DE1952479A1

DE1952479A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Friktionsschweissen

Info

Publication number: DE1952479A1
Application number: DE19691952479
Authority: DE
Inventors: Watson Geoffrey Walter
Original assignee: Steelweld Ltd
Current assignee: Steelweld Ltd
Priority date: 1968-10-18
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE6940506U; FR2021045A1; GB1223576A

Description

Me Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum /riktionsschweißen.

oeim Frikt ions schweißen werden die miteinander zu verbindenden Werkstücke unter Druck zusammengebracht und relativ zueinander gedreht, bis sie durch die ileibung an ihren Kontaktflächen örtlich auf Schweißtemperatur erhitzt sind, woraufhin die xielativdrehurig gestoppt und der Druck erhöht wird, um die erhitzten Werkstücke aneinanderzuschmieden und eine Schweißung herzustellen. Ein solches Schweißverfahren, wird beispielsweise dazu verwendet, um stangen- oder rohrförmige Werkstücke miteinander zu verbinden. In jedem Fall wird an der Schweißstelle Metall herausgepreßt, so daß bei· Werkstücken mit kreisförmigem Querschnitt der Durchmesser örtlich vergrößert wird. Bei rohrförmigen Werkstücken wird das Metall auch örtlich nach innen gepeßt, wodurch der liohrungsdurchmesser verringert wird.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, durch die das ausgetretene Metall entfernt wird.

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_: Einerseits wird gemäß der Erfindung unmittelbar nach Beendigung des Schmiedevorgangs das ausgetretene Metall, solange es noch heiß ist, durch Abscheren unter starkem Ausschlag mittels eines Scherwerkzeugs entfernt.

Andererseits ist an einer Friktionsschweiiimaschine ein Scherwerkzeug koaxial zu den Werkstücken befestigt., durch das das außen oder innen ausgetretene heiße Metall entfernt wird. Die Vorrichtung ist ferner mit einem Mechanismus versehen, der unmittelbar nach Beendigung der Schweißung betätigbar ist, um das Werkzeug axial zu den Werkstücken unter starkem Anschlag inKontakt mit dem ausgetretenen Metall zu bringen, um dieses zu. entfernen." - ' ■

Das Werkzeug zum Entfernen von außen ausgetretenem Metall ist zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet und umgibt eines der Werkstücke. Da-s Werkzeug zum Entfernen von innen ausgetretenem Metall ist vorzugsweise massiv und weist an einem Ende eine ringförmige Schneidkante auf.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. T schematisch eine Vorrichtung zum Entfernen von each außen ausgetretenem Metall,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Entfernen von nach innen ausgetretenem Metall, und ■

Fig. 5A und 3B sowie 4A und 4B Draufsichten bzw. Schnittansichten verschiedener Formen des SeherWerkzeugs zur. Verwendung mit der Vorrichtung nach Fig. 1.

. . 009818/1275 ■' bad original

I⁽'ig. 1 zeigt miteinander zu verbindende Werkstücke 10, 11, die in einem nicht drehbaren Spannfutter 12 bzw. einem drehbaren Spannfutter 13 gehalten werden. Eines dieser Spannfutter ist verschiebbar, um die Werkstücke unter axialem Druck zusammenzubringen.

Die Vorrichtung sum Entfernen des von den Werkstücken ausgetretenen Metalls besteht aus einem ringförmigen Scherwerkzeug 14, das so angeordnet ist, daJi es das Werkstück 10 in dem nicht drehbaren Spain.futter 12 im Bereich des Endes umgibt, an dem es mit dem Werkstück 11 verschweigt werden soll. Ferner weist die Vorrichtung einen Mechanismus auf, der unmittelbar nach .Beendigung des Schweißens betätigbar ist, um das Scherwerkzeug 14 unter starkem Anschlag mit dem ausgetretenen Metall in Berührung zu bringen. ·

üei der dargestellten Konstruktion ist das Scherwerkzeug 14 in einer ringförmigen Trägerplatte 15 befestigt, die von Stangen 16 in dem das drehbare Spannfutter 13 tragenden Maschinenrahmen 18 gleit bar gehalten wird und die durch Schraubenfedern 17, die auf die Stangen 16 aufgebracht sind, vom Maschinenrahmen 1b weg auf das nicht drehbare Spannfutter 12 zu gedrückt wird.

Der Mechanismus zum Bewegen des■Scherwerkzeugs 14 besteht aus einer ringförmigen Platte 19, die an den Enden von Stangen 20 befestigt ist, die in einem das nicht drehbare Spannfutter 12 tragenden Itahmen 21 gleitbar angeordnet sind, ferner aus einer Amboßplatte 22 an den entgegengesetzten Enden der S-tarigen und aus einem Hammermechanismus 23, der einen Kopf 24 aufweist, der sich normalerweise in einem Abstand von der Amboßplatte 22 befindet. Wenn der Hammermechanismus 23 betätigt wird,

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schlägt der Kopf 24 gegen die Amboßplatte 22, wodurch sie und damit das Scherwerkzeug 14 im-Sinne der Zeichnung nach rechts bewegt werden und das ausgetretene Metall entfernt wird.

