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Lichtbogen-Bolzenschweißverfahren mit Kondensatorentladung und Gerät
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Lichtbogen-Bolzenschweißverfahren
mit Kondensatorentladung sowie ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es sind bereits Bolzenschweißverfahren mit Kon densatorentladung bekannt,
die vorwiegend zum Anschweißen von Drähten oder Drahtstücken an flächige Werkstücke
dienen. Dabei wird an Draht und Werkstück, die zunächst einen größeren Abstand voneinander
haben, die Spannung eines Kondensators gelegt. Sodann wird der Draht bzw. Bolzen,
gewöhnlich durch die Kraft einer Feder, gegen das Werkriück geschnellt. Kurz bevor
der Bolzen auf das Werkstück schlägt, springt ein Lichtbogen über, der aus dem Kondensator
gespeist wird und der die zusammentreffenden Flächen von Bolzen und Werkstück so
weit anschmilzt, daß eine Schweißverbindung zwischen Bolzen und Werkstück entsteht.
Dies.-s Verfahren wird auch als Perkussionsschweißen bezeichnet.
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Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß der Bolzen beim
überschlagen des Lichtbogens bere_,ts eine unter Umständen beträchtliche Geschwindigkeit
hat und daß -- besonders, wenn der Lichtbogen sich spät bildest, d. h. der Spalt
klein ist - die Zeit zum Aufschmelzen der Kontaktflächen sehr kurz isi. Man muß
dann entweder mit einer hohen Kondznsatorspannung arbeiten, oder die Form der Drahtspitze
muß besonderen Anforderungen genügen; denn bei zu dünner Spitze besteht die Gefahr,
daß diese durch den Lichtbogen zurückschmilzt, und bei zu stumpfer Spitze kann es
vorkommen, daß Draht und Werkstück nicht genügend geschmolzen werden. Im ersten
Fall werden die beiden Werkstücke wieder hart, bevor sie aufeinandergepreßt werden,
und in beiden Fällen entstehen fehlerhafte Schweißungen.
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Durch das Bolzenschweißverfahren nach der Erfindung werden diese Nachteile,
daß eine bestimmte Geschwindigkeit der beweglichen Elektrode eingehalten werden
und die Drahtspitze eine bestimmte Ausbildung haben muß, beseitigt, indem der im
Kon densatorentladekreis angeordnete Bolzen zunächst durch einen Handhebel auf einen
durch einen Anschlag einstellbaren, den Überschlag eines Lichtbogens zulassenden
Abstand an das Werkstück herangebracht wird, daß sodann durch den zwischen Bolzen
und Werkstück überschlagenden Lichtbogen der Kondensatorentladekreis geschlossen
wird, in dem ein Elektromagnet für den Bolzenvorschub liegt, und daß schließlich
der durch den Schweißstrom aus der Kondensatorentladung erregte Elektromagnet den
Bolzen gegen das Werkstück drückt. Dabei ist nach einer vorteilhaften Ausbildung
eines Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Elektromagnet
als ein mit einer Wicklung versehenes Joch ausgebildet, an, dem ein die Bolzenhalterung
tragender Anker um eine waagerechte Achse schwenkbar gelagert ist.
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Durch den Lichtbogen wird hierbei der Stromkreis über den Bolzen,
den Anker, die Magnetwicklung des Joches, den Kondensator, der durch einen Handschalter
an eine Aufladestromquelle anschließbar is"I, und das Werkstück schließbar.
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Zweckmäßigerweise ist das Joch an dem Handgriff mittels eines waagerechten
Stiftes schwenkbar gelagert und seine mit Entstehung des Lichtbogens erfolgende
Schwenkbewegung durch einen Anschlag einstellbar.
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Für eine Maschine nach der Erfindung ist die Annäherungsgeschwindigkeit
der Elektroden im wesentlichen durch Einstellen des freien Ankerweges wählbar, und
die Drahtspitze kann beliebig geformt sein, ohne, daß die Güte der Schweißung davon
beeinflußt ist.
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Insbesondere ist von Vorteil, daß das Schweißen mit der erfindungsgemäßen.
Maschine auch durch eine Isolierung hindurch ausgeführt werden kann, indem der Draht
durch die Isolierung gedrückt wird, bis ein Lichtbogen entsteht; anschließend erfolgt
dann. in der beschriebenen Weise der Stoß der beweglichen Elektrode.
