DE1565536A1

DE1565536A1 - Verfahren zum Aufschweissen von Bolzen

Info

Publication number: DE1565536A1
Application number: DE19661565536
Authority: DE
Inventors: Mitchell James W
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1965-08-20
Filing date: 1966-07-26
Publication date: 1970-03-05
Also published as: US3505495A; BR6681554D0; GB1138894A

Description

PATENTANWALT — · '^Fl)9C I ι« ·.,--

.-lNQ. H.-Q. HABBCL TELEFON 4677« (ORISKENNZAHL 0151)

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MEINE AKlE: BUTE ANQEBEN

Ford-Werke Aktiengesellschaft, Köln-Niehl, Henry-Ford-Str«

'Verfahren zum Aufschweißen von Bolzen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schweißverfahren,, insbesondere auf ein elektrisches Schweißverfahren,, bei welchem mittels Lichtbogenschweißung BoI25en auf metallische Basisflächen aufgeschweißt werden- Ein solches "Lichtbogenbolssenschweißverfahren" ist dann sinnvoll, wenn gewünscht wird? daß ein Bolsen unmittelbar auf eine metallische Basisfläche aufgesetzt wird* ohne daß vorher Schroder Schneidvorgänge erforderlich sind.

Das Bolzenschweißen erfolgte bisher wie folgt: Ein Bolzen wird gegen die Ba3isfläehe_s an der er festgelegt werden soll, fest angedrückt, Der Bolzen wird dann eine kleine Entfernung von dar Basisfläche abgezogen und ein eine geringe Stärke aufweisender Führungslichtbogen zwischen dem Bolsen und der Basis erzeugt» Der eigentliche kräftige Arbeitsbogen wird dann über den Führungslicht =- bogen gelegt» nachdem der Pührungsbogen einen ionisierten

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und damit leitenden Weg zwischen dem Bolzen und der Basis geschaffen hat, Die einyi^o Punktion dieees Führungsbogens ist θβ, die normalerweise isolierend wirkende Luft Bwi sehen dem Bolzen und dar Basis zu erhitzen und zu ionisieren, so daß der Arbeitsbogen in der Lage iet, nunmehr zu fließen» bis er aufgrund der negativen Widerstandscharak · teristik? die dieser Art von elektrischer Schweißung eigen ist, selbsttragend wird, Der Arbeitabogen- der normalerweise durch die Entladung eines aufgeladenen Kondensators erzeugt wird,, schmelzt einen kleinen Teil ties Metalles an der Oberfläche der Basis. Der Bolzen wird, dann schnell in diesen Pleck geechmc.lzenen Metalles eingedrückt, und die Schweißung 1st vollständig.

Gemäß der Erfindung wird eine Verbesserung der sogenannten Pührungsbogenpha3e vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird so vorgegangen, daß die durch den Führungsbogen freigegebene Energie ausreichend 1st, um von der Oberfläche der dünnen Metallplatte im Bereich des Endes des Bolzene Verschmutzungen su entfernen, die für den Schweißvorgang nachteilig sind.

Das Wesen der Erfindung wird besser an Hand der nachfolgenden Beschreibung verstanden» in der sich auf die Zeichnungen bezogen wird, von denen

Pig. 1 eine oszillographische Zeitdareteilung der wesentlichen Merkmale bei einem üblichen Bolzenschweißverfahren zeigt» bsi welcher die Basis aus reinem Stahl besteht,

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Figo 2 eine ähnliche oezillographisehe &eitdarst®lltrag zeigt, bei welcher die Baals aus mit Wasser benetztem Stahl bestands

Fig, 3 eine ähnliche oszillographische Zeitdaratellung entsprechend Fig> 1 zeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß der Energieaufwand im Führungsbogen in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Leh · re erheblich verstärkt wurde..,

Figo 4 eine ähnliche osaillographische Barstellung eines Bolzenechweißverfahrens zeigt, bei welcher die Basis aue galvanisiertem Stahl besteht und die Energie des Pührungsbogens vergrößert wurde,

