühr-Schweißverfahren und ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißstruktur.
TECHNISCHES GEBIET
Reibrühr-Schweißen (FSW) ist eines der Metallschweißverfahren, bei dem ein rotierendes Werkzeug, nachfolgend nur „Werkzeug“ genannt, in ein Schweißteil eines zu schweißenden Bauteils eingeführt und entlang einer Schweißlinie bewegt wird, während das Werkzeug gedreht wird. Dann wird das Schweißteil gerührt, um dadurch das Festphasenschweißen zu realisieren. Da das zu schweißende Element bei einer Schmelztemperatur beim Reibrühr-Schweißen geschweißt werden kann, ergeben sich viele Vorteile, wie z.B. geringere Festigkeitsverluste oder Verformungen am Schweißteil durch Umwandlung einer Metall struktur.
STAND DER TECHNIK
Die Form des Schweißteils beim Reibrühr-Schweißen hängt von einer Form des Werkzeugs ab. Ein bekanntes Werkzeug besteht aus einem Bereich mit großem Durchmesser, genannt Schulter, und einem Bereich, der an einem Spitzenende installiert ist, Sonde oder auch Pin genannt.
Beim bekannten Reibrühr-Schweißen wird die Sonde in ein Metallteil als zu schweißendes Element eingeführt, und es wird geschweißt, wobei das vorher von der Schulter ausgeschabte Metall heruntergedrückt wird, so dass die Schweißbreite vom Schulterdurchmesser abhängt. Dementsprechend ist es notwendig, den Schulterdurchmesser des zu verwendenden Werkzeugs zur Verringerung der Schweißbreite zu reduzieren. Wenn jedoch der Schulter-Durchmesser reduziert wird, ist es schwierig, das zum Zeitpunkt des Rührens ausgeschabte Metall ausreichend herunterzudrücken, und das zum Zeitpunkt des Rührens von der Oberseite des zu verschweißenden Elements ausgeschabte Metall führt zu einer großen Menge von Graten, was wiederum zu Defekten führt.
In einem bekannten Rotationswerkzeug zum Reibrühren wird ein Werkzeug mit einer speziellen Form verwendet, das mit einer Gewindenut in der Sonde versehen ist, in der die Fläche der Gewindewurzel größer ist als die Fläche des Gewindestreifens, so dass ein Schweißen mit einer kleinen Schweißbreite realisiert wird, ohne die Schulter auf das Schweißgut zu drücken (siehe z.B. Patentliteratur 1).
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP-2003-136 259 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Bei einem bekannten Rotationswerkzeug zum Reibrühren und einem Verarbeitungsverfahren mit diesem Verfahren gibt es jedoch Probleme, dass der Bereich von Bedingungen, unter denen ein fehlerfreies Schweißen möglich ist, schmal und die Schweißgeschwindigkeit gering ist. Es gibt auch das Problem, dass die Festigkeit der Sonde durch die Auswirkungen der Form der Gewindenut in der Sonde beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben genannten Probleme konzipiert, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Reibrühr-Schweißverfahren und ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißstruktur aufzuzeigen, die in der Lage sind, ein Schweißteil mit einer schmalen Schweißbreite zu bilden, ohne ein Schweißwerkzeug mit einer speziellen Form zu verwenden.
Mittel zum Lösen der Probleme
Das hier aufgezeigte Reibrühr-Schweißverfahren ist ein Reibrühr-Schweißverfahren, bei dem ein erstes Schweißelement aus Metall oder Harz und ein zweites Schweißelement aus Metall oder Harz mit einem ersten Stufenbereich überlappend angeordnet und durch Reibrühr-Schweißen mit einem Schweißwerkzeug verschweißt werden, was die Schritte des Anordnens des ersten Schweißelements auf einer Stufenauflagefläche des ersten Stufenbereichs mit einem Spalt zwischen dem ersten Schweißelement und einer Seitenfläche des ersten Stufenbereichs umfasst, Einschieben des Schweißwerkzeugs in das erste Schweißelement von einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Rückseite des ersten Schweißelements, die die Stufenauflagefläche kontaktiert, während das Schweißwerkzeug rotiert und das Schweißwerkzeug bis zur Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements eingeführt wird, und Rühren des ersten Schweißelements und des zweiten Schweißelements durch Drehen des Schweißwerkzeugs zur Bildung des Schweißteils.
Effekt der Erfindung
Das hier offenbarte Reibrühr-Schweißverfahren kann Metall und so weiter herabdrücken, wenn es in einer oberen Oberflächenrichtung des ersten Schweißelements gerührt wird, und kann das gerührte Metall und so weiter auch durch ein Schweißwerkzeug mit geringem Schulterdurchmesser ausreichend herunterdrücken, indem es das erste Schweißelement auf dem zweiten Schweißelement mit dem ersten Stufenbereich anordnet und den Spalt zwischen der Seitenfläche des ersten Stufenbereichs und dem ersten Schweißelement bildet. Dementsprechend kann das Schweißteil mit einer geringen Schweißbreite ohne Verwendung eines Schweißwerkzeugs mit einer speziellen Form geformt werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 1;
2 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 2;
3A ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißwerkzeug zeigt, das für ein gemeinsames Reibrühr-Schweiß Verfahren verwendet wird;
3B ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißwerkzeug zeigt, das für ein gemeinsames Reibrühr-Schweiß Verfahren verwendet wird;
4 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 2;
5 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 3;
6 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 4;
7 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 5;
8 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 5;
9 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 5;
10 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 5;
11 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 6;
12 ist eine Querschnittsansicht mit einem Schweißwerkzeug für das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 6;
13 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 7;
14 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 8;
15 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 8;
16 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 8;
17 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 9, und
18 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 9.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Im Folgenden wird Ausführungsform 1 anhand der Zeichnungen erläutert.
1 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 1. Wie in 1 dargestellt, weist eine Schweißstruktur 50 gemäß Ausführungsform 1 ein erstes Schweißelement 1 aus Metall oder Harz und ein zweites Schweißelement 2 aus Metall oder Harz mit einem ersten Stufenbereich 10 auf. Das erste Schweißelement 1 ist auf einer Stufenauflagefläche 12 im ersten Stufenbereich 10 des zweiten Schweißelements 2 angeordnet. Zwischen einer Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 und einer Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 wird ein Spalt 4 gebildet.
Darüber hinaus ist an einem überlappenden Bereich des ersten Schweißelements 1 und des zweiten Schweißelements 2 ein Reibrühr-Schweißbereich 3 vorgesehen, der durch Rühren mit einem Schweißwerkzeug 5 gebildet wird. Es gibt einen Fall, in dem ein Schweißgut in den Spalt 4 einströmt, indem es, wie später beschrieben, den Reibrühr-Schweißbereich 3 bildet.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 1 Folgendes: einen Schritt zur Anordnung des ersten Schweißelements 1 auf der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 mit dem Spalt 4 zwischen dem ersten Schweißelement 1 und der Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10, einen Schweißwerkzeug-Einführungsschritt zum Einschieben des Schweißwerkzeugs 5 in das erste Schweißelement 1 von einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Rückseite des ersten Schweißelements 1, die die Stufenauflagefläche 12 kontaktiert, während das Schweißwerkzeug 5 gedreht und das Schweißwerkzeug 5 bis zur Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 eingeführt wird, und einen Rührschritt zum Rühren des ersten Schweißelements 1 und des zweiten Schweißelements 2 durch Drehen des Schweißwerkzeugs 5 zur Bildung des Reibrühr-Schweißbereichs 3 auf.
