DE1615841C3 - Aus mindestens zwei Teilen aus Aluminium durch Schweißen zusammengefügtes Bauteil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein aus mindestens zwei Teilen aus Aluminium durch Widerstandsschweißen zusammengefügtes Bauteil, bei welchem zwischen den Verbindungsflächen der Teile Drähte aus einem Werkstoff eingefügt sind, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige von Aluminium ist, und bei welchem die Oxydhaut des Aluminiums an den Verbindungsflächen beim Zusammenfügen der Teile durch die Drähte aufgerissen ist

Das Schweißen von Aluminium wird bekanntlich dadurch erschwert, daß Aluminium in der atmosphärischen Luft mit einer dünnen, undurchlässigen Oxydhaut überzogen ist

Beim Verbinden zweier Aluminium-Bleche zu einem Gehäuse ist aus der DE-PS 8 59 098 bekannt, zwischen die zu verbindenden Abschnitte der Bleche Drähte aus Kupfer einzulegen, welche beim Gegeneinanderdrükken der Aluminium-Bleche mittels der Elektroden einer w elektrischen Widerstandsschweißmaschine die Oxydhäute der Aluminium-Bleche aufreißen und dadurch eine Verschweißung ermöglichen. Hierbei liegen die geraden Drähte aus Kupfer parallel zueinander in Rillen der Aluminium-Bleche und der Durchmesser der Kupfer-Drähte ist — nach Fig.4 der Zeichnung der genannten Patentschrift — etwa IV₂ mal so groß wie die Dicke eines Aluminium-Bleches.

Die bekannte Verbindung ist offenbar vorgesehen zum Zusammenschweißen zweier Bleche längs der w zwischengelegten Kupfer-Drähte, d. h. zum Schweißen von Nähten und sehr schmalen Flächen.

Ferner ist aus der GB-PS 9 19 233 bekannt, zwei Teile aus Aluminium unter Zwischenlage von Drähten durch Kaltschweißen zu verbinden. Das Kaltschweißen ··» erfordert jedoch sehr hohe Drücke oder sehr starke Reibung und somit Drähte aus einem Werkstoff, der härter ist als das Metall der zu verbindenden Teile.

Außerdem werden bei dem bekannten Verfahren besondere Spannbügel benötigt, durch welche die parallel zwischen den zu verbindenden Teilen angeordneten Drähte in ihrer gespannten Lage parallel zueinander gehalten werden müssen.

Demgegenüber ist zwar aus der US-PS 15 09 384 bekannt, zwei Metallgewebe aus Stahl bzw. Messing zwischen zwei zusammenzuschweißende plattenförmige Teile zu legen. Die plattenförmigen Teile bestehen jedoch aus Stahl bzw. Kupfer und nicht aus Aluminium, dessen Oxydhaut durch das Metallgewebe aufgerissen werden soll. Die Schmelzpunkte der Gewebestoffe liegen auch nur bei der selben oder einer niedrigeren Temperatur als die Schmelzpunkte der anliegenden Werkstoffe Stahl und Kupfer der zu verbindenden plattenförmigen Teile. Zudem dienen die Metallgewebe nur als Träger für das bei diesem Verfahren benötigte Flußmittel.

Schließlich ist aus der US-PS 30 30 493 noch ein Drahtgewebe aus Messing oder Kupfer bekannt. Es wird auf eine Kupferlitze gelegt, die mit einem Stahlteil verbunden werden soll. Beim Schweißen wird dann zumindest das Drahtgewebe auf das Stahlteil geschmolzen und mit der Kupferlitze an das Stahlteil geschweißt Das Drahtgewebe hat dabei die Aufgabe, zu verhindern, daß die Kupferlitze zu stark platt oder gar auseinandergedrückt wird, wodurch nur eine unzureichende Schweißung zustande käme und die Kupferlitze abbrechen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus mindestens zwei Teilen aus Aluminium zusammengeschweißten elektrischen Leiter zu erhalten, dessen Schweißstelle großflächig ist, hohe elektrische Leitfähigkeit und auch bei starker rüttelnder Beanspruchung ausreichende Festigkeit hat. Dazu ist beim Zusammenschweißen der zwei Aluminiumteile das Aufreißen der dünnen, dichten Oxydhaut an ihrer Oberfläche zumindest im Bereich der beim Schweißen aneinanderliegenden Flächen zu gewährleisten. Außerdem sollen die beiden Teile rationell zusammengeschweißt werden können.

Der elektrische Leiter ist vorgesehen für Anlasser und Lichtmaschinen in Kraftfahrzeugen, d. h. Elektromotoren und Generatoren mit relativ kleiner Spannung und sehr hoher und hoher Stromstärke, wo einerseits hohe Widerstände untragbar sind und andererseits durch die Massenkräfte des Motors und die Erschütterungen während der Fahrt eine rüttelsichere Verbindung erforderlich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drähte, wie an sich bekannt, zu einem Gewebe vereinigt sind, daß die zum Bauteil zusammengefügten Teile vorzugsweise flachstabförmige elektrische Leiter sind, und daß das Drahtgewebe als Band ausgebildet ist und einen der Teile aus Aluminium im Bereich der Verbindungsfläche ringförmig umhüllt.

Mit den zu einem Gewebe vereinigten Drähten können die Aluminium-Oxydhäute nicht nur an Nähten, d. h. an sehr schmalen Flächen, sondern auf einer der Fläche des Gewebes entsprechend breiten Fläche aufgerissen und die beiden Teile daher auf entsprechend breiter Fläche miteinander festhaftend verschweißt werden.

