DE2227384A1

DE2227384A1 - Durch lichtbogenschweissung mit einem bauteil verbindbares befestigungselement

Info

Publication number: DE2227384A1
Application number: DE2227384A
Authority: DE
Inventors: Isao Suematsu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-05
Filing date: 1972-06-06
Publication date: 1973-02-15
Also published as: DE2227384C3; GB1395632A; DE2227384B2; JPS4827155A; FR2149765A5

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 39 ΙβΨ/S-th Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 5· Juni 1972 Theaterplatz 3

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
Isao SUEMATSU

Sanyu Kuzuhara-Danehi,

I50I-II Oaza Kuzuhara Kokura-ku,

Kitakyushu City, Fukuoka, Japan

Durch Lichtbogenschweißung mit einem Bauteil verbindbares Befestigungselement.

Bei der Verbindung eines Befestigungselementes, wie beispielsweise eines Schraubbolzens oder einer Mutter, mit einem Konstruktions- oder Bauteil, wie beispielsweise einer Blechplatte, wird im allgemeinen mit dem Lichtbogenschweißverfahren gearbeitet, Dabei wird die aus Messing oder Kupfer bestehende Schraube oder Mutter zunächst gegen das Bauteil gepreßt und dann wieder etwas abgehoben, um einen schmalen Spalt zwischen beiden Teilen herzustellen, wobei ein starker elektrischer Strom eingeschaltet

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wird. Dabei wird das Befestigungselement an der dem Bauteil zugewandten Fläche infolge der durch den Lichtbogen erzeugten Hitze angeschmolzen und das flüssige Metall füllt den Zwischenraum zwischen dem Befestigungselement und dem Bauteil, woraufhin beide kräftig gegeneinander gepreßt werden und der Strom ■abgeschaltet wird, sodaß nach erfolgter Abkühlung beide Teile fest miteinander verbunden, d.h. verschweißt sind.

Bei den üblicherweise hierzu verwendeten Schrauben sind jedoch die Kopfflächen im wesentlichen eben und besitzen höchstens eine kurze Erhöhung im Mittelpunkt dieser ebenen Fläche, sodaß der Lichtbogen sich nicht gleichmäßig in allen Richtungen über diese Kopffläche verteilt, da im Augenblick der elektrischen Entladung die magnetische Funkenlöschung auftritt. Dies ergibt eine ungleichmäßige Schmelzung und damit eine ebenfalls ungleichmäßige Verschweißung, sodaß mit zusätzlichen Stoffen nachgeholfen werden muß, beispielsweise mit einem Schmelzstab oder mit Flußmittel, um zu verhindern, daß. eine derartige Schraube nur schlecht mit dem Grundmetall verschweißt wird. Zwangsläufig müssen derartige Arbeiten durch Fachleute ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement, wie einen Schraubbolzen oder eine Mutter, welches durch Lichtbogenschweißung mit einem Bauteil verbunden werden soll, in der Weise auszubilden, daß die vorgenannten Nachteile einwandfrei behoben werden und derartige Befestigungselemente an jeder gewünschten Stelle innerhalb kürzester Frist ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Werkstoffe wie Schweißstäbe oder Flußmittel auch von Hilfsarbeitern festgeschweißt werden können.

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t* β

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Gekennzeichnet ist ein derartiges erfindungsgemäßes Befestigungselement im wesentlichen dadurch, daß es an seiner mit dem Bauteil zu verbindenden Fläche eine Anzahl von symmetrisch um den Mittelpunkt dieser Fläche angeordneten und sternförmig von ihm ausgehenden Erhöhungen aus im elektrischen Lichtbogen schmelzbarem Material aufweist.

Dabei ist es gleichgültig, ob es sich bei diesem Befestigungselement um eine Kopfschraube, einen Zapfen oder eine Mutter handelt. Zweckmäßigerweise sind die Erhöhungen im dem Mittelpunkt der Verbindungsfläche näherliegenden Teil stärker als am außeniiegenden Ende, und bei einem Schraubbolzen oder sonstigen Befestigungsstift ist in der Verbindungsfläche eine zentrale j Erhöhung vorgesehen, von welcher die anderen Erhöhungen sternförmig ausstrahlen. Bei einer Mutter können etwa halbkugelige Erhöhungen an der Verbindungsfläche ausgebildet werden, die zweckmäßigerweise zum Gewindeloch hin größer sind als am Rande, während außerdem die Erhöhungen als vom Gewindeloch ausstrahlen- ', de Rippen ausgebildet sein können.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsschraube;

Figur 2 die Befestigungsschraube aus Fig. 1 vom Kopf her ι gesehen; ;

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Figur 5 einen Axialschnitt durch Pig. 1 längs der Linie H-IIj

Figur 4-7 verschiedene Abwandlungen der in den Figuren 1-5 dargestellten Befestigungsschraube;

Figur 8 eine Befestigungsmutter von der Seite gesehen; Figur 9 die Mutter aus Fig. 8 von unten gesehen;

Figur 10 - 12 der Fig. 9 entsprechende Ansichten verschiedener Abwandlungen; und

Figur 15 und 14 eine mit einem Metallblech verschweißte Mutter im Axialsehnitt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, einer Befestigungsschraube 1, ist in der Mitte des Schraubenkopfes eine Erhöhung 2 sowie eine Anzahl von dieser radial ausstrahlender Rippen J5> 3¹* 3"* usw. vorgesehen. Diese zentrale Erhöhung und die Rippen Können aus dem gleichen Material wie die Befestigungsschraube selbst oder aus anderem Werkstoff bestehen.