Fign 5 eine oszillographische Zeitdarstellirag entsprechend der in Fig., 2 gegeigten seigt, bei welcher eine mit Wasaer benetzte Stahlbaeisplatte benutzt wurde ₉ wobei sich das Verfahren von dem In Fig,. 2 dargestellten dadurch unterscheidet„ daß der Energieaufwand des FUhrungsbogena gegenüber dem bisher bekannten Verfahren erheblich vergrößert wurde und

Fig. 6 im Querschnitt einen typischen Bolssen zeigt, der bei Ausüben des Verfahrens benutzt wird*

Im Automobilbau wurde in letzter Zeil; dazu übergegangen, aufgeschweißte Bolsen als Befestigungsmittel oder Halter für eine Vielzahl dekorativer oder sonstiger erförderlicher Teile an den aus Stahlblech bestehenden Autoraobilkaroaserien zu benutzen Ein typischer Bolsen für diesen Verwen-

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dungszweck ist in Figo 6 der Zeichnungen dargestellt. Diese Bolzen werden üblicherweise aus austenitisohem, korrosions« feetem Stahl (3o4) hergestellt. Um eine ungefähre Größenordnung für diesen Bolzen zu schaffen« sei darauf hingewiesen, daß die Gesamthöhe des Bolzens etwa ο,35 mm beträgt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß ein Verfahren zum Bolzenschweißen geschaffen wird, bei welchem der Erfolg der Schweißoperation nicht empfindlich von der Sauberkeit der Stahlbasis abhängt» Es ist selbstverständlich daß eine absolute Sauberkeit der Stahloberfläche unter Produktionsbedingungen praktisch uneöglich ist« Es ist üblich« die Stahlunterlage vor dem Schweißverfahren zu säubern. Die Wirkung von Fremdstoffen auf den Erfolg dee üblichen Bolzenschweißverfahrens kann deutlich aus den Unterschied9 der aus den Figo 1 und 2 der Zeichnungen erkennbar ist, ersehen werden. Figo 1 zeigt die elektrischen Bedingungen, die erzielt werden, wenn ein übliches Bolzenschweißen auf einer sauberen Stahloberfläche erfolgt« während Figo 2 dasselbe Arbeitsverfahren zeigt, jedoch bei einem Aufschweißen auf angenäßtem Stahl* Fig. 1 zeigt den Fluß des wesentlichen Arbeitestromes» der einen erfolgreichen SchweißVorgang erzielte Figo 2 zeigt die vollkommene Abwesenheit jedes Schweiöstrones und damit deutlich die mangelhafte Schweißung.

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Die Fig« 3 und 4 sind oszyllographische Zeitdarstellungen eines Bolzenschweißverfahrens, bei welchem das Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzt wird. Pig. 3 zeigt eine Schweißung auf einer sauberen Stahlfläche und Pig» 4 eine Schweißung auf galvanisiertem Stahlο In Figo 4 sind die aeitmäßig vorhandenen elektrischen Werte eingetragen, um derart die Erfindung besser zu verdeutlichen» Bas Oszyllographpapler war so eingestellt, daß eine Zeiteinheit von 2o Millisekn/per 25 mm erzielt wurde,

Me Kurven in Fig« 5 können mit den Kurven gemäß FIg_n 2 verglichen werden» insoweit, daß jede einen Arbeitsvorgang auf mit Wasser angenäßtem Stahl zeigt, Es 1st ersichtlich, daß die Gegenwart von Wasser kaum eine Auswirkung auf den Sahweißvorgang hat, wenn entsprechend der Lehre der Erfindung vorgegangen wird. Durch den Wasserüberzug werden erfolgreiche Verschwelßungen vorgenommen, Ähnliche Ergebnisse wurden bei Stahlplatten erzielt, die mit öl. Fett oder normalem Fabrikschmutz überzogen waren,