Der Spalt 4 ist zwischen der Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 und der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 vorgesehen und bildet in diesem Bereich eine Wärmedämmschicht. Da die Wärme des ersten Schweißelements 1 dazu neigt, im Bereich der Wärmedämmschicht eingeschlossen zu werden, wird die Temperatur erhöht, und das erweichte Schweißgut fließt leicht in Richtung Spalt 4. Dadurch wird das zu rührende Metall usw. in einer oberen Oberflächenrichtung des ersten Schweißelements reduziert und das gerührte Metall usw. kann auch bei Verwendung eines Schweißwerkzeugs 5 mit kleinem Schulterdurchmesser ausreichend heruntergedrückt werden. Dementsprechend kann der Reibrühr-Schweißbereich 3 mit einer geringen Schweißbreite gebildet werden, ohne dass ein Schweißwerkzeug 5 mit einer speziellen Form verwendet wird.
Insbesondere ist das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 1 geeignet, wenn das erste Schweißelement 1 oder das zweite Schweißelement 2 aus einer Aluminiumlegierung oder Kupfer besteht. Das zweite Schweißelement 2 ist beispielsweise ein Mantel eines Kastenkühlers und das erste Schweißelement 1 ist beispielsweise ein plattenförmiges Bauteil, wie etwa ein Kühlkörper.

Beispiel für einen Schweißversuch des Reibrühr-Schweißverfahrens:

Werkzeug:	A6063-A6063, eine Plattendicke von 3 mm, Überlappverbindung
Werkzeug:	Schulterdurchmesser 5 mm, Sondenlänge 3,2 mm
Anzahl der Umdrehungen:	1500 bis 3000 U/min.
Schweißgeschwindigkeit:	200 bis 800 mm/min

Beim Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 1 wird der Reibrühr-Schweißbereich 3 fehlerfrei durch die oben genannten Material- und Schweißbedingungen gebildet. Da das gerührte Schweißgut leicht in den Spalt 4 fließt, kann das Auftreten von Graten unterdrückt werden. Die Form der Sonde 7 im obigen Beispiel eines Schweißexperiments ist eine Kegelstumpfform, der Durchmesser der Basis der Sonde 7 beträgt 3 mm, und der Durchmesser des Spitzenendes der Sonde 7 beträgt 2 mm. Ein Schweißwerkzeug 5 mit einer Wendelnut entsprechend einer M3-Schraube in der Sonde 7 wird verwendet, und die Drehrichtung des Schweißwerkzeugs 5 ist die entgegengesetzte (umgekehrte) Richtung zu der in der Sonde 7 vorgesehenen Wendelnut zur Erhöhung der Rührkraft.
3A und 3B sind Querschnittsansichten, die ein Schweißwerkzeug für ein gängiges Reibrühr-Schweiß -Verfahren zeigen.
Wie in 3A dargestellt, besteht das für das Reibrühr-Schweißverfahren verwendete Schweißwerkzeug 5 aus einem Bereich mit großem Durchmesser, genannt Schulter 6, und einem Bereich mit kleinem Durchmesser, der an seinem Spitzenende, genannt Sonde (oder Pin) 7, angeordnet ist. Die Sonde 7 wird in ein zu schweißendes Metall eingeführt, und es wird geschweißt, wobei das von der Oberseite des Schweißgutes zu diesem Zeitpunkt durch die Schulter 6 herausgeschabte Schweißgut heruntergedrückt wird.
Obwohl die Schulter 6 zylindrisch und die Sonde 7 kegelstumpfförmig in 3A dargestellt sind, können auch andere Formen übernommen werden. So kann beispielsweise die Schulter 6 die Form einer nach oben konvex gekrümmten Fläche oder eine konische Form aufweisen, und die Sonde 7 kann eine zylindrische Form aufweisen, eine Form mit einer gekrümmten Oberfläche am Spitzenende oder dergleichen.
Die Schweißform beim Reibrühr-Schweißen hängt von der Form des Schweißwerkzeugs 5 ab. Die Schweißbreite wird durch einen Durchmesser L1 der Schulter 6 und die Schweißtiefe durch die Länge L2 der Sonde 7 bestimmt. Bei einem üblichen Schweißwerkzeug 5 ist der Durchmesser L1 der Schulter 6 etwa das Dreifache bis Sechsfache der Länge L2 der Sonde 7. Daher wird die Schweißbreite in vielen Fällen größer als die Schweißtiefe beim Reibrühr-Schweißen. Da die Schweißbreite beim gängigen Reibrühr-Schweißen groß wird, hat dies den Nachteil, dass die Verformung zunimmt und es schwierig ist, sie auf ein Schweißteil mit einem engen Bereich anzuwenden.
Um das Reibrühr-Schweißen auf einen Bereich mit engem Schweißbereich anzuwenden, ist daher ein Reibrühr-Schweißverfahren unter Verwendung eines Schweißwerkzeugs 5 mit einem hohen Aspektverhältnis (Schweißtiefe/Schweißbreite) erforderlich. Das heißt, es ist notwendig, den Durchmesser L1 der Schulter 6 zu reduzieren, ohne die Länge L2 der Sonde 7 zu verändern. Wenn jedoch der Durchmesser L1 der Schulter 6 in Bezug auf die Länge L2 der Sonde 7 reduziert wird, z.B. wenn der Durchmesser L1 der Schulter 6 in Bezug auf die Länge L2 der Sonde 7 ein- bis zweimal so lang ist, so ist es schwierig, das gerührte Metall herunterzudrücken, und eine große Menge Metall, das aus der oberen Oberflächenrichtung des ersten Schweißelements 1 herausgerührt wird, wird als Grat ausgebildet, was einen Defekt (Hohlräume) im Inneren des Elements verursacht.
Als Reibrühr-Schweißverfahren zum Schweißen eines Bereichs mit einem engen Schweißbereich wird ein Verfahren unter Verwendung des Schweißwerkzeugs 5 in 3B vorgeschlagen. Dies ist ein Verfahren, bei dem Reibrühr-Schweißen durchgeführt wird, ohne dass die Schulter 6 mit dem zu schweißenden Element in Kontakt kommt, indem die Form der in der Sonde 7 vorgesehenen Gewindenut festgelegt wird. Da die Schulter 6 das zu schweißende Bauteil nicht berührt, kann ein Schweißen mit schmaler Breite realisiert werden.
Das Verfahren unter Verwendung eines solchen Schweißwerkzeugs 5 hat jedoch den Nachteil, dass der Bereich der Bedingungen für ein fehlerfreies Schweißen schmal und die Schweißgeschwindigkeit nicht hoch sind. Da die Schulter 6 keine Wärmezufuhr bewirkt, ist eine schnelle Rotation erforderlich, um die für Reibrühr-Schweißen erforderliche Reibungswärme zu erhalten. Das Reibrühr-Schweißen mit Hochgeschwindigkeitsdrehung hat den Nachteil, dass die Lebensdauer des Schweißwerkzeugs 5 verkürzt wird, da der Abrieb des Schweißwerkzeugs 5 stark ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 1 mit dem Spalt 4 zwischen der Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 und der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 zum Ausgleich der oben genannten Nachteile durchgeführt. Dementsprechend wird das in Oberflächenrichtung des ersten Schweißelements 1 gerührte Metall usw. reduziert, und der Reibrühr-Schweißbereich 3 mit schmaler Schweißbreite kann mit dem Schweißwerkzeug 5 uneingeschränkt geformt werden.
Ausführungsform 2
2 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 2. 4 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 2. Die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform 1 weisen auf die gleichen Strukturen wie bei der Ausführungsform 1 hin und werden daher bei der Ausführungsform 2 nicht erläutert. Wie in 2 dargestellt, ist in der Schweißstruktur 50 gemäß Ausführungsform 2 die Breite W1 des Spalts 4 in einem Breitenbereich von 0,03-mal oder mehr auf das 0,2-fache oder weniger der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 und die Schweißbreite W2 in einem Breitenbereich von 0,5-mal oder mehr auf das 2-fache oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 begrenzt. Die Festlegung dieser Abmessungen beeinflusst die Plattendicke tl beim Reibrühr-Schweißbereich 3.
