DE2064034A1

DE2064034A1 - Verfahren zum Zusammenschweißen von zwei stirnseitig aneinander anhegenden Hohlzyhndern aus Metall und danach her gestellte Anordnung

Info

Publication number: DE2064034A1
Application number: DE19702064034
Authority: DE
Inventors: William Lionel Bricket Wood; Devon John Edward Markyate; Hertford shire Cook (Großbritannien). P
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1969-12-31
Filing date: 1970-12-28
Publication date: 1971-07-15
Also published as: FR2074314A5; AU2378970A

Description

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Augsburg, den 24·. Dezember 1970 Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England

Verfahren zum Zusammenschweißen von zwei stirnseitig aneinander anliegenden Hohlzylindern aus Metall und danach hergestellte Anordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenschweißen von zwei stirnseitig aneinander anliegenden Hohlzylindern aus Metall und eine danach hergestellte Anordnung.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden,

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Hohlzylinder aus Metall, z.B. Zahnräder oder dergl., stirnseitig zweckmäßiger bzw. besser miteinander zu verschweißen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Herstellen einer sich in beide Hohlzylinder erstreckenden Innenumfangsnut in der Bohrung dieser Hohlzylinder an deren stirnseitiger Berührungsstelle ,

b) Einsetzen eines Metallringes in die genannte Innenumfangsnut, und

c) Beaufschlagen der Anordnung mit einer Wärmestrahlung rund um deren Umfang an der stirnseitigen Berührungastelle der beiden Hohlzylinder in solcher Richtung und Stärke, daß diese Wärmestrahlung sowohl die Hohlzylinder durchdringt und sie an ihren aneinander anliegenden Stirnflächen miteinander verschweißt, als auch zumindest teilweise in den genannten Metallring eindringt.

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Vorzugsweise wird als Metallring ein Ring verwendet, welcher mindestens an einer Stirnfläche derart mit mindestens einer im wesentlichen radialen Rille bzw. Ausnehmung versehen ist, daß über diese Rille bzw. Ausnehmung die beim Schweißen in der Schweißzone auftretenden Gase abziehen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Metallring nach dem Schweißvorgang maschinell herausgearbeitet, d.h. entfernt.

lerner betrifft die Erfindung auch jegliche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Anordnungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Axial

schnitt von zwei gemäß der Erfindung miteinander verschweißten Zahnrädern,

lig. 2 , eine vergrößerte Darstellung

der Schweißzone der in Fig.

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dargestellten Anordnung, und.

Fig. 3 eine Seitenansicht eines im

Querschnitt kreisförmigen Metallringes der in Fig. 1 dargestellten Anordnung.

In Fig.1 ist eine Zweifach-Planetenradanordnung 11 mit Schräg- bzw. Schraubenverzahnung dargestellt, welche zwei Zahnräder 12, 13 mit Schräg- bzw. Schraubenverzahnung aufweist, die durch eine Schweißzone 14 miteinander verbunden sind, welche sich auch in die Außenumfangsflache eines Hilfsringes 15 hineinerstreckt, welcher in einer Innenumfangsnutⁱ16 untergebracht ist, die in der Bohrung der Anordnung an der Berührungsstelle der beiden Zahnräder gebildet ist und sich in beide Zahnräder hineinerstreckt.

Jedes der beiden Zahnräder 12 und 13 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 21 bzw. 22 versehen, welcher jeweils von der einen Stirnseite des betreffenden Zahnrades wegragt. Die einander zugewandten Stirnflächen dieser zylindrischen Abschnitte 21 und 22 liegen aneinander an und stellen Schweißverbindungsflächen dar.

Vor dem SchweißVorgang werden die einzelnen Zahnräder

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und 13 Jeweils durch Aufkohlung auf eine Tiefe von 0,38 mm bis 0,61 mm einsatzgehärtet und die aufgekohlte Schicht wird bei jedem Zahnrad jeweils von der Schweißverbindungsfläche, von den Außenumfangsflachen der genannten Abschnitte und von der Bohrung eines jeden Zahnrades bei der Schweißverbindungsfläche entfernt, um in der Anordnung 11 die Innenumfangsnut 16 bilden zu können. Eine auf die aufgekohlte Schicht gerichtete Wärmestrahlung hätte ein Springen dieser Schicht zur Folge. Durch das Entfernen der aufgekohlten Schicht zur Bildung der Innenumfangsnut 16 kann die Wärmestrahlung, z.B. ein Elektronenstrahl, ohne Beeinträchtigung der bei 20 angedeuteten Aufkohlungsschicht die Verbindungsfläche rund um die Bohrung eines jeden Zahnrades durchdringen, wie Fig. 2 zeigt, in welcher die Schmelz- bzw. Schweißzone mit 17 und die durch den SchweißVorgang wärmebeeinflußte Zone mit 18 bezeichnet ist.

