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Verfahren zum Widerstandsschweißen von beschichteten Blechen Zusatz
zur Patentanmeldung Zusatzanmeldung zu B 89 ool VIII d/21 h vom 210 9.1966 neu P
15 65 438.3 P 17 65 970.0 vom 19. 8.1968 P 17 90 142.7 vom 17. 9.1968 P 18 07 382.0
vom 7.11.1968 Nach der Hauptanmeldung werden die Blech. an den Innenseiten kreis-
oder streifenförmig zum Punkt- bzw. Rollachweissen an den vorgesehenen Schweißstellen
entschichtet, wodurch sich zwischen den Schweißflächen Schweißhohlräuie ergeben.
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Werden in diese Hohlräume Schweiß-Einlegestücke, die zwischen den
beiden Blechen z0B. durch Spitz- und Ringform nur punkt-oder linienföriig die Schweißflächen
berührende Stronbrücken bilden, zwischengelegt, so kann durch Anwendung sehr kurzer
Stromstöße, z.B. mittels einer Kondensatorimpulsschweißmaschine, der Gesamtaufwand
an Stroienergie und damit an Wärmeentwicklung soweit heruntergesetzt werden, dass
in der extrem kurzes Zeit von nur etwa 2 Millisekunden die durch den hohen Widerstand
solcher Strombrücken erzeugte Schweißwärme keine Wärieschäden an der Dekorschicht
hervorruft.
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Zu dem gleichen Ergebnis gelangt man, wenn man die Unterseite des
anzuschweißenden Bleches entsprechend, z.B. durch Fräsen, Prägen, Pressen, Stauchen
und dergl., ausbildet.
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Der nachstehenden Erfindung liegt sowohl die Ausbildung loser Schweißstücke,
wie auch der ii Prinzip gleichartigen Ges als tung der Unterseite des anzuschweißenden
Bleches als Aufgabe zugrunde. Hierbei erfolgt vorzugsweise sowohl eine Widerstandsschweißung,
wie auch gleichzeitig eine Lichtbogenschweißung.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele beschrieben und in der Zeichnung
in stark vergrößertem Maßstab dargestellt.
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Fig. 1 zeigt in Senkrechtscnitt eine Schweißstelle zweier beidseitig
beschichteter Bleche 1 und 2 mit unversehrten Aussenschichten 1 a und 2 b und Innenschichtungen
1 b und 2 a mit sich gegenüberliegenden, entschichteten Schweiß -flächen 1 p und
2 p, sowie einer zwischengelegten Zacken -scheibe 171, bestehend aus einer dünnen
Blechscheibe (vorzugsweise weniger als 1 mm stark ) mit abwechselnd nach oben und
unten abgebogenen feinen Randzacken.
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Die Bleche ruhen auf einer Kühlplatte lo eines Tisches 11.
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Durch einen stromlosen Druckstempel 72 wird nach dem Einschalten eines
Kondensatorentladungsstromes K und entsprechend dem dadurch bewirkten Abschielzen
der Zacken, unter gleichzeitiger Lichtbogenbildung zwiscken den Schweißflächen 1
p bzw. 2 p und der Zackenscheibe 17 1, die Berührung und Verschweißung der angeschmolzenen
Schweißflächen vollzogen. Der Strom wird dem Blech 1 vom Kondensator Y über Kabel
4 zugeführt und über Blech 2 und Kabel 7 abgeleitet. Hierbei tritt keino Beschädiguig
der Aussenbeschichtung 2 b in.
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Sollen, statt Punktverschweißungen, streifenförmige Verschweizungen
stattfinden, so ist statt einer Zackenscheibe ein entsprechend ausgebildeter Zackenstreifen
zwischen die. streifenförmigen Entschichtungen einzulegen0 Dazu ist eine stromlose
Andruckschiene anzuordnen. Statt e iner Zackenscheibe kann auch
ein
Zackenring vorgesehen sein oder ein scharfrandiger, zylindrischer Schneidring aus
dünnem Blech (vorzugsweise weniger als 1 mm stark ) zwischen die entschichteten
Schweißflächen eingelegt sein.