Auch beim Reibrühr-Schweißen gemäß Ausführungsform 2 wird das auf der Oberseite des ersten Schweißelements 1 gerührte Metall reduziert, indem man das gerührte Schweißmetall und so weiter in den Spalt 4 entweichen lässt, und der Reibrühr-Schweißbereich 3 kann auch bei Verwendung eines Schweißwerkzeugs 5 mit kleinem Durchmesser L1 der Schulter 6 fehlerfrei gebildet werden. Dementsprechend wird, wenn der Spalt 4 breiter als das 0,2-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 wird, das in den Spalt 4 fließende Schweißgut erhöht, und die Plattendicke t1 beim Reibrühr-Schweißbereich 3 wird dünn.
Daher ist es schwierig, eine vorgeschriebene Schweißfestigkeit zu erhalten. Wenn, umgekehrt, der Spalt 4 schmaler als das 0,03-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 wird, hat sich gezeigt, dass die Menge an Schweißmetall, die in den Spalt 4 einfließen kann, reduziert wird und die Vorteile der Struktur gemäß Ausführungsform 2 reduziert werden, was zu Fehlern führt.
Die Schweißbreite W2 wirkt sich weitgehend auf die Menge an Schweißmetall aus, und wenn die Schweißbreite W2 größer als doppelt so dick ist wie die Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1, ist der Spalt 4 nicht in der Lage, das Schweißmetall aufzunehmen, und das Schweißgut fließt aus der Oberseite des ersten Schweißelements 1 heraus, was einen Defekt verursacht. Wenn die Schweißbreite W2 kleiner als das 0,5-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 ist, wird das in den Spalt 4 fließende Schweißgut reduziert und der Spalt 4 nicht ausreichend gefüllt. In diesem Zustand wird das Schweißgut frei gerührt, und es kann zu einem Innenfehler kommen.
In Anbetracht dessen ist es beim Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 2 vorzuziehen, dass die Breite W1 des Spalts 4 auf einen Breitenbereich von 0,03-mal oder mehr bis 0,2-mal oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 eingestellt wird und dass die Schweißbreite W2 auf einen Breitenbereich von 0,5-mal oder mehr bis zu zweimal oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 eingestellt wird.
4 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 2, die die Querschnittsansicht mit einer Position zeigt, in der das Schweißwerkzeug 5 eingeführt wird. Wie in 4 dargestellt, ist es vorzuziehen, dass die Länge, also die Distanz L3 von der Mittelachse 20 des Schweißwerkzeugs 5 als Einsetzposition des Schweißwerkzeugs 5 bis zur Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 auf einen Längenbereich von 0,5-fach oder mehr bis 1-fach oder weniger der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 eingestellt wird.
Wenn die Einsetzposition des Schweißwerkzeugs 5 größer als das 1-fache der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 wird und weiter weg vom Spalt 4 ist, wird das gerührte Schweißgut vom Spalt 4 getrennt, so dass das Schweißgut nicht in den Spalt 4 fließt und das Schweißgut aus der Oberseite des ersten Schweißelements 1 als Grat austreten kann. Infolgedessen tritt ein Innenfehler auf, und es wird kein korrekter Reibrühr-Schweißbereich 3 gebildet.
Wenn die Einsetzposition des Schweißwerkzeugs 5 kleiner als das 0,5-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 wird und sich dem Spalt 4 nähert, kann auch die Seitenfläche 11 des zweiten Schweißelements 2 gerührt werden. Wenn das zweite Schweißelement 2 ebenfalls gerührt wird, wird die Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 erweicht und ist nicht in der Lage, das gerührte Schweißgut herunterzudrücken.
Dementsprechend wird bei der Ausführungsform 2 das Schweißwerkzeug 5 an der Stelle eingeführt, an der die Länge L3 von der Mittelachse 20 des Schweißwerkzeugs 5 bis zur Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 im Rührschritt im Längenbereich von 0,5-mal oder mehr bis 1,0-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements 1 liegt, und das Schweißwerkzeug 5 wird unter Beibehaltung der Einsetzposition entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 bewegt und bildet so den Reibrühr-Schweißbereich 3.
Die Ausführungsform 2 bewirkt die Unterdrückung des Schweißgutes durch die Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 im zweiten Schweißelement 2, die die Wärmezufuhr zum zweiten Schweißelement 2 unterdrücken kann. In Ausführungsform 2 beeinflusst die Relation zwischen dem Bereich, in dem Reibrühr-Schweißen durchgeführt wird, und dem Spalt 4 oder der Position, in der das Schweißwerkzeug 5 eingeführt wird, die Schweißqualität. Die Relation ist wichtig für die Bildung des Reibrühr-Schweißbereichs 3 mit einem hohen Aspektverhältnis (Schweißtiefe/Schweißbreite).
Ausführungsform 3
5 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 3. Wie in 5 dargestellt, ist entlang der Umrisse des ersten Schweißelements 1 auf einer Rückseite des ersten Schweißelements 1 ein Raum 8 vorgesehen, der eine Stufenauflagefläche 12 bei der Ausführungsform 3 kontaktiert. Der Raum 8 ist so ausgebildet, dass seine Breite W3 das 0,5-fache oder mehr bis das 1-fache oder weniger der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 und seine Tiefe D1 das 0,3-fache oder mehr bis das 0,8-fache oder weniger der Plattendicke t1 beträgt. Das erste Schweißelement 1 wird über das zweite Schweißelement 2 gelegt, und das Reibrühr-Schweißen wird entlang des Raumes 8 durchgeführt, um so den Reibrühr-Schweißbereich 3 zu bilden.
Dementsprechend kann auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts 4 eine Wärmedämmschicht gebildet werden, die zwischen der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 und der Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 besteht. Da das Schweißgut leicht in den Raum 8 fließt, wird das auf der Oberseite des ersten Schweißelements 1 gerührte Schweißgut reduziert, und der Reibrühr-Schweißbereich 3 kann auch bei Verwendung des Schweißwerkzeugs 5 mit einer dünnen Schulter 6 fehlerfrei gebildet werden.
Darüber hinaus ist der Raum 8 in 5 dargestellt, so dass der Spalt 4 mit einer minimalen Breite gebildet werden kann. Es ist zu beachten, dass die gleichen Vorteile dadurch erzielt werden können, dass ein ähnlicher Raum auf der Seite des zweiten Schweißelements 2 im überlappenden Bereich zwischen dem ersten Schweißelement 1 und dem zweiten Schweißelement 2 gebildet wird.
Ausführungsform 4
6 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 4. Wie in 6 dargestellt, ist eine Struktur bei der Ausführungsform 4 die gleiche wie die in 1 dargestellte Schweißstruktur 50, bei der eine obere Oberflächenseite des Reibrühr-Schweißbereichs 3 aus der in 1 dargestellten Schweißstruktur 50 entlang des Reibrühr-Schweißbereichs 3 entfernt wird, um einen Nutbereich 21 zu bilden.
Beim Reibrühr-Schweißbereich 3 können in einem Bereich, der die Schulter 6 des Schweißwerkzeugs 5 berührt, Grate auftreten. Da das Reibrühr-Schweißen mit hohem Aspektverhältnis (Schweißtiefe/Schweißbreite) durch Verkleinerung des Durchmessers L1 der Schulter 6 bei der Ausführungsform 4 durchgeführt wird, ist es schwierig, gerührtes Schweißgut durch die Schulter 6 ausreichend herunterzudrücken und das Auftreten von Graten wird besonders verstärkt. Außerdem neigt die Schweißfläche dazu, rau zu werden, wenn der Durchmesser L1 der Schulter 6 gering ist.