Die Zahnräder 12 und 13, welche an der Schweißverbindungsfläche jeweils gleichen Bohrungsdurchmesser und gleichen Außendurchmesser haben, sind auf einem nicht dargestellten Dorn koaxial zueinander ausgerichtet und auf die äußeren Enden der beiden Zahnräder wird ein sie zusammendrückender Druck ausgeübt.

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Der Innendurchmesser des Hilfsringes 15 ist größer als der Durchmesser der Bohrung der beiden Zahnräder und der Außendurchmesser dieses Hilfsringes 15 ist z.B. etwa 0,05 mm kleiner als der Grund-Durchmesser der Innenumfangsnut 16, so daß sichergestellt ist, daß die relative Lage der Zahnräder durch den Dorn festgelegt ist und nicht durch den Außendurchmesser des Hilfsringes 15·

Die Wärmestrahlung wird jeweils gegen die Außenumfangsfläche der Anordnung an der Berührungsstelle der beiden Zahnräder gerichtet, so daß diese beiden Zahnräder miteinander verschweißt werden und sich die Wärmeenergie bzw. die Schweißzone in den Hilfsring hineinerstreckt, jedoch diesen Hilfsring nicht vollständig durchdringt. Die genaue Tiefeneinstellung der Wärmestrahlung erhält,man durch Versuche an Teststücken. Auf diese Weise verhindert der Hilfsring, daß die Energie der Wärmestrahlung auf den genannten Dorn einwirkt. Der Hilfsring dient außerdem zum Abstützen des geschmolzenen Metalles, so daß sich beim Abkühlen der Anordnung an der Berührungsstelle am Außenumfang der beiden Zahnräder eine Schweißraupe ergibt.

Der Hilfsring 15 weist an einer Stirnfläche radial

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verlaufende Rillen 19 auf, wie dies in Fig. J angedeutet ist, über welche die beim Schweißen in der Schweißzone entstehenden Gase abziehen können, so daß sich eine gute Schweißverbindung ergibt. Die über die Rillen abziehenden Gase gelangen über angrenzende Luftlöcher im Dorn in die umgebende Atmosphäre.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei der Herstellung von kleinen Zweifach-Zahnrädern mit Schrauben- bzw. Schrägerverzahnung von "Vorteil, da es hierbei, sofern die Anordnung vor dem Einsatzhärten zuerst geschweißt wird, nicht möglich ist, die Zähne des einen oder anderen Zahnrades fertigzuschleifen, da das betreffende andere Zahnrad jeweils zu nahe angeordnet ist.

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Claims

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Patentansprüche:

1J Verfahren zum Zusammenschweißen von zwei stirnseitig aneinander anliegenden Hohlzylindern aus Metall, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen einer sich in beide Hohlzylinder erstreckenden Innenumfangsnut in der Bohrung dieser Hohlzylinder an deren stirnseitiger Berührungsstelle,

t») Einsetzen eines Metallringes in die genannte Innenumfangsnut, und

c) Beaufschlagen der Anordnung mit einer Wärmestrahlung rund um deren Umfang an der stirnseitigen Berührungsstelle der beiden Hohlzylinder in solcher Richtung und Stärke, daß diese Wärmestrahlung sowohl die Hohlzylinder durchdringt und sie an ihren aneinander anliegenden Stirnflächen miteinander verschweißt, als auch zumindest teilweise in den genannten Metallring eindringt.

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2. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallring ein Ring verwendet wird, welcher mindestens an seiner Stirnfläche derart mit mindestens einer im wesentlichen radialen Rille bzw. Ausnehmung versehen ist, daß über diese Rille bzw. Ausnehmung die beim Schweißen in der Schweißzone auftretenden Gase abziehen können.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring nach dem Schweißvorgang maschinell wieder herausgearbeitet, d.h. entfernt wird.
4. Anordnung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3·
5. Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die, die, beiden aus Metall bestehenden Hohlzylinder (12, 13) miteinander verbindende Schweißzone (14) diese beiden Hohlzylinder radial vollkommen durchdringt.
6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte Schweißzone (14) zumindest teilweise auch in den Metallring (15) hinein erstreckt, welcher in der sich in beide Hohlzylinder (12, 13) erstreckenden

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Innenumfangsnut (16) untergebracht ist.

7· Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißzone (14) sich, im Axialschnitt gesehen, radial von außen nach innen verjüngt.

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