DE1228494B

DE1228494B - Sonotrode for cold pressure welding of metallic workpieces

Info

Publication number: DE1228494B
Application number: DEJ13672A
Authority: DE
Inventors: William Cronk Elmore; James Byron Jones; Carmine Frank De Prisco
Original assignee: Sonobond Corp
Current assignee: Sonobond Corp
Priority date: 1956-09-05
Filing date: 1957-09-04
Publication date: 1966-11-10
Also published as: DE179082C

Description

Sonotrode zum Kaltpreßschweißen metallischer Werkstücke Der Anspruch 3 der Patentanmeldung A 25099 Ib/49h bezieht sich auf eine Sonotrode zum Verbinden metallischer Werkstücke durch Kaltpreßschweißen unter Anwendung von Schwingungen, die parallel zu den Berührungsflächen der zu verschweißenden Werkstücke erfolgen, wobei die Sonotrode gleichzeitig Druckstempel ist. Die Schwingungsenergie zwischen Sonotrode und Werkstück und den beiden zu verschweißenden Werkstücken wird durch Reibungskräfte übertragen. Diese Art der Schwingungsübertragung auf die zu verschweißenden Werkstücke ergibt gute Ergebnisse bei der Verschweißung plan aufeinanderliegender Bleche od. dgl.Sonotrode for cold pressure welding of metallic workpieces The claim 3 of patent application A 25099 Ib / 49h relates to a sonotrode for connecting metallic workpieces by cold pressure welding using vibrations, which take place parallel to the contact surfaces of the workpieces to be welded, whereby the sonotrode is also a pressure stamp. The vibrational energy between Sonotrode and workpiece and the two workpieces to be welded is through Transfer frictional forces. This type of vibration transmission to the parts to be welded Workpieces give good results when welding those lying flat on top of one another Sheets or the like.

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Vorrichtung und bezweckt eine verbesserte Schwingungsübertragung auf die zu verschweißenden Werkstücke, wenn eines oder beide der zu verschweißenden Werkstücke eine von einer ebenen Fläche abweichend profilierte Fläche aufweisen.The invention relates to a further embodiment of the Main patent application described device and aims to improve vibration transmission on the workpieces to be welded, if one or both of the workpieces to be welded Workpieces have a profiled surface deviating from a flat surface.

Gemäß der Erfindung umgreift die Sonotrodenspitze das Werkstück an der Schweißstelle in die Schwingungsrichtung, so daß zum überwiegenden Teil die Schwingungsübertragung durch Formschluß und nicht durch Reibungsschluß bewirkt wird.According to the invention, the sonotrode tip engages around the workpiece of the weld in the direction of vibration, so that for the most part the Vibration transmission is effected by positive engagement and not by frictional engagement.

Es sind zwar für Zwecke der elektrischen Widerstandsschweißung, insbesondere für die elektrische Einzelpunktschweißung, Formelektroden bekannt, die dem Werkstück angepaßt sind. Bei elektrischen Punktschweißmaschinen besteht das Problem, den elektrischen übergangswiderstand zwischen der Elektrode und dem Werkstück so gering als möglich zu halten, damit an der Übergangsstelle zwischen Elektrode und Werkstück, z. B. bei der Kreuzdrahtschweißung, eine geringe Stromdichte, zwischen den zu verschweißenden Drähten jedoch eine hohe Stromdichte auftritt. Aus diesem Grunde hat man die Elektrodenspitze bei Widerstandsschweißmaschinen dem zu verschweißenden Werkstück angepaßt, und zwar derart, daß eine möglichst vollflächige Anlage erzielt wird.Although there are for electrical resistance welding purposes, in particular Known for electrical single spot welding, shaped electrodes attached to the workpiece are adapted. The problem with electrical spot welding machines is that the electrical Contact resistance between the electrode and the workpiece as low as possible to keep so that at the transition point between the electrode and workpiece, z. B. in the case of cross wire welding, a low current density between the parts to be welded Wires, however, a high current density occurs. This is why you have the electrode tip in resistance welding machines adapted to the workpiece to be welded, namely in such a way that as full a surface as possible is achieved.