Dementsprechend ist es wünschenswert, die Oberseite des Reibrühr-Schweißbereichs 3 zu entfernen, um Grate zu beseitigen. Als Entnahmemenge ist es vorzuziehen, die Oberseite so zu entfernen, dass 60 bis 95% der Plattendicke t1 des ersten zu entfernenden Elements 1 verbleiben. Wenn eine größere Menge an Graten entfernt wird, werden die Plattendicke beim Reibrühr-Schweißbereich 3 dünner und die Schweißfestigkeit verschlechtert.
Bei der Ausführungsform 4 wird, nachdem das erste Schweißelement 1 über die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 gelegt und ein Reibrühr-Schweißen durchgeführt worden ist, die Oberseite des Schweißteils entlang des Reibrühr-Schweißbereichs entfernt, so dass 60 % bis 95 % der Plattendicke tl des ersten zu entfernenden Elements 1 verbleiben, um dadurch den Nutbereich 21 entlang des Schweißteils des ersten Schweißelements 1 zu bilden. Für den Fall, dass das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 4 auf Produkte angewendet wird, die Wasser- und Luftdichtheit erfordern, ist das Verfahren auch zur Abdichtung des durch Entfernen der Oberseite des Reibrühr-Schweißbereichs 3 gebildeten Nutbereichs 21 wirksam.
Ausführungsform 5
7, 8, 9 und 10 sind Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 5. Die Struktur in 7 ist im Wesentlichen die gleiche wie in 1, in der das zweite Schweißelement 2 einen zweiten Stufenbereich 23 aufweist, der an einem Endbereich der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 vorgesehen ist. Der zweite Stufenbereich 23 weist eine Stufenwandfläche 24 und eine Stufenbodenfläche 22 auf. Die Stufenwandfläche 24 liegt zwischen der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 und der Stufenbodenfläche 22 des zweiten Stufenbereichs 23, die Stufenwandfläche 24 ist mit einem Endbereich des ersten Stufenbereichs 10 verbunden, und die Stufenbodenfläche 22 ist mit einem Endbereich der Stufenfläche 24 verbunden.
Das zweite Schweißelement 2 hat eine erste Rippenstruktur 9 auf der Stufenbodenfläche 22, unabhängig von der Stufenauflagefläche 12. Es ist wünschenswert, dass die Höhe H1 der ersten Rippenstruktur 9 der Höhe der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 entspricht.
Beim Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 5 liegt, nachdem das erste Schweißelement 1 auf der ersten Rippen-Stufenauflagefläche 28 als Oberseite der ersten Rippenstruktur 9 und der Stufenauflagefläche 12 angeordnet worden ist, das erste Schweißelement 1 überlappend auf der ersten Rippen-Stufenauflagefläche 28 als Oberseite der ersten Rippenstruktur 9, und hier wird das Reibrühr-Schweißen zuerst durchgeführt. Dann werden die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 und das erste Schweißelement 1 durch Reibrühr-Schweißen entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 verschweißt.
Da die erste Rippen-Stufenauflagefläche 28 als Oberseite der ersten Rippenstruktur 9 und das erste Schweißelement durch Reibrühr-Schweißen verschweißt werden, wird das erste Schweißelement 1 zurückgehalten, und die Position des Spaltes 4 zwischen dem ersten Schweißelement 1 und der Seitenfläche 11 des zweiten Schweißelements 2 ist festgelegt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Spalt 4 an einer geeigneten Stelle gehalten wird.
Das Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 5 eignet sich beispielsweise für einen versiegelten Behälter, in dem vier Kanten des ersten Schweißelements 1 durch Versiegeln verschweißt sind und dem dann ein Innendruck hinzugefügt wird. So ist beispielsweise das kastenförmige zweite Schweißelement 2 (wie z.B. ein Kühler) symmetrisch um die erste Rippenstruktur 9 angeordnet, der Reibrühr-Schweißbereich 3 und der Spalt 4 liegen also auch auf der gegenüberliegenden Seite (rechte Seite in der Zeichnung) der ersten Rippenstruktur 9 (nicht dargestellt).
Dementsprechend wird die erste Rippenstruktur 9 zunächst durch Reibrühr-Schweißen verschweißt, so dass sowohl die Reibrühr-Schweißbereiche 3 als auch die Spalte 4 des ersten Stufenbereichs 10 rechts und links um die erste Rippenstruktur 9 an geeigneten Stellen gehalten werden. Wenn einer der Reibrühr-Schweißbereiche 3 des ersten Stufenbereichs 10 zuerst gebildet wird, so wird das erste Schweißelement 1 in den zuerst gebildeten Reibrühr-Schweißbereich 3 gezogen, was den Spalt 4 auf der anderen Seite verbreitert.
Wenn die erste Rippenstruktur 9 nicht da ist, zieht sich das erste Schweißelement 1 in eine Richtung zusammen, in der das erste Schweißelement 1 zum Zeitpunkt des Schweißens des ersten Schweißelements 1 zuerst geschweißt wird, so dass der Spalt 4 auf der Oberfläche der gegenüberliegenden Seite verbreitert wird. Andererseits werden die erste Rippenstruktur 9 vorgesehen und die erste Rippenstruktur 9 zuerst verschweißt, so dass das erste Schweißelement 1 fixiert und der Spalt 4 richtig gehalten wird. Dementsprechend kann das Reibrühr-Schweißen mit einem hohen Aspektverhältnis stabil durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist die erste Rippenstruktur 9 an einem zentralen Bereich einer Fläche 14 als Rückseite des ersten Schweißelements 1 angeordnet, auf das der Druck ausgeübt wird, was ebenfalls die Druckfestigkeit erhöht. Darüber hinaus darf die Höhe Hl von der Rückseite des ersten Schweißelements 1 bis zur Stufenbodenfläche 22 des zweiten Schweißelements 2 innerhalb von 0,05 mm sein, so dass die Kühlfähigkeit erhalten bleibt, wenn das zweite Schweißelement 2 für einen Kühler verwendet wird. Es ist auch möglich, den Kühleffekt zu halten, indem die Höhe H1 konstant gehalten wird, z.B. wenn das zweite Schweißelement 2 für einen Kühler verwendet wird.
Beim Schweißen am Mittelbereich ist es wünschenswert, dass das Schweißwerkzeug 5 an einer vom Schweißzwischenbereich entfernten Stelle herausgezogen wird. Wenn z.B. die erste Rippenstruktur 9 eine zylindrische Form hat, wird die Druckfestigkeit weiter verbessert, indem die Mitte der ersten Rippenstruktur 9 als Position für das Herausziehen des Schweißwerkzeugs 5 festgelegt wird.
Die Struktur in 8 ist im Wesentlichen die gleiche wie in 1, bei der die erste Rippenstruktur 9 an einer vom ersten Stufenbereich 10 unabhängigen Stelle im zweiten Schweißelement 2 vorgesehen wird. Darüber hinaus ist auf der ersten Rippen-Stufenauflagefläche 28 als Oberseite der ersten Rippenstruktur 9 ein Vorsprung 15 mit einer Höhe vorgesehen, die der Dicke der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 entspricht, und im ersten Schweißelement 1 sitzt eine Öffnung 16, so dass der Vorsprung 15 darin befestigt werden kann. Die Öffnung 16 muss nicht unbedingt eine Durchgangsbohrung sein. Wie in 8 dargestellt, wird der Vorsprung 15 der ersten Rippenstruktur 9 zunächst in die Öffnung 16 des ersten Schweißelements 1 eingepasst, und dann wird das Reibrühr-Schweißen durchgeführt.
