DE202012005397U1 - Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding - Google Patents

Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding

Info

Publication number
DE202012005397U1
DE202012005397U1 DE201220005397 DE202012005397U DE202012005397U1 DE 202012005397 U1 DE202012005397 U1 DE 202012005397U1 DE 201220005397 DE201220005397 DE 201220005397 DE 202012005397 U DE202012005397 U DE 202012005397U DE 202012005397 U1 DE202012005397 U1 DE 202012005397U1
Authority
DE
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
welding
sliding surface
spindle
reibschweißspitze
surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE201220005397
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grenzebach Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Grenzebach Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/1255Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/123Controlling or monitoring the welding process

Abstract

Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität der Schweißnaht beim Rührreibschweißen mit den folgenden Merkmalen: Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding with the following features:
a) einer Aufnahmeplatte (1) mit einem Antriebskopf (2) und einem Spindellager (4) zur Aufnahme einer Reibschweißspitze (9), wobei im Spindellager (4) eine spiralförmig ausgearbeitete Transportschnecke (6) die zum Abtransport von nicht benötigtem Material-Auftrag dient, in schräg nach außen führende Öffnungen (8) mündet. a) a receiving plate (1) with a drive head (2) and a spindle bearing (4) for receiving a Reibschweißspitze (9), (in the spindle stock 4) a spirally elaborated screw conveyor (6) which serves for transporting away not required, material application opens into obliquely outwardly leading openings (8).
b) die Längssachse des Spindellagers (4) ist gegen die Vertikale in einem Winkel von 2,8 bis 3,2 Grad geneigt, b) the longitudinal axis of the spindle bearing (4) is inclined to the vertical at an angle from 2.8 to 3.2 degrees,
c) die Gleitfläche der Drehspindel besteht aus einer ebenen Gleitfläche (10) und besonders zur Verschweißung von kurvenförmigen Nähten aus jeweils einer, auf zwei gegenüber liegenden Seiten anschließenden, zur Gleitfläche (11) in einem spitzen Winkel geneigten, in sich gewölbten Gleitfläche (11) c) the sliding surface of the rotary spindle comprises a flat sliding surface (10) and especially for welding curved seams in each case one adjoining on two opposite sides inclined (to the sliding surface 11) at an acute angle (in itself curved sliding surface 11)
d) die Reibschweißspitze (9) weist die Form eines Kegelstumpfes auf bei dem die Deckfläche in der Mitte erhöht ist, und wobei die Mantelfläche des Kegelstumpfes durch sechs trapezförmige Flächenstücke gebildet wird von... d) the Reibschweißspitze (9) has the shape of a truncated cone in which the top surface is increased in the center, and wherein the lateral surface of the truncated cone is formed by six trapezoidal flat pieces of ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Qualität von Rührreibwerkzeugen beim Rührreibschweißen. The invention relates to an improvement in the quality of Rührreibwerkzeugen during friction stir welding.
  • Anfang der neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts wurde das Rührreibschweißen, oder auch Reibrührschweißen genannt, entwickelt. The early nineties of the last century, the friction stir welding, or friction stir welding was called, developed. Das Rührreibschweißen wird unter anderem für das Schweißen von Aluminiumlegierungen mittlerweile in vielen relevanten Industriebereichen erfolgreich eingesetzt. Friction stir welding is used among other things for the welding of aluminum alloys now in many relevant industries successfully. Die Anwendungen reichen hierbei von Einzelstücken und Kleinserien bis hin zu größeren Serien. The applications range here of single pieces and small series to large series. Zum wirtschaftlichen Erfolg tragen neben der hervorragenden Güte der Schweißnaht auch die hohe Reproduzierbarkeit und die geringen Vorbereitungsarbeiten und Aufwendungen zur Nachbearbeitung bei. To economic success in addition to the excellent quality of the weld and the high reproducibility and low preparatory work and expenses contribute to the postproduction. Dieses Verfahren lässt sich sehr gut automatisieren und erlaubt eine Qualitätsüberwachung auf der Basis einer Maschinenüberwachung. This method can be very well automated and allows for quality control based on a machine monitoring.
  • Beim Rührreibschweißen wird im Fügebereich der zu verbindenden Materialien mittels der Reibung zwischen einem rotierenden, gleichzeitig translatorisch bewegten und mit Druck aufgebrachten, Werkzeug Reibungswärme erzeugt. When friction stir welding of the materials to be joined by means of the friction between a rotating, at the same time moved in translation and is applied with pressure, tool frictional heat is generated in the joining region. Das Werkzeug wird entlang des Fügebereichs bewegt und verrührt das plastifizierte Material im Inneren der Naht der zu verbindenden aneinander stoßenden Materialien. The tool is moved along the joining region and stirs the plasticized material in the interior of the seam to be joined abutting materials. Der aufgebrachte Druck presst das plastifzierte Material zusammen. The applied pressure forces the plastifzierte material together. Am Ende dieser Naht wird das Werkzeug aus dem Verbindungsbereich herausgezogen und die Schweißnaht ist unmittelbar belastbar. At the end of this seam, the tool is pulled out of the connecting region and the weld seam is directly loadable.
