DE19856124B4

DE19856124B4 - Schälvorrichtung für die Prüfung von Punktschweißverbindungen

Info

Publication number: DE19856124B4
Application number: DE19856124A
Authority: DE
Inventors: Knud Dr. Nörenberg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2018-12-05
Also published as: DE19856124A1

Abstract

Schälvorrichtung für die Prüfung von Punktschweissverbindungen mit zwei im Abstand und relativ zueinander bewegbar angeordneten Halterungen für eine aus durch Punktschweissen miteinander verbundenen Blechen gebildete Probe zur Übertragung von Zugkräften auf diese, wobei die Probe an den Halterungen derart fixierbar ist, dass die Schweisspunkte ausserhalb des Fixierbereiches der Halterungen zur Anordnung gelangen und dass die Halterungen quer zur Zugachse schwenkbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (1, 2) so gestaltet sind, dass die Probe (8) für den Schältest im Abstand von der Zugachse (A) und den Schwenkachsen (B) quer zur Zugrichtung an den Halterungen (1, 2) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schälvorrichtung für die Prüfung der Schweisspunkte von Punktschweissverbunden, mit der die Schweisspunkte nach dem Schälprinzip ausgeknöpft werden, insbesondere von punktgeschweissten und ein Profil bildenden Blechen.
Die Prüfung von Punktschweissverbindungen nach dem Schälprinzip ist, wie auch andere diesbezügliche bekannte Prüfmethoden, wie die metallographische Untersuchung, der Scherzugversuch oder der Torsionsversuch, eine zerstörende Prüfung, bei der vorzugsweise punktgeschweisste Bleche im wesentlichen senkrecht zu den aneinanderliegenden Schweissrändern auseinandergezogen und dabei die Schweisspunkte an diesen Rändern ausgeknöpft werden. Die ausgeknöpften bzw. die auf diese Weise zerstörten Schweisspunkte werden anschliessend visuell beurteilt, und es können Rückschlüsse auf die gewählten Schweissparameter gezogen werden. Der Schälversuch hat gegenüber den anderen Prüfmethoden den Vorteil, dass keine aufwendig herzustellenden Proben notwendig sind, und dass Messwerte nicht ermittelt werden müssen, da der jeweilige Schweisspunkt bis zum Bruch bzw. dem Ausknöpfen aus dem Blech beansprucht wird. Die Güte des Schweisspunktes wird anschliessend nach der Art des Bruches und der Grösse des ausgerissenen Schweissbutzens bzw. der abgescherten Fläche beurteilt.
Es ist bekannt, zur Durchführung von Schälprüfungen eine herkömmliche Zugprüfmaschine zu verwenden. Für die Prüfung wird ein punktgeschweisstes Blechbauteil oder ein Segment aus diesem derart hergerichtet, dass es in der Zugprüfmaschine gehalten und im wesentlichen quer zu den aneinanderliegenden Schweissrändern der Bleche und damit in Richtung des jeweiligen Schweisspunktes auf Zug beansprucht wird. Solche Vorrichtungen sind unter anderem bekannt aus US 5 602 341 , DE 195 10 366 C1 , Patent Abstracts of Japan 01075936 A und DE 94 06 894 . Die Prüfung mehrerer Schweißpunkte an einer Probe in Folge ist aus der DE 34 47 047 A1 bekannt, bei der nacheinander die aufeinanderfolgenden Schweisspunkte ausgeknöpft werden. Zur Halterung in der Zugprüfmaschine muss das zu prüfende Blechbauteil mit zwei Einspannansätzen, die entweder angeschweisst oder angeschraubt werden müssen, oder mit in die Zugprüfmaschine einspannbaren Klemmen versehen werden. Die Methode und die benutzte Zugprüfeinrichtung sind aufwendig und für eine Produktionsüberwachung zu wenig produktiv. Überdies ändern sich bei der Prüfung einer Probe von Schweisspunkt zu Schweisspunkt die Prüfbedingungen, verursacht durch eine Veränderung des Winkels, unter dem die beiden Bleche der Probe zugbeaufschlagt werden und das Ausknöpfen der Schweisspunkte erfolgt. Wird der erste Schweisspunkt noch quer zu den Blechen zugbeaufschlagt, so werden die folgenden durch das Abschälen der Bleche voneinander unter einem veränderten Winkel zugbeaufschlagt. Die Bleche können einreissen, und die Befestigung der Einspanneinsätze an den Blechen kann zerstört werden. Diese Störungen führen dazu, dass die Prüfung einer Probe vorzeitig abgebrochen werden muss, oftmals schon nach dem ersten oder zweiten Schweisspunkt, so dass nicht alle Schweisspunkte abgeschält werden können.