Das Scherwerkzeug 14 kann die in Fig. 3 gezeigte Form

aufweisen, bei der es an seiner Stirnfläche mit einem sich über

-zahn den Durchmesser erstreckenden Spalt⁷25 versehen ist.-Diese Werkzeugform zerteilt zuerst das ausgetretene Metall an diametral entgegengesetzten Punkten und entfernt es dann in zwei Teilen. Auf diese Weise bleibt kein loser Metallring auf den Werkstücken zurück. Der Winkel des Spaltzahns 25 ist je nach dem verwendeten Metall verschieden.

Das Scherwerkzeug kann auch eine andere Form, wie in Fig. 4 dargestellt aufweisen, bei der die Stirnfläche stumpfkegelig ausgebildet ist. Diese Werkzeugform wird insbesondere verwendet, wenn die Werkstücke aus hochqualifiziertem Metall, wie Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt, bestehen, und wenn sie dazu bestimmt ist, die ringförmige Ausscheidung zu zerbrechen .

Fig. 2 zeigt rohrförmige Werkstücke 30, 31, die in Spannfuttern 32, 33 gehalten werden. In einem dieser Spannfutter ist ein Kolben 34 befestigt, dessen Kopf 35 dadurch als Scherwerkzeug ausgebildet ist, dab er ein konkaves Ende mit einer Umfangsschneidkante 36 aufweist. Das entgegengesetzte Ende des Kolbens 34 trägt einen Amboß 37 und ist von einer Kückstellfeder 38 umgeben, die normalerweise den Kopf 35 außerhalb des . Schweißbereichs hält.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird sichergestellt, daß das austretende Metall entfernt wird, solange sich das Metall fast noch in einem formbaren Ϊλι-

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stand befindet, ohne daß der Arbeitszyklus der Schweißmaschine wesentlich verlängert wird. Die Ausscheidung kann bis auf enge Toleranzen entfernt werden, so daß die Verbindung nur noch ein abschließendes Schleifen erfordert.

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Claims

Patentansprüche :

ί 1 ./Verfahren zum Friktionsschweißen, bei dem ausgetretenes Metall aus dem Schweißbereich entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgetretene Metall, während es unmittelbar nach Beendigung des Schweißvorgangs noch heiß ist, durch Abscheren unter starkem Anschlag mittels eines Scherwerkzeugs (14; 35) entfernt wird.

2. Friktionsschweißvorrichtung· mit relativ zueinander drehbaren und axial zueinander bewegbaren Spannfuttern für Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scherwerkzeug (14; 35) an der Vorrichtung koaxial mit den Spannfuttern (12, i3; 32, 33) befestigt ist, das zum Entfernen von außen oder innen ausgetretenem heißen Metall geeignet ist, und daß die Vorrichtung mit einem Mechanismus versehen ist, der unmittelbar nach Beendigung des Schweißens zum Bewegen des Scherwerkzeugs (14; 35) axial zu den Spannfuttern (12, 13; 32, 33) in eine Berührung mit dem ausgetretenen Metall unter starkem Anschlag und damit zum Entfernen des ausgetretenen Metalls betätigbar ist.

3· Friktionsschweißvorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherwerkzeug (14; 35) durch einen Hammermechanismus (23, 24) zum Bewirken des Schervorgangs axial bewegbar ist.

4- Friktionsschweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Amboß (22; 37), der an einem Bauteil (19, 2ü; 34) befestigt ist, mit dem das Scherwerkzeug (14; 35) axial bewegbar.ist, durch den Hammermechariismus (23-, 24) beaufschlagbar ist.

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3. Friktionsschweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen des außen ausgetretenen Metalls das Scherwerkzeug (14) ringförmig ausgebildet ist und von einer ringförciigen Platte (15) getragen wird, die zum Halten des SeherWerkzeugs (14) bis zur Betätigung des Hammermechanismus (23, 24) außerhalb des Schweißbereiqhs mit Federn (17) belastet ist (Fig. 1). ·

6. Friktioiissehweißvorriehtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen des innen ausgetretenen Metalls das Scherwerkzeug auf einem in einem Spannfutter (32.) gleitbaren Kolben (34) befestigt ist, der an einem Ende mit einem Schneidkopf (33) und am anderen Ende mit dem Amboß.(37) versehen ist und der zum Halten des Schneidkopfs (35) in .Normal st el lung außerhalb des Schweißbereichs mit einer Feder (3b) belastet ist (Fig. 2).

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