  • Aus der From the DE 10 2004 030 381 B3 DE 10 2004 030 381 B3 ist ein Verfahren zur Online-Qualitätsprüfung beim Reibrührschweißen bekannt, dem die Aufgabe zugrunde liegt, zuverlässig und einfach zu sein. discloses a method for on-line quality inspection in friction stir welding, which is an object to be reliable and simple.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird beansprucht, dass ein Reibrührwerkzeug unter drehender Bewegung und Druckbeaufschlagung in das Material zu verschweißender Werkstücke eingeführt und entlang einer Verbindungsstelle der zu verschweißenden Werkstücke geführt wird, wobei die Druckbeaufschlagung und/oder die während des Reibrührschweißprozesses auftretenden Schwingungen des Reibrührwerkzeugs, der zu verschweißenden Werkstücke oder anderer durch den Schweißprozess angeregter Elemente in Abhängigkeit der Zeit gemessen werden und anschließend mittels Fourier-Transformation in Frequenz-Amplitudenspektren umgewandelt werden, und dass die ermittelten Frequenz-Amplitudenspektren zur Qualitätsprüfung der erzeugten Schweißverbindung mit Referenzwerten verglichen werden. To achieve this object it is claimed that a friction stir under rotating motion and pressure introduced into the material to be welded workpieces and is guided along a junction of the workpieces to be welded, wherein the pressure and / or the vibrations of the Reibrührwerkzeugs that to occur during the friction stir welding process welded workpieces or other are measured and are then converted into frequency-amplitude spectra using Fourier transformation, and that the detected frequency-amplitude spectra for checking the quality of the welded joint produced are compared with reference values ​​by the welding process excited elements in function of time.
  • Ferner ist in der Further, in the DE 603 10 020 T2 DE 603 ​​10 020 T2 ein Verfahren zum Verbinden von Strukturkomponenten mittels Reibschweißen mit einem Verbindungsstift beschrieben, bei dem ein Verfahren zur Fertigung einer Strukturanordnung beansprucht wird, die folgenden Merkmale beinhaltend. a method for joining of structural components by means of friction welding described with a connecting pin, in which a method for manufacturing a structural assembly is claimed, the following features including.
  • Positionieren eines ersten Strukturelements, zumindest teilweise benachbart zu einem zweiten Strukturelement, um zwischen diesen eine Zwischenfläche zu definieren. Positioning at least partially to define adjacent a second structural element, between these an intermediate surface of a first structural member.
  • Einführen eines rotierenden Stiftes in das erste und zweite Strukturelement an der Zwischenfläche, um dabei eine Reibstiftschweißverbindung zu bilden, die das erste Strukturelement mit dem zweiten Strukturelement verbindet, und danach wird als letztes das folgende Merkmal beansprucht. Inserting a rotating pin in the first and second structural element at the interface, to thereby form a Reibstiftschweißverbindung connecting the first structural member to the second structural element, and thereafter, is claimed as a last resort the following feature.
  • Das Ausbilden einer lang gestreckten Schweißverbindung zwischen dem ersten und zweiten Strukturelement entlang der Zwischenfläche, wobei die lang gestreckte Schweißverbindung den Stift zumindest teilweise verbraucht. Forming an elongate weld joint between the first and second structural member along the intermediate surface, the elongate weld joint pin is at least partially consumed.
  • Weiter ist aus der Furthermore, from WO 2007/006669 A1 WO 2007/006669 A1 ein Rührreibschweißwerkzeug sowie ein Verfahren und eine Anordnung zur Echtzeit-Kontrolle eines Rührreibschweißprozesses durch Erfassung der Beschleunigungskräfte und/oder Schwingungen an dem Werkzeugkörper bekannt. a friction stir welding tool and a method and an arrangement for real-time control of a Rührreibschweißprozesses by detecting the acceleration forces and / or vibrations on the tool body is known.
  • Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, universell einsetzbares Rührreibschweißwerkzeug sowie ein Verfahren und eine Anordnung zur Echtzeit-Kontrolle eines Rührreibschweißprozesses bereit zu stellen, mit denen es gelingt, den Fügeprozess einfach und kostengünstig zu optimieren, sodass in seinem Ergebnis eine den Qualitätsanforderungen entsprechende Fügenaht ohne notwendige Nachbearbeitung entsteht und die Belastung der Rührreibschweißanlage minimiert wird. The object of this invention is based to provide a compact, all-purpose friction stir welding tool and a method and a system for real-time control of a Rührreibschweißprozesses with which it is possible to optimize the joining process easy and inexpensive, so that corresponding one of the quality requirements in its result joining seam is produced without the need for post-processing and the loading of the friction stir welding is minimized.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Rührreibschweißwerkzeug bestehend aus einem Werkzeuggrundkörper und einem Werkzeugrührbolzen mit einer Schulter und einem Stift, das nach dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ist, dass im Werkzeuggrundkörper mindestens ein Sensor zur Erfassung der auf den Werkzeuggrundkörper wirkenden Beschleunigungskräfte integriert ist. This object is achieved by a friction stir welding tool comprising a tool base body and a Werkzeugrührbolzen with a shoulder and a pin, which is characterized according to claim 1, characterized in that in the tool base body at least one sensor is integrated for detecting the force acting on the tool base body acceleration forces.
  • Die Standzeit des Werkzeugrührwerkzeugs wird im bekannten Stand der Technik nicht berücksichtigt. The service life of Werkzeugrührwerkzeugs is not considered in the prior art.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Standzeit des Werkzeugrührwerkzeugs von ca. 2 Stunden auf 15 Stunden zu erhöhen und die Qualität der Fügenaht so zu erhöhen, dass keinerlei Nachbearbeitung erforderlich ist. The present invention therefore has for its object to increase the service life of the Werkzeugrührwerkzeugs of about 2 hours to 15 hours and to increase the quality of the weld seam so that no post-processing is required.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by the device according to Claim. 1
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden näher beschrieben. The device of the invention will be described in more detail below.
  • Es zeigen im Einzelnen: In detail:
  • 1 1 : eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung Is a side view of the device according to the invention
  • 2 2 : einen Querschnitt aus dem Bereich des Schmelzprozesses A cross-section in the area of ​​the melting process
  • 3 3 : eine perspektivische Ansicht des Spindellagers Is a perspective view of the spindle bearing 4 4
  • 4 4 : eine Darstellung zur Wirkung der Transportschnecke A representation of the effect of the screw conveyor 6 6
  • 5 5 : Detail-Ansichten des Arbeitswerkzeugs : Detailed views of the working tool 7 7
  • 6 6 : Darstellung eines komplexen Schweißvorgangs Preparation of a complex welding operation
  • Die The 1 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. shows a side view of the device according to the invention.
  • Eine Aufnahmeplatte A receiving plate 1 1 verbindet einen Antriebskopf connecting a drive head 2 2 mit einer Werkzeugmaschine, zum Beispiel einem Roboterarm, die den gesamten Bewegungsablauf des Schweißvorgangs steuert. with a machine tool, for example a robot arm, which controls the entire movement sequence of the welding operation. Der Antriebskopf The drive head 2 2 weist einen Haltekegel comprises a support cone 3 3 auf, der der Halterung eines Spindellagers on which the holder of a spindle bearing 4 4 dient. serves.
  • Das Schweißgut the weld 5 5 besteht im dargestellten Fall aus einem schalenförmigen Formkörper auf den ein Blechformteil aufgeschweißt wird, das dieselbe Außenkontur aufweist wie der schalenförmige Formkörper. consists in the illustrated case consists of a cup-shaped molded body on which a sheet metal part is welded, which has the same outer contour as the shell-like form body. Zu Einzelheiten wird auf die Details are on the 2 2 und die and the 6 6 verwiesen. directed.
  • Zur Halterung des Schweißguts dienen in diesem Fall die Fixierbacken the fixing jaws are used to mount the weld in this case 15 15 , . 16 16 und and 17 17 . , Die aufgezeigten Doppelpfeile zeigen die Bewegungsrichtungen dieser Fixierbacken beim Einspannen und, nach erfolgtem Schweißvorgang, beim Lösen des Schweißguts The shown double arrows indicate the movement directions of these fixing jaws during clamping and, after completion of the welding process, while solving the weld 5 5 . ,
  • Die The 2 2 zeigt einen Querschnitt aus dem Bereich des Schmelzprozesses. shows a cross section in the area of ​​the melting process.
  • Im oberen Teil dieser Figur ist das Unterteil des Spindelllagers In the upper part of this figure is the lower part of the Dell spin bearing 4 4 dargestellt. shown.
