DE19531792C2

DE19531792C2 - Kleinteil zum Verschweißen mit einem Werkstück sowie Verfahren zum elektrischen Verschweißen der zwei Metallteile

Info

Publication number: DE19531792C2
Application number: DE19531792A
Authority: DE
Inventors: Uwe Moos; Rolf-Dieter Diehl
Original assignee: DEMBECK; Diehl GmbH and Co
Current assignee: DEMBECK; Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: DE19531792A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kleinteil zum Verschweißen mit einem Werkstück sowie ein Verfahren zum elektrischen Verschweißen der zwei Metallteile.

Zum Stand der Technik gehören Verfahren zum Ver schweißen von Schweißbolzen und Flachsteckern mit Werk stücken. Diese Teile werden auf das Werkstück aufgelegt. Anschließend wird das Schweißgerät mit einer Elektrode auf den Anschweißbolzen oder den Flachstecker aufgesetzt, und der Anschweißbolzen oder Flachstecker wird Punkt für Punkt an dem Werkstück festgeschweißt.

Zum einen werden nach dem Stand der Technik Bolzen mittels Hubzündung mit dem Werkstück verschweißt. Hierzu wird der Bolzen beispielsweise zusammen mit einem Keramik ring auf das Werkstück aufgesetzt. Durch Auslösen des Schweißvorganges hebt sich der Bolzen vom Grundmaterial ab und zieht den Lichtbogen, der das Bolzenende und das Grund material aufschmilzt (Schweißbad). Nach Ablauf der Schweiß zeit taucht der Bolzen durch gesteuerten Druck in das Schweißbad ein. Nach dem Erstarren sind beide Materialien homogen verschweißt. Der Keramikring konzentriert beim Schweißvorgang den Lichtbogen, hält die Atmosphäre ab und formt einen Schweißwulst ringförmig um den Bolzen.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin das Verfahren des Bolzenschweißens mit Spitzenzündung.

Bei diesem Verfahren erfolgt das Verschweißen des Bol zens durch die direkte Entladung einer Kondensatoren batterie mit hoher Kapazität. Der durch die Entladung der Kondensatoren entstehende Lichtbogen konzentriert sich auf die Zündspitze, die dadurch verdampft. Der Lichtbogen schmilzt in der Folge die gesamte Flanschstirnfläche und die dem Bolzen gegenüberliegende Zone des Werkstückes auf. Die Vorwärtsbewegung des Bolzens bei diesem Vorgang erfolgt bis zum Aufschlag auf das Werkstück. Der Lichtbogen er lischt. Die Kondensatoren sind jetzt vollkommen entladen. Bolzen und Werkstück vereinigen sich in einer festen Schweißverbindung. Die Brenndauer des Lichtbogens beträgt hierbei ein bis drei Millisekunden. Bei Handschweißpistolen wird die Vorwärtsbewegung des Bolzens durch Federdruck me chanisch ausgelöst.

Bei diesen Verfahren werden nur Bolzen mit einer Zünd spitze verwendet. Bei größeren Kleinteilen, die verschweißt werden sollen, wird eine Punktverschweißung mit mehreren Schweißpunkten vorgenommen.

Das Verfahren der Punktverschweißung hat den Nachteil, daß zum einen bei mehreren Schweißpunkten der Verschweiß vorgang relativ aufwendig ist, da jeder Punkt neu angesetzt werden muß und anschließend der Vorgang des Verschweißens erfolgt. Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Nachteil, daß auf der Rückseite des Werkstückes die Verschweißpunkte sichtbar sind, so daß hier eine Nachbearbeitung notwendig ist. Es kann sogar vorkommen, daß beim Schweißen das Werk stück sich verformt. Das Werkstück muß dann nachbearbeitet werden.

Weiterer Nachteil der zum Stand der Technik gehörenden Verfahren ist, daß der Vorgang des Verschweißens sehr ener gieaufwendig ist. Beispielsweise wird mit einem Strom von 200 Ampere bei einer Spannung von 220 Volt mit einer Schweißzeit von 2/100 Sekunden gearbeitet.

Gemäß der Druckschrift GB-2 065 011 A ist ein Klein teil zum Verschweißen bekannt, welches ringförmig ausgebil det ist und bei dem auf der ringförmigen Schweißfläche ein zusätzlicher Ring für die Lichtbogenbildung vorgesehen ist. Der Querschnitt des Ringes ist beispielsweise als gleich schenkliges oder gleichseitiges Dreieck ausgebildet. Der Ring ist durchgehend oder segmentförmig ausgestaltet.