Danach werden die Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 im zweiten Schweißelement 2 und das erste Schweißelement 1 durch Reibrühr-Schweißen entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 verschweißt. In dem in 8 dargestellten Reibrühr-Schweißverfahren ist der Vorsprung 15 in der ersten Rippenstruktur 9 vorgesehen und in das erste Schweißelement 1 einpasst, so dass zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen der Vorteil entsteht, dass die erste Rippenstruktur 9 als Positionierelement zur Erleichterung der Positionierung dient.
9 zeigt ein Reibrühr-Schweißverfahren für die Schweißstruktur 50 mit den gleichen Vorteilen wie in 7, mit einer Struktur, in der auf der Seite des ersten Schweißelements 1 eine zweite Rippenstruktur 17 vorgesehen ist. Die zweite Rippenstruktur 17 hat z.B. die gleiche Höhe wie die Höhe von der Stufenbodenfläche 22 bis zur Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2. Nachdem die zweite Rippen-Stufenauflagefläche 29 als Oberseite der zweiten Rippenstruktur 17 auf der Stufenbodenfläche 22 des zweiten Schweißelements 2 in Anschlag gebracht worden ist, wird das Reibrühr-Schweißen von der gegenüberliegenden Seite der Stufenbodenfläche 22 des zweiten Schweißelements 2 durchgeführt. Das Schweißelement 1 lappt über die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 und Reibrühr-Schweißen wird entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 durchgeführt.
Bei der in 10 dargestellten Schweißstruktur 50 ist auf der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche 29 als Oberseite der zweiten Rippenstruktur 17 des ersten Schweißelements 1 ein konvexer Bereich 18 mit einer Höhe angeordnet, die der Plattendicke in der Stufenbodenfläche 22 des zweiten Schweißelements 2 entspricht, und in der Stufenbodenfläche 22 des Schweißelements 2 ist ein konkaver Bereich 19 vorgesehen, in den der konvexe Bereich 18 der zweiten Rippenstruktur 17 eingepasst ist.
Wie in 10 dargestellt, wird der konvexe Bereich 18 der zweiten Rippenstruktur 17 an den konkaven Bereich 19 des zweiten Schweißelements 2 eingepasst und Reibrühr-Schweißen wird von der gegenüberliegenden Seite der Stufenbodenfläche 22 des zweiten Schweißelements 2 durchgeführt. Dann überlappt das erste Schweißelement 1 die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 und Reibrühr-Schweißen wird entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 durchgeführt.
Ausführungsform 6
11 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 6.
11 zeigt die gleiche Struktur wie 1. Eine Werkzeugkontaktfläche A1 zwischen dem Schweißwerkzeug 5 und dem ersten Schweißelement 1 ist gleich oder kleiner als die Stufenbreite W4 der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 eingestellt. Wenn die Werkzeugkontaktfläche A1 breiter ist als die Stufenauflagefläche 12, ist es schwierig, die Form des ersten Stufenbereichs 10 aufgrund einer zum Zeitpunkt durch Reibrühr-Schweißen aufgebrachten Last zu halten, und es kommt zu einer anormalen Verformung. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass der Werkzeugschweißbereich A1, in dem das Schweißwerkzeug 5 das erste Schweißelement 1 berührt, kleiner ist als die Stufenbreite W4 des im zweiten Schweißelement 2 vorgesehenen ersten Stufenbereichs 10.
12 ist eine Querschnittsansicht eines Schweißwerkzeugs für ein Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 6. 12 zeigt die Form des Schweißwerkzeugs 5, die geeignet ist, die Werkzeugkontaktfläche A1 zu reduzieren, in der das Schweißwerkzeug 5 das erste Schweißelement 1 kontaktiert, um niedriger als die im zweiten Schweißelement 2 vorgesehene Stufenbreite W4 zu sein. Dies ist ein umgekehrt-hohlkehlförmiges Werkzeug, bei dem sich der Durchmesser der Sonde von einem Spitzenende der Sonde 7 in Richtung Schulter 6 vergrößert und die Sonde 7 und die Schulter 6 in einer glatten Kurve verbunden sind.
Das Schweißwerkzeug 5 mit dieser Form reduziert nicht nur die Werkzeugkontaktfläche A1, sondern es gibt auch keine Spannungskonzentration; daher wird die Festigkeit des Schweißwerkzeugs 5 verbessert, und das Werkzeug wird kaum gebrochen. Darüber hinaus kann Reibrühr-Schweißen sowohl an den Einsetzpositionen eines konischen Formteils als auch an einem glatten Kurventeil durchgeführt werden, so dass die Toleranz der Eintauchtiefe des Schweißwerkzeugs 5 hoch ist und das Schweißwerkzeug 5 bei zu verschweißenden Elementen mit unterschiedlichen Plattendicken verwendet werden kann.
Es ist auch vorzuziehen, eine Gewindenut im konischen Formteil vorzusehen. So ist es beispielsweise wünschenswert, dass die Gewindeform mit einer Steigung von 0,3 mm oder mehr und 1,5 mm oder weniger in die gekrümmte Oberfläche des Spitzenendes des umgekehrt-hohlkehlförmigen Werkzeugs geschnitten wird. Als Nutform wird vorzugsweise eine trapezförmige Gewindeform oder dergleichen zur Reduzierung der Spannungskonzentration am Wurzelabschnitt der Nut verwendet.
Ausführungsform 7
13 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 7. 13 hat die gleiche Struktur wie 1. Das Spitzenende der Sonde 7 wird in die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 eingeführt, während die Tiefe bis zu einer Tiefe D2 gesteuert wird, die das 0,01-fache oder mehr bis das 0,3-fache oder weniger der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 beträgt; dann lappt das erste Schweißelement 1 über die Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 über, und das Reibrühr-Schweißen wird entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 durchgeführt.
Wird die Sonde 7 in das zweite Schweißelement 2 tiefer eingeführt, als das 0,3-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1, wird die zu rührende Schweißgutmenge erhöht, und es ist schwierig, das Schweißgut durch das Schweißwerkzeug 5, bei dem der Durchmesser L1 der Schulter 6 gering ist, ausreichend herunterzudrücken. Dementsprechend ist ein Reibrühr-Schweißen mit einem hohen Aspektverhältnis nicht durchführbar. Wenn die Eintauchtiefe im zweiten Schweißelement 2 kleiner ist als das 0,01-fache der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1, kann es schwierig sein, Schweißen durchzuführen und Festigkeit wegen des Abriebs des Schweißwerkzeuges 5 oder dergleichen zu erzielen.
In Anbetracht dessen wird die Eintauchtiefe des Schweißwerkzeugs 5 im zweiten Schweißelement 2 im überlappenden Bereich zwischen der Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 und dem ersten Schweißelement 1 auf das 0,01-fache oder mehr bis zum 0,3-fachen oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 eingestellt, so dass das Reibrühr-Schweißen mit einem hohen Aspektverhältnis durchgeführt wird.
Ausführungsform 8
14 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 8. 15 und 16 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 8. 15 zeigt einen Zustand vor dem Einsetzen des Schweißwerkzeugs 5 und 16 zeigt den Bereich entlang der A-A-Linie von 14, der ein Zustand beim Schweißen ist. In Ausführungsform 8 ist das erste Schweißelement 1 eine Plattenkomponente, wie z.B. ein Kühlkörper, und das zweite Schweißelement 2 ist beispielsweise ein Mantel eines kastenförmigen Kühlers.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Schweißwerkzeug 5 bewegt, während es entlang der Kontur des ersten Schweißelements 1 gedreht wird, um Reibrühr-Schweißen zum Zeitpunkt des Schweißens des ersten Schweißelements 1 und des zweiten Schweißelements 2 durch Reibrühr-Schweißen durchzuführen. Es entsteht eine Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung des Schweißwerkzeugs 5 der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, und eine Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, in Bezug auf eine Schweißlinie, durch die die Mittelachse 20 der Drehung des Schweißwerkzeugs 5 verläuft, so dass Schweißzustände im Innenbereich und im Außenbereich der Schweißlinie asymmetrisch werden.
