DE2216560A1 - Verfahren zum verschweissen zweier werkstuecke mittels elektrischer widerstandstumpfschweissung sowie anwendung desselben - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR-ING h5Q3R DIPL-INO. STELLRPUHT M.'Se. _

DIPL.WYS.DR.GRIESSBACH DIPL-PHYS.HAECKE* 2 2 1 D O O U

Z STUTTGART-I. UHLANDSTR. 14 c

H.A. Schlatter AG Schlieren/Zürich

Verfahren zum Verschwel ssen zweier Werkstücke mittels elektrischer V/i der standstumpf schwe issung sowie Anwendung desselben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweissen zweier Werkstücke mittels elektrischer Widerstandstumpfschweissung sowie eine Anwendung des Verfahrens.

■ Beim Verbinden zweier Werkstücke mittels der elektrischen V/iderstandstumpfschweissung ist oft ein verhältnismässig grosser Aufwand erforderlich, um die Stücke während des Schweissvorgangs in wohldefinierter Bezugslage zu halten. Die dadurch entstehenden Nebenarbeiten können das Endprodukt,, beträchtlich verteuern und den Ausnutzungsgrad einer Stumpfschweissmaschine verringern. Ferner ist teures Einspann- bzw. Zentrierwerkzeug erforderlich, das die Bezugslage definiert und dessen Bedienung Sorgfalt und Erfahrung verlangt. Die bisher unternommenen Versuche _f das Einspannwerkzeug in seiner Ausbildung und bzw. oder in seiner Handhabung zu vereinfachen oder überflüssig zu machen-, haben zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt.

Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, das Verfahren zum Verschweissen zweier Werkstücke mittels der elektrischen Wi-

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Sa/Dr.Ro/ze · ■ ' -

21.3.1972 - 1 - 25 729

derstandstuinpfschvreissung so auszubilden, dass bsi der zwangsläufig beim Stumpfschweissen auftretenden Relativverschiebung, der Werkstücke das eine Werkstück das andere führt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem einen Werkstück ausgebildete Schweissflache unter Führung durch eine an dem anderen Werkstück ausgebildete Führungsfläche bis zum Anschlag der einen Seitenkante der Schweissfläche auf eine an die.Eührungsflache anschliessende Anschlagfläche verschoben wird, wonach der durch die beiden Werkstücke fliessende Schweisstrom ausgelöst und zugleich der Schweissdruck in einer zur Schweissfläche und Führungsfläche parallelen und auf die Anschlagfläche weisenden Richtung ausgebübt wird, so dass die Seitenkante der Schweissfläche das andere Werkstück an der Anschlagfläche durchschert und sich die Werkstücke unter weiterer Führung der Schweissfläche durch die Führungsfläche und unter Bildung einer in ihrer Höhe im wesentlichen parallel zur Richtung des Schweissdruckes verlaufenden Schweissnaht aufeinander zu verschieben.

Erfindungsgemäss wird die Anwendung des Verfahrens zum koaxialen,Verschweissen zweier Werkstücke, die zumindest in dem an die Schweissnaht angrenzenden Bereich rotationssymmetrisch sind, vorgeschlagen.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung rein beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt ein Getriebezahnrad und einen Kupplungsring in Bereitschaftsstellung vor dem Zusammenschweissen mittels der elektrischen Widerstandsstumpf schweissung, ' ·

Fig. la in grosserem Masstabe einen Ausschnitt aus Fig.l,

Fig. 2 in derselben Darstellungsweise wie in Fig,l dasselbe Getriebe zahnrad und denselben Kupplungsring nach dem

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Zusammenschweissen und

Fig. 2a in derselben Darstellungsweise wie in Fig.la einen Ausschnitt aus Fig.2. ■"".-■"

Fig.l zeigt ein für die elektrische Widerstandstumpfschweissung vorbereitetes Getriebezahnrad 1 mit einer einstückig angeformten, gleichachsigen Befestigungsnabe 3. Die der Befestigungsnabe 3 zugekehrte, in der Zeichnung obere Stirnfläche 5 ist aus weiter unten genannten Gründen geglättet, z.B. poliert, und dient als Stossflache, die mehrere Funktionen hat. An der Aussenwand der Befestigungsnabe 3 ist gleichsachsig ein ringförmiger Schweisserker 7 angeformt; dessen unteres Ende an die geglättete Stirnfläche 5 angrenzt. Seine Dachfläche 9 dient als Anschlagfläche und ist nach aussen abwärts abgeschrägt, Von der abgeschrägten Dachfläche 9 des Schweisserkers 7 steht -an ihrem oberen Ende. ein Zentrierring 11 ab. Dieser hat praktisch dreieckigen Querschnitt; die Hypotenuse des Dreiecks ist mit dem Schweisserker 7 verbunden, wogegen eine Kathete 12 parallel zur gemeinsamen Achse von Zahnrad 1, Flansch 3 und Schweisserker 7 verläuft. Diese Kathete 12 dient als Führungsfläche.