  • Die beiden Hinweislinien die das Schweißgut The two lines of evidence that the weld 5 5 betreffen, zeigen auf der rechten Seite auf das, bei der Beschreibung der concern, pointing to the right on this, in the description of 1 1 erwähnte, Blechformteil. mentioned sheet metal part. Dieses Blechformteil ist hier in vergrößerter Darstellung im Querschnitt als senkrecht orientierte Schnittfläche zu sehen. This sheet metal part is shown in cross section as vertically oriented sectional area here in an enlarged view. Links neben der Begrenzungslinie des Blechformteils ist im Querschnitt der schalenförmige Formkörper im Querschnitt als schräg zulaufende Schnittfläche zu erkennen. To the left of the boundary line of the sheet metal part of the shell-shape body in cross section can be seen as a tapered cut surface in cross section.
  • Im Zentrum der Darstellung der The focus of the presentation of the 2 2 ist in schraffierter Form der untere Teil des Arbeitswerkzeugs is hatched in the form of the lower part of the working tool 7 7 und der Reibschweißspitze and Reibschweißspitze 9 9 gezeigt. shown. Hier wird deutlich, dass die Reibschweißspitze Here it is clear that the Reibschweißspitze 9 9 mittels der durch ihre Drehung verursachten Erhitzung des Schweißguts by means of its rotation caused by heating of the weld 5 5 zum größten Teil in den Bereich des Blechformteils eingetaucht ist und lediglich mit ihrer Seitenkante den Formkörper tangential durch Reibung erwärmt. is immersed for the most part in the area of ​​the sheet metal part and only heated by its side edge to form the body tangentially by friction.
  • Im Randbereich des Arbeitswerkzeugs In the edge region of the working tool 7 7 sind auf beiden Seiten die Vertiefungen der im Querschnitt auf diese Weise erkennbaren Transportschnecke on both sides of the wells of the recognizable in cross section in this manner transport screw 6 6 zusehen. watching. Mittels dieser Transportschnecke By means of this screw conveyor 6 6 wird erreicht, dass der beim Schweißvorgang entstehende Material-Auftrag, der normalerweise den Bereich um die Transportschnecke it is achieved that the resulting material during the welding process job that usually the area around the screw conveyor 6 6 zusetzt und nach etwa 2 Stunden Betriebszeit den kompletten Austausch eines Arbeitswerkzeugs erfordert, nach oben befördert wird und über die Öffnungen is added and after about 2 hours of operation requires the complete replacement of a working tool, is transported up and over the openings 8 8th austritt. exit. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Standzeit des Arbeitswerkzeugs sich auf signifikante Weise erhöht. In this way, the invention ensures that the service life of the working tool increases in a significant way.
  • Die The 3 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spindellagers shows a perspective view of the spindle bearing 4 4 . ,
  • Neben einer Öffnung In addition to an opening 8 8th und dem Transportschneckenlager and transport worm bearing 12 12 ist hier vor allem die Gleitfläche is especially the sliding surface 10 10 zu erkennen mittels der die Eintauchtiefe der Reibschweißspitze to recognize by means of which the immersion depth of the Reibschweißspitze 9 9 begrenzt wird. is limited. Als Besonderheit sind im Anschluss an die Gleitfläche As a special feature in connection to the sliding surface 10 10 beiderseits noch jeweils eine geneigte, in sich gewölbte Gleitfläche on either side yet each having an inclined, curved sliding surface is in 11 11 angefügt. added. Diese dient der Erleichterung des Schweißvorgangs generell und beim Verschweißen von kurvenförmigen Formstücken. This serves only to facilitate the welding process and the welding of curved moldings.
  • Die The 4 4 zeigt eine Darstellung zur Wirkung der Transportschnecke shows a representation of the effect of the screw conveyor 6 6 . , In zentraler Lage ist hier einerseits das Arbeitswerkzeug Centrally located here on the one hand the working tool 7 7 und andererseits in dessen Wirkbereich die Reibschweißspitze and on the other hand, in whose active range the Reibschweißspitze 9 9 im Querschnitt zu erkennen. seen in cross section. Im Anschluss an die Reibschweißspitze Following the Reibschweißspitze 9 9 ist in dem gezeigten zylinderförmigen Ansatzstück eine Transportschnecke is shown in the cylindrical extension piece a screw conveyor 6 6 eingearbeitet. incorporated. Die Drehrichtung dieser Transportschnecke The direction of rotation of the screw conveyor 6 6 ist so gewählt, dass der an der Rührreibspitze auftretende Materialauftrag is selected so that the material deposition occurring at the Rührreibspitze 13 13 über die Steigung der Transportschnecke on the pitch of the screw conveyor 6 6 nach oben und über die Öffnungen up and over the openings 8 8th in dem Werkzeughalter in the tool holder 14 14 später nach außen abtransportiert wird. is later transported to the outside. Die Drehrichtung der Transportschnecke The direction of rotation of the screw conveyor 6 6 kann jedoch auch entgegengesetzt gewählt werden um nach dem Schweißvorgang Reste des Materialauftrags but can also be selected opposite to after welding residues of the material deposit 13 13 leichter entfernen zu können. make it easier to remove. Der Materialauftrag The material is applied 13 13 ist hier als punktförmig dargestelltes Streugut gezeichnet, er besteht in der Praxis aus einem Endlosstrang und wird mechanisch entfernt. is drawn as a point shown grit here, it consists in practice of an endless strand and is mechanically removed. Auf diese Weise wird die Verschmutzung der behandelten Schweißstelle weitgehend unterbunden und die Standzeit der des Schweißwerkzeugs von etwa 2 Stunden auf bis zu 15 Stunden erhöht. In this way the contamination of the treated weld is largely prevented and increases the service life of the welding tool of about 2 hours up to 15 hours.
