DE1911825A1 - Isolierende Schutzummantelung fuer an der Oberflaeche mechanisch beanspruchte Teile von Schweissgeraeten - Google Patents

Description

EiXSDPATENrANWALT DlPL.-lNG. W. BEYER

6000Frankfurt/main Dipl.-Wirtaeh.-Ing. B.Jochem freiherr-vom-stein-strassei»

Ford-Werke

Aktiengesellschaft ι η ι ι Q "» E

Köln /Rhein . ^1JMÖ'^D

Isolierende Schutzummantelung für an der Oberfläche mechanisch^ beanspruchte Teile von Schweißgeräten.

Die Erfindung betrifft eine isolierende Schutzummantelung λ für an der Oberfläche mechanische beanspruchte Teile von ™ Schweißgeräten, insbesondere für die Elektroden von Anlagen für Widerstandsschweißung.

Beim Widerstandsschweißen, z.B. bei der Punktverschweißung von Karosserieteilen im Automobilbau, müssen die Schweißelektroden und Spannbolzen während des Schweißvorganges isoliert werden, damit nicht bei unbeabsichtigter Berührung mit Ecken oder Kanten der zu verschweißenden Teile ein Kurzschlußstrom zur Erde zustande kommt. Es ist deshalb bekannt, an den infrage kommenden Stellen Isolierungen.· aus dicken Nylonbelägen, Isolierband, isolierenden Scheiben und Büchsen anzubringen. Es versteht sich, daß diese Isolierungen ί wegen ihrer auch mechanischen Beanspruchung durch z.B. scharfe Kanten und Ecken von Karosserietei-len sehr aufwendig und stark ausgeführt sein mußten. Dennoch verschlissen sie schnell und wurden, ebenso wie die isolierenden Scheiben und Buchsen auch durch Schweißfunken, so angegriffen, daß Kurzschlußströme entstehen konnten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nach» teile zu vermeiden und eine isolierende ummantelung zu

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schaffen, welche gleichzeitig auch gegenüber-mechanischer . Beanspruchung widerstandsfähig ist. ;

Die gemäß der Erfindung neu vorgeschlagene Ummantelung ist gekennzeichnet durch eine innerst.e Schicht aus isolierendem Material, einer darauf angebrachten dünnen Schicht aus elektrisch leitfähigem Material und einer darauf aufgalvanisierten Schicht hoher Oberflächenhärte und Schlagfestigkeit. Dabei dient die Schicht aus elektrisch leitfähigem Material dazu, die harte Oberflächenschicht, z.B. Chrom oder Nickel, aufgalvanisieren zu können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht einer gemäß der Erfindung isolierten Schweißelektrode,

Fig. 2 eine Schemazeichnung zum Aufbau der Schutzummantelung der Elektrode nach Fig. 1.

Wie in Fig. 1 dargestellt, muß beim Verschweißen komplizierterer Blechteile, wie z.B. im Falle von Fahrzeugkarosserieteilen, die Schweißelektrode in Öffnungen im Werkstück eingeführt werden, um in Schweißposition gebracht werden zu können. Dabei kommt sie gewöhnlich mit den scharfen Ecken und Kanten der zu verschweißenden Teile in Berührung. Betroffen wird hierdurch insbesondere die isolierende Schutzummantelung, welche sehr schnell zerschnitten, zerstoßen und dadurch zur Unbrauchbarkeit zerstört wird. Die Isolierung ist jedoch unbedingt notwendig, damit nicht über die an die Elektrode anstoßenden Kanten und Ecken während der

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Schweißoperation· ein Kurzschluß zustande kommt. Ebenso wie die Elektroden müssen auch die Spannbolzen, zwischen welchen die Werkstücke gehalten sind, isoliert werden, um Kurzschlußströme während des Schweißens zu verhindern.

