DE19636918C1 - Vakuumunterstütztes Verschweißen mehrerer Schichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Miteinanderverschweißen mehrerer Schichten.

So müssen beispielsweise in vielen Fällen zwei, beispielsweise unterschiedlich große, Bleche miteinander verschweißt werden, also ein kleineres Blech auf ein größeres Blech aufgelegt und mit diesem entlang des Randes des kleineren Bleches verschweißt werden. Auch zwei gleich große Bleche werden entlang der dann gemeinsamen Umfangskontur miteinander verschweißt.

Dabei haben die beiden Bleche oft eine sehr unterschiedliche Dicke, wobei insbesondere das größere Blech oft wesentlich dicker ist als das aufgelegte dünne Blech.

Bisher werden die beiden Bleche für das Verschweißen mechanisch gegeneinander fixiert, also beispielsweise mittels Schraubzwingen etc. gegeneinander verklemmt, um ein Verrutschen der Bleche gegeneinander beim Verschweißen zu vermeiden.

Wenn jedoch eines der Bleche sehr dünn ist, wird aufgrund der beim Verschweißen in die Bleche übertragenen Wärmeenergie vor allem ein dünnes Blech sich von der Schweißstelle aus verformen, z. B. wellen oder aufwerfen, und nicht mehr wie gewünscht plan auf dem darunterliegenden, meist ebenfalls planen, dickeren Blech aufliegen.

Die Welligkeit des dünneren Bleches kann dabei auch nachträglich oftmals nicht mehr rückgängig gemacht werden, vor allem dann, wenn das Aufwerfen des dünnen Bleches so stark wird, daß es zu einer Verkürzung der Ausdehnung dieses Bleches in der Aufsicht kommt und das dünnere Blech unter den Fixierungsmitteln, also den Schraubzwingen, geringfügig hindurchgezogen wird.

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, um beim Verschweißen von einem dünnen mit einem dicken Blech bzw. beim Verschweißen von zwei dünnen Blechen miteinander das unerwünschte Aufwerfen oder Verwellen bzw. Ausdehnen oder Zusammenziehen in der Blechebene auf einfache und zuverlässige Art und Weise zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Um die beiden Bleche in der gewünschten Weise plan oder entsprechend einer vorgegebenen Krümmung gekrümmt zu halten, müssen die beiden miteinander zu verschweißenden Bleche in enger Anlage aneinander gehalten werden.

In der Regel werden Bleche miteinander verschweißt, indem sie im wesentlichen horizontal auf einer Arbeitsplatte etc. aufliegen, auf welche das größere und damit meist auch das dickere der Bleche gelegt wird, während das kleinere und meist dünnere Blech auf dem unteren ersten Blech liegt.

Das beim Verschweißen notwendige feste Aneinanderpressen kann mittels Unterdruck bewirkt werden, der in dem Zwischenraum zwischen den beiden Platten erzeugt wird. Dazu muß der umlaufende Randbereich zwischen den beiden Schichten ausreichend dicht sein.

Dies kann erreicht werden, indem in der Nähe des Randes der vom Umfang her kleineren Platte auf diese Platte und gegen die andere Platte gerichtet ein Stempel drückt, der zu diesem Zweck nicht flächig auf die dünnere Platte drücken muß, sondern lediglich entlang eines umlaufend geschlossenen Randes. Die Fläche innerhalb dieses Randes wird dann durch den erzeugten Unterdruck zwischen den Platten bzw. Schichten fixiert.

Ebenso kann die randseitige Abdichtung des Zwischenraumes zwischen den Platten durch eine umlaufende Klebenaht nahe des Randes der kleineren der beiden Platten durchgeführt werden.

Das Absaugen der Atmosphäre aus dem Zwischenraum zwischen den Platten erfolgt dabei vorzugsweise nicht über den Spalt zwischen den Platten, sondern durch eine in der einen, vorzugsweise der dickeren, Platte angeordnete Durchgangsöffnung hindurch, welche sich hierfür natürlich im Bereich der anderen, dünneren Platte befinden muß.

Dies kann technisch dadurch erleichtert werden, daß die die Durchgangsöffnung aufweisende Platte auf einer Arbeitsplatte aufliegt, in welcher der Anschluß für die Vakuumpumpe angeordnet ist, und auf welcher die dickere Platte dicht, beispielsweise mittels einer dazwischengelegten umlaufenden Gummimatte etc. so aufliegt, daß sich die Durchgongsöffnung wenigstens teilweise mit dem Vakuumanschluß deckt. Der verwendete Kleber kann dabei so schwach ausgebildet sein, daß er keine stabilisierende Funktion, sondern lediglich eine geringfügig abdichtende Funktion erfüllen kann.

Auf diese Art und Weise können auch mehr als zwei, beispielsweise drei oder mehr Bleche miteinander verschweißt werden. Eine Durchgangsöffnung muß dann durch alle bis auf das letzte der aufeinandergestapelten Bleche vorhanden sein, und zwar mit wenigstens teilweiser gegenseitiger Überdeckung, so daß wiederum von der einen Seite des Blechstapels, vorzugsweise der unten liegenden Unterstützung in Form eines Arbeitstisches her, die Atmosphäre zwischen der obersten und der zweiten Platte von oben abgesaugt werden kann. Wenn - wegen der umlaufenden Abdichtung nicht nur zwischen den beiden obersten, sondern auch zwischen allen anderen Blechen - auch zwischen allen anderen Blechen die Atmosphäre mit abgesaugt wird, wird dadurch der ganze Stapel zuverlässig aufeinandergepreßt.

