DE2258165B2 - Verfahren zum schweissen ueberlappter flacher werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen überlappter flacher Werkstücke mit minimaler Überlappung ohne Zusatz von Schweißmittel.

Das »Welding-Handbook«, 5. Auflage, Sect. 3-46.13 >s der American Welding Society gibt an: Falz-Verbindung, wenn ein Stoß hergestellt wird durch Abschneiden gleicher WinkelsegmeiHe zweier benachbarter Teile und diese, indem die Schneidflächen aneinanderliegen, miteinander verbunden werden. ho

Das »Welding-Handbook« stellt auch fest, daß es sehr schwierig ist, solche Schweißstöße in Flucht zu bringen und vorzubereiten, insbesondere bei dünnen Werkstükken. Es ist offensichtlich, daß beträchtliche Schwierigkeiten auftreten, wenn eine Schrägkante an einem Blech <>-s von nur 3,175 mm Stärke oder weniger hergestellt werden soll. Darüber hinaus müssen, damit solche Werkstücke an den komplementären Flächen miteinander verschweißt werden, die Werkstücke aufeinander passen und direkt an den Schrägflächen verschweißt werden, damit schließlich eine allgemein ebene Form der verschweißten Teile erreicht wird Dieses Einpassen wird immer schwieriger, je dünner die Werkstücke sind, so daß eine Schrägkante allgemein nicht mehr brauchbar ist

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auch solche dünnen Bleche verschweißt werden können, für die die bisherigen Verfahren wirtschaftlich und technisch nicht tragbar waren.

Das erfindungsgemäße Verfahren ¹St dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Überlappung beiderseits von außen starke gegenüber der Mittellinie der vorgesehenen Schweißstelle zueinander versetzt angreifende Kräfte angesetzt werden, die die Werkstükke metallurgisch verbinden und die beiderseits der Schweißstelle so liegen, daß ihre großen Flächen im wesentlichen in einer Ebene liegen.

Durch das gleichzeitige Verformen der Bleche und ihre Verschweißung erhält man Schweißverbindungen von höherer Festigkeit als bei den bisherigen Überlappungsschweißungen. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt außer den zu verschweißenden Teilen keinerlei Schweißzusatzmittel.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die angewendeten Kräfte durch beiderseits der Schweißstelle an den Werkstücken angebrachte Sprengladungen erzeugt werden. Hierdurch wird der Geräteaufwand stark reduziert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schweißanordnung und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer fertigen Schweißverbindung.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt die Anwendung des Verfahrens bei einem Beispiel, wo ein unteres Werks:ück 11, z. B. ein Blei.li, an eine: Kante von einem als oberen Werkstück 10 dienenden Blech gleicher Stärke überlappt ist. Die beiden Werkstücke 10, 11 werden so angeordnet, daß ihre Flachseiten und Kanten parallel zueinander stehen, aber im Überlappungsbereich durch Abstandbleche 12 und 13 aus 0,381 mm starkem Aluminium voneinander getrennt sind. Jedes Abstandblech ist neben und parallel zu der Kante eines der einander überlappenden Werkstücke angeordnet und seitlich voneinander um etwa 25 mm getrennt, was ausreicht, um später ein Stören beim Schweißen zu vermeiden. An der Oberfläche des unteren Werkstückes II ist gegenüber der Schweißstelle 16 mittels Klebestreifen eine bandförmige Sprengladung 15 befestigt. Die Sprengladung 15 ist etwas gegenüber der Mittelachse der Schweißstelle 16 versetzt angeordnet. Eine Sprengladung 14 ist in gleicher Weise an der Oberseite des oberen Werkstükkes 10 ebenfalls, jedoch entgegengesetzt zu der Sprengladung 15, versetzt angeordnet. Die Sprengladungen 14 und 15 sind somit beiderseits der Schweißstelle 16 und zueinander so versetzt angebracht, daß sie einander etwa um die halbe Breite überlappen.

Eine als Winkeleisen ausgebildete Versteifung 17 wird zusätzlich nur dann benötigt, wenn das Werkstück 10 nicht steif genug ist. Die Versteifung 17 kann auch aus einem Flachprofil bestehen. Sie wird etwa 25 mm von den Sprengladungen 14, 15 entfernt am Werkstück 10

mittels üblicher C-Klammern oder anderen nicht dargestellten Einrichtungen so befestigt, daß die Längsachse der Versteifung 17 parallel zur Längsachse der Schweißstelle 16 verläuft. Die Versteifung verhindert somit ein Längsknicken des Wt rkstückes 10 infolge unterschiedlicher Festigkeit oder durch den Explosionsdruck. Eine ähnliche Versiufung 18 wird, falls erforderlich, dem Werkstück 11 zugeordnet.