Um ein fahnenartiges Ausreissen eines der beiden Bleche eines aus zwei Blechstreifen gebildeten und punktgeschweissten Test-Prüflings nach dem Ausknöpfen des ersten zu prüfenden Schweisspunktes zu verhindern und damit einem Verfälschen des Prüfergebnisses entgegenzutreten, ist in der DE 34 47 047 A1 vorgeschlagen worden, in Prüfrichtung hinter jedem Schweisspunkt vor dem Schälen ein Loch anzuordnen. Es wird eine Vorrichtung angegeben, die eine Punktschweisseinrichtung, eine Stanze zur Einbringung der Löcher und eine Prüfvorrichtung, die die punktgeschweissten Blechstreifen nach dem Schälprinzip wieder auftrennt, umfasst. Zum Abschälen der Bleche weist die Vorrichtung zwei Rollen auf, zwischen denen die verschweissten Blechstreifen hindurchgeführt und dabei in gegensätzlicher Richtung umgelenkt werden. Anschliessend werden die voneinander getrennten Blechstreifen wieder zusammengeführt. Die das Abschälen verursachende Beanspruchung der einzelnen Schweisspunkte ist dabei gleich. Die Vorrichtung ist jedoch sehr aufwendig und erfordert testgeschweisste Prüflinge. Proben aus einer laufenden Produktion können nicht untersucht werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schälvorrichtung für die Prüfung von Punktschweissverbindungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die einfach aufgebaut ist und die das Abschälen aller aufeinanderfolgender Schweisspunkte einer Probe unter im wesentlichen gleicher Kraftbeaufschlagung gestattet.
Diese Aufgabe wird bei einer Schälvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Die Erfindung besteht darin, dass die Schälvorrichtung zwei im Abstand und relativ zueinander bewegbar angeordnete Halterungen für einen aus Blechen gebildeten Punktschweissverbund (Probe) zur Übertragung von Zugkräften auf diesen aufweist, die quer zur Zugachse schwenkbar gelagert und so gestaltet sind, dass die Probe für den Schältest im Abstand von der Zugachse und den Schwenkachsen und mit den Blechen quer zur Zugrichtung an den Halterungen fixierbar ist. Diese Anordnung der Halterungen führt bei einer eingespannten Probe aus zwei Blechen, deren Schweisspunkte ausserhalb des Fixierbereiches der Halterungen liegen und wobei jedes Blech in einer Halterung fixiert ist, und einer Zugbeaufschlagung der Probe dazu, dass die Bleche auseinandergezogen und dabei auf die Halterungen, bedingt durch den Abstand der Bleche zur Zugachse, ein Drehmoment ausgeübt wird, durch das die Halterungen um ihre Schwenkachse geschwenkt werden und die Bleche stets senkrecht zur Halterungsebene zugbeaufschlagt werden. Das führt dazu, dass an jedem Schweisspunkt nahezu die gleichen Schalbedingungen vorliegen, und dass alle Schweisspunkte eines Blechverbundes ausgeknöpft werden. Eine Beschädigung der Bleche, beispielsweise ein Einreissen, tritt in der Regel nicht auf.
Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die zu prüfenden Blechverbunde aus einer laufenden Produktion entnommen werden können. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Hilfsrahmen eines PKW auf die Qualität seiner Schweissverbindungen auf einfache Weise dadurch geprüft werden, dass ein oder mehrere Segmente aus diesem geschnitten und die Bleche entlang der Schweisspunkte mit der Schälvorrichtung voneinander abgeschält werden. Eine weitergehende Präparation des Prüflings ist nicht erforderlich. Damit gestattet die Schälvorrichtung eine äusserst produktive Begutachtung von Blechverbunden und eignet sich in hervorragender Weise für eine ständige Produktionsüberwachung. Die Schälvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine Halterung ortsfest und die andere gegenüber dieser bewegbar (ortsveränderlich) angeordnet ist, wobei letztere vorteilhaft an einer nach aussen geführten Kolbenstange einer hydraulisch oder elektromechanisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet sein kann.