Die Erfindung kann für die verschiedensten Zwecke angewandt weiden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße.'Vorrichtung zum Verschwel- . ßen von Drahtteilen, z. B. Gittern oder Drahtgitterkörben aus Aluminiumdraht.The invention can be used for a wide variety of purposes. In particular, the device according to the invention is suitable for melting. eat of wire parts, e.g. B. grids or wire mesh baskets made of aluminum wire.

Zur Herstellung derartiger Gitterverbindungen können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Sonotrodenrollen benutzt werden, die entsprechend profiliert sind und in Gruppen zusammengefaßt längs der Drahtachsen beweglich sind, wobei die darunter befindlichen Drähte in entsprechenden Nutausnehmungen des Ambosses vorher eingelegt sein können.To produce such lattice connections, according to a further Embodiment of the invention sonotrode rollers are used, which are profiled accordingly are and combined in groups are movable along the wire axes, the wires underneath in corresponding groove recesses of the anvil beforehand can be inserted.

Die Erfindung ist aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung erläutert.The invention is evident from the following description of several exemplary embodiments explained on the basis of the drawing.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung, die das Anschweißen einer Rippe an einem Rohr zeigt; F i g. 1 A ist. eine vergrößerte Schnittansicht der Rippe bei der Schweißung; F i g. 2 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform, die das Schweißen eines zylindrischen Drahtteiles an eine flache Platte zeigt; F i g. 3 ist eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform, die das Schweißen von Drahtgittern zeigt; F i g. @4 ist eine teilweise Schnittansicht der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform; F i g. 5 ist eine Schnittansicht, die das Schweißen eines Metallknopfes an eine Metallplatte zeigt; F i g. 6 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform.F i g. 1 shows a vertical section of an embodiment of FIG Invention showing the welding of a fin to a pipe; F i g. 1 A is. an enlarged sectional view of the rib in the process of welding; F i g. 2 is a Sectional view of another embodiment involving the welding of a cylindrical Shows wire part to a flat plate; F i g. 3 is a schematic plan view to another embodiment showing the welding of wire mesh; F. i g. @ 4 is a partial sectional view of the FIG. 3 embodiment shown; F i g. 5 is a sectional view showing the welding of a metal button to a Metal plate shows; F i g. 6 is a sectional view of another embodiment.

In F i g. 1 ist das Anschweißen einer Metallrippe 8, deren oberer Abschnitt abgeschrägt ist, um einen Teil 9 zu bilden, und die einen flachen Bodenflanschteil 10 hat, an einem Rohr 12 gezeigt.In Fig. 1 is the welding of a metal rib 8, the upper Section is bevelled to form part 9, and which has a flat bottom flange part 10 has shown on a pipe 12.