Dieses zum Stand der Technik gehörende Kleinteil hat den Nachteil, daß ein vollkommen gleichmäßiger Stromfluß durch den Ring auf der Schweißfläche nicht erreicht wird.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Kleinteil anzugeben, das zum einen ko stengünstig aufgrund hoher Energieeinsparungen auf einem Werkstück festgeschweißt werden kann, zum anderen sich da durch auszeichnet, daß es sehr schnell anschweißbar ist und bei dem ein gutes Schweißergebnis durch eine gleichmäßige Verschweißung erzielt wird.

Darüber hinaus soll ein Verfahren zum Verschweißen von zwei Teilen angegeben werden, das ebenfalls kostengünstig arbei tet und zum anderen ein schnelles Anschweißen der Klein teile erlaubt, mit einem qualitativ hochwertigen Schweißer gebnis.

Das vorliegende technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und/oder durch die Merkmale des Anspruches 19 gelöst.

Dadurch, daß das anzuschweißende Teil an seinem dem Werkstück zugewandten Ende eine Verjüngung und/oder einen Grat aufweist, der auf einem Abbrandteil angeordnet ist, kann das anzuschweißende Teil auf das Werkstück aufgelegt werden, und der zum Schweißen erforderliche Strom fließt gleichzeitig durch die Verjüngung und/oder den Grat in das Werkstück ab. Durch die Anordnung des Grates auf dem Abbrandteil, wird ein gleichmäßiger und idealer Stromfluß durch den Grat erreicht.

Ist das Kleinteil beispielsweise hohlrohrförmig ausge bildet, so weist der Rand des Hohlrohres erfindungsgemäß einen Grat oder eine Verjüngung auf, die auf einem Abbrandteil angeordnet sind, so daß dieser Grat beim Durchfließen des Stromes durch das Kleinteil und das Werkstück schmilzt und so das Kleinteil an dem Werkstück festgeschweißt wird.

Die Verjüngung und/oder der Grat weisen erfindungsge mäß überall den gleichen Querschnitt auf und sind durchge hend ausgebildet, so daß ein gleichmäßiger Stromfluß durch den gesamten Grat beziehungsweise durch die gesamte Verjün gung gewährleistet ist.

Die Verjüngung und/oder der Grat sind vorteilhaft spitzwinklig ausgebildet. Sie können aber auch eckig, rund, trapezförmig oder dergleichen ausgebildet sein.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kleinteiles ist, daß jegliche Nachbear beitung nach dem Schweißvorgang entfällt, wie zum Beispiel das Schleifen oder Polieren der Rückseite des Werkstückes, da sich das Werkstück beim Schweißvorgang nicht mehr ver formt.

Darüber hinaus wird eine erhebliche Zeitersparnis er reicht, da in einem Arbeitsgang eine durchgehende Schweißnaht erhalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Energie einsparung von über 90% erreicht, da die bisher angewen dete Punktverschweißung einen wesentlich höheren Energiebe darf hat.

Weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß das für das erfindungsgemäße Verfahren benötigte Schweißgerät lediglich zehn bis elf Kilogramm wiegt und somit relativ handlich ist. Bei der Punktverschweißung nach dem Stand der Technik hingegen wird ein sehr großes Schweißgerät benötigt.

Durch die Handlichkeit des Schweißgerätes ist es dar über hinaus möglich, das Schweißgerät in eine CNC-Maschine (CNC = Computer Numerical Control; numerische Steuerung der Maschine) zu integrieren und das Verschweißen vollautomati siert durchzuführen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt. In den Figuren sind zum Teil Klein teile ohne Abbrandteil dargestellt. Gemäß dem Anspruch 1 sind aber Abbrandteile an diesen Kleinteilen vorzusehen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 1a ein festgeschweißtes Kleinteil;

Fig. 2 ein Kleinteil in Draufsicht;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 mit Werkstück (27);

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein hohlrohrförmiges Kleinteil (1) mit einer Rohrwand (3), deren Ende (2) einen Grat (4) aufweist. Mit dem Grat (4) ist das Kleinteil (1) auf einem Werkstück (6) voll aufliegend angeordnet. Zum Verschweißen des Kleinteiles (1) mit dem Werkstück (6) fließt Strom durch das Kleinteil (1). Der Strom fließt in das Werkstück (6) ab. Hierbei wird der Grat (4) geschmolzen, so daß das Kleinteil (1) mit dem Werkstück (6) verschweißt ist.

Fig. 1a zeigt das Kleinteil (1) mit der Rohrwand (3). Das Kleinteil (1) ist mit seinem Ende (2) auf dem Werkstück (6) festgeschweißt. Der Grat (4) (Fig. 1) ist geschmolzen und bildet die Schweißnaht (26).

Fig. 2 zeigt eine Mutter (7). Die Mutter (7) weist einen Grat (8) auf, der durchgehend auf der Mutter (7) an geordnet ist.

Gemäß Fig. 3 ist der Grat (8) gleichmäßig hoch ausge bildet, so daß die Spitze (9) des Grates (8) satt an dem Werkstück (27) anliegt.