Auf der Befestigungsnabe 3 ist gleichachsig ein Kupplungsring 13 aufgesteckt. Dieser weist Kupplungsklauen 15 sowie eine geglättete Passfläche 17 auf, die der geglätteten Stossflache 5 des Zahnrads 1 in der in Fig.l dargestellten Bereitschaftsstellung zugekehrt ist. Am inneren Umfang des Kupplungsrings 13 ist .durch einen Abstich eine rechtwinklige Seitenkante 19 erzeugt worden, die sich im Abstand von der geglätteten Stossflache 17 befindet. Eine Begrenzungsfläche 20 der Seitenkante 19 dient als Schweissfläche und verläuft parallel zur gemeinsamen Achse von Zahnrad 1, Nabe 3, Schweisserker 7, Zentrierring 11„und Kupplungsring 13. Der Achsabstand der Schweissfläche 2Q ist nur soviel grosser als'der der achsparallelen FührungsfläcHe 12 des Zentrierrings 11 als nötig ist, um ein sozusagen spielfreies Aufschieben von Kupplungsring 13.auf Nabe 3 zu ermöglichen. Die Vor-

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gänge, die sich beim Vcrschweicsen abspielen, sind folgende:

Der Kupplungsring 13 wird zuerst auf die Nabe 3 uüs auf eine feste Unterlage z.B. auf die ortsfeste Elektrode einer Stumpfschweissmaschine aufgelegten Zahnrads 1 so aufgesteckt, dass die geglätteten Flächen 5, 17 vom Kupplungsring 13 und Zahnrad 1 einander zugekehrt sind. Wie die Fig.la in grösserem Massstabe zeigt, wird dabei der kupplungsring 13 durch die Schweissflache 20 und Führungsfläche 12 des Zentrierrings 11 selbsttätig zentriert; die Seitenkante 19 stützt sich schliesslich auf dem Oberteil der Anschlagfläche 9 des Schweisserkers 7 ab.

In dieser Bereitschaftsstellung wird der Schweisstromdurch die beiden Werkstücke 1, 13 ausgelöst und zugleich der Schweissdruck in einer zur Schweissfläche 20 und Führungsfläche 12 parallelen und auf die Anschlagfläche 9 weisenden Richtung ausgeübt. Während des Stumpfschweissens durchschert, die Seitenkante 19 der Schweissfläche 20 das Zahnrad 1 an der Anschlagfläche 9; Zahnrad 1 und Kupplungsring 13 verschieben sich dabei unter weiterer Führung der-Schweissfläche 20 durch die Führungsfläche 12 aufeinander zu bis in die in den Fig. 2 und 2a dargestellte Endstellung, so dass schliesslich eine in ihrer Höhe im wesentlichen parallel zur Richtung des Schweissdruckos verlaufende Schweissnaht 22 gebildet wird. Die Höhe der Schweissnaht 22 ist durch das Anschlagen von Passfläche 17 und Stossflache 5 begrenzt. Nach diesem Anschlagen und nach der Unterbrechung des Schweisstroms wird der Schweissdruck während einer vorbestimmten Zeitspanne aufrechterhalten.

Dieses"Nachdrücken" hat zwei sehr wichtige Funktionen zu erfüllen: Zunächst soll damit eine Relativverschiebung beider Werkstücke im plastischen Zustand der Schweiss verhindert werden. Ferner wird dadurch die geglättete Passfläcbe 17 an die ebenfalls geglättete Stossflache 5 flächig angedrückt. Auf diese Weise entsteht eine VJärmeaustaus chf la ch e , die einen erheblichen Anteil der im Kupplungsring 13 von der Schweissnaht zu den Klauen 15 fllessenden Schweb ssw»rnio .'n ans dicker« Tinhnrad 1 umlenkt., wie on die

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gebogenen Pfeile-in Fig*2a andeuten* Auf diese Weise wird der nachteilige Einfluss der Schweisswärrne auf die gewöhnlich gehärteten Klauen 15 auf ein Mindestmast verringert.·