Beide Halterungen sind jeweils schwenkbar und gegenüber der Zugachse neigbar angeordnet. Dazu können sie ein Basisteil aufweisen. Das Basisteil der bewegbaren Halterung ist an der Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit, die zugleich als Zugstange dient, schwenkbar angeordnet, und das Basisteil der ortsfesten Halterung an einer fest angeordneten Zugstange, wobei diese und die Kolbenstange in Zugrichtung eine gemeinsame Achse haben. An den Basisteilen können Spannvorrichtungen befestigt sein. Vorteilhaft bestehen diese jeweils aus einem fest am Basisteil an der jeweils der anderen Halterung zugewandten Stirnseite angeordneten Spannbacken und einem beweglichen Spannbacken. Letzterer wird hydraulisch bewegt, wozu er mit einer am Basisteil ausgebildeten Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist. Die Spannrichtung entspricht der Zugrichtung.
Damit auch Bleche voneinander abgeschält werden können, die einen nur geringen Abstand voneinander haben, sind die festen Spannbacken derart angeordnet, dass sie bei aneinanderliegenden Halterungen in Richtung der Zugachse einander überlappen. Ein Spannbacken kann dabei aus mehreren Segmenten gebildet sein. Die Spannflächen können zur Erleichterung der Fixierung der Bleche profilierte, beispielsweise geriffelte Spannflächen aufweisen.
Damit auch Blechverbunde gehaltert und abgeschält werden können, die nicht eben sind oder nicht parallel zueinander verlaufen, ist es vorteilhaft, die bewegbaren Spannbacken beweglich zu haltern, damit sie sich nach der Lage des jeweiligen Bleches zwischen den Spannbacken ausrichten können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen schematisch:
1 eine Schälvorrichtung in der Aufnahmestellung für eine Probe in einer Frontansicht,
2 die Schälvorrichtung in der Draufsicht und
3 die Schälvorrichtung in einer Betriebsposition.
Die in den 1 und 2 dargestellte Schälvorrichtung weist zwei im Abstand und relativ zueinander bewegbar angeordnete Halterungen 1 und 2 auf, die jeweils an einer Zugstange 3 und 4 um einen eine Schwenkachse B bildenden Lagerbolzen quer zur Achse der Zugstangen 3 und 4 und somit auch zur Zugachse A schwenkbar gelagert sind. Die Zugstangen 3 und 4 sind axial zueinander angeordnet, wobei die Zugstange 3 ortsfest und die Zugstange 4 die nach aussen geführte Kolbenstange einer hydraulisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit 5 und somit axial bewegbar ist. Die Halterungen 1 und 2 sind jeweils aus einem schwenkbar angeordnetem Basisteil 6, das zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung eine Aussparung 6a aufweist, in der die jeweilige Zugstange abgeflacht ausgebildet und geführt ist, und einer auf diesen angeordneten Spannvorrichtung 7 für jeweils ein Blech 8a einer Probe 8 gebildet, so dass die Probe 8 im Abstand von der Zugachse A und den Schwenkachsen B fixiert werden kann.
Die Spannvorrichtungen 7 sind jeweils aus einem stirnseitig am Basisteil 6 fest angeordneten und jeweils aus zwei Segmenten 9a bestehenden Spannbacken 9 und einem bewegbaren Spannbacken 10 gebildet, der an der nach aussen geführten Kolbenstange 11 einer hydraulisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit 12 kugelgelenkartig beweglich (nicht dargestellt) gehaltert ist. In der in 1 gezeigten Aufnahmestellung für die Probe überlappen die Segmente 9a der beiden Spannbacken 9 in Richtung der Zugachse A einander. Die Segmente 9a weisen eine geriffelte Spannfläche auf.
2 zeigt die Lagerung der Zugstangen 4 im Basisteil 6 in einem gebrochenen Horizontalschnitt. Überdies sind die überlappende Anordnung der Segmente 9a und das Profil der Probe 8 zu erkennen. Diese ist ein geschlossenes Profil mit zwei ausserhalb der Halterungen in vertikaler Richtung verlaufenden Reihen von Schweisspunkten 13.
Über eine nicht dargestellte Steuereinheit und die Hydraulikleitungen 14 werden die Spannvorrichtungen 7 betätigt und die eingelegte Probe 8 (1) mit ihren Blechen 8a zwischen den Spannbacken 9 und 10 fixiert. Anschliessend wird die Kolben-Zylinder-Einheit 5 über die Hydraulikleitung 15 betätigt, so dass die Halterung 2 von der Halterung 1 weggezogen wird. Dabei werden die Bleche 8a quer zu ihrer Anordnungsebene zugkraftbeaufschlagt und voneinander abgeschält, wobei die vertikal in Reihe angeordneten Schweisspunkte 13 nacheinander von unten nach oben ausgeknöpft werden (3). Nach Beendigung des Abschälens wird die Probe 8 aus der Schälvorrichtung entnommen, und es können die ausgeknöpften Schweisspunkte 13 durch eine Sichtprüfung nach vorbestimmten Kriterien beurteilt werden.

