DE1704210A1 - Oscillation friction welding - Google Patents
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Description
Kennwort: Oszl.Reibschwei#en Oszillations-Reibschwei#en Das Oszillations-Reibschwei#en von Kunststoffen ist eine besondere Art des Reibschweißens.Keyword: Oszl.Reibschweiß # s Oscillation friction welding # s The oscillation friction welding # s of plastics is a special type of friction welding.
Bekannt ist das Reibschweißen der Art, bei der die Relativbewegung, die die Reibungswärme erzeugt, eine reine Drehbewegung ist, und die miteinander zu verschweißenden Teile in kongruenten Drehflächen verschweißt werden, z. B. in Kreis-, Kreisrin- oder Kegelstumpf-Flächen.Friction welding is known of the type in which the relative movement, that generates the frictional heat, is a pure rotary motion, and that with each other parts to be welded are welded in congruent rotating surfaces, e.g. Am Circular, circular or truncated cone surfaces.
Bekannt ist ferner eine andere Art des Reibschweißens von Kunststoffen in Form einer Unterart des Ultraschallschweißens, bei wolcher Relativbewegungen in der Schweissfläche ausgeführt werden.Another type of friction welding of plastics is also known in the form of a subtype of ultrasonic welding, with certain relative movements are carried out in the welding area.
Der Nachteil des Reibschweißens, das mit reiner Drehbewegung ausgeführt wird, besteht insbesondere darin, daß es beschränkt ist auf rotationssymmetrische Werkstücke. Das Teil des Werkzeugs, das die Drehbewegung unmittelbar am Werkstück ausführt, muß - um es vom Werkstücke abnehmen zu können - zweiteilig sein, wenn es nach Ausführung der Schweißung nicht in Richtung der Drehachse über das geschweißte Teil längs übergeschoben und dadurch abgenommen werden kann.The disadvantage of friction welding, which is carried out with pure rotary motion is, in particular, is that it is limited to rotationally symmetrical Work pieces. The part of the tool that makes the rotary motion directly on the workpiece executes, must - in order to be able to remove it from the work piece - be in two parts, if after the weld has been carried out, it does not go over the welded axis in the direction of the axis of rotation Part can be pushed over lengthways and thereby removed.
Die Nachteile des Ultraschallschweißens bestehen insbesondere darin, daß Ultraschall mechanische Schwingungsenergie mit Frequenzen oberhalb 20 kHz ist, und die Ultraschallwellen sich im Schwei#gut, d.h. in dem Kunststoff ausbreiten. Im allgemeinen können daher nur sehr geringe Entfernungen von der Formsonotrode (das ist das werkstüpkseitige Ende des Ultraschallwerkzeugs) bis zu der zu verschweißenden Pläche ohne zu starke Verluste an Ultraschallenergie überbrückt werden. tEt Ultraschall sind daher im allgemeinen nur Wanddicken von wenigen Millimetern - im allgemeinen nur 1 - 2 mm - durchdringbar, d.h. an der der Sonotrode abgewandten Seite der Wand verschweißbar. Sehr gut mit Ultraschall schweißbar auch über größere Abstände von der Sonotrode ist zwar Polystyrol ; die in der industriellen Anwendung sehr viel mit größeren Wanddicken als 2 - 3 mm verwendeten und zu verschwaißenden Kunststoffe, wie Polyethyl len, Polypropylen, Polyvinylchlorid sind aber nicht schweissbar, wenn größere Abstände von der Sonotrode zu überbrücken sind.The disadvantages of ultrasonic welding are in particular: that ultrasound is mechanical vibration energy with frequencies above 20 kHz, and the ultrasonic waves propagate well in the weld, i.e. in the plastic. In general, therefore, only very short distances can be achieved from the shaped sonotrode (this is the end of the ultrasonic tool on the workpiece side) to the one to be welded Plane can be bridged without excessive loss of ultrasonic energy. tEt ultrasound are therefore generally only wall thicknesses of a few millimeters - in general only 1 - 2 mm - penetrable, i.e. on the side of the wall facing away from the sonotrode weldable. Can be welded very well with ultrasound, even over larger distances of the sonotrode is polystyrene; which are very much used in industrial applications Plastics used and welded to be welded with a wall thickness greater than 2 - 3 mm, such as polyethylene len, polypropylene, polyvinyl chloride but cannot be welded if greater distances from the sonotrode must be bridged.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbindenvvon Werkstücken aus Werkstoffen, die infolge Temperaturerhöhung weichplastisch werden, bei dem weitgehend unabhängig von der Form der Flächenstücke, in denen die Werkstücke verschweißt werden sollen eine Verschweißung mit einfachen Mitteln in rascher und nur kurze Einspannzeiten erfordernde Weise möglich ist.The object of the invention is a method for joining workpieces made of materials that become soft plastic as a result of an increase in temperature, in which largely regardless of the shape of the surface pieces in which the work pieces are welded are intended to weld with simple means in quick and only short clamping times requiring manner is possible.