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Zur streifenförmigen Schweißung kann nach einer Variante ein einfaches
U-Blech zwischen die streifenförmig entschichteten Schweißstellen angeordnet sein,
dessen U-Rücken eine sehr spitze, lineare Ausprägung in der Mitte in entgegengesetzter
Richtung zu den U-Schenkeln besitzt. Dies zeigt Fig. 1 a.
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In entsprechender Weise können auch kreisrunde Scheiben an den Rändern
rechtwinklig abgebogen sein und in entgegenge -setzter Richtung eine ringförmige,
sehr spitze Ausprägung tragen. Dies zeigtFig. 1 b.
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Auch Drähte können zwischengeordnet sein, wobei es vorteilhaft ist,
solchen Drähten durch Prägen, Pressen oder dergl.
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eine nach oben und unten sehr spitze Fern zu erteilen und dabei gleichzeitig
die daraus hergestellten Ringe in der Höhe des Querschnittes größer als in der Breite
zu halten. Dies zeigt Fig. 1 c.
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Insbesondere die streifenförmigen oder drahtförmigen Einlegeschweißstücke
können auch stromführend an einem P01 angeschlossen sein und die beiden Trägerbleche
am anderen Pol. Die Aussenzeiten können beschichtet bleiben und durch Aadruckstenpel
nach Einleiten des Schweißstromes die Bleche über die Einlege stücke miteinander
verschweißt werden. Der Stron kann an irgendeiner entschichtteten Stelle des einen
Bleches zugeleitet und an einer entschichteten Stelle des anderen Bleches abgeleitet
sein. Die beschichteten Aussenreiten bleiben trotz der Verschweißung unbeschädigt.
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Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführulgabeispiel, bei dem das obere Blech
durch vorzugsweise Frigen oder aber Stauchen, Prägen, Pressen oder dergl. an der
entschichteten Sch-eitelle der
Unterseite mit einer Spitze 1 h ausgebildet
ist und mit dieser eine Einlagescheibe 172, deren scharfe Ränder nach unten senkrecht
abgebogen sind, punktförmig berührt.
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Bei streifenförmigen Entschichtungen ist die Spitze 1 h linear und
das Einlegestück 172 streifenförmig auszubilden. Die Dekoraussenseite 2 b bleibt
unverletzt.
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Fig. 3 zeit als Elnlegstück eiiii: nach oben gemölbten, llUC,I unten
kreisförmig scharfrandigen Blechkörper 173 (Blechstärke vorzugsweise geringer als
1 mm ). Statt unten kreisförmig, kann dieser Hohlkörper unten linear streifenförmig
ausgebildet sein. Statt gewölbt, kann er dreieckförmig linear oder kegelförmig sein.
Auch hier, wie bei den vorangegangenen Beispielen, kann ausser der Widerstandsschweißung
durch entsprechende Strombemessung zusätzlich eine Lichtbogenverschweißung der angeschnolzenen
Flächen erfolgen. Auch hier begünstigt die Form des Schweißeinlegestücks die Widerstandsschweißung
und die Lichtbogenbildung. Die Dekorbeschichtung 2 b bleibt unbeschädigt.
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Einlegestücke haben den Vorteil, dass sie z.B. aus anderen Metallen
oder Legierungen sein können und damit optimale Verschweißuaen selbst schwer miteinander
zu verschweißender Metallarten (Bleche und Körper) ermöglichen.
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Fig. 4 zeigt eine Bohrung 1 s i oberen Blech 1 , in die von oben ein
Schweißstift 174 mit Kopfteil eingesetzt ist. Das untere Ende ist mit einer Höhlung
1 n zur Bildung einer spitzen Ringachneide versehen. Der Kondensatorentladungsstrom
wird mit einer Elektrode 5 dem Schweißstift zugeführt. Der Schweißstrom bringt die
vorstehenden spitzen Randteile zum Schmelzen, wobei gleichzeitig ein Lichtbogen
ii Hohlraum 1 n entsteht und im optimalen Zeitpunkt die von dieses angeschmolzenen,
parallel sich gegentiberliegenden Schweißflächen ebenfalls miteinander verschweißen.