  • Zur Verstärkung dieses Effekts kann in einer besonderen Ausbauform der zusätzliche Einsatz von Ultraschallwellen und/oder Mitteln zum Absaugen erfolgen. To reinforce this effect in a special extension form, the additional use of ultrasonic waves and / or agents can be made for sucking.
  • Die The 5 5 zeigt nähere Detail-Ansichten des Arbeitswerkzeugs shows more detailed views of the working tool 7 7 . , Im Teil a dieser Figur ist das Arbeitswerkzeug In part a of this figure is the working tool 7 7 mit der Reibschweißspitze with the Reibschweißspitze 9 9 im Querschnitt dargestellt. shown in cross section. Der hier gezeigte Detailkreis ist im Teil b der The detail circle shown here is in part b 5 5 vergrößert herausgezeichnet. enlarges drawn out. In dieser Darstellung sind dann in dem ferner gezeigten Detailkreis an der Kante des Arbeitswerkzeugs are then in this representation in further detail shown circle at the edge of the working tool 7 7 die Vertiefungen der Transportschnecke the depressions of the screw conveyor 6 6 zu erkennen. to recognize.
  • Im Teil d der In part d of 5 5 ist das Arbeitswerkzeug is the working tool 7 7 in gedrehter Stellung im Querschnitt gezeigt. shown in rotated position in cross section. Hierzu gehört die Teilansicht der This includes the partial view of the 5c 5c , in der die Reibschweißspitze In which the Reibschweißspitze 9 9 von unten gezeigt ist, wobei in Verbindung mit der Darstellung in der is shown from below, in connection with the illustration in 5e 5e die Ausgestaltung der Reibflächen the configuration of the friction surfaces 18 18 der Reibschweißspitze the Reibschweißspitze 9 9 gut zu erkennen sind. are clearly visible. Die Reibschweißspitze the Reibschweißspitze 9 9 weist die Form eines Kegelstumpfes auf bei dem die Deckfläche in der Mitte erhöht ist. has the shape of a truncated cone in which the top surface is increased in the middle. Hierbei wird die Mantelfläche des Kegelstumpfes durch sechs trapezförmige Flächenstücke gebildet, von denen drei Flächenstücke jeweils am Umfang gleichmäßig verteilt sich in einem Winkel von 120 Grad gegenüber liegen und einen größeren Anteil als 1/6 am Kreisumfang beanspruchen. Here, the lateral surface of the truncated cone is formed by six trapezoidal surface pieces, of which three patches each on the periphery evenly distributed facing each other and take up a greater proportion than 1/6 the circumference at an angle of 120 degrees. Das heißt, es wechseln sich am Umfang des, die Reibschweißspitze That is, there alternate on the circumference of the Reibschweißspitze 9 9 bildenden, Kegelstumpfes größere und kleinere trapezförmige Flächenstücke ab. forming a truncated cone, large and small trapezoidal patches from.
  • Die The 6 6 zeigt die Darstellung eines komplexen Schweißvorgangs. shows the representation of a complex welding operation.
  • In dieser In this 6 6 wird am Beispiel eines speziellen Schweißguts mit einem zu verschweißenden Formteil in Schalenform bei dem die zu verschweißende Seite flach ausläuft, und einem darauf zu befestigenden Formblech, demonstriert, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei Schweißvorgängen an gebogenen Formteilen angewendet werden kann. is an example of a specific weld metal in which the terminating flat with a part to be welded in the form of shell mold to be welded side and to be fastened thereon a shaped plate, demonstrates how the inventive method for welding operations can be applied to curved moldings.