Gemaß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei Werkstücke flächenförmig aneinandergelegt und gegeneinander gedrückt werden, diesen Werkstücken dabei relativ zueinander oszillationsartig verlaufende Hin- und Herbewegungen erteilt. und diese Bewegungen nach Erreichen des schweissplastischen Zustandes beendet werden, wobei die Flächenpressung während des Schweißvorganges gegebenenfalls verändert wird.According to the invention it is proposed that at least two workpieces are placed flat against each other and pressed against each other, these workpieces while reciprocating movements are given relative to one another in an oscillation-like manner. and these movements are ended after the weld plastic state has been reached, the surface pressure possibly changing during the welding process will.
Das erfindungsgemä#e Schweißverfahren erfordert keine Drehbewegung der zu verbindenden Werkstücke und innerhalb der Werkstücke keine Übertragung von Schwingungen, die wie beim Ultraschall-Schwei#en - weggedämpft werden könnten.The welding process according to the invention does not require any rotary movement of the workpieces to be connected and within the workpieces no transfer of Vibrations, which - like in ultrasonic welding - could be dampened.
Es arbeitet mit einer einfachen Oszillationsbewegung und Gegeneinander-Pressung der einzelnen Werkstücke. Die zu verschweißenden Flächen sollten zweckmä#igerweise untereinander flächenparallel und deckungsgleich sein. Die Deckungsgleichheit ist aber nicht unbedingt erforderlich, und ein Vorteil der DrSindung besteht gerade darin, daß z.B. 10 Rohre gleichzeitig auf einer Platte festgeschweißt werden könnten. Falls die zu verschwei#enden Flächen nicht exakt und flächenparallel sind, so können diese kleinen Unebenheiten bei den ersten Oszillationsbewegungen ausgeglichen werden. Vorteilhafterweise wird immer das leichtere der zu verschweißenden Gele, z. B. der Deckel oder Boden eines Behälters, permanent oder nur langsam veränderlich gegen den anderen gedrückt und durch eine Oszillationsvorrichtung in rasche Hin- und Herbewegungen mit relativ kleinen Ausschlägen versetzt.It works with a simple oscillating movement and pressing against each other of the individual workpieces. The surfaces to be welded should expediently be parallel to each other and congruent. The congruence is but not absolutely necessary, and there is just one advantage of the finding in that e.g. 10 pipes could be welded onto one plate at the same time. If the surfaces to be welded are not exact and parallel to the surface, you can these small bumps are evened out during the first oscillating movements. Advantageously, the lighter one of the gels to be welded, e.g. B. the Lid or bottom of a container, permanently or slowly changing against the other pressed and by an oscillating device in rapid to and fro movements offset with relatively small deflections.
Die Frequenz der Schwingung dieser Translationsbewegung kann je nach dem Werkstoff und der Form des Werkstücks zwischen 5 und 1000 Hz, und die Größe der Ausschläge kann zwischen 0,01 und 5 mm, gegebenenfalls auch 10 mm liegen.The frequency of the oscillation of this translational movement can depend on the material and the shape of the workpiece between 5 and 1000 Hz, and the size the deflection can be between 0.01 and 5 mm, optionally also 10 mm.