Bisher war es bekannt, derartige zu isolierende Teile, wie z.B. die Spannbolzen und die Elektroden, mit einer heiß getauchten Polyamidummantelung zu versehen oder sie mit Isolierband zu umwickeln. Im Falle der Spannbolzen wurden auch Scheiben und Buchsen auB Isoliermaterial benutzt, welche die Bolzen gegenüber der Schweißanlage elektrisch isolierten. % Bei den geschilderten und ähnlichen Lösungen des Problems der Schaffung einer widerstandsfähigen Isolierung erhielt man jedoch bisher trotz verhältnismäßig starker und aufwendiger Isolierungen doch nur eine geringe Widerstandsfähigkeit derselben gegenüber den im Betrieb auftretenden mechanischen Beanspruchungen. Gewöhnlich war die ungefähr 0,3 bis 0,6cm starke Ummantelung aus Isolierband oder einem anderen nichtleitenden Material schon nach einer geringen Anzahl von Arbeitszyklen derart angegriffen, daß es zum Kurzschluß kam. und die Isolierung ausgebessert werden mußte.

Die geschilderten Nachteile treten bei der in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäß ummantelten Elektrode 13 nicht ™ mehr auf, die im Beispielsfall durch eine öffnung 11 in einem hohlen Rohteil 10, welches durch Widerstandsschweißung mit einem weiteren Rohteil 12 verschweißt werden soll, eingeführt werden muß. Eine zweite Schweißelektrode 14 wird dabei in bekannter Weise an das Rohteil 12 angesetzt,und sodann werden beide Elektroden gegeneinander verspannt. Danach werden durch einen Stromstoß durch die Elektroden die beiden Rohteile 10 und 12 miteinander punktverschweißt. In bevorzugter Ausführung besteht die Elektrode 13 aus

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Kupfer und ist wassergekühlt. Es wird mit Stromstärken von 8000 bis 25OOO Ampere bei einer Spannung bis, zu 30 Volt gearbeitet, wobei sich die Temperatur der Elektrode in den Grenzen von 20 bis 70°C hält.

Bei und nach dem Einführen der Elektrode 13 in die Öffnung 11 des Rohteils 10 kommt sie mit den scharfen Kanten 15, und 17 der Rohteile in Berührung. Dadurch kann ein Kurzschließen der Elektrode über die Rohteile zustande kommen, wenn keine Isolierung vorgesehen ist.

Die erforderliche Isolierung wird nun gemäß der Erfindung wie folgt ausgeführt. Wie Fig. 2 zeigt, befindet sich auf einem Kupferkern 18 der Elektrode eine Schicht I9 aus elektrisch isolierendem Material, deren Stärke ungefähr 0,08 bis 1,15mm beträgt. Diese isolierende Schicht umschließt den Schaft der Elektrode vollständig. Die genannte Stärke der Schicht reicht aus, um bei 500 Volt Gleichstrom einen unendlichen Widerstand zu bilden. ,

Die Herstellung der isolierenden Schicht 19 auf dem Kupferkern 18 kann auf verschiedene Weise geschehen. Nach einem ersten möglichen Verfahren kann z.B. Polyamid auf den Kupferkern 18 aufgetragen werden, welches man dann aushärten läßt. Es kann auch mit isolierenden Kunststoffklebern, in welche die Elektrode getaucht wird und welche man danach ebenfalls aushärten läßt, so daß eine harte nichtleitende Schicht entsteht, gearbeitet werden. Infrage kommt z.B. der in den USA im Handel erhältliche Industriekleber A II50 B. Schließlich besteht ein weiteres beispielhaft zu nennendes Verfahren, die isolierende Schicht auf der Elektrode anzubringen, darin, Polyvinylchlorid aufzutragen und aushärten zu lassen.

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Auf die isolierende Schicht 19 kommt eine dünne Schicht 20 aus einem elektrisch leitenden Material. Hierfür kann man 25.B. einen aufzuspritzenden elektrisch leitenden Farbanstrich verwenden, etwa den "von der Firma Emerson und Cummings, Inc., Canton, Massachusetts hergestellten und unter dem Handelsnamen Ecco Coat CC2 auf den Markt gebrachten, Silber enthaltenden Lack.