Das Gewebe erbringt den Vorteil, die Drähte beim Schweißen auf einfache Weise an der gewünschten Stelle des Aluminium-Teils zu halten, ohne daß besondere Halterungen oder Rillen an dem Aluminium-Teil nötig sind.

Das bedeutet, daß die Teile fertigungsgerecht verbunden werden können und das Verbinden leicht automatisierbar ist, wie das für eine neuzeitliche Mengenfertigung gefordert wird.

Das Drahtgewebeband ermöglicht es, einen Teil des Schweißstromes — statt durch das Aluminium hindurch — durch das Drahtgewebeband hindurch von der Elektrode der Schweißmaschine zur Verbindungsstelle zu leiten. Das ergibt eine günstige Erwärmung der Verbindungsstelle, beschleunigt die Verschweißung und erhöht die Festigkeit der Verbindung.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung im Schrägbild dargestellt und im folgenden näher beschrieben:

Zwei Flachstäbe 1,2 aus Aluminium mit rechteckigem Querschnitt liegen kreuzweise übereinander auf einer als Amboß verwendeten unteren Elektrode 3 einer nicht dargestellten elektrischen Widerstandsschweißmaschine.

Der oben liegende Flachstab 2 ist im Bereich der zu verschweißenden Stelle von einem aus Metallgewebe bestehenden Band 4 umhüllt, liegt also vor dem Verschweißen nicht unmittelbar, sondern mit dem Metallgewebeband auf dem unten liegenden Flachstab 1 auf.

Der Werkstoff des Metallgewebes ist Kupfer oder Messing. Die Drahtstärke beträgt etwa Vi₀ der Dicke des Flachstabs aus Aluminium und die lichte Weite zwischen 2 gleichlaufenden Drähten des Gewebes etwa das 1,5 fache des Drahtdurchmessers.

Zum Verschweißen der beiden Flachstäbe 1, 2 wird die obere Elektrode 5 der Schweißmaschine gegen die untere bewegt Durch den Elektrodendruck wird das Metallgewebeband 4 in die anliegenden Oberflächen der beiden miteinander zu verschweißenden Flachstäbe 1,2 eingedrückt.

Da der Schmelzpunkt von Kupfer bzw. Messing

wesentlich höher ist als derjenige von Aluminium, ist es möglich, lediglich die Aluminium-Stäbe an den Kontaktstellen weich, d. h. leicht verformbar zu machen, während das Metallgewebe aus Kupfer oder Messing noch hohe Festigkeit hat und daher gegenüber dem erhitzten Aluminium als Schneidwerkzeug wirkt.

Das hat zur Folge, daß mit dem Gewebe aus Kupfer

lu oder Messing die Oxydhaut der anliegenden Oberflächen der Aluminium-Stäbe aufgerissen und metallisch reine Flächen der Aluminium-Stäbe, unter Einschluß des Metallgewebes aus Kupfer oder Messing, miteinander verschweißt werden.

Das Metallgewebeband kann endlos ausgebildet sein und das eine der zu verbindenden Teile eng anliegend nach Art eines Ringes umhüllen; es kann auch als Streifen ausgebildet sein und entweder das eine der zu verbindenden Teile nahezu umhüllen oder aber so lang sein, daß seine Enden einander überlappen. In den beiden letzteren Fällen werden die Stoßstellen der Streifen so angeordnet, daß sie der Schweißelektrode gegenüber stehen, d.h. nicht auf das andere der zu verbindenden Teile zu liegen kommen.

Das Aufreißen der Aluminiumoxydhaut kann erleichtert werden durch Schubbeanspruchung, d.h. durch Reiben der zu verschweißenden Stellen der Aluminium-Teile samt Metallgewebe aneinander.
Die zu verbindenden Teile können im Bereich der Verbindungsstelle sowohl einen rechten Winkel als auch jeden beliebigen Winkel zwischen 0 und 180° bilden. Falls die beiden Teile einen sehr spitzen Winkel, oder im Grenzfall einen Winkel von 0° bilden, ist wenigstens eines der zu verbindenden Teile außerhalb des Bereichs der Verbindungsstelle vom anderen abgebogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aus mindestens zwei Teilen aus Aluminium durch Widerstandsschweißen zusammengefügtes Bauteil, bei welchem zwischen den Verbindungsflächen der Teile Drähte aus einem Werkstoff eingefügt sind, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige von Aluminium ist, und bei welchem die Oxydhaut des Aluminiums an den Verbindungsflächen beim Zusammenfügen der Teile durch die Drähte aufgerissen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte, wie an sich bekannt, zu einem Gewebe vereinigt sind, daß die zum Bauteil zusammengefügten Teile vorzugsweise flachstabförmige elektrische Leiter sind, und daß das Drahtgewebe als Band ausgebildet ist und einen der Teile aus Aluminium im Bereich der Verbindungsfläche ringförmig umhüllt.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das als Band ausgebildete Drahtgewebe (4) in an sich bekannter Weise aus Kupfer oder einer Kupferverbindung besteht.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Drahtes etwa V10 der Dicke des einen Teiles aus Aluminium ist und daß die lichte Weite zwischen zwei benachbarten, gleichlaufenden Drähten etwa das 1,5-fache des Drahtdurchmessers beträgt.