Insbesondere treten beim Bewegen des Schweißwerkzeugs 5 Scherströme durch Reibung zwischen dem Schweißwerkzeug 5 und dem ersten Schweißelement 1 und thermische Verformungen durch Reibungserwärmung gleichzeitig in der Nähe des Schweißwerkzeugs 5 auf. Die Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, ist ein Ausgangspunkt der Scherströmung, und Reibrühren tritt dominant auf. Auf der Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, ist das Verhältnis der thermischen Verformung durch Reibungserwärmung höher als der Scherstrom.
In dem Fall, in dem die asymmetrische Eigenschaft in den Schweißzuständen auf eine Stoßstruktur wie die Struktur zwischen der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 und der Seitenfläche 11 des zweiten Schweißelements 2 angewendet wird, wird das erste Schweißelement 1 auf der Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, zum Ausgangspunkt der Scherströmung, und Reibrühren tritt dominant auf. Auf der Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, ist das Verhältnis, in dem das erste Schweißelement 1 nur thermisch verformt wird, höher.
Dadurch entsteht ein Zustand, in dem das erste Schweißelement 1, das auf der Seite gerührt und gemischt wird, auf der die Werkzeugdrehrichtung der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, bezogen auf das erste Schweißelement 1 verformt wird. Und auf der Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung des Schweißwerkzeugs 5 entspricht, wird das Verhältnis des ersten Schweißelements 1 auf der Seite, auf der die Werkzeugdrehrichtung der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, beim Reibrühr-Schweißbereich 3 höher, und die Schweißgrenzfläche wird auf der Seite verformt, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht.
Wenn die oben genannte asymmetrische Eigenschaft in den Schweißzuständen auf den überlappenden Bereich, wie beispielsweise zwischen der Stufenauflagefläche 12 des ersten Stufenbereichs 10 und dem darauf angeordneten plattenförmigen ersten Schweißelement 1, angewendet wird, so wird das Verhältnis der thermischen Verformung auf der Seite hoch, auf der die Werkzeugdrehrichtung nicht der Werkzeugbewegungsrichtung entspricht, und ein Bereich, in dem das zweite Schweißelement 2 auf der überlappenden Unterseite nicht gerührt wird und aufgrund der thermischen Verformung aufsteigt, tritt leicht auf und der nicht verschweißte Bereich wird verlängert, was zu einer Verschlechterung der Schweißqualität führen kann.
In Anbetracht dessen darf in der Ausführungsform 8, wenn das plattenförmige erste Schweißelement 1 über den ersten Stufenbereich 10 des zweiten Schweißelements 2 überlappend gelegt wird und das Reibrühr-Schweißen entlang des Umrisses des ersten Schweißelements 1 durchgeführt wird, die Werkzeugdrehrichtung 25 gleich der Werkzeugbewegungsrichtung 27a des Schweißwerkzeugs 5 innerhalb des Innenbereichs 30 der Schweißlinie sein, wie in 14 bis 16 dargestellt.
Dementsprechend kann eine Schweißstruktur 50, in der der nicht-geschweißte Bereich, der zum Ausgangspunkt eines Risses werden kann, im Innenbereich 30 der Schweißlinie klein ist und nach dem Schweißen eine große Belastung und eine hohe Schweißfestigkeit aufweist, erhalten werden. Bei der Ausführungsform 8 werden der Spalt 4 zwischen der Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 und der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 in gleicher Weise wie bei Ausführungsform 1 vorgesehen.
Genauer gesagt, es wird, wie in 14 bis 16 dargestellt, das erste Schweißelement 1 das zweite Schweißelement 2 überlappend angeordnet, und das Schweißwerkzeug 5 wird in das erste Schweißelement 1 in einer Werkzeug-Einsetzrichtung 26 unter Drehung des Schweißwerkzeugs 5 in der Werkzeugdrehrichtung 25 (gegen den Uhrzeigersinn) eingeführt. Dann wird das Schweißwerkzeug 5 in der Werkzeugbewegungsrichtung 27a (von der Vorderseite zur Rückseite des Papiers) entlang der Umrisse des ersten Schweißelements 1 bewegt, während das Schweißwerkzeug 5 in der Werkzeugdrehrichtung 25 (gegen den Uhrzeigersinn) dreht, und das erste Schweißelement 1 und das zweite Schweißelement 2 werden durch Reibrühr-Schweißen beim Reibrühr-Schweißbereich 3 verschweißt.
Da die Werkzeugdrehrichtung 25 und die Werkzeugbewegungsrichtung 27a des Schweißwerkzeugs 5 im Innenbereich 30 der Schweißlinie bei der Ausführungsform 8 gleichgerichtet sind, kann eine Schweißstruktur 50, in der der nicht-geschweißte Bereich, der zum Ausgangspunkt von Rissen werden kann, klein im Innenbereich 30 der Schweißlinie ist, mit einer großen Belastung nach dem Schweißen und einer hohen Schweißfestigkeit erreicht werden.
Weiterhin wird eine überlappende Schweißstruktur erzielt, in der die Mittelachse 20 des rotierenden Schweißwerkzeugs 5 nahe der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 liegt und die Seitenfläche 11 des ersten Stufenbereichs 10 des zweiten Schweißelements 2 und die Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 in einer partiellen Stoßstruktur enthalten sind, so dass eine feste Schweißstruktur 50 ohne Fehler und nicht-geschweißte Stellen von einer stufenüberlappenden Schweißfläche zur Stufenseitenfläche und eine lange Schweißgrenzfläche gebildet werden.
Insbesondere wird im Rührschritt das Schweißwerkzeug 5 in das erste Schweißelement 1 oder das zweite Schweißelement 2 eingeführt, so dass die Entfernung von der Mittelachse 20 der Drehung des Schweißwerkzeugs 5 bis zur Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 im Bereich von 0-mal oder mehr bis 1,0-mal oder weniger des Außendurchmessers L4 des Schweißwerkzeugs 5 in Richtung Innenbereich 30 liegt.
Das Schweißwerkzeug 5 wird nämlich in das erste Schweißelement 1 oder das zweite Schweißelement 2 in einem Bereich von einer Position eingefügt, in der die Mittelachse 20 der Drehung des Schweißwerkzeugs 5 einer Achse der Umriss-Seitenfläche 13 des ersten Schweißelements 1 entspricht, bis zu einer Position 1,0-mal oder weniger des Außendurchmessers L4 des Schweißwerkzeugs 5 bis zur Seite des Innenbereichs 30.
Darüber hinaus wird das Schweißwerkzeug 5 unter Steuerung seiner Eintauchtiefe D3 von der Stufenauflagefläche 12 des zweiten Schweißelements 2 in eine Tiefe von 0,01-mal oder mehr bis 0,3-mal oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 eingeführt. Dann wird das Schweißwerkzeug 5 entlang der Umrisse des ersten Schweißelements 1 bewegt, so dass die Werkzeugbewegungsrichtung 27a der Werkzeugdrehrichtung 25 im Innenbereich 30 des ersten Schweißelements 1 unter Beibehaltung der obigen Position entspricht, und das erste Schweißelement 1 und das zweite Schweißelement 2 durch Reibrühr-Schweißen verschweißt werden.
Auch beim Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Ausführungsform 8 ist eine Schraube in umgekehrter Richtung zur Werkzeugdrehrichtung 25 vorgesehen, nämlich eine positive Schraube im Schweißwerkzeug 5, wenn sich das Schweißwerkzeug 5 gegen den Uhrzeigersinn dreht und eine umgekehrte Schraube im Schweißwerkzeug 5, wenn sich das Schweißwerkzeug 5 im Uhrzeigersinn dreht, so dass weitere positive Effekte erzielt werden.