Es 1st wesentlich, daß die la FUhrungebogen eingesetzte oder freigegebene Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung ausreicht, um die üblichen Verschmutzungen bei der Handhabung zu überwinden» Offensichtlich wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag eine augenblickliche Verdampfung und Zerstreuung bzw, Auflösung der Schmutzbe-Btandteile durch die Hitze, die durch den Pührungsbogen

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entsteht, erzeugt. Da3 in galvanisiertem Stahl vorhandene Hink verhält sich wie ein Schmutzbestandteil, obgleich es wohlüberlegt der Oberfläche des Stahles sugesetzb wurde«

Bei der Durchführung der Erfindung wurde gefunden» da0 es nützlich ist, den Pührungsbogen von einar vollkommen unabhängigen Kraftquelle zu speisen. Es wurde ein üblicher Dreiphasengloiohrichter eingesetat, um 3in3 Gleichstromquelle zu schaffen. Ein Widerstand wurde in Serie mit der Gleichstromquelle und dem Bogen geschaltet, um damit den Bogenstrom zu begrenzen. Die Voltstärke der Energiequelle ist mit 157 Volt in der oberen Kurva gemäß Pig. 4 eingetragen.

Eine befriedigende Verteilung oder Verflüchtigung der üblichen Oberflächenverschmutzungen bei Stahl ergab, daß im Pührungsbogen nicht wesentlich weniger als 5,ooo Joule pro Schweißvorgang pro 6,4 qcm Bereich des Bolzenendeo vorliegt. Sie erzeugte Energiemenge im Pührungsbogen soll nicht wesentlich weniger als Ho ooo Watt pro 6,4 qcm des Boleenendbereiches sein»

Die genaue Schaltung für den Einsatz der erheblich verstärkten Energieaufwendung im Pührungsbogen entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht von besonderer Bedeutung. Es ist lediglich erforderlich, daß im Pührungsbogen genügend Energie freigegeben wird, so daß dadurch jede

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Verschmutzung, welche auf der Oberfläche der B.» el ame tall platte vorhanden sein könnte, zerstört wird und welche andererseits die Zündung des Arbeitabogens verhindern würde, der das Aufschmelzen bewirkt, das zum Schweißvorgang erforderlich ist ο

Patentansprüche s

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Claims

J'a t en tan Sprüche :^

Ir Verfahren zum Aufschweißen eines Bolzene auf eine dünne Metallplatte, wobei zwischen dem Ende dea Bolzens und der dünnen Metallplatte ein Kontakt hergestellt wird, eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Bolzen und der Metallplatte erzeugt wird, das Ende dee Bolzens von der dünnen Metallplatte entfernt und ein Führungslichtbogen zwischen dem Ende des Bolzens und der dünnen Metallplatte herbeigeführt wird, ein Arbeitslichtbogen dem Führungslichtbogen überlagert wird, um derart einen Teil der Oberfläche der dünnen Metallplatte aufzuschmelzen und dann das Ende des Bolzens gegen die dünne Metallplatte gepreßt wird, um derart den Sohweiövorgang zu vervollständigen* dadurch_gekennzeichnet, daß die durch den Führungsbogen freigegebene Energie ausreichend ist_v um von der Oberfläche der dünnen Metallplatte im Bereich des Endes des Bolzens Verschmutzungen zu entfernen, die für den Schweißvorgang nachteilig sind»

2c Verfahren nach Anspruch 1 in Anwendung auf galvanisierte Metallf lachen„ dadurch^gekennzeictoet, daß die vom Eührungt ·- bogen freigegebene Energie ausreichend ist, um das im Metall vorhandene Zink von der Oberfläche der dünnen, galvanisierten Metallplatte zu entfernen?

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3β Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch^gekennzeichnet, daß die vom Führungabogen freigegebene.Energie nicht
wesentlich weniger als 5*ooo Joule pro 6,45 qcm des
Bolzenendbereiphes beträgt,

4» Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch_gekennselehnet, daß die insgesamt vom Führungebogen freigegebene Energierate nicht wesentlich weniger als lloooo Watt pro
6,45 qcm beträgt, ,

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