Die Rippe 8 lind das Rohr 12 können aus dem gleichen oder aus ungleichen Metallen bestehen, und die Rippe oder das Rohr können beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Nickel, Kupfer, Titanium, Molybdän und deren Legierungen bestehen. Das Rohr 12 wird in Schweißstellung mit Hilfe des geteilten festen Trägers 14 gehalten. Der Träger 14 hat ein Paar Klemmenteile 16 und -18, wobei jeder Klemmenteil eine halbkreisförmige oder gebogene Halteoberfläche 20 hat, um an dem Rohr 12 anzugreifen. Die Klemmenteile 16 und 18 ergreifen das Rohr 12 von gegenüberliegenddii Seiten. Die Klemmenteile 16 und 18 berühren sich nicht und gestatten es der Rippe 8 auf das Rohr 12 aufgesetzt und darauf durch die Sonotrode 22 gehalten zu werden, deren Spitze 24 bei 26 ausgekerbt ist, um den abgeschrägten Teil 9 der Rippe 8 aufzunehmen. Das Berühren zwischen der Sonotrode 22 und der Rippe 8 erfolgt zunächst auf den winkelmäßig angeordneten Seiten des abgeschrägten Teils 9. Die Sonotrode 22 in der Ausführungsform nach der Erfindung, wie in F i g. 1 gezeigt, besteht aus einer zylindrischen Stange, die ein akustisches Metallstäbchen darstellt und die ausladend von der Masse 28 an ihrem oberen Ende geführt und gehalten wird. Die Kraft, die um die zu schweißenden Teile 12 und 8 in fester Berührung hält, ist durch Federn, Druckluftzylinder, hydraulische Zylinder od. dgl. zu erzeugen.The rib 8 and the tube 12 can be the same or different Metals, and the rib or tube can be made of steel, for example, Aluminum, nickel, copper, titanium, molybdenum and their alloys exist. That Pipe 12 is held in the welded position by means of the divided solid support 14. The carrier 14 has a pair of clamp parts 16 and 18, each clamp part one semicircular or curved retaining surface 20 to engage the tube 12. The clamping members 16 and 18 grip the tube 12 from opposite sides. The clamping parts 16 and 18 do not touch and allow the rib 8 to do so the tube 12 is placed and to be held thereon by the sonotrode 22, whose Tip 24 is notched at 26 to receive the beveled portion 9 of the rib 8. The contact between the sonotrode 22 and the rib 8 is first made on the angularly arranged sides of the beveled part 9. The sonotrode 22 in the Embodiment according to the invention as shown in FIG. 1 shown consists of a cylindrical Rod that represents an acoustic metal rod and protrudes from the crowd 28 is guided and held at its upper end. The force around the to be welded Keeping parts 12 and 8 in firm contact is by springs, air cylinders, hydraulic To produce cylinder or the like.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 soll ein Metalldraht 42, etwa ein Aluminiumdraht, an der oberen Fläche einer Metallplatte 44 angeschweißt werden. Die Erfindung eignet sich auch zum Anschweißen eines Zylinders an anderen Bauteilen, unter der Voraussetzung, daß der Zylinder nicht an seiner Endfläche geschweißt wird, da Zylinder, die in anderer Weise als axial angeordnet sind, der Sonotrode eine gebogene Fläche bieten und einen sich verringernden Querschnittsbereich neben der Senkrechten zu der Tangente der Oberfläche haben, die geschweißt wird. Bei dieser Ausführungsform ähnelt die Sonotrode 22a im allgemeinen der Sonotrode 22 nach F i g. 1 mit dem Unterschied, daß die Unterseite der Sonotrode 22a reit einer halbkreisförmigen Ausnehmung 26a versehen ist, die den Draht unifaßt.In the embodiment according to FIG. 2, a metal wire 42, such as an aluminum wire, is to be welded to the upper surface of a metal plate 44. The invention is also suitable for welding a cylinder to other components, provided that the cylinder is not welded at its end face, since cylinders which are arranged in a manner other than axially provide the sonotrode with a curved surface and a decreasing cross-sectional area next to the perpendicular to the tangent of the surface being welded. In this embodiment, the sonotrode 22a is generally similar to the sonotrode 22 according to FIG. 1 with the difference that the underside of the sonotrode 22a is provided with a semicircular recess 26a which unifolds the wire.

Kein 'Teil der Sonotrode 22a berührt die Metallplatte 44, sondern ihre einzige Berührung erfolgt mit dem Draht 42.No part of the sonotrode 22a touches the metal plate 44, but rather their only contact is with the wire 42.