1: Halterung
2: Halterung
3: Zugstange
4: Zugstange
5: Kolben-Zylinder-Einheit
6: Basisteil
7: Spannvorrichtung
8: Probe
8a: Blech
9: Spannbacken
9a: Segment
10: Spannbacken
11: Kolbenstange
12: Kolben-Zylinder-Einheit
13: Schweißpunkt
14: Hydraulikleitung
15: Hydraulikleitung
A: Zugachse
B: Schwenkachse

Claims

Schälvorrichtung für die Prüfung von Punktschweissverbindungen mit zwei im Abstand und relativ zueinander bewegbar angeordneten Halterungen für eine aus durch Punktschweissen miteinander verbundenen Blechen gebildete Probe zur Übertragung von Zugkräften auf diese, wobei die Probe an den Halterungen derart fixierbar ist, dass die Schweisspunkte ausserhalb des Fixierbereiches der Halterungen zur Anordnung gelangen und dass die Halterungen quer zur Zugachse schwenkbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (1, 2) so gestaltet sind, dass die Probe (8) für den Schältest im Abstand von der Zugachse (A) und den Schwenkachsen (B) quer zur Zugrichtung an den Halterungen (1, 2) fixiert ist.
Schälvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die Zugachse (A), eine Halterung (1) ortsfest und die andere Halterung (2) ortsveränderlich angeordnet ist.
Schälvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsveränderlich angeordnete Halterung (2) mit einer hydraulisch oder elektromechanisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit (5) verbunden ist.
Schälvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (1, 2) jeweils aus einem schwenkbar an einer Zugstange (3, 4) angeordnetem Basisteil (6) und einer auf diesem angeordneten Spannvorrichtung (7) für ein Blech (8a) gebildet sind.
Schälvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtungen (7) jeweils aus einem stirnseitig am Basisteil (6) fest angeordneten Spannbacken (9) und einem mit einer hydraulisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit (12) verbundenen und gegenüber dem Spannbacken (9) bewegbaren Spannbacken (10) gebildet ist.
Schälvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Spannbacken (9) der beiden Basisteile (6) versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sie bei aneinander anliegenden Basisteilen (6) in Richtung der Zugachse (A) einander überlappen.
Schälvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (9) profilierte Spannflächen aufweisen.
Schälvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Spannbacken (10) beweglich an der Kolbenstange (11) der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (12) angeordnet sind.