Alternativ zu "Vorstehendem kann auch ein anderes Verfahren zur Aufbringung einer dünnen leitenden Schicht 20 Anwendung finden: Dazu ätzt man die nichtleitende Schicht 19 in. einem CrO, - HpSO^ - H, PO^ Bad und behandelt sie dann mit einer Lösung, die Palladiumchlorid enthält. Letzteres schlägt sich auf der isolierenden Schicht 19 nieder und wirkt bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt, wobei die Elektrode in ein stromloses !Tickelbad getaucht wird, als Kontaktmittel, das den Niederschlag einer dünnen Nickelschicht 20 fördert.

Nachdem einmal eine wenn auch dünne leitende Schicht 20 auf der isolierenden Schicht 19 aufgebracht ist,.kann die erstere bei einem nachfolgenden G-alvanisiervorgang als Elektrode wirken. Dabei kann auf dem anfänglichen Nickelniederschlag eine kräftige Nickelschicht 21 von einer Stärke von 0,025 bis 0,15cm aufgetragen werden. Die Nickelschicht 21 bildet' am Ende eine harte, kratzfeste Oberflächenschicht, die auch durch die scharfen Kanten 15» 16 und 17 praktisch nicht beschädigt wird. Dadurch bleibt auch die bis mindestens 500 Volt isolierende Schicht 19 umbeschädigt, und Kurzschlüsse über die Rohteile 10 oder 12 werden vermieden. Ifn ähnlicher Weise wie vorbeschrieben kann auch bei den Isolierungen der.Spannbolzen oder anderer zu schützender Oberflächen der Widerstandsschweißanlage eine kratz- und stoßfeste Isolierung erzielt werden.

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Abschließend seien für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einige Zahlenwerte angegeben: Das Aufgalvanisieren der Nickelschicht kann in herkömmlicher Weise in einem Galvanisierbad geschehen, welches O,3kg Nickelsulphat, 0,06kg Nickelchlorid und 0,04kg Borsäure je Liter enthält. Wahrend des Galvanisierprozesses liegt der ρΒ-Wert bei etwa 3 1/2 bis 4, und es wird mit einer Spannung von 6 Volt und einer Stromdichte von 0,054 Ampere/cm und einer Badtemperatur von ungefähr 6d°C gearbeitet.

Statt aus Nickel kann die harte Oberflächenschicht 21 auch aus Chrom bestehen. In diesem Fall enthält das Galvanisierbad 0,3kg Chromsäure und 0,03kg Schwefelsäure je Liter, und es wird mit einer Stromdichte von 0,16 Ampere/cm bei einer Temperatur von 55° C gearbeitet. ^;

Die gemäß der Erfindung gegen mechanische Oberflächenbeanspruchung geschützte Elektrode weist gegenüber den herkömmlich verwendeten eine beträchtlich verlängerte Lebensdauer ihrer Isolation auf, da die letztere unter einer sehr harten Oberflächenschicht geschützt liegt. Gleichzeitig erreicht die erfindungsgemäße Ummantelung der Elektrode nur eine sehr geringe Stärke, so daß sie mit Vorteil beim Punktschweißen komplizierter Werkstücke eingesetzt werden kann.

Patentansprüche /

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   ( 1.j Isolierende Schutzummantelung für an der Oberfläche —mechanisch beanspruchte Teile von Schweißgeräten, ' insbesondere für die Elektroden von Anlagen für Widerstandsachweissung, gekennzeichnet durch eine innerste Schicht (19) aus isolierendem Material, einer darauf angebrachten dünnen Schicht (20) aus elektrisch leitfähigem Material und einer darauf aufgalvanisierten Schicht (21) hoher Oberflächenhärte und Schlagfestigkeit.
2. 2. Schutzummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (18) aus Kupfer, die dünne Schicht (19) leitenden Materials aus einem stromleitenden Farbanstrich und die Oberflächenschicht (21) aus Nickel, Chrom oder einem ähnlichen Material besteht.
3. 3· Schutzummantelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (19) 0,08 bis 1,5 mm stark ist und bei 500 Volt Gleichstrom einen unendlich grossen Widerstand bildet.
4. 4. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die harte Oberflächenschicht (21) wenigstens 0,25 mm stark ist.

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