Dadurch können nietähnliche Verbindungen hergestellt werden. Wird nur ein einziger
Schweißstift eingese;Lzt, so kann dieser als Achse für Drehbewegungen des daran
befestigten
Bleches dienen. Die Aussenschicht 2 b bleibt unbeschädigt.
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Fig. 5 zeigt in einer Bohrung 1 e des Bleches 1 einen Schrei stift
175 mit doppelt abgesetztem Kopfteil, wobei das untere in die Bohrung sich einsetztende
Kopfteil zum Anschweißen seiner Unterfläche mittels Lichtbogen dient. Dazu trägt
es nach unten einen Zündzapfen 175 a, dessen Höhe und Querschnitt geringer sind
als 1 mm . Die Elektrode 5 ist so ausgebildet, dass sie mit ihrem unteren Ende das
obere Kopfteil des Schweißsttickes 175 stromübertragend aufnehmen kann. In dieser
Elektrode ist ein Magnet 5 a eingesetzt, der das Schweißstück 175 bis zu Verschweißung
hält. Das obere Kopfteil ragt kreisförmig über das untere Kop£-teil vor und presst
sich wie ein Niekopf auf die Beschichtung 1 a des oberen Bleches 1 nach der Verschweißung.
Die Aussen schicht 2 b bleibt unverändert.
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Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Durch eine Bohrung 1
q ist von der Unterseite des Bleches 1 her ein Stift 176 mit einem Flansch 176 a
und einem unteren Zündzapfen 176 b (Querschnitt und Höhe vorzugsweise geringer als
1 mm ) gesteckt.
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Der Flansch 176 a besitzt an seiner Oberseite einen spitzen, scharfen
Rand infolge einer Höhlung 176 c. Der Kondensatorentladungsitrom bzw. der Zapfen
176 b zünden zwischen dem Flansch 176 a und dem Trägerblech 2, wie auch zwischen
dem Flansch 176 a und dem Trägerblech 1 Lichtbögen, die die Verschweißung vollziehen.
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Der spitze Rand vollzieht ausserdem nach oben eine Ringterschweißung.
Die Höhlung des Flansches kann durch fräsen, stauchen, prägen, pressen, gießen oder
dergl. hergestellt sein. Auch die untere Fläche des Flansches kann eine Höhlung
besitzen und der scharfe, spitze Rand ringförmig anschweißen.
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Der in die Elektrode hineinragende Stiftteil ist oberhalb des Bleches
1 eingekerbt und wird nach der Verschweißung abgebrochen.
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Die Dekorschicht 2 b bleibt ohne Begehädigung.
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Fig. 7 zeigt ein oberes Blech xit einer ringförmigen Ausfräsuig 1
p, innerhalb der ein durch diese senkrechte Ausfräsung stehengebliebener zentraler
Teil, z.B. mit einer Ausfräsung, so gehöhlt ist, dass ein spitzscharrer Rand 1 z
nach unten ragt, wobei der Hohlraum nach oben waagerecht begrenzt ist.
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Wird durch den stromlosen Stempel 72 diese Schweißstelle mit dem Trägerblech
2 in Berührung gebracht, so werden Lichtbögen innerhalb dieser Höhlung gezündet.
Dabei schmilzt der Spitzrand 1 z und findet sowohl eine Widerstandsschweißung des
Ringrandes, wie auch eine Lichtbogenschweissung zwischen den sich parallel berührenden
Flächen statt. Die Dekoraussenseite 2 b bleibt unbeschädigt.