Durch die oszillierende Bewegung des zweiten Werkstückteils unter geeignet dosierter und/oder zeitlich veränderter Anpressung auf das erste Werkstückteil wird an den Berührungsflächen der beiden Teile Reibungswärme erzeugt. Diese Reibungswärme fließt primär in die beiden Werkstückteile hinein, von den Berührungsflächen ausgehend, und führt zu Temperaturerhöhung in den beien Werkstückteilen, wobei dann die Temperatur in den Berührungsflächen natürlich jeweils am höchsten ist und in zunehmenden Abstand jeweils niedriger liegt. Durch die Erwärmung und Temperaturerhöhung im Laufe der Zeit beginnt der Kunststoff, an den Berührung flächen anfangend, weichplastisch zu werden. Ist er in ausreichender Schichtdicke erweicht, d.h. schweißplastisch, wird die Oszillierbewegung des zweiten Werkstückteils beendet. Das Teil wird durch geeignete Maßnidmen in die gewünschte Schwei#stellung gegenüber dem bischer ruhend gehaltenen ersten Werkstückteil geschoben und in dieser Stellung mit geeigneter allmählich erhöhter Anpressung festgehalten, bis die durch die Oszillierbewegung erwärmten und erweichten Schichten, die während der Bewegung in eins zusammengeflossen, d.h. verschweißt sind, erkaltet und festgeworden sind. Das so verschweißte Verbundteil wird dann aus der Schwing-Schweissvorrichtung herausgenommen und neue zu schweißende Teile können eingesetzt werden.By the oscillating movement of the second workpiece part suitably metered and / or time-altered pressure on the first workpiece part Frictional heat is generated at the contact surfaces of the two parts. This frictional heat flows primarily into the two workpiece parts, starting from the contact surfaces, and leads to an increase in temperature in the two workpiece parts, which then increases the temperature is of course highest in the contact areas and with increasing distance each is lower. The heating and temperature increase in the run Over time, the plastic begins to be soft, starting at the contact surfaces to become. Is it softened in a sufficient layer thickness, i.e. plastically weldable, the oscillating movement of the second workpiece part is ended. The part is through Suitable measures in the desired welding position opposite the little resting held first workpiece part and pushed in this position with a suitable gradually increased contact pressure held by the oscillating movement warmed and softened layers that merged into one during movement, i.e. welded, cooled down and solidified. The composite part welded in this way is then removed from the vibration welding device and new ones to be welded Parts can be used.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Reibschweissens gegenüber dem Reibschweißen durch reine einsinnige Drehbewegung sind über die einleitend genannten Nachteile des Dreh-Reibschweißens hinaus folgende: Beim erfindungsgemäßen Oszillations-Reibschweißen hat jedes Flächenelement des schwingend bewegten Teils in jedem Augenblick dieselbe Relativgeschwindigkeit zu dem ruhenden Teil, auch wenn sie sich von Augenblick zu Augenblick zunehmend und abnehmend im Wechselspiel, ändert. Dadurch wird, bei gleich großem Anpreßdruck aller Flächenelemente untereinander, in jedem Flachenelement in gleichen Zeitelementen die gleiche Menge Reibungswärme erzeugt, und die Temperatur steigt, von anderen Einflüssen abgesehen, in allen Flächenelementen gleichartig an.The particular advantages of friction welding according to the invention over Friction welding by means of pure unidirectional rotary motion are beyond those mentioned in the introduction The following disadvantages of rotary friction welding: In the oscillation friction welding according to the invention every surface element of the oscillating moving part has the same in every moment Relative speed to the resting part, even if it changes from moment to moment Moment increasing and decreasing in the interplay, changes. This will, at the same large contact pressure of all surface elements with each other, in each surface element the same amount of frictional heat is generated in the same time elements, and the temperature apart from other influences, increases in the same way in all surface elements at.
Dagegen beim Dreh-Reibschwei#en haben in jedem Augenblick nur die Flächenelemente gleiche Relativgeschwindigkeit zu dem ruhenden Teil, die gleichen Abstand von der Drehachse haben.In contrast, with rotary friction welding, only those have at any given moment Surface elements have the same relative speed to the stationary part, the same Distance from the axis of rotation.
Obwohl die Drehbewesung mit konstanter Drehzahl ausgeführt werden kann, was gewissormäßen technisch erstrebenswert einfach sein mag, sind natürlich die Relativgeschwindigkeiten der verschiedenen Flächenelemente proportional zu ihrem Abstand von der Drehachse verschieden, und damit ist auch die Produktion an Reibungswärme proportional zu diesem Abstand von der Drehachse größer. Daher nimmt auch die Temperatur mit größerem Abstand von der Drehachse rascher zu. Das bedeutet, daß besonders dann, wenn an dem Werkstück ein relativ großes Verhältnis zwischen größtem und kleinstem Durchmesser der z.B. kreisringförmigen Schweißfläche vorhanden ist, der ä'ißere Bereich der Schweißfläche eher weichplastisch wird als der weiter innen liegende. Da bei der Schweißung auch der innerste Bereich gut verschweißt sein muß, sonst bllebe dort eine scharfe Ringkerbe, muß solange gedreht und damit reiberwärmt werden, bis auch der innerste Bereich weichplastisch, d.h. in Schwei#zustand gebracht ist.Although the rotary motion is carried out at a constant speed what may be simple and technically desirable to a certain extent are natural the relative speeds of the various Surface elements proportional to their distance from the axis of rotation, and thus is also the production of frictional heat proportional to this distance from the axis of rotation greater. Therefore, the temperature also decreases faster the greater the distance from the axis of rotation to. This means that especially when there is a relatively large ratio on the workpiece between the largest and smallest diameter of the e.g. circular welding surface is present, the outer area of the welding surface is more soft and plastic than the one further inside. Because the innermost area is also well welded during welding must be, otherwise there would be a sharp ring notch, must be turned and with it overheated until the innermost area is soft and plastic, i.e. in a welded state is brought.
