DE2058491C - Kaltpreßschweißmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kaltpreßschweißmaschine zum Schweißen dünner Werkstücke unter Erwärmung mit einem oberen bewegbaren und einem unteren feststehenden Preßstempel und mit der Preßkraft entgegenwirkenden Kraftgliedern, die im Ruhezustand den oberen vom unteren Preßstempe! entfernt halten.

Die erfindungsgemäße Kaltpreßschweißmaschine kann beispielsweise zur Befestigung einer Reihe von elektrischen Kontakten aus Edelmetall an einem Streifen aus unedlem Metall wie z. B. Kupfer oder einer Kupferlegierung verwendet werden.

Ein derartiger Anwendungsfall des Kaltpreßschweißens ist bereits in der Zeitschrift »Werkstattstechnik«, 58 (1965), Heft 3. Seite 137 beschrieben.

Aus dieser Zeitschrift ist ferner eine Kaltpreßschweißmaschine bekannt, die sowohl der Preßkraft % <, entgegenwirkende als auch einen oberen beweglichen Preßstempel und einen unteren feststehenden Preßstempel besitzt. Weiterhin ist es aus dieser Zeitschrift grundsätzlich bekannt, beim Kaltpreßschweißen zumindest eine geringe Erwärmung der Werkstückteile 6it vorzunehmen, um auf diese Weise den erforderlichen Verformungsgrad zu vermindern.

Beim Kaltpreßschweißen zur Verbindung von Metallteilen ist es erforderlich, zur Schaffung wirksamer Oberflächen die zu verbindenden Metallteile um ein μ bestimmtes Maß plastisch zu verformen. Das Maß der notwendigen Verformung ist im allgemeinen verhältnismäßig groß, was bei diesen Werkstücken zu Schwierigkeiten führen kann; auch verbleiben durch die Verformung in dem verbundenen Werkstück innere Spannungen, deren Beseitigung durch einen nachträglichen Glühvorgang zwar möglich, jedoch nicht in allen Fällen optimal ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kaltpreßschweißmaschine zu schaffen, die gute Schweißverbindungen auch bei dünnen Werkstückteilen bei verhältnismäßig geringer plastischer Verformung derselben und ohne anschließendes Spannungs

freiglühen ermöglicht.

Eine diesen Anforderungen gerecht werdende Kaltpreßschweißmaschine der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Elektromagneten, der zur Erzeugung der Preßkraft auf einen den oberen Pießstempd tragenden, ferromagnetischen Halter einwirkt, und durch eine vom Elektromagneten erregte Induktionsspule, deren Pole zur Widerstandserwärmung der Werkstücke an den oberen und den unteren Preßstempel angeschlossen

Der erfindungsgemäßen Kaltpreßschweißmaschine

liegt somit das Prinzip zugrunde.

a) die erforderliche Verformungskraft mittels eines Elektromagneten aufzubringen, der

b) gleichzeitig dazu dient, mittels einer von ihm er regten Induktionsspule und des von dieser abgegebe nen Stroms die Werkstücke zur Vermeidung von Spannungen zu erwärmen.

Der mit der erfindungsgemäßen Kaltpreßschweiß maschine erzielbare Fortschritt besteht hauptsächlich in der erweiterten Anwendbarkeit derselben und in der qualitativen Verbesserung der damit herstellbaren Kaltpreßschweißverbindungen.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbei spiel der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen dem unteren Preß stempel und dem oberen Preßstempel vorgesehen.

Die von dem Elektromagneten erregte Induktionsspule kann alternativ auf den ferromagnetischen Halter oder auf das Joch des Elektromagneten aufgewik kelt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine Kaltpreßschweißmaschine gemäß der Erfindung darstellt.

Die Maschine ist mit einem Bett 1 als feststehendes Fundament versehen. Auf dem Bett 1 sind vier Säulen aufgerichtet, von denen 2:wei Säulen 2 und gezeigt sind. Eine Grundplatte 4 ist an den oberen Abschnitten der Säulen befestigt. Ein Joch 6 eines Elektromagneten 5 ist auf der Grundplatte 4 befestigt. Der Elektromagnet weist eine Erregerspule auf, und Stromschienen 8 verbinden die Spule 7 mit einer Stromquelle. An den Stromschienen 8 ist eine geeignete nichtgezeigte Schalteinrichtung vorgesehen.

Ein ferromagnetischer Halter 9 überbrückt zwei Pole 10 und 11 des Elektromagneten 5. Der Halter wird von den Polen 10 und 11 angezogen, wenn die Erregerspule 7 erregt wird, er wird aber durch Schraubenfedern 12 und 13 von den Polen 10 und 11 in einem Abstand D gehalten, wenn die Spule nicht erregt ist. Die Schraubenfedern 12 und 13 sind konzentrisch auf Führungsstangen 14 und' 15 angeordnet, die an der Grundplatte 4 befestigt sind, und die oberen Enden dieser Schraubenfedern tragen mit Hilfe von Laschen 16 und 17 den ferromagnetischen Halter 9 und einen oberen bewegbaren Preßstempel.

der an dem Halter 9 befestigt ist. Der obere Preßstempel 18 ist aus nicht magnetischem Metali hergestellt.

Eine Induktionsspule 19 mit wenigen Windungen, beispielsweise mit einer Windung, ist auf dem Halter 9 vorgesehen. Diese Induktionsspule 19 bildet die Sekundärwirkung eines Transformators, der aus dem Elektromagneten 5 und dem Halter 9 besteht.