  • Im linken Teil der The left part of 6 6 ist eine Vorrichtung is a device 22 22 zur Aufnahme eines schalenförmigen Schweißguts for receiving a shell-shaped weld 20 20 mit Blick von der Seite dargestellt. presented with a view from the side. Dieses Schweißgut this weld 20 20 wird mittels eines linken Fixierbackens by means of a left Fixierbackens 15 15 , eines rechten Fixierbackens , A right Fixierbackens 16 16 und eines mittleren Fixierbackens and a middle Fixierbackens 17 17 in seiner Lage so fixiert, dass es mit einer Frontplatte fixed in its position so that it with a front plate 19 19 verschweißt werden kann. can be welded. Die jeweiligen Doppelpfeile verdeutlichen die Verfahrwege der genannten Fixierelemente The respective double arrows show the paths of the said fixing elements 15 15 , . 16 16 , . 17 17 beim Einspannen und Lösen des Schweißguts during the clamping and releasing of the weld 20 20 . , Das Schweißgut the weld 19 19 in Form einer Frontplatte in the form of a front plate 19 19 wird mittels einer oder, bei längeren Schweißnähten, mehrerer Fixierbacken by means of one or, at longer welding seams, several fixing jaws 21 21 in seiner zu verschweißenden Lage fixiert. fixed in its position to be welded.
  • Der in der The Indian 6 6 gestrichelt gezeichnete Schnitt AA ist auf der rechten Seite im Querschnitt zur Verdeutlichung herausgezeichnet. dotted section AA drawn out on the right side in cross section for clarity. Hier ist zu erkennen, wie das Schweißgut in Form der Frontplatte Here it can be seen how the weld metal in the form of the front panel 19 19 auf dem Rand des Schweißguts in Form der Schale on the edge of the weld metal in the form of the shell 20 20 aufliegt und in dieser Lage mittels einer oder mehrerer Fixierbacken and rests in this position by means of one or more fixing jaws 21 21 fixiert wird. is fixed. Zur Kontrolle des gewünschten Anpressdrucks der Fixierbacken To control the desired contact pressure of the fixing jaws 21 21 sind ein oder mehrere Sensoren one or more sensors 24 24 vorgesehen. intended.
  • Zur Darstellung des erfindungsgemäßen Schweiß-Verfahrens ist im linken Teil der To illustrate the welding process of the invention is in the left part of the 6 6 an der rechten bogenförmig verlaufenden Schweißstelle ein Haltekegel on the right arcuate weld a support cone 3 3 mit einem Spindellager with a spindle bearing 4 4 im Betrieb gezeigt. shown in operation.
  • Die Neigung der Längsachse des Spindellagers The inclination of the longitudinal axis of the spindle bearing 4 4 gegenüber der Vertikalen (2,9 bis 3,2 Grad), die Neigung der Flächen relative to the vertical (2.9 to 3.2 degrees), the tilt of the faces 11 11 und der Anpressdruck der Gleitfläche and the contact pressure of the sliding surface 10 10 sind den speziellen Anforderungen der hier beschriebenen Schweißaufgabe angepasst. adapted to the specific requirements of the welding task described here.
  • Zur Überprüfung der Qualität der erzeugten Schweißnaht dient ein Überwachungssystem used to check the quality of the weld produced a monitoring system 23 23 , das in der Form einer optischen Überwachung erfolgen kann. , Which may be in the form of an optical monitoring. Auch die Überwachung der genauen Lage der zu verschweißenden Teile vor dem Schweißvorgang ist erfindungsgemäß vorgesehen. The monitoring of the exact position of the parts to be welded before the welding process according to the invention is provided.