Das ist aber von außen kaum zu erkennen. Bis dahin sind aber außerdem die äußeren Bereiche höher erhitzt worden und es besteht die Gefahr, daß diese zu lange einer zu hohen Temperatur ausgesetzt gewesen sind. Der Werkstoff kann dadurch thermisch geschädigt und die Schweißung in diesen Bereichen nicht mehr einwandfrei sein.But this can hardly be seen from the outside. Until then, however, are also the outer areas have been heated higher and there is a risk that these too have been exposed to too high a temperature for a long time. The material can thereby thermally damaged and the weld no longer flawless in these areas be.
Eine solche Überhitzungsgefärdung wie beim Rotations-Reibschweißen kann boln Oszillations-Reibschweißen bedingt durch das andere Verfahren nicht auftreten bzw. leicht vermieden werden.Such a risk of overheating as in rotation friction welding Due to the other process, oscillation friction welding cannot occur or can be easily avoided.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, mehrere geradlinige Oszillationsbewegungen, die vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen, einander zu überlagern. Es besteht dadurch die Möglichkeit, bei den relativ zueinander schwingend bewegten Werkstücken die Augenblicke der relativen Ruhelage, die in den Endpunkten der nur in einer Richtung schwingenden Bewegung auftritt, zu vermeiden.In a further development of the invention, it is proposed several straight lines Oscillation movements, which are preferably perpendicular to each other, each other to overlay. There is thus the possibility of oscillating relative to one another Moving workpieces the moments of the relative rest position in the end points which only oscillates in one direction should be avoided.
Nach einem weiteren Vorschlag erfolgt die Oszillationebewegwmg der Werkstücke längs eines Kreisbogens. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn z.B. kugelflächige Körper miteinander verbunden oder z.B. ein Rohrabzweig an ein anderes Rohr anbeschweißt werden soll.According to a further proposal, the oscillation movement is carried out Workpieces along an arc of a circle. This is particularly advantageous when e.g. spherical bodies with each other connected or e.g. a pipe branch is to be welded to another pipe.
Zur Anpassung an don SchweiSvorgnng ist es vorteilhaft, die Hin- und Herbewegung in Frequenz und/oder Amplitude zu verändern. Die Frequenz-Änderung dient zur Vermeidung der Uberhitsung. Durch die Veränderung der Amplitude kann die Oszillation an die sich ändernde Plastizität der zu verschweissende Teile angepasst und unter Umstanden so geregelt werden, daß diese bei Erreichen des schweißplaßtischen Zustandes gleich Null ist. To adapt to the welding process, it is advantageous to and to change reciprocation in frequency and / or amplitude. The frequency change serves to avoid overheating. By changing the amplitude, the Oscillation adapted to the changing plasticity of the parts to be welded and under certain circumstances can be regulated in such a way that this happens when the welding table is reached State is zero.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird zwischen die zu verbindenden Flächen ein'Zusatzwerkstoff z. B. in Form einer scheibenförnigen Zwischenlage angeordnet. Auf diese Weise lassen sich unter Umstanden Werkstoffe verschweißen, die sich normalerweise in schweißplastischem Zustand nicht verbinden. Die Ursachen, warum üblicherweise keine Verbindung zustande kommt, sind noch nicht geklärt. Es wurde aber gefunden, daß bei Verwendung eines neutralen Zusatzmaterials eine Verbindung stattfindet, wobei sich die beiden erstgenannten Werkstoffe je für sich mit dem Zusatzwerkstoff verbinden. According to a further proposal of the invention, between the to connecting surfaces ein'Zusatzwerkstoff z. B. in the form of a disk-shaped intermediate layer arranged. In this way, materials can be welded under certain circumstances, which normally do not connect in a weld-plastic state. The reasons, why no connection is usually established has not yet been clarified. It but it has been found that when a neutral additive is used, a compound takes place, the two first-mentioned materials each for themselves with the Connect additional material.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch von einander getrennte Aufnahmevorrichtungen für die zu verbindenden Werkstücke, wobei die Vorrichtungen in den Schweißflächen und senkrecht dazu relativ zueinander bewegbar sind, einen Oszillationsantrieb zur Erzielung der Hin- und Herbewegungen mindestens einer Aufnahmevorrichtung in der Schweißfläche und eine mindestens einer Aufnahmevorrichtung zugeordnete Preßeinrichtung zum Gegeneinanderpressen der Werkstücke. The device for carrying out the method according to the invention is characterized by separate receiving devices for the to connecting workpieces, with the devices in the welding surfaces and perpendicular for this purpose are movable relative to each other, an oscillation drive to achieve the Back and forth movements of at least one receiving device in the welding surface and a pressing device assigned to at least one receiving device for pressing against one another of the workpieces.