Die Metallplatte liegt auf einem Reflektoramboß 46 auf, wobei die Unterseite der Metallplatte 44 durch Reibung an der oberen Fläche des Ambosses 46 gehalten wird, Bei der Ausführung nach F i g. 3 und 4 ist schematisch das Schweißen von Drahtgittern gezeigt, beispielsweise das Schweißen von Aluminiumdrahtgittern. Dabei werden die Kettdrähte 48 an die Schußdrähte 50 angeschweißt. Jeder der Schußdrähte 50 wird in einer von einer Serie paralleler Ausnehmungen 52 in der oberen Fläche der Platte 54 gehalten. Die Kettdrähte 48 liegen über den Schußdrähten 50 innerhalb einer ringförmigen Nut 56 in dem verdickten Ende 57 von Sonotroden 22 b, und drei Schußdrähte 50 werden gleichzeitig an denselben Kettfaden 48 mit Hilfe von drei drehbaren Sonotroden 22b verschweißt. In Arbeitsanordnung wird das Ende 57 während des Einsatzes waagerecht gehalten. Die Transduktoren für die Sonotroden 22 b sind in F i g. 3 oder 4 nicht gezeigt. Die Sonotroden 22 b können gemeinsam durch Zahnstangen 58 gedreht werden, die mit von den Sonotroden 22 b getragenen Stirnrädern 60 in Verbindung stehen.The metal plate is located on a Reflektoramboß 46, wherein the underside of the metal plate is held by friction on the upper surface of the anvil 46 44 g In the embodiment of F i. 3 and 4 the welding of wire meshes is shown schematically, for example the welding of aluminum wire meshes. The warp wires 48 are welded to the weft wires 50. Each of the weft wires 50 is retained in one of a series of parallel recesses 52 in the top surface of the plate 54. The warp wires 48 lie over the weft wires 50 within an annular groove 56 in the thickened end 57 of sonotrodes 22b, and three weft wires 50 are welded simultaneously to the same warp thread 48 with the aid of three rotatable sonotrodes 22b. In the working arrangement, the end 57 is held horizontally during use. The transducers for the sonotrodes 22b are shown in FIG. 3 or 4 not shown. The sonotrodes 22 b can be rotated together by toothed racks 58 which are connected to spur gears 60 carried by the sonotrodes 22 b.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 wird ein zylindrischer Knopf 68 mit stumpfkegeligem oder abgestumpftem kugelförmigen oberen. Teil an eine flache Platte 70 angeschweißt. Das abgeschrägte obere Ende des zylindrischen Knopfes 68 wird innerhalb einer Tülle 72 in der Sonotrode 22 c gehalten. Die Tülle 72 hat eine Umrißform, die mit dem abgeschrägten Teil des Knopfes 68 übereinstimmt und den Knopf 68 im wesentlichen zwangsschlüssig umfaßt. Der flache .Ansatz 70 kann innerhalb einer Lagerstelle 74 fest in seiner Stellung gehalten werden.In the embodiment according to FIG. 5 becomes a cylindrical button 68 with frustoconical or truncated spherical upper. Part of a flat Plate 70 welded on. The beveled top end of the cylindrical button 68 is held within a sleeve 72 in the sonotrode 22 c. The spout 72 has a Outline shape that coincides with the chamfered portion of the button 68 and the button 68 essentially positively included. The flat. Approach 70 can within a bearing point 74 are held firmly in place.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 wird ein abgeschrägter Metallstreifen 76 an eine flache Me= talltafe178 angeschweißt, die auf einem Reflektoramboß 79 liegt. Der Metallstreifen 76 wird in einer Nut 80 der Spitze 81 der Sonotrode 82 gehalten. Die Sonotrode 82 kann einen verjüngten Teil 83 und einen zylindrischen Teil 84 besitzen, der metallisch in Ende-an-Ende-Verbindung mit einem Transduktor 85 verbunden ist.In the embodiment according to FIG. 6 becomes a beveled metal strip 76 welded to a flat metal plate 178, which is mounted on a reflector anvil 79 lies. The metal strip 76 is in a groove 80 of the tip 81 of the sonotrode 82 held. The sonotrode 82 can have a tapered part 83 and a cylindrical part Part 84, the metal in end-to-end connection with a transducer 85 is connected.

Claims

Claims: 1. Sonotrode for cold pressure welding of metallic Workpieces taking place using parallel to the contact surface of the workpieces Vibrations according to claim 3 of patent application A 25099 I b / 49h, characterized in that that the end of the sonotrode coming into contact with the workpiece moves the workpiece Direction of oscillation encompasses.

2. Sonotrode according to claim 1, characterized in = denotes that the sonotrode carries a profile role.

3. Sonotrode according to spoke 1 and 2, thereby characterized in that the sonotrode has a profile groove (Fig. 1, 1 A and 2).

4. Sonotrode according to claim 1, characterized in that the sonotrode is a countersunk head is formed (F i g, 5). Considered publications, German patent specification No. 741188; Werkstatt und Betrieb, 87 (1954), issue 6, p. 271.