Die Versteifungen 17, 18 können auch bei üblichen Einspanneinrichtungen vorgesehen sein, um die erforderlkhe Ausrichtung der Werkstücke 10, 11 vor dem Schweißen sicherzustellen. Während des Schweißens werden die Versteifungen durch Winkeleisen, Stangen oder andere mechanische Mittel miteinander so verbunden, daß sie ein Verschieben der Werkstücke 10, 11 zulassen. Das Einspannen und Halten der Werkstükke muß so erfolgen, daß rund um die Schweißstelle ein freier Raum von mindestens ca. 30 cm quer zu den Werkstücken verbleibt. Hierdurch vird verhindert, daß die Explosionskraft von naheliegenden Oberflächen reflektiert wird und hierdurch die Schweißarbeit beeinträchtigt wird. Ein Beispiel zur Durchführung einer solchen Isolierung besteht darin, zwei Arbeitstische zu verwenden, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei ein Werkstück und geeignete Ausrichtstükke an jedem Tisch angeklemmt sind und sich die Schweißstelle zwischen den beiden Tischen befindet.

Die Sprengladungen 14, 15 werden gleichzeitig gezündet, so daß der erzeugte Explosionsdruck die Werkstücke 10, 11 gegeneinander beschleunigt, wobei sie an der Stelle 16 aufeinander auftreffen und einander überlappen. Dieser Zusammenstoß reinigt die Oberfläche und verschweißt die beiden Werkstücke metallurgisch miteinander. In dem Bereich wo sich die

ίο Sprengladungen nicht überlappen, biegt die Explosionskraft jedes Werkstück so um, daß sich schließlich doch eine im wesentlichen ebene Oberfläche ergibt, wie dies Fig. 2 zeigt. Die Fläche 16 ist die schließlich erhaltene Schweißstelle, während die schraffierte Fläche 21 die vom Explosionsdruck herrührende Ausbeulung darstellt.

Die Tabelle zeigt verschiedene Ausführungen von Überlappungsschweißungen. Das »A« in 20.24-T3A bedeutet »ALCLAD«. Die dritte Spalte der Tabelle

zn zeigt die verwendete Sprengladung, um die Werkstücke richtig zu schweißen und zu verformen, und zwar bei verschiedenen Wandstärken (Spalte 1 bzw. 2). Die Spalten 4 und 5 geben die Festigkeit des ursprünglichen Werkstückes und der erhaltenen Schweißnaht an.

Tabelle

Werkstoff	Bk-, hdickc	Stärke der	Festigkeit	Festigkeit der
	mm	Sprengladung	Werkstück	Schweißverbindung
		g/m	: p/cm	kp/cm
Aluminium 2024-T3A	1,016	1,49	410	444
Aluminium 2024-T3A	1,600	3,20	767	700
Aluminium 2024-T3A	2,286	4,26	1090	944
Aluminium 6061-T6	1,600	3,20	535	514
Aluminium 6061-T6	2,286	4,26	767	674
Titan 6A1-4V	1,422	5.33	1305	1305

Es sei hier bemerkt, daß die beschriebenen Ausführungsformen nur als Beispiel zu werten sind. Es können vielfache Abwandlungen hinsichtlich Form und Abmessung sowie Anordnung der Werkstücke auftreten. Beispielsweise brauchen die Werkstücke nicht gleich dick zu sein. In diesem Falle müssen eben die -is Sprengladungen entsprechend unterschiedlich bemessen werden

Auch wenn als Abstandhalter Aluminiumbleche von 0,381 mm beschrieben sind, ist weder der Werkstoff noch die genannte Stärke unbedingt vorgeschrieben. Der Werkstoff sollte stark genug sein, um nach dem Schweißen am einen Ende abgezogen werden zu können. Die Dicke der Abstandhalter ist im wesentlichen begrenzt durch die Dicke der zu verschweißenden Bleche, da ein zu weiter Abstand beim Biegen des Bleches zum Bruch führen könnte.

Auch können die relativen Fluchtungen zwischen den Werkstücken ebenso wie die besondere Anordnung der Sprengladung von Fall zu Fall verschieden sein.

IMerzu I Blatt Zcichnunecn

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schweißen überlappter flacher Werkstücke mit minimaler Überlappung ohne Zusatz von Schweißmittel, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Überlappung beiderseits von außen starke gegenüber der Mittellinie der vorgesehenen Schweißstelle (16) zueinander versetzt angreifende Kräfte angesetzt werden, die die Werkstücke (10, 11) metallurgisch verbinden und sie beiderseits der Schweißstelle (16) so biegen, daß ihre größeren Flächen im wesentlichen in einer Ebene liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angewendeten Kräfte durch beiderseits der Schweißstelle (16) an den Werkstük- ken (10, 11) angebrachte Sprengladungen (14, 15) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (10. 11) in der Größenordnung ihrer Stärke voneinander entfernt gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (14, 15) aus 2s einem Bandmaterial mit Bleischeide besieht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 — 4, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke gleicher Blechstärke und diesen zugeordnete gleichstarke Sprengladungen verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 — 4, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke ungleicher Blechstärke und entsprechend unterschiedliche Sprengladungen verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 — 6. dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung mit einer Stärke vor, 0,5-1,02; 1,25- 1,8 bzw. 2,0-2,3 mm und diesen zugeordnete bandförmige Sprengladungen von 1,49; 3.2 bzw. 4,26 g/m sowie Abstandhalter mit ^o einer Stärke von 0,38 mm verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus einem 1,27 — 1,5.1 mm starken Blech einer Titanlegierung, Abslandhalter mit einer Stärke von 0,38 mm und 4s bandförmige Sprengladungen von 5,33 g/m verwendet werden.