Weitere Einzelheiten der Vorrichtung und der Durchfühtung des Verfahrens sind nachfolgend näher beschrieben unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungabeispiel, wobei zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf die Einrichtung unter Fortfassung der einen Aufnahmevorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch die beiden Aufnahmevorrichtungen gemäß Linie A-A in Fig, 1.Further details of the device and the implementation of the method are described in more detail below with reference to one shown in the drawing Embodiment example, Fig. 1 shows a plan view of the device below Continuation of the one receiving device, FIG. 2 shows a section through the two Pick-up devices according to line A-A in FIG. 1.
Mit 1 und 2 sind die miteinander zu verschweissenden Werkstücke bezeichnet. Sie sind in ebenen Flächenstücken, die in der Ebene 1a liegen, zu verschweissen. Werkstück 1 wird ruhend in dem unteren Aufnahmeteil 3 gegen Kräfte in der Schweißebene 1a und senkrecht dazu festgehalten. Aufnahmeteil 3 liegt dabei auf der starren Unterlage 3a auf und wird von den Seitenhalterungen 4 gegen Kräfte in der Schwei#ebene 1a festgehalten. Werkstück 2 wird von dem oberen Aufmahmeteil 5 satt anliegend von oben und seitlich gepackt, auf das Werkstück 1 aufgedrück und gegen das ruhende Werkstück 1 in den Schweißflächenstücken in der Ebene 1a durch Hin- und Herbewegung des oberen Aufnahmeteils 5, welches das Werkstück 2 mit sich hin und hernimmt, gerieben. Hierdurch wird Rcibungswärme erzeugt, und in den den Schweißflächen parallel benachbarten Schichten wird die Temperatur hierdurch erhöht, und allmählich das zum Verschweißen der Werkstücke 1 und 2 erwünschte Weichplastischwerden erzielt.The workpieces to be welded together are designated by 1 and 2. They are to be welded in flat patches that lie in plane 1a. Workpiece 1 is resting in the lower receiving part 3 against forces in the welding plane 1a and held perpendicular to it. Receiving part 3 lies on the rigid base 3a and is supported by the side brackets 4 against forces in the welding plane 1a held. Workpiece 2 is snugly attached to the upper receiving part 5 Packed at the top and sides, pressed onto the workpiece 1 and against the stationary one Workpiece 1 in the welding surface pieces in plane 1a by moving to and fro of the upper receiving part 5, which takes the workpiece 2 back and forth, rubbed. This generates friction heat in the areas that are parallel to the weld surfaces Layers the temperature is thereby increased, and gradually the welding of workpieces 1 and 2, desired soft plasticity are achieved.