Ausführungsform 9
17 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß Ausführungsform 9. 18 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schnitt entlang der B-B-Linie von 17 zeigt. In der Ausführungsform 9 wird das Reibrühr-Schweißverfahren bezüglich der Schweißstruktur 50 mit der ersten Rippenstruktur 9 oder der zweiten Rippenstruktur 17 mit dem ersten Schweißelement 1 oder dem zweiten Schweißelement 2 wie in 7, 8, 9 und 10 dargestellt.
17 zeigt ein Reibrühr-Schweißverfahren bezüglich der Schweißstruktur 50, die mit der ersten Rippenstruktur 9 im ersten Schweißelement 1 in 8 versehen ist. Wie vorstehend beschrieben, werden die zu schweißenden Elemente durch Bewegen des Schweißwerkzeugs 5 während der Rotation beim Reibrühr-Schweißen miteinander verschweißt, so dass die asymmetrischen Eigenschaften der Schweißzustände entlang der Schweißlinie in Abhängigkeit von der Werkzeugdrehrichtung des Schweißwerkzeugs 5 in Bezug auf die Werkzeugbewegungsrichtung entstehen.
Dementsprechend wird die überlappende Schweißstruktur, in die das Spitzenende des Schweißwerkzeugs 5 tiefer eingeführt wird als die erste Rippen-Stufenauflagefläche 28, zum Zeitpunkt der Durchführung des Reibrühr-Schweißens des zweiten Schweißelements 1 mit der ersten Rippenstruktur 9 übernommen, wie in 17 und 18 dargestellt. Das Reibrühr-Schweißen wird an einer Rippenaussenumfangsseite 31 der ersten Rippenstruktur 9 durchgeführt, so dass die Werkzeugdrehrichtung (gegen den Uhrzeigersinn) 25 des Schweißwerkzeugs 5 und eine Werkzeugbewegungsrichtung 27b (von der Papierrückseite zur Papiervorderseite) die gleiche Richtung haben.
Insbesondere wird beim Reibrühr-Schweißen zwischen der ersten Rippen-Stufenauflagefläche 28 der ersten Rippenstruktur 9 und dem ersten Schweißelement 1 das Reibrühr-Schweißen durchgeführt, während das Schweißwerkzeug 5 eine Eintauchtiefe D4 beibehält von der ersten Rippen-Stufenauflagefläche 28 bis in eine Tiefe von 0,01-mal oder mehr bis zum 0,3-fachen oder weniger der Plattendicke t1 des ersten Schweißelements 1 als plattenförmiges Bauteil, so dass die Werkzeugbewegungsrichtung 27b (von der Papierrückseite zur Papiervorderseite) der Werkzeugdrehrichtung 25 (gegen den Uhrzeigersinn) an der Rippenaussenumfangsseite 31 entspricht.
Da bei der ersten Rippenstruktur 9 auf die Rippenaussenumfangsseite 31 eine große Last aufgebracht wird, wird die Festigkeit durch die Anwendung des oben genannten Reibrühr-Schweißverfahrens wesentlich verbessert. Die Werkzeugdrehrichtung und die Werkzeugbewegungsrichtung des Schweißwerkzeugs 5 dürfen auf der Seite, auf der die Belastung hoch wird, auch in anderen Bereichen als der ersten Rippenstruktur 9 in die gleiche Richtung gehen, womit eine Verbesserung der Schweißfestigkeit zu erwarten ist.
Die Ausführungsform 9 wird auf der Grundlage von 8 als Beispiel des Reibrühr-Schweißverfahrens der Schweißstruktur 50 mit der ersten Rippenstruktur 9 bzw. der zweiten Rippenstruktur 17 im ersten Schweißelement 1 oder zweiten Schweißelement 2 erläutert. Auch in 10 wird die überlappende Schweißstruktur, in die das Spitzenende des Schweißwerkzeugs 5 tiefer eingeführt wird als die zweite Rippen-Stufenauflagefläche 29, zum Zeitpunkt der Durchführung des Reibrühr-Schweißens des ersten Schweißelements 1 mit der zweiten Rippenstruktur 17 übernommen, und das Reibrühr-Schweißen wird an der Rippenaussenumfangsseite 31 der zweiten Rippenstruktur 17 durchgeführt, so dass die Werkzeugdrehrichtung und die Werkzeugbewegungsrichtung des Schweißwerkzeugs 5 gleichgerichtet sind.
Auch beim Reibrühr-Schweißverfahren der unter Bezug auf die in 10 dargestellten Schweißstruktur 50 wird geschweißt, während das Schweißwerkzeug 5 die Einstecktiefe von der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche 29 in einer Tiefe von 0,01-mal oder mehr bis 0.3-mal oder weniger der Plattendicke tl des ersten Schweißelements 1 beibehält, so dass die Werkzeugdrehrichtung der Werkzeugbewegungsrichtung an der Rippenaussenumfangsseite 31 beim Reibrühr-Schweißen zwischen der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche 29 der zweiten Rippenstruktur 17 und dem zweiten Schweißelement 2 entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Schweißstruktur 50 durch Reibrühr-Schweißen unter Verwendung des Reibrühr-Schweißverfahrens gemäß den Ausführungsformen 1 bis 9 hergestellt.
Obwohl die Erfindung vorstehend in Form verschiedener exemplarischer Ausführungs-formen und Implementierungen beschrieben wird, ist dies so zu verstehen, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionen, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht in ihrer Anwendbarkeit auf die jeweilige Ausführungsform, mit der sie beschrieben werden, beschränkt sind, sondern allein oder in verschiedenen Kombinationen auch bei einer oder mehreren der Ausführungsformen verwendet werden können.
Es versteht sich daher, dass zahlreiche, hier nicht gezeigte Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise mindestens eine der Komponenten modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden. Mindestens eine der in mindestens einer der bevorzugten Ausführungsformen genannten Komponenten kann ausgewählt und mit den in einer anderen bevorzugten Ausführungsform genannten Komponenten kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: erstes Schweißelement
2: zweites Schweißelement
3: Reibrühr-Schweißbereich
4: Spalt
5: Schweißwerkzeug
6: Schulter
7: Sonde
8: Raum
9: erste Rippenstruktur
10: erster Stufenbereich
11: Seitenfläche
12: Stufenauflagefläche
13: Umriss-Seitenfläche
14: Oberfläche, auf die Druck ausgeübt wird
15: Vorsprung
16: Öffnung
17: zweite Rippenstruktur
18: konvexer Bereich
19: konkaver Bereich
20: Mittelachse
21: Nutbereich
22: Stufenbodenfläche
23: zweiter Stufenbereich
24: Stufenwandfläche
25: Werkzeugdrehrichtung
26: Werkzeug-Einsetzrichtung
27a: Werkzeugbewegungsrichtung
27b: Werkzeugbewegungsrichtung
28: erste Rippen-Stufenauflagefläche
29: zweite Rippen-Stufenauflagefläche
30: Innenbereich
31: Rippenaussenumfangsseite
50: Schweißstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003136259 A [0006]

Claims

Reibrühr-Schweißverfahren, bei dem ein erstes Schweißelement aus Metall oder Harz und ein zweites Schweißelement aus Metall oder Harz mit einem ersten Stufenbereich überlappend angeordnet und durch Reibrühr-Schweißen mit einem Schweißwerkzeug verschweißt werden, das folgende Schritte umfasst: - Anordnen des ersten Schweißelements auf einer Stufenauflagefläche des ersten Stufenbereichs mit einem Spalt zwischen dem ersten Schweißelement und einer Seitenfläche des ersten Stufenbereichs; - Einschieben des Schweißwerkzeugs in das erste Schweißelement von einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Rückseite des ersten Schweißelements her, die mit der Stufenauflagefläche in Berührung kommt, während das Schweißwerkzeug gedreht und das Schweißwerkzeug bis zur Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements eingeführt wird; und - Rühren des ersten Schweißelements und des zweiten Schweißelements durch Drehen des Schweißwerkzeugs zur Bildung eines Schweißteils.