Fig. 4 zeigt eine Rohrwand (10) eines nicht darge stellten Rohres. Diese Rohrwand weist eine Verjüngung (5) auf, welche spitzwinklig asymmetrisch zur Linie A-A ausge bildet ist.

Fig. 5 zeigt eine Rohrwand (11), deren Ende (12) abge rundet ist.

Fig. 6 zeigt eine Rohrwand (13), welche zum Ende hin verjüngt symmetrisch zur Line B-B ausgebildet ist.

Fig. 7 zeigt ein Rohr (14) mit einer Rohrwand (15). Die Rohrwand (15) weist einen Grat (16) auf. Der Grat liegt formschlüssig an einem Werkstück (25) an.

Fig. 8 zeigt eine Mutter (17) mit einem Gewinde (18). Die Mutter (17) weist einen Grat (19) auf. Der Grat (19) ist auf einem ringförmigen Abbrandteil (31) angeordnet, so daß ein verbesserter Stromfluß durch den Grat (19) erreicht wird.

Fig. 9 zeigt ein Rohr (20), dessen Enden (22) verjüngt ausgebildet sind. Auf den verjüngten Enden (22) ist ein Grat (23) angeordnet. Das Rohr (20) wird mit dem Grat (23) auf einem Werkstück (21) für den Verschweißvorgang aufge setzt. Während des Schweißvorganges fließt Strom durch das Rohr (20) durch die verjüngten Enden (22) durch den Grat (23) in das Werkstück (21) ab. Hierbei schmilzt der Grat (23), so daß das Rohr (20) mit dem Werkstück (21) ver schweißt wird. Hierbei wird das Rohr (20) in einem Arbeits gang mit dem Werkstück (21) verschweißt. Das Werkstück (21) wird hierbei nicht verformt oder verfärbt, so daß eine Nachbehandlung des Werkstückes (21) nicht mehr notwendig ist.

Fig. 10 zeigt ein Kleinteil (28), welches mit einem Grat (29) auf einem Werkstück (30) angeordnet ist. Der Grat (29) liegt formschlüssig an dem Werkstück (30) an.

Claims

1. Kleinteil zum Verschweißen mit einem Werkstück, wobei das anzuschweißende Kleinteil (1) an seiner anzu schweißenden Seite (2) zum Werkstück (6) hin verjüngt ausgebildet ist und die Verjüngung als Grat (19) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) auf einem Abbrandteil (31) angeordnet ist.

2. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) umlaufend ausgebildet ist.

3. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) segmentförmig ausgebildet ist.

4. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) im Querschnitt spitzwinklig ausgebildet ist.

5. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) symmetrisch ausgebildet ist.

6. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (19) asymmetrisch ausgebildet ist.

7. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des Grates (19) auf dem Werkstück (25) satt aufliegt.

8. Kleinteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Abbrandteiles (31) größer als der größte Querschnitt des Grates (19) ist.

9. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Stahl besteht.

10. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Edelstahl besteht.

11. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Baustahl der ST-Reihe besteht.

12. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) galvanisch verkupfert ist.

13. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus austeniti schem Chrom-Nickel-Stahl besteht.

14. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen besteht.

15. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Messing besteht.

16. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Messing ohne Bleizulegierung besteht.

17. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Kupfer be steht.

18. Kleinteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Kleinteil (1) aus Kupfer ohne Bleizulegierung besteht.

19. Verfahren zum elektrischen Verschweißen eines Kleinteiles nach Anspruch 1 mit einem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das anzuschweißende Kleinteil (1) und das Werkstück (6) nach dem Bolzenschweißverfahren mit Hub zündung verschweißt werden.

20. Verfahren zum elektrischen Verschweißen eines Kleinteiles nach Anspruch 1 mit einem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das anzuschweißende Kleinteil (1) und das Werkstück (6) nach dem Bolzenschweißverfahren mit Spitzenzündung verschweißt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, daß für das Verschweißen der Metallteile (1, 6) eine Spannung zwischen 180 und 400 Volt verwendet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß während des Schweißvorganges eine Anpreßkraft von 1 bis 50 Newton auf das anzuschweißende Teil (1) ausgeübt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, daß für das Verschweißen ein Stromfluß von einer Dauer von ein bis zehn Millisekunden erzeugt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, daß das anzuschweißende Teil (1) in einen Messing- oder Kupfereinsatz einer Hülse eines Bolzen schweißgerätes eingelegt wird, und daß durch diesen Mes sing- oder Kupfereinsatz der für den Schweißvorgang erfor derliche Strom geleitet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, daß das Verfahren automatisiert in einer CNC- Maschine (CNC = Computer Numerical Control; numerische Steuerung) durchgeführt wird.