Das Hin- und Herbewegen des oberen Aufnahmeteila 5 wird von dem Oszillationspleuel 6 erzeugt, das von einem Exzenter 21 und von einem Motor 33 angetrieben wird. Das Oszillationspleuel 6 ist mit dem Aufnahmeteil 5 durch ein Gelenk 7 verbunden, dessen Drehachse senkrecht zur Längsachse des Oszillationspleucls 6 und parallel zur Schweißebene 1a liegt. Der Abstand der Drehachse des Gelenks 7 von der Schweißebene 1a ist recht gering gehalten, damit das Aufmahmeteil 5 mit dem Werkstück 2 möglichst nicht oder nur unwesentlich zum Kippen neigt und dadurch die Anpressung des Werkstückes 2 an das Werkstück 1 möglichst wenig ungleichmäßig macht, obwohl das Kippenwollen durch die Zur und Druckkräfte des Oszillationspleuels 6, zusammenwirkend mit den Reibungskräften Sn der Schwei#ebene 1a und den wechselnden Beschleunigungskräfen der hin- und herbewegten Massen dem schwingend bewegten Aufnahmeteil 5 zusammen mit dem Werkstück 2 im allgemeinen innewohnt.The reciprocating movement of the upper receiving part 5 is controlled by the oscillating connecting rod 6 generated, which is driven by an eccentric 21 and a motor 33. That Oscillation connecting rod 6 is connected to the receiving part 5 by a joint 7, the The axis of rotation is perpendicular to the longitudinal axis of the oscillating element 6 and parallel to the welding plane 1a lies. The distance of the axis of rotation of the joint 7 from the welding plane 1a is kept quite small, so that the receiving part 5 with the workpiece 2 as possible tends not or only insignificantly to tilt and thereby the pressure on the workpiece 2 makes the workpiece 1 unevenly as little as possible, although the want to tilt by the return and pressure forces of the oscillating rod 6, interacting with the Frictional forces Sn of the welding plane 1a and the changing acceleration forces the reciprocating masses to the oscillatingly moved receiving part 5 together generally inherent with the workpiece 2.
Die Anpressung des Werkstückes 2 an das Werkstück 1 wird letztlich von dem veränderbaren Gewicht 14. verursacht. Der Kraftfluß von dem Werkstück 2 rückwärts bis zu dem Gewicht 14 geht durch einige Zwischenglieder besonderer Art: Das obere Aufnahmeteil 5 muß auf der Seite, wo es das Werkstück 2 aufnimmt, eine diesem Teil angepaßte besondere Form haben.The pressing of the workpiece 2 against the workpiece 1 is ultimately caused by the changeable weight 14.. The power flow from the workpiece 2 backwards up to the weight 14 goes through some intermediate links of a special kind: The upper receiving part 5 must on the side where it receives the workpiece 2, a have a special shape adapted to this part.
Diese Form ist abhängig von dem jeweils zu verschweißenden Werkstück. Auf der dem Werkstück 2 abgewandten, oberen Seite hat das Aufnahmeteil 5 immer die gleiche Form und paßt damit in das kurze Paßteil 8. Un die Anpre#druckkraft von den schwingenden Teilen 5 und 8 auf das praktisch ruhende Teil 10 zu übertragen, ist das relativ lange Druckübertragungsteil 9 dazwischengesetzt. Sein unteres Ende 9a schwingt parallel zu der horizontalen Schwei#ebene 1a voll mit, sein oberes Bunde 9b schwingt dagegen praktisch nur vertikal und mit um Größenordnungen kleineren Ausschlägen. Die beiden Enden 9a und 9b des Drucküberrabungsteils 9 sind als Kugelköpfe ausgebildet, um allseitige Kippbewegung in den Kugelpfannen der Teile 8 und 10 leicht zu ermöglichen. Anstelle der Kugelköpfe und Kugelpfannen können z.B. auch je zwei gekreuzte Schneiden und Prismenpfannen als Gegenflächen treten. Zur vertikalen Geradführung des Teils 10 und zur Aufnahme der kleinen Horizontalkräfte, die das Teil 10 in der Schwingrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des oberen Aufnahmeteils 5 zu bewegen suchen, ist das Teil 10 gleitfähig zwischen den ortsfesten Führungen 11a und lib gehalten. Oberhalb Teil 10 ist eine Druckfeder 12 eingesetzt; mit ihr kann die Anpresskraft den Erfordernissen wahrend des Reibanwärmens, des Verschweissens und anschliessenden Erkaltens entsprechend eingestellt werden. Dies kann geschehen durch vertikale Lageveränderung des Hebels 13, der im Drehpunkt 13a ortsfest gelagert ist, an kurzem Hebelarm den Aufnahmeteller 13b für das obere Ende der Druckf eder 12 hat und an langem Hebelarm, bei Gelenk 13c, den Anhängearm des Gewichts 14 trägt. Durch Drehen des Nockens 15 in geeignete Lage kann die Höhenlage des Gewichts 14 zur passenden Sinstellung der Druckkraft der Feder 12 vorgenommen werden.This shape depends on the workpiece to be welded. On the upper side facing