Der bereits erwähnte Abstich zur Bildung der Seitenkante 19 wird so tief ausgeführt, dass zwischen der Schweissnaht 22 und den Flächen 5, 17.in Endstellung ein Zwischenraum 24 gebildet wird. Dieser hat beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form einer Rinne mit rechteckigem Querschnitt und dient zur Aufnahme des während des Schweissens verdrängten Materials26,

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass es ein Verbinden zweier Werkstücke mit eitlem Mindestmass an Zeit* und Arbeitsaufwand'und einem Höchstmass an Genauigkeit und Qualität erlaubt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren mit selbsttätiger Zentrierung, arbeitet, so dass auf Spann- und Zentrierwerkzeuge verzichtet werden kann und der damit verbundene Zeit- und Arbeitsaufwand entfällt* Schliesslich ist zu erwähnen, dass das beschriebene Verfahren weitgehend ,narrensicher ist, wenn die optimalen Schweissbedingungen eingehaiten werden, so dass auch angelernte Kräfte mit seiher Durchführung betraut werden können.

Anstatt,des beschriebenen Zahnrads und Kupplungsrings können selbstverständlich auch,zwei andere Werkstüöke nach dem beschriebenen Verfahren miteinander verbunden werden, wie z.B. zwei Rohrabschnitte oder ein Bolzen und eine mit Ausnehmungen versehene Platte* Is ist ferner leicht einzusehen> dass es gleichgültig ist■, an welchem der beiden Werkstücke Führung^ und Schweissfläche angeordnet sind* und dasselbe gilt für den Zwischenraum zur Aufnahme d^s ÜebsrsehüSsmäteriguLs MüU die.

ist es äueh Äiglic^y ta ftftsfchlagfl&xihe Mt tfe in-beliebigem Welse au wölben, wobei ift

ten Falle darauf zu achten ist, dass die Passfläche stets komplementär zur Stossf.Lache geformt ist. Es steht schiiessiich nichts im Wege, zwischen Passfläche und Stossflache eine Folie aus duktilem Metall anzuordnen, um den Wärmeübergang in der Endstellung noch weiter zu verbessern. ' · .

Claims (8)

1. Patentansprüche :

   Verfahren zum Verschweissen zweier Werkstücke mittels der "elektrischen Widerstandstümpfschweissung, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem einen Werkstück (13) ausgebildete Sclweissf'läche (20) unter Führung, durch eine an dem anderen Werkstück (1) ausgebildete Führungsfläche (12) bis zum Anschlag der einen Seitenkante (19) der Schweissfläche (20) auf eine an die Führungsfläche (12) anschliessende Anschlagfläche (9) verschoben wird, wonach der durch die beiden Werkstücke fliessende Schweissstrom ausgelöst und zugleich der Schweissdruck in einer zur Schweissfläche (20) und Führungsfläche (12) parallelen und auf die Anschlagfläche (9) weisenden Richtung ausgeübt wird, so dass die Seitenkante (19) der Schweissflache (20) das andere Werkstück (1) an der Anschlagfläche (9) durchschert und sich die Werkstücke (1,13) unter weiterer Führung der Schweissflache (20) durch die Führungsfläche (12) und unter Bildung einer in ihrer Höhe im wesentlichen parallel zur Richtung des Sehweissdruekes verlaufenden Schweissnaht (22) aufeinander zu
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verschweissung die Werkstücke bis zum Anschlagen auf an den Werkstücken von der Schweissfläche (20) und von der Führungsfläche (12) entfernt ausgebildeten Stossflachen (5,17) verschoben werden. . -
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen. 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweissdruck nach Unterbrechung des Schweisstromes und nach dem Anschlagen der beiden Werkstücke.(1, 13) aufeinander während einer vorbestimmten Dauer aufrechterhalten wird .

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   - 7 .-.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum koaxialen Verschweissen zweier Werkstücke, die zumindest in dem an die Schweissnaht angrenzenden Bereich rotationssymmetrisch sind.
5. 5. Anwendung nach Anspruch 4 zum Verschweissen eines Kupplungsringes (13) mit einem'Zahnrad (1) eines Getriebes, insbesondere eines Fahrzeuggetriebes.
6. 6. Anwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissfläche (20) am Kupplungsring (13) und die Führungsfläche (12) sowie die Anschlagflache (9) an der Nabe (3) des Zahnrades (1) ausgebildet sind.
7. 7. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 miteinander verschweisstes Werkstückpaar,
8. 8. Werkstückpaar nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schweissnaht (22) und den Stossflachen (5, 17) ein Zwischenraum (24) vorhanden ist, der das während der Verschweissung verdrängte Material (26) enthält.

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