  • Die komplexe Steuerung der beschriebenen Bewegungsabläufe erfordert eine spezielle Regelung The complex control of the movement sequences described requires a special control
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Aufnahmeplatte (Roboterarm) Receiving plate (robot arm)
    2 2
    Antriebskopf powerhead
    3 3
    Haltekegel (Spindellager) Support cone (Spindle bearings)
    4 4
    Spindellager spindle bearings
    5 5
    Schweißgut weld
    6 6
    Transportschnecke screw conveyor
    7 7
    Arbeitswerkzeug (Drehspindel) Working tool (spindle)
    8 8th
    Öffnungen für den Abtransport des Material-Auftrags Openings for the removal of material contract
    9 9
    Reibschweißspitze Reibschweißspitze
    10 10
    Gleitfläche sliding surface
    11 11
    geneigte, gewölbte Gleitflächen inclined, curved sliding surfaces
    12 12
    Transportschneckenlager (Drehspindel) Transport worm screw bearing (spindle)
    13 13
    Materialauftrag material application
    14 14
    Werkzeughalter toolholder
    15 15
    linker Fixierbacken zur Schalenaufnahme left fixing jaws to pan receiver
    16 16
    rechter Fixierbacken zur Schalenaufnahme right fixing jaws to pan receiver
    17 17
    mittlerer Fixierbacken zur Schalenaufnahme medium fixing jaws to pan receiver
    18 18
    Reibflächen friction surfaces
    19 19
    Schweißgut Frontplatte Weld metal front panel
    20 20
    Schweißgut Schale weld metal shell
    21 21
    Fixierbacken zur Fixierung der Frontplatte Fixing jaws for fixing the front panel
    22 22
    Vorrichtung zur Aufnahme der Schale Means for receiving the shell
    23 23
    Qualitätsprüfungssystem Quality inspection system
    24 24
    Sensor für die Kontrolle des Andrucks der Frontplatte Sensor for the inspection of the proof of the front panel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • DE 102004030381 B3 [0004] DE 102004030381 B3 [0004]
    • DE 60310020 T2 [0006] DE 60310020 T2 [0006]
    • WO 2007/006669 A1 [0010] WO 2007/006669 A1 [0010]

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität der Schweißnaht beim Rührreibschweißen mit den folgenden Merkmalen: a) einer Aufnahmeplatte ( Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding with the following features: a receiving plate (a) 1 1 ) mit einem Antriebskopf ( ) (With a drive head 2 2 ) und einem Spindellager ( ) And a spindle stock ( 4 4 ) zur Aufnahme einer Reibschweißspitze ( ) (To receive a Reibschweißspitze 9 9 ), wobei im Spindellager ( ), Where (in the spindle bearings 4 4 ) eine spiralförmig ausgearbeitete Transportschnecke ( ) A spirally elaborated conveying screw ( 6 6 ) die zum Abtransport von nicht benötigtem Material-Auftrag dient, in schräg nach außen führende Öffnungen ( ) Which serves for the removal of material is not needed order, in obliquely outwardly leading openings ( 8 8th ) mündet. ) Opens. b) die Längssachse des Spindellagers ( b) (the longitudinal axis of the spindle bearing 4 4 ) ist gegen die Vertikale in einem Winkel von 2,8 bis 3,2 Grad geneigt, c) die Gleitfläche der Drehspindel besteht aus einer ebenen Gleitfläche ( ) Is inclined to the vertical at an angle from 2.8 to 3.2 degrees, c) the sliding surface of the rotary spindle comprises a flat sliding surface ( 10 10 ) und besonders zur Verschweißung von kurvenförmigen Nähten aus jeweils einer, auf zwei gegenüber liegenden Seiten anschließenden, zur Gleitfläche ( (), And especially for welding curved seams in each case one adjoining on two opposite sides, to the sliding surface 11 11 ) in einem spitzen Winkel geneigten, in sich gewölbten Gleitfläche ( ) Inclined at an acute angle, curved in itself sliding surface ( 11 11 ) d) die Reibschweißspitze ( ) D) the Reibschweißspitze ( 9 9 ) weist die Form eines Kegelstumpfes auf bei dem die Deckfläche in der Mitte erhöht ist, und wobei die Mantelfläche des Kegelstumpfes durch sechs trapezförmige Flächenstücke gebildet wird von denen drei Flächenstücke jeweils am Umfang gleichmäßig verteilt sich in einem Winkel von 120 Grad gegenüber liegen und einen größeren Anteil als 1/6 am Kreisumfang beanspruchen. ) Has the shape of a truncated cone in which the top surface is increased in the center, and wherein the lateral surface of the truncated cone is formed by six trapezoidal flat pieces of which three patches each lie on the circumference evenly distributed at an angle of 120 degrees from and greater proportion than 6.1 require the circumference.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Längsachse des Spindellagers ( Device according to claim 1, characterized in that the inclination of the longitudinal axis of the spindle bearing ( 4 4 ), die Neigung der Flächen ( ), The inclination of the surfaces ( 11 11 ) und der Anpressdruck der Gleitfläche ( ) And the contact pressure of the sliding surface ( 10 10 ) so bemessen sind, dass sie zur Verschweißung eines dünnen, an den Seiten kurvenförmig berandeten, Bleches mit einem schalenförmig gestalteten, an den Rändern in gleicher Weise berandeten, Formkörpers optimiert sind. ) Are dimensioned so that they for welding a thin edged curved on the sides, with a sheet metal cup shaped, bounded by the edges in the same manner, the molded body are optimized.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck der Gleitflächen ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pressure of the sliding surfaces ( 10 10 , . 11 11 ) einstellbar ist, und die jeweilige Einstellung gemessen und angezeigt wird. ) Is adjustable, and is measured the respective setting and displayed.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der zu verschweißenden Bauteile Mittel verwendet werden, deren Anpressdruck einstellbar ist und bei denen der Anpressdruck überwacht wird. Device according to one of the preceding claims, characterized in that for fixing the components to be welded agents are used, whose pressure is adjustable and in which the contact pressure is monitored.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis des Schweißprozesses optisch überwacht wird. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the result of the welding process is monitored optically.