Reibrühr-Schweißverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Schweißelement ein plattenförmiges Element ist, die Breite des Spaltes 0,03-mal oder mehr bis 0,2-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements ist, die Schweißbreite des auf der Oberfläche des ersten Schweißelements gebildeten Schweißteils das 0,5-fache oder mehr bis das 2-fache oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements beträgt, und das Schweißwerkzeug bis in eine Position an einer Stelle eingeführt und in dieser Position gehalten wird, in der der Abstand von der Mittelachse des Schweißwerkzeugs bis zu einer Umriss-Seitenfläche des ersten Schweißelements innerhalb eines Längenbereichs von 0,5-mal oder mehr bis 1,0-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements im Rührschritt liegt, und sich entlang des Umrisses des ersten Schweißelements bewegt.
Reibrühr-Schweißverfahren einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Raum mit einer Breite von 0,5-mal oder mehr bis 1,0-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements und einer Tiefe von 0,3-mal oder mehr bis 0,8-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements auf der Rückseite des ersten Schweißelements entlang der Kontur des ersten Schweißelements eingehalten wird, und das erste Schweißelement über das zweite Schweißelement gelegt und entlang des Raumes geschweißt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur unter Verwendung des Reibrühr-Schweißverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das folgende Schritte umfasst: - Entfernen einer Oberseite des Schweißteils entlang des Schweißteils, so dass 60 % bis 95 % der Plattendicke des ersten Schweißelements verbleiben zur Bildung eines Nutbereichs entlang des Schweißteils des ersten Schweißelements, nachdem das erste Schweißelement die Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements überlappend aufgelegt worden ist, und - Durchführen des Schweißens.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur unter Verwendung des Reibrühr-Schweißverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Schweißelement einen an einem Endbereich der Stufenauflagefläche vorgesehenen zweiten Stufenbereich mit einer Stufenwandfläche und einer Stufenbodenfläche aufweist und das zweite Schweißelement eine erste Rippenstruktur auf der Stufenbodenfläche unabhängig von der Stufenauflagefläche aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Anordnen des ersten Schweißelements auf einer ersten Rippen-Stufenauflagefläche als Oberseite der ersten Rippenstruktur und der Stufenauflagefläche, und - Schweißen der Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements und des ersten Schweißelements entlang der Kontur des ersten Schweißelements, nachdem das erste Schweißelement die erste Rippen-Stufenauflagefläche der ersten Rippenstruktur überlappend aufgelegt worden ist, und - Durchführen des Schweißens.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 5, wobei ein Vorsprung mit einer Höhe, die der Dicke der Plattendicke des ersten Schweißelements entspricht, auf einer Oberseite der ersten Rippen-Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements ausgebildet wird, wobei eine Öffnung, an die der Vorsprung angepasst ist, auf dem ersten Schweißelement ausgebildeten wird, und wobei das erste Schweißelement die Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements überlappend aufgelegt wird und das Schweißen entlang der Kontur des ersten Schweißelements erfolgt, nachdem der Vorsprung in der Öffnung des ersten Schweißelements angebracht worden ist, und das Schweißen durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur unter Verwendung des Reibrühr-Schweißverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Schweißelement einen zweiten Stufenbereich aufweist, der an einem Endbereich der Stufenauflagefläche ausgebildet ist und eine Stufenwandfläche und eine Stufenbodenfläche aufweist, und das erste Schweißelement eine zweite Rippenstruktur mit einer Höhe aufweist, die einer Höhe entspricht, die der Höhe von der Stufenbodenfläche bis zur Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements entspricht, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Schweißen der Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements und des ersten Schweißelements entlang der Kontur des ersten Schweißelements nachdem die zweite Rippen-Stufenauflagefläche als Oberseite der zweiten Rippenstruktur in Anschlag an die Stufenbodenfläche des zweiten Schweißelements gebracht worden ist, und wobei von der gegenüberliegenden Seite der Stufenbodenfläche geschweißt wird.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 7, wobei ein konvexer Bereich mit einer Höhe, die der Plattendicke in der Stufenbodenfläche des zweiten Schweißelements entspricht, auf einer Oberseite der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche des ersten Schweißelements vorgesehen ist, ein konkaver Bereich, in den der konvexe Bereich eingepasst wird, in der Stufenbodenfläche des zweiten Schweißelements ausgebildet ist, und die Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements und des ersten Schweißelements entlang der Kontur des ersten Schweißelements verschweißt werden, nachdem der konvexe Bereich in den konkaven Bereich des zweiten Schweißelements eingefügt und verschweißt worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur nach dem Reibrühr-Schweißverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Werkzeugkontaktfläche des Schweißwerkzeugs, die das erste Schweißelement berührt, kleiner ist als die Breite der Stufenauflagefläche, die entlang der Kontur des zweiten Schweißelements ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur nach dem Reibrühr-Schweißverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein umgekehrt-hohlkehlförmiges Werkzeug verwendet wird, bei dem der Durchmesser der Sonde des Schweißwerkzeugs in verjüngter Form von einem Spitzenende der Sonde zu einer Schulter vergrößert wird und die Sonde und die Schulter längs einer glatten Kurve verbunden sind.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 10, wobei eine Gewindeform mit einer Steigung von 0,3 mm oder mehr und 1,5 mm oder weniger auf der gekrümmten Oberfläche des Spitzenendes des umgekehrt-hohlkehlförmigen Werkzeugs eingearbeitet wird.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Spitzenende der Sonde in die Stufenauflagefläche des zweiten Schweißelements eingeführt wird, während eine Tiefe von 0,01--mal oder mehr bis 0,3-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements eingestellt wird, und wobei der Umriss des ersten Schweißelements über das zweite Schweißelement gelegt wird und dann geschweißt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Schweißstruktur nach dem Reibrühr-Schweißverfahren gemäß Anspruch 1, welches den folgenden Schritt umfasst: Bewegen des Schweißwerkzeugs entlang der Kontur des ersten Schweißelements, so dass die Werkzeugdrehrichtung im Rührschritt der Werkzeugbewegungsrichtung des Schweißwerkzeugs in einem Innenbereich des ersten Schweißelements entspricht.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 5 oder 6, wobei beim Reibrühr-Schweißen zwischen der ersten Rippen-Stufenauflagefläche der ersten Rippenstruktur und dem ersten Schweißelement das Schweißwerkzeug so bewegt wird, dass die Werkzeugbewegungsrichtung der Werkzeugdrehrichtung an der Rippenaussenumfangsseite entspricht, während die Eintauchtiefe von der ersten Rippen-Stufenauflagefläche in eine Tiefe von 0,01-mal oder mehr bis 0,3-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements eingehalten wird.
Verfahren zum Herstellen der Schweißstruktur nach Anspruch 7 oder 8, wobei beim Reibrühr-Schweißen zwischen der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche der zweiten Rippenstruktur und dem zweiten Schweißelement das Schweißwerkzeug so bewegt wird, dass die Werkzeugbewegungsrichtung der Werkzeugdrehrichtung an der Rippenaussenumfangsseite entspricht, während die Eintauchtiefe von der zweiten Rippen-Stufenauflagefläche in eine Tiefe von 0,01-mal oder mehr bis 0,3-mal oder weniger der Plattendicke des ersten Schweißelements eingehalten wird.