An
Hand der Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Bolzenschweißgerätes zur Verbindung
eines Drahtendes mit einer Klemme mit der schematisch dargestellten elektrischen
Schaltung, und Fig. 2 ist die vergrößerte Darstellung der Drahthalterung nach Fig.
1, von unten gesehen.
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Fig. 1 stellt die Maschine in. der Lage dar, in der der Abstand zwischen
der Klemme und dem Draht ausreicht, um zwischen beiden einen Lichtbogen entstehen
zu lassen. Ein. Handgriff .5 ist mit Schrauben 6 und 8 am Joch 7 befestigt und bildet
mit diesem eine geschlossene, um einen am Rahmen (nicht gezeigt) befestigten Stift
9 drehbare Einheit. Das Joch 7 ist aus elektrisch leitendem Material und als Elektromagnet
ausgebildet, dessen Wicklung 19 einerseits an den Anker 11 angeschlossen und andererseits
mit einem Kondensator 45 verbunden ist. Der Anker 11 ist drehbar auf dem am Joch
7 befestigten Stift 13 gelagert. Eine Druckfeder 21 ist zwischen Anker 11 und Joch
7 wirksam. Bei Erregung des Magneten zieht das Joch 7 den Anker 11 an und bewirkt
dessen Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn. Durch eine Stellschraube 15 kann der
Abstand zwischen Anker und Joch bei abgeschaltetem Erregungsstrom verändert und
damit der Weg des Ankers beim Ein- bzw. Ausschalten des Elektromagneten bestimmt
werden.
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Die Drahthalterung 27 am Anker 11 hält das nichtisolierte Ende des
Drahtes 25 fest. Eine verstellbare Drahtsperrschraube 29 ist so an eine biegsame
Welle 31 angeschlossen, daß durch Drehen der Schraube die Welle einwärts oder auswärts
bewegt werden kann, um den Draht 25 zu arretieren oder freizugeben. Aus Fig. 2 ist
ersichtlich, daß der Draht 25 in einem hakenförmigen Ende der Drahtsperre durch
die Welle 31 festgehalten wird.
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Der Amboß 43 aus harten, elektrisch leitendem Material ist auf einem
feststehenden Rahmen gelagert. Die Anschlußklemme 39 ist an ihm mit einem Bügel
38 befestigt und stellt den Kontakt mit dem Amboß her.
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Anschließend wird die Wirkungsweise der Maschine beschrieben.
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Wenn der Draht 25 arretiert ist, hat er elektrischen Kontakt mit dem
Anker 11 und über die Wicklung 19 mit dem Kondensator 45. Der Amboß 43 ist ebenfalls
mit dem Kondensator 45 verbunden. Der Kondensator 45 wird über den Schalter 47 durch
eine Stromquelle aufgeladen und bleibt aufgeladen, wenn der Schalter geöffnet wird.
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Beim Schwenken des Griffes 5 im Uhrzeigersinn wird die ganze, aus
Anker 11, Joch 7 und Griff 5 bestehende Einheit im Uhrzeigersinn um den Stift 9
gedreht bzw. im umgekehrten Drehsinn, wenn der Griff 5 nach links (Fig. 1) geschoben
wird. In Fig. 1 ist der Griff nach links geschoben, bis der Abstand zwischen der
Klemme 39 und dem Drahtende 25 zur Erzeugung eines Lichtbogens ausreicht. Dabei
ist die durch das Vorwärtsschrieben des Griffes 5 ausgeübte Kraft ohne Einfluß auf
den Schweißvorgang, da das Joch 7 an einer Stellschraube 33 zur Anlage kommt. Die
Stellschraube 33 ist relativ zum Rahmen 37 so justierbar, daß die aus Anker, Joch
und Griff bestehende Einheit entsprechend dem erforderlichen Abstand zwischen der
Klemme 39 und dem Drahtende 25 arretiert wird. Dieser Abstand ist so bemessen, daß
nach dem Anhalten der Einheit zwischen dem Draht 25 und der Klemme 39 gerade. noch
ein Lichtbogen entsteht. Würde dieser Abstand nicht eingehalten, so entstünde zwischen
Draht und Klemme ein unmittelbarer Kontakt, dünne Drähte würden sich krümmen, und
eine ordnungsgemäße Schweißung wäre nicht möglich.