Zum Festschweißen einer derartigen Schraube auf einem Bauteil, wie beispielsweise einer Blechplatte, wird gewöhnlich mit einer Schweißmaschine gearbeitet, in deren Halter 4 (Fig. 1) die Schraube 1 derart eingesetzt wird, daß sie mit ihrem Kopf zum Bauteil, beispielsweise einer Blechplatte 5 (Fig. 1), hinweist. Nach dem Einschalten des Schweißstromes wird die Schraube 1 mit

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ihrem Kopf gegen die Blechplatte 5 gepreßt, wodurch die zentrale Erhöhung 2 infolge der Joul¹sehen Wärme schnell schmilzt, und ein schmaler Spalt zwischen dem Schraubenkopf und der Blechplatte 5 entsteht. Infolge des Unterschiedes zwischen der Bewegung der Schweißmaschine und der Erhitzung entsteht ein Lichtbogen in diesem Spalt, welcher sich in allen Richtungn längs der radial verlaufenden Rippen ;5, 3¹* 5"> ··· -über die Kopffläche des Schraubenkopfes verteilt, sodaß die Befestigungsschraube an der Kopffläche nach und nach schmilzt und das · geschmolzene Material den Spalt zwischen der Schraube 1 und ; der Blechplatte 5 völlig anfüllt und beide miteinander verschweißt. '

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der von der zentralen i Erhöhung radial nach außen strahlenden Rippen am Schraubenkopf wird ein völlig gleichmäßiges Schmelzen des Schraubenkopfes an dieser Fläche erreicht, sodaß das bei den bisher üblichen Befestigungsschrauben oft beobachtete ungleichmäßige Schmelzen ^: xind dadurch schräge Aufschweißen einwandfrei verhindert wird« Außerdem braucht bei den erfindungsgemäßen Befestigungsschrauben¹ kein zusätzliches Material wie Schweißpulver oder Schweißstab verwendet zu werden und die Schweißmaschine braucht auch nicht

vorgeschoben und wieder zurückgezogen zu werden, sodaß die Schweißarbeit innerhalb kürzester Zeit wesentlich wirkungs- ; voller durchgeführt werden kann als dies bisher möglich war. ;

Bei dem in den Figuren 8 - 14 dargestellten zweiten Ausführungs- ! beispiel der Erfindung handelt es sich um eine Befestigungs- ! mutter, die mit einem Metallblech 4 verschweißt werden soll. L

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Beim Pestschweißen einer Mutter auf einem Konstruktionsteil·, wie einer Blechwand oder dergl., durch Lichtbogenschweißung mußten gewöhnlich Flußmittel oder sonstige Füllstoffe zwischen der Mutter und dem Konstruktionsteil eingesetzt werden, da die Schweißung sonst den im Betrieb auftretenden Belastungen nicht widerstand.

Um dies abzustellen, besitzt eine erfindungsgemäße Befestigungsmutter 6 an der mit dem Konstruktionsteil zu verschweißenden Fläche rund um das Gewindeloch 7 herum radial verlaufende Erhöhungen 8 aus einem im Lichtbogen schmelzbaren Werkstoff, wobei diese Erhöhungen als Rippen gemäß Figur 8, 9 ^u^d 12 oder als etwa halbkugelige Erhöhungen gemäß Figur 10 und 11 ausgebildet sein können. Wenn diese Erhöhungen .8 in dem im Gewindeloch 7 näherliegenden Bereich stärker sind als am äußeren Rande, wird durch dieses schwächere Außenende, welches später schmilzt als das Innenstück, ein Heraussickern des bereits geschmolzenen Materials nach außen verhindert und ein unbedingt ebener fester Sitz der Mutter 6 auf dem Konstruktionsteil 4 nach Abkühlung der Schweißung erreicht.

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Claims

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz - 7 Patentansprüche:

1. Durch Lichtbogenschweißung-mit einem Bauteil verbindbares \ Befestigungselement, dadurch gekennzeichnet; daß es an seiner mit dem Bauteil (5 bezw. 4) zu verbindenden ' i Fläche eine Anzahl von symmetrisch um den Mittelpunkt (2) dieser ; Fläche angeordneten und sternförmig von ihm ausgehenden Erhöhun--; gen (3, 3¹, 3"J 8) aus im elektrischen Lichtbogen schmelzbarem j Material aufweist.

2. Befestigungselement nach Anspruch I₃ dadurch-gekennzeichnet, daß es ein Befestigungsbolzen, insbesondere ein Schraubbolzen (1) ist. ' '

3· Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (5, 3', 3"j 8) im dem Mittelpunkt (2) der Verbindungsfläche näherliegenden Teil stärker sind als am außenliegenden Ende.

4. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Erhöhung (2) vorgesehen ist und von dieser die anderen Erhöhungen (3, 3'* 3") sternförmig ausstrahlen.

5. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mutter (6) mit durchgehendem Gewindeloch (7) ist. ■ '

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6. Befestigungselement nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (8) etwa halbkugelige Form haben.

7. Befestigungselement nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (8) als vom Gewindeloch (7) ausstrahlende Rippen ausgebildet sind.

Patentanwalt,

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