Das Aneinanderpressen der Schichten im Randbereich kann jedoch auch durch Magnete bewirkt werden, sofern wenigstens eine der beiden Schichten magnetisierbar ist, also beispielsweise aus Stahlblech besteht.

Je nach Ausrichtung der Pole des Magneten können die Magneten nur auf einer Seite des flächigen Zwischenraumes zwischen den Schichten angeordnet werden, also beispielsweise in der Arbeitsplatte oder oberhalb des oberen Bleches, oder die Magnete können jeweils auf den Außenseiten der miteinander zu verschweißenden Bleche angeordnet werden und so orientiert bzw. geschaltet sein, daß die Bleche gegeneinander gedrückt werden.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht beim Verschweißen, und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Anordnung gemäß Fig. 1.

Dabei liegt auf einer Arbeitsplatte 7, die eine ausreichende Stabilität und die gewünschte Planheit bzw. die gewünschte Wölbung aufweist, eine erste Schicht 1, in der Regel das dickere und größere Blech, auf.

Mit dieser ersten Schicht 1 soll eine zweite Schicht 2 verschweißt werden, welche dünner ist und eine kleinere Grundfläche besitzt und von oben her auf die erste Schicht 1 aufgelegt wird. Die Arbeitsplatte 7 ist dabei in der Regel horizontal ausgerichtet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird aus dem Zwischenraum 8 zwischen den Schichten 1 und 2 die Atmosphäre abgesaugt über eine Durchgangsöffnung 4 in der unteren Schicht 1, welche sich unterhalb der darüber zu verschweißenden Schicht 2 befindet.

Um einen Vakuumanschluß 6 nicht bei jedem Werkstück erneut in dieser Durchgangsöffnung 4 der Schicht 1 einbringen, z. B. einschrauben zu müssen, befindet sich vorzugsweise der Vakuumanschluß 6, der mit einer Vakuumpumpe 5 in Verbindung steht, in einer Durchgangsöffnung der ansonsten ebenfalls dichten Arbeitsplatte 7, auf welcher die Schicht 1 plan aufliegt. Dabei muß die Durchgangsöffnung 4 mit dem Vakuumanschluß 6 fluchten, also sich mit diesem wenigstens teilweise überdecken.

Um während des Absaugens eine ausreichende Dichtigkeit zwischen den Schichten 1 und 2 in deren Randbereich zu erzeugen, wird im Randbereich der Schicht 2 mit der geringeren Ausdehnung eine um die Durchgangsöffnung 4 umlaufend geschlossene Klebenaht 12 aufgebracht und/oder die dünnere Schicht 2 mittels eines Stempels 3 gegen die dickere Schicht 1 gedrückt.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, muß der Stempel 3 dabei keineswegs flächig auf die Schicht 2 drücken, sondern dieser Stempel 3 kann topfförmig ausgebildet sein mit der Höhlung zur Schicht 2 hin, und an dieser lediglich mit seinem umlaufenden Randbereich 11 an liegen und Druck ausüben.

Dabei sollte der Stempel 3 eine Umfangskontur besitzen, die hinsichtlich der Größe und Kontur nur möglichst geringfügig kleiner als die der anzudrückenden Schicht 2 sein sollte.

Sobald durch diese Maßnahmen das flächige, vorzugsweise plane, Aneinanderanliegen der Schichten 1 und 2 sichergestellt ist, kann das randseitige Verschweißen der Schichten 1 und 2 mittels der durch die Schweißdüse 9 erzeugten Schweißflamme 10 erfolgen.

Diese Maßnahmen können auch bei Verschweißungen angewandt werden, die innerhalb des Umfangsbereiches der z. B. kleineren Schicht 2 durchgeführt werden, also beispielsweise innerhalb des Umfanges angeordnete Schweißpunkte etc. Die Klebenaht 12 bzw. Umfangskontur des Stempels 3 müssen dann selbstverständlich weiter innen, also von der Schweißzone weit genug nach innen versetzt, angeordnet sein.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verschweißen mehrerer Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß durch die eine Schicht (1) hindurch ein Vakuum im Zwischenraum zwischen den zu verschweißenden Schichten (1, 2) wenigstens während des Verschweißens erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum bereits vor Beginn des Verschweißens erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum durch Absaugen der Atmosphäre durch eine in der einen Schicht (1) eingebrachte Durchgangsöffnung (4), welche sich im Bereich des Umfanges der anderen Schicht (2) befindet, erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schicht (1) dicht auf einer Arbeitsplatte (7) so aufliegt, daß die Durchgangsöffnung (4) in der Schicht (1) wenigstens teilweise mit einem in der Arbeitsfläche (7) vorhandenen Vakuumanschluß (6) fluchtet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Schicht (2) zusätzlich in Richtung auf die eine Schicht (1) hin mittels eines Stempels (3) beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (3) eine Außenkontur, die nur geringfügig kleiner ist als die Außenkontur der beaufschlagten Schicht (2) bildet.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (3) nicht flächig, sondern lediglich im Bereich eines umlaufenden, geschlossenen Randes, an der Schicht (2) anliegt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschweißen die Schichten (1) und (2) mittels eines um die Durchgangsöffnung (4) herum, möglichst nahe des Außenrandes der kleineren Schicht (1, 2) angebrachten, geschlossenen Klebenaht gegeneinander abgedichtet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Schichten auf eine Arbeitsplatte (7) aufgelegt wird, in welcher darin befindliche Magnete, vorzugsweise Elektromagnete, die darauf übereinander liegenden Schichten (1, 2) aus magnetisierbarem Material an die Arbeitsplatte (7) und damit auch die Schichten (1, 2) gegeneinander ziehen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die von den Magneten abgewandte Schicht (2) aus magnetisierbarem Material besteht.