DE201220005397 2012-05-31 2012-05-31 Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding Expired - Lifetime DE202012005397U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201220005397 DE202012005397U1 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201220005397 DE202012005397U1 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202012005397U1 true DE202012005397U1 (en) 2012-06-21

Family

ID=46580040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201220005397 Expired - Lifetime DE202012005397U1 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Apparatus for improving the quality of the welding friction stir welding

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202012005397U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017025078A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Grenzebach Maschinenbau Gmbh Device and method for homogeneously welding two-dimensionally bent structures by friction stir welding

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004030381B3 (en) 2004-06-23 2006-01-12 Eads Deutschland Gmbh Online quality testing method for use during friction stir welding comprises feeding a friction tool under rotation and pressure into the material of the workpieces being welded and guiding along a joining site of the workpieces
WO2007006669A1 (en) 2005-07-09 2007-01-18 Technische Universität Ilmenau Friction stir welding tool and method and assembly for the real-time control of a friction stir welding process
DE60310020T2 (en) 2002-04-29 2007-07-05 The Boeing Co., Seattle Joining of structural components by means of friction welding to a connecting pin

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60310020T2 (en) 2002-04-29 2007-07-05 The Boeing Co., Seattle Joining of structural components by means of friction welding to a connecting pin
DE102004030381B3 (en) 2004-06-23 2006-01-12 Eads Deutschland Gmbh Online quality testing method for use during friction stir welding comprises feeding a friction tool under rotation and pressure into the material of the workpieces being welded and guiding along a joining site of the workpieces
WO2007006669A1 (en) 2005-07-09 2007-01-18 Technische Universität Ilmenau Friction stir welding tool and method and assembly for the real-time control of a friction stir welding process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017025078A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Grenzebach Maschinenbau Gmbh Device and method for homogeneously welding two-dimensionally bent structures by friction stir welding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0288884A1 (en) Weld
EP2561951A1 (en) Device and method for manufacturing a butt joint between rotation-symmetrical bodies with local forming of the abutting zone of the held bodies
DE202011051331U1 (en) Rotary table machine tool with laser welding station
DE19731638A1 (en) Procedure for making frictional spot-welded joints using rubbing pin
DE102007042739A1 (en) Clamping device for clamping at least two components
DE202010001125U1 (en) Device for holding serving for the production of dental prostheses blanks
DE102014203757A1 (en) A method of joining at least two components with punch rivets, apparatus for carrying out the method, production installation and use of the method
DE4032881A1 (en) Aligning and clamping mandrel for gear blanks, etc. - has expanding collet to centre and clamp blank, with locking spring loaded rods for face support
DE3705878A1 (en) Apparatus for producing a folded container with a double seam to a container-lid
DE102007020167A1 (en) Modular tool holder
DE10052443A1 (en) Combination machine
DE19910928A1 (en) A process for producing a cage for a roller bearing and cage produced by the process
EP0661137B1 (en) Apparatus for rolling engine crankshaft journals, tool and method for rolling of adjacent and staggered crankshaft journals
DE19522247A1 (en) Sample for testing of strength of spot welds or riveted joints
DE202014003072U1 (en) Means for detecting the mechanical forces at the Schweißpin - peak in the process of friction stir welding
DE19741562A1 (en) Caulking method to fasten component in hollow-cylindrical housing
DE19947588A1 (en) Machine tool has holder with first and second holder parts for first and second workpieces; workpieces can be exactly positioned relative to each other for common machining
DE102009059676A1 (en) Method and apparatus for folding of one or more sheets
DE102006055286A1 (en) Friction agitating welding device for aircraft construction, has welding support and vacuum holding devices are displaced into operating position, to operate in operating position of longitudinal edges of components within seam forming area
DE4411246A1 (en) Connection end for winding hoses
DE19945743A1 (en) Method and apparatus for joining overlapping plate-shaped parts
EP2792431A1 (en) Machining system for structural components of aircraft
DE4225008C1 (en)
DE3822807C1 (en) Method of welding thin-walled heat-exchanger tubes to the rear of a tube plate
DE10338170B4 (en) Rollfalzvorrichtung and their use

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R207 Utility model specification

Effective date: 20120816

R156 Lapse of ip right after 3 years