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Es ist zu bemerken, daß die Länge des aus der Drahthalterung 27 herausragenden
nichtisolierten Drahtes einheitlich sein muß, damit nach dem Anschlagen des Jochs
an der Stellschraube 33 der Abstand zwischen dem Ende des Drahtes und der Klemme
für das Entstehen eines Lichtbogens ausreicht. Eine solche einheitliche Länge, kann
erzielt werden, indem von jedem Draht dieselbe Länge der Isolierung abgestreift
und der Draht in die, Drahthalterung eingeführt wird, bis der Vorsprung der Isolierung
an der Oberseite der Drahthalterung anliegt.
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Beim Zurückziehen des Griffs 5 wird die aus Anker 11, Joch 7 und Griff
5 bestehende Einheit, wie beschrieben, im Uhrzeigersinne geschwenkt und die Drahthalterung
aus ihrer dem Amboß gegenüberliegenden Lage entfernt. Der Draht und die Klemme,
die zusammengeschweißt werden sollen; werden ausgewählt, die Klemme wird am Amboß
befestigt, die Isolierung wird vom Draht abgestreift, und der Draht wird in die
Halterung 23 eingeführt und festgeklemmt. Nun wird der Schalter 47 geschlossen,
wodurch der Kondensator 45 auflädt, und dann wieder geöffnet. Danach wird der Griff
5 nach vorn geschoben, bis das Joch 7 an der Stellschraube 33 anliegt. Durch den
nun entstehenden Lichtbogen werden das Ende des Drahtes und der Bereich der Klemme,
zu dem der Lichtbogen verläuft, geschmolzen. Nach dem Schließen des Stromkreises
durch den Lichtbogen fließt Strom in der Wicklung 19, das Joch 7 wird elektromagnetisch
erregt und zieht den Anker 11 an. Der Anker 11 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinne
um den Stift 13 und überträgt die elektromagnetische Kraft zum Ende des Drahtes
25, wodurch das geschmolzene Drahtende in den geschmolzenen Bereich der Klemme gedrückt
und die Klemme mit dem Draht verschweißt wird.
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Nach dem Verschweißen werden die Klemme und der Draht nach Lösen der
Spannschraube 29 herausgenommen., der Griff 5 wird nach hinten gezogen und dadurch
die ganze Einheit im Uhrzeigersinne gedreht, und der gleiche Vorgang wiederholt
sich für dien nächsten Schweißvorgang.
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Mit Hilfe eines Bolzenschweißgerätes der beschriebenen Art kann. ein
Draht auch an eine isolierte Klemme angeschweißt werden. In Fig. 1 sei nun angenommen,
daß die Klemme 39 eine isolierte Klemme ist. Zunächst wird - damit die Stärke und
Eigenart der Isolierung berücksichtigt werden - die Schweißmaschine zum Schweißen
durch die Isolierung hindurch folgendermaßen eingestellt: Der Griff wird nach hinten
gezogen, eine Probeklemme wird am Amboß 43 und ein Probedraht in der Drahthalterung
27 befestigt. Die Stellschraube 33 wird vor der Justage ganz zum Rahmen 37 hin zurückgeschraubt.
Der Griff 5 wird nach vorn geschoben und dreht dabei die Einheit um den Stift 9
und bewegt den Draht 25 auf die Klemme 39 zu. Der Draht wird durch die Isolierung
hindurch zu der Stelle gedrückt, wo der Abstand zwischen Draht und Klemme einen
Lichtbogen entstehen läßt. Nach Feststellung des Abstandes zwischen Joch und Rahmen
wird die Stellschraube 33 so justiert, daß das Joch 7 anliegt. Nun
können
die normalen Schweißvorgänge. stattfinden. Der Draht und die Klemme werden herausgenommen,
der Griff wird nach hinten gezogen, und ein neuer Draht mit Klemme wird eingesetzt.
Der Griff 5 wird nach vorn geschoben und drückt den Draht 25 in die Isolierung,
bis das Joch 7 an der Stellschraube 33 anliegt. Es entsteht ein Lichtbogen zwischen
dem Draht 25 und der Klemme 39. Dadurch wird: der Elektromagnet erregt, der Anker
11 bewegt sich zum Joch 7, und durch die Druckwirkung gelangt der Draht 25 in Berührung
mit der Klemme 39. Beim Schweißen durch die Isolierung hindurch ist dabei die vom
Griff ausgeübte Kraft wichtig, damit die Klemme 39 und der Draht 25 nahe genug zueinander
gebracht werden, um einen Lichtbogen durch die Isolierung hindurch entstehen zu
lassen.