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Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein spitzrandi ger Ring
durch Pressen, Prägen oder dergl. aus einem zunächst vorgeprägten Teil des oberen
Bleches gebildet ist. Die Ringrandhöhe 1 z ist dabei so bemessen, dass die am Ende
der Schweißzeit sich parallel gegenüberliegenden und berührenden Schweißflächen
1 p und 2 p optimal angeschmolzen sind und sich unter dem Druck des stromlosen Andruckstempels
72 vereinigen. Gleichzeitig erfolgt ringförmig eine Widerstandsschweißung0 Bei streifenförmiger
Entschichtung sind die spitzen Ausprägungen 1 z parallel linear laufende Schwelastege
oder dergl. Es genügt, nur einen solchen Schweißsteg (Querschnitt und Höhe vorzugsweise
getinger als 1 mm ) durch prägen, pressen, stauchen,fräsen oder dergl. auszubilden.
Die Dekorseite 2 b bleibt unversehrt.
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Fig. 9 zeigt eine vorgeprägte, kreis- oder streifenförmige Schweißstelle
des oberen Bleches, die alsdann auf eine Teil-Tiefe so ausgefräst ist, dass ein
Hohlraum zur Bildung von Lichtbögen zwischen den parallelen Schweißflächen der beiden
Bleche sich bildet. Der scharfkantige Rand (Querschnitt und Höhe vorzugsweise geringer
als 1 mm ) des durch die Fräsung und Ausprägung gebildeten Ringes bzw. des oder
der paralleaen Stege zündet die Lichtbägen, bis die Yerschweißung der angeschmolzenen,
waagerechten
Flächen 1 p und 2 p unter demDruck des Andruckstempcls 72 erfolgt. Die Dekorschicht
2 b bleibt unverletzt0 Fig. lo zeigt ein Beispiel, bei dem in das anzuschweißende
Blech ein sehr spitzer Ring mit Stempel und patrize geprägt ist, dessen Querschnitt
spitzdreieckförmig ist. Eine entsprechende lineare Ausbildung mit einem oder mehreren
spitzdreieckförmigen Stegen ist für streifenförmige Entschichtung sorzusehen Die
Verschweißung kann als Widerstandsschweißung und auch zugleich als Lichtbogenschweißung
erfolgen0 Die Dekorseite 2 b bleibt unverletzt.
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Fig. 11 zeigt wieder eine andere Ausflt'hrungsform, bei der ein Schwelßring
durch Fräsen gebildet ist und der Fräskopf hierzu entsprechend so ausgebildet ist,
dass der Schweißring nach innen zu senkrecht zum Trägerblech steht, hingegen nach
aussen konisch verläuft. Die Dekorseite bleibt unverletzt.
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Fig. 12 zeigt ein oberes Blech mit doppel-ringförmiger Ausfräsung,
wobei der Fräskopf des Stirnfräiers so ringförmig ausgespart ist, dass ein scharfrandiger
lingsteg 1 z bei Fräsen stebenbleibt. Dieser Ringsteg hat eine Höhe und einen Querschnitt
von vorzugsweise weniger als 1 und unddient so wohl zur Widerstandsachweißung, wie
auch zur Zündung von Lichtbögen zwischen den parallelen Flächen 1 p und 2 p.
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Statt ringförmiger Ausprägungen, Pressungen ( auch Fliespressen),
Stauchungen, Fräsungen und dergl können auch geradlinie, spitze und scharfrandige
Stege, Fortsätze, Vorsprünge und dergl. für streifenfömige Entschichtungen ausgeboldet
sein. Dazu können 2.B. Scheibenfräser mit entsprechenden Aussparunaen vorgesehen
sein, durch die z.B. scharfrandige Stege an den Blechen bzv. streifenförmigen Schweißstellen
verbleiben.
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Entschichten und Profil-Fräsen erfolgt in einem Arbeitsgang.
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Wie in allen Beispielen, bleibt auch hier die Dekorseite 2 b unverletzt.