away from the workpiece 2, the receiving part 5 always has the same shape and thus fits into the short fitting part 8. Un the contact pressure of to transfer the vibrating parts 5 and 8 to the practically stationary part 10, the relatively long pressure transmission part 9 is interposed therebetween. Its bottom end 9a swings completely parallel to the horizontal welding plane 1a, its upper collar 9b, on the other hand, practically only vibrates vertically and at a rate that is orders of magnitude smaller Rashes. The two ends 9a and 9b of the Drucküberrabungteils 9 are as spherical heads designed to tilt movement in all directions in the ball sockets of parts 8 and 10 easily to enable. Instead of the ball heads and ball sockets, e.g. two crossed cutting edges and prismatic sockets act as opposing surfaces. For vertical straight guidance of the part 10 and to absorb the small horizontal forces that the part 10 in the Direction of vibration parallel to the direction of movement of the upper receiving part 5 seek to move, the part 10 is slidable between the fixed guides 11a and lib held. A compression spring 12 is inserted above part 10; with her the contact pressure can meet the requirements during friction heating and welding and then cool down accordingly. This can be done by changing the vertical position of the lever 13, which is fixedly mounted in the pivot point 13a is, on a short lever arm the receiving plate 13b for the upper end of the compression spring 12 has and on a long lever arm, at joint 13c, carries the attachment arm of the weight 14. By turning the cam 15 into a suitable position, the height of the weight 14 to adjust the pressure force of the spring 12 appropriately.
Die Übertragung der Antriebsleistung des Elektromotors 33 über mehrere Zwischenglieder bis zu dem Exzenter 21, von wo die Drehbewegung in die hin- und hergehende Bewegung des Oszillationspleuels 6 ungesetzt wird, geschieht auf folgende Weise: An den Motor 33 ist ein Getriebe 31 mit kontinuierlich veränderbarer Abgangsdrehzahl angeschlossen; diese Abgangsdrehzahl wird mit dem Verstellhebel 32 verändert. Von der Abgangs stelle des Getriebes überträgt ein Keilriementrieb 27 die Drehleistung des Rotors auf eine starke Vorgelegewelle 24, die in zwei kräftigen Lagern 25 und 26 läuft, Auf der Welle sitzt eine Drehhalterung 23, in der der Exzenter 21 radial verschiebbar gelagert ist, sodaß die Exzentrizitat/mach Bedarf eingestellt werden kann. Auf dem Exzenterzapfen sitzt um ein starkes Wälzlager ein Ring. Dieser Ring und das Oszillationspleuel 6 sind durch ein Gelenk 22, dessen Drehachse senkrecht zur Pleuel-Längsachse und senkrecht zur Exzenterdrehachse liegt, miteinander verbunden.The transmission of the drive power of the electric motor 33 over several Intermediate members up to the eccentric 21, from where the rotary movement in the back and forth forward movement of the oscillating rod 6 is not set, happens on the following Way: To the motor 33 is a gear 31 with continuously variable output speed connected; this output speed is changed with the adjusting lever 32. from the point of departure of the transmission, a V-belt drive 27 transmits the rotary power of the rotor on a strong countershaft 24, which is in two strong bearings 25 and 26 is running, on the shaft sits a rotating bracket 23 in which the eccentric 21 is radial is slidably mounted, so that the eccentricity / make can be adjusted as required can. A ring sits around a strong roller bearing on the eccentric pin. This ring and the oscillating connecting rod 6 are through a joint 22, the axis of rotation of which is perpendicular to the connecting rod longitudinal axis and perpendicular to the eccentric axis of rotation, connected to each other.
Um den Drehantrieb des k=3enters 21 und damit auch die Oszillation des bewegten Werkstückes im richtigen Augenblick des Schweißvorganges leicht abstellen zu können, sitzt auf der Vorgelegewelle 24 eine Reibungskupplung 28, die normalerweise durch die Druckfedern 29 eingekuppelt gehalten wird. Das Gestänge 30 mit dem in gewissen Stellungen einrastbaren Betätigngshebel 30a dient zur Bedienung der Kupplung 28.About the rotary drive of the k = 3enter 21 and thus also the oscillation of the moving workpiece at the right moment of the welding process to be able to sit on the countershaft 24, a friction clutch 28, which normally is kept engaged by the compression springs 29. The linkage 30 with the in Actuating lever 30a, which can be locked in certain positions, is used to operate the clutch 28.