Ein unterer feststehender Preßstempel 20 ist koaxial zu dem oberen Preßstempe! 18 auf dem Bett I m vorgesehen. Der Abstand d zwischen der oberen Arbeitsfläche 21 des unteren Preßstempeis 20 und der unteren Arbeitsfläche 22 des oberen Preßstempels 18 ist einstellbar. Die Abschnitte der Arbeitsfläche» 21 und 22 bestehen aus Hartmetall. Biegsame Strom- π schienen 23 und 24 sind vorgesehen, um die Spannung, die in der auf den ferromagnetischen Halter 9 aufgewickelten Induktionsspule 19 erzeugt worden ist, zwischen dem oberen Preßstempel 18 und dem unteren Preßstempel 20 anzulegen.

Zwei miteinander zu verbindende Metallteile werden auf die Arbeitsfläche 21 des unteren Preßstempels 20 aufgelegt, und die Kaltpreßschweißunei dieser Teile wird durchgeführt durch Schließen des Erregerkreises des Elektromagneten 5. das heißt durch Betätigung der Schalteinrichtung auf den Stromschienen 8. Die Schalteinrichtung kann mittels eines Steuerkreises in einem vorherbestimmten Zeitintervall betätigt werden.

Die beschriebene Maschine hat zwei Funktionen: Eine von ihnen ist diejenige des Elektromagneten 5. der den Halter 9 anzieht, um das Stauchen der Metallteile durchzuführen. Die andere von ihnen ist diejenige des Transformators, der aus dem Elektromagneten 5, dem Halter 9 und der Induktionsspule 19 be- ^ steht. Das Joch 6 des Elektromagneten 5 und der Halter 9 bilden den Kern des Transformators, und die Erregerspule 7 und die Induktionsspule 19 bilden die Primär- bzw. Sekundärwicklung des Transformators. Die beiden genannten Funktionen der Maschine -to treten sofort ein, aber dk Funktion als Transformator ist vorherrschend und besonders stark, wenn der Abstand D sich dem Wert null nähert.

Entsprechend kann der Verbindungsvorgang der Metallteile grob in die beiden folgenden Stufen unterteilt werden:

1. Plastische Verformung der Metallteile, die verursacht wird durch die Abwärtsbewegung des oberen Preßstempels 18;

2. Erhitzung der Metallteile in stark zusammengedrücktem Zustand durch einen durch sie hindurchfließenden elektrischen Strom.

Von diesen Stufen entspricht die erste Stufe der Stauchstufe eines üblichen Kaltpreßschweiß Vorgangs. Andererseits ist die zweite Stufe eine solche, die von einem üblichen Glühvorgang unterschieden werden sollte, da diese Stufe durchgeführt wird, ohne daß die von dem oberen Preßstempel 18 aufgebrachte Kraft vermindert wird. Wenn beim üblichen Kaltpreßschwei ßen die miteinander verbundenen Metallteile nach dem Ablauf einer verhältnismäßig langen Zeitsoannc geglüht werden, um die innere Spannung in den Metallteilen abzubauen, zerstört die innere Spannung, wenn sie stark genug ist. den Verbindungszustand der Metallteile im Verlauf der genannten Zeitspanne. Die Zerstörung des Verbindungszustarids ist beson ders stark im ersten Stadium der genannten Zeitspan iie. Im Fall der oben erwähnten zweiten Stufe wird die innere Spannung in einem Zustand abgebaut, in dem der Verbindungszustand der Metallteile noch verbessert wird.

In vielen Fällen muß die gesamte Verringerung der Dicke Δί der Metallteile wenigstens 20% der gesamten Dicke t der Metallteile betragen. Das heißt D und d werden entsprechend ausgewählt, um das Verhältnis von D-(d-t) gO,2 / zu erfüllen. Die Schlagkraft zum Stauchen der Metallteile kann vergrößert oder verringert werden durch Verändern der Werte D und d. Die Maschine gemäß der Erfindung kann breite Anwendung finden mit Ausnahme bei harten und brüchigen Metallen, wie z. B. bei reinem Wolfram, oder bei zu weichem Metall, wie z. B. bei reinem Blei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kaltpreßschweißmaschine zum Schweißen dünner Werkstücke unter Erwärmung mit einem oberen bewegbaren und einem unteren feststehenden Preßstempel und mit der Preßkraft entgegenwirkenden Kraftgliedern, die im Ruhezustand den oberen vom unteren Preßstempel entfernt halten, gekennzeichnet durch einen Elektromagneten (5). der zur Erzeugung der Preßkraft auf einen oberen Preßstempel (18) tragenden, ferromagnetischen Halter (9) einwirkt, und durch eine vom Elektromagneten (5) erregte Induktionsspule (19), deren Pole zur Widerstandserwärmung der Werkstücke an den oberen (18) und den unteren Preßstempel (20) angeschlossen sind.

2. Kaltpreßschweißmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen dem unteren Preßstempel (20) und dem oberen Preßstempel (!8) vorgesehen ist.

3. Kaltpreßschweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktionsspule (19) auf den ferromagnetischen Halter (9) aufgewickelt ist.

4. Kaltpreßschweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (19) auf das Joch (6) des Elektromagneten (5) aufgewickelt ist.

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