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Auch Körperflächen können zu Schweißzwecken, zB. durch Fräsen, Gießen
oder derglew ausgebildet sein und mit entsprechenden anderen Körpern oder Teilen
verschweißt werden0 Auf die Dicke der Körper und der Teile kommt es dabeipebenso
wie bei den Blechen, nicht an, sondern auf die Stärke des Querschnitt. und die Höhe
der Strombrücken (Zapfen , Spitzen, Ringe, Stege und dergl.) Diese richten sich
nach der Metallart, Stromenergie und Schweißzeit. Körper können auch durch Gießen
mit spitzrandig vorspringenden Ringen, Stegen oder dergl. versehen sein.
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Auch lose Ringe, profilierte Drähte, Blech-Waben und dergl0, die zu
einer Einheit, z.B. zu einer Wabenpiatte miteinander verbunden sind, können zur
Widerstandsschweißung, wie auch zur Zündung von Lichtbögen zwischengelegt sein,
Soweit ein Vorprägen der Schweißstelle erforderlich ist,kann dies zuvor oder nach
dem Fräsen erfolgen. Die Verschweißungen nach den angeführten Beispielen können
z.B auch nur als Widerstandsschweißungen durchgeführt werden.
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Bei Verwendung von beschichteten Blechen für Aussenzwecke, z0B0 für
die Verkleidung von Gebäudefassaden oder für Fahrzeuge, ist die Schweißstelle sicher
gegen Rost zu schützen. Dazu können die Bleche rings um die inneren Schweißstellen
mit Klebstoff versehn oder durch Zwischenlegen von beidseitig selbstklebenden Ringen
oder gelochten Bändern verklebt werden. Die rationellste Fertigung ergibt eine zwischengelegte,
beidseitig klebende Folie, welche zum Entschichten mit einem Schutzpapier versehen
ist. Nach dem Entschichten wird das Scilutzpapier abgezogen, das zweite Blech mit
der vorbereiteten Schweißstelle aufgelegt und die Schweißung durchgeführt.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 13 und 14 ist auf ein unteres Blech 2 mit
den Schichten 2 a, 2 b eine Selbstklebefolie 165 geklebt, welche auf der Oberseite
ein Schutzpapier 165 a trägt. Zum Entschichten dient eine Fräsmaschine 161 mit Spannkopfgehäuse
161 a, Spannkopffutter 161 b, eine Druckfeder 161 c und Kugelschnäpperhalterung
161 d, welche den eingesteckten Fräser 162 it der Abflachung 162 a hält. Ui den
unteren Teil des Spannkopffutters ist
ein Rohr 164 mit Schneide
schiebbar und durch Zapfen mitdrehbar gelagert, welches unter dem Druck der Feder
163 steht. Beim Niederdrücken werden die Schichten 165 a, 165 und 2 a durch das
Schneidrohr zunächst abgetrennt und dann durch den Fräser entfernt, wobei das Schutzpapier
ein Ankleben der Klebeschichten am Fräser verhindert. Die so entstandene Entschichtung
2 c weist eine blanke Blechoberfläche 2 p auf0 Dann wird ein oberes Blech 1 mit
den Schichten 1 a, 1 b und mit einer z0B0 zum Lichtbogenschweißen vorbereiteten
Schweißstelle, welche aus einem durch die Ausfräsung 1 f gebildeten Schweißzapfen
1 g bestehen kann, aufgelegt. Nach indirektem Anschließen der beiden Bleche an den
Sekundärkreis einer Schweißanlage werden beim Einschalten des Stromes mit Hilfe
des Druckstempels 72 und eines Schweißzapfens 1 g die Lichtbögen gezündet und die
Biechflächen 1 p, 2 p miteinander verschweißt. Die Aussenschichten 1 a, 2 b bleiben
dabei unversehrt0 Statt eines Schweißzapfens kann ein entsprechender Schweißsteg
(Querschnitt und Höhe ebenfalls vorzugsweise geringer als 1 mm ) durch Fräsen, Prägen,
Pressen, Stauchen, Gießen oder dergl.
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angebracht sein0