Damit nach dem Weichplastischwerden der der Reibebene benachbarten reiberwärmten Schichten der beiden Werkstücke und dem darauffolgenden Abstellen des Oszillationsantriebs die Werkstücke vor dem Erkalten dieser Schichten und dem Festwerden der Schweissung in die richtige Schweißposition zueinander gelangen, dienen die Druckfedern 41 und 42.Thus, after becoming soft plastic, the one adjacent to the friction plane overheated layers of the two workpieces and the subsequent setting down of the oscillation drive the workpieces before these layers cool down and the Solidification of the weld in the correct welding position to each other, the compression springs 41 and 42 are used.
Eine Verschiebung quer zur Schwingrichtung wird durch die Führungsflächen 43a und 43b vermieden.A shift across the direction of vibration is caused by the guide surfaces 43a and 43b avoided.
Eine im Rahmen dieser Erfindung liegende Möglichkeit zur Beschleunigung des Vorganges der Plastifizierung besteht darin, daß die Werkstücke vor dem Einbringen in die Aufnahmeteile vorgewarmt werden und/oder die Aufnahmevorrichtungen selbst beheizbar ausgebildet sind.A possibility for acceleration within the scope of this invention The process of plasticizing consists in that the workpieces are introduced before they are introduced are preheated in the receiving parts and / or the receiving devices themselves are designed to be heatable.
Eine vonnder rfindung mit umfasste Variante des Schweissverfahrens besteht darin, daß ein Werkstück in Ruhelage gehalten wird und an mehreren Seiten dieses Werkstückes'gleichzeitig Schweissungen gemaß der Erfindung vorgenommen werden.A variant of the welding process included by the invention is that a workpiece is held in rest position and on several sides This workpiece 'simultaneously welds are carried out according to the invention.
So können demgemäß willkürlich kombiniert auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten einer Platte je ein Teil, z. B. ein Ring,Angeschweisst werden, oder an jede Seite eines Würfels jeweils eine Stange oder entlang des Umfangs eines Rohres von großem Durchmesser mehrere Rohre entsprechend kleinen Durchmessers.So can accordingly arbitrarily combined on two opposite one another Sides of a plate each have a part, e.g. B. a ring, be welded, or to each Side of a cube each a rod or along the circumference of a tube of large diameter several tubes corresponding to small diameter.
Eine andere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, zwei Werkstücke ruhig zu halten, z.B. zwei Rohre, und ein drittes oszillierendes, z. 3. ein Rohrbogen oder ein gerades Rohrstück mit den Rohren zu verschweissen und damit die längeren Rohrstücke mittels eines kurzen Rohrstücks zu verbinden.There is another variant embodiment of the method according to the invention in keeping two workpieces still, e.g. two pipes, and a third oscillating one, z. 3. to weld a pipe bend or a straight piece of pipe to the pipes and so that the longer pipe sections can be connected by means of a short pipe section.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM0076487 | 1967-12-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1704210A1 true DE1704210A1 (en) | 1971-04-22 |
Family
ID=7317048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671704210 Pending DE1704210A1 (en) | 1967-12-06 | 1967-12-06 | Oscillation friction welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1704210A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3025255A1 (en) * | 1978-10-26 | 1982-01-28 | Heller jun., William Charles, Milwaukee, Wis. | METHOD FOR MELT JOINING PLASTIC PARTS |
DE3421987A1 (en) * | 1984-06-08 | 1985-12-12 | Castagna, Wolfgang, Dipl.-Ing., 1000 Berlin | Process and device for plasticating and/or liquefying materials with thermoplastic properties |
EP0248295A2 (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-09 | Signode Corporation | Method and apparatus for producing a weld joint in thermoplastic strap |
-
1967
- 1967-12-06 DE DE19671704210 patent/DE1704210A1/en active Pending
Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
DE3025255A1 (en) * | 1978-10-26 | 1982-01-28 | Heller jun., William Charles, Milwaukee, Wis. | METHOD FOR MELT JOINING PLASTIC PARTS |
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EP0248295A2 (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-09 | Signode Corporation | Method and apparatus for producing a weld joint in thermoplastic strap |
EP0248295A3 (en) * | 1986-06-06 | 1988-08-31 | Signode Corporation | Method and apparatus for producing a weld joint in thermoplastic strap |
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