DE2258165C3

DE2258165C3 - Method of welding overlapped flat workpieces

Info

Publication number: DE2258165C3
Application number: DE19722258165
Authority: DE
Inventors: Laurence John Newport News Va. Bement (V.St.A.)
Original assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Current assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Priority date: 1972-11-01
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1977-11-24

Description

S^SSES·· Das erfindungsgemäße Verfahren benSgtTußer den zu verschweißenden Teüen kemerle,S ^ SSES ·· The method according to the invention besides the parts to be welded,

^VoSaHt'vorgesehen, daß die angewendeten JZ Ά beiderfeits der Schweißstelle an den Werkstücken angebrachte Sprengladungen erzeugt werden Hierdurch wird der Geräteaufwand starkProvision is made that the applied JZ Ά explosive charges attached to the workpieces on both sides of the weld are generated. This increases the expenditure on equipment

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sich aus der nachstehenden Beschreibung an Zeichnung. In der Zeichnung zeigtFurther advantages and features of the invention from the following description of the drawing. In the drawing shows

^perspektivische Ansicht einer Schweißan-^ perspective view of a welding

^d perspektivische Ansicht einer fertigen ^d perspective view of a finished

tf^^m^ Ausführungsform gemäß iel zeigt die Anwendung des Verfahrens bei einem tf ^^ m ^ embodiment according to iel shows the application of the method in a

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen überlappter flacher Werkstücke mit minimaler Überlappung ohne Zusatz von Schweißmittel.The invention relates to a method for welding overlapped flat workpieces with minimal overlap without the addition of welding agents.

Das »Welding-Handbook«, 5. Auflage, Sect 3-46.13 der American Welding Society gibt an: Falz-Verbindung, wenn ein Stoß hergestellt wird durch Abschneiden gleicher Winkelsegmente zweier benachbarter Teile und diese, indem die Schneidflächen aneinanderliegen, miteinander verbunden werden.The "Welding Handbook", 5th edition, Sect 3-46.13 of the American Welding Society states: Falz connection, when a joint is made by cutting equal angular segments of two adjacent parts and these are connected to one another in that the cutting surfaces lie against one another.

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 von nur 3,175 mm Stärke oder weniger hergestellt werden soll. Darüber hinaus müssen, damit solche Werkstücke an den komplementären Flächen miteinan-The Welding Handbook also states that it is very it is difficult to align and prepare such weld joints, especially with thin workpieces. It is evident that considerable difficulties arise when a bevel is placed on a sheet metal of only 3.175 mm thick or less is to be produced. In addition, in order to have such Workpieces on the complementary surfaces with one another

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10 11 werden so angeordnet, dau ihre Flachseiten um» Kanten pa«^ manander:stehen aber im Überlappungsbereich durch Abstandbleche12 und 13 aus 0081 mm starkem Aluminium voneinander gefreW sindjedes Abstandblech ist neben und parallel fu der Kante eines der einander überlappenden Werkstücke angeordnet und seitlich voneinander um eTwa 25 mm gftrennt, was ausreicht, um später ein iSren beim Schweißen zu vermeiden. An der Sache des unteren Werkstückes 11 ist gegenüber der Schweißstelle 16 mittels Klebestretfen e.ne bandförmige Sprengladung 15 befestigt Die Sprengladung 5 Z etwas gegenüber der Mittelachse der Schweißstelle everStft angeordnet Eine Sprengladung 14 .st.η gleicher Weise an der Oberseite des oberen Werkstukkes W ebenfalls, jedoch entgegengesetzt zu der Sprengladung 15, versetzt angeordnet Die Spreng adSngefw uSd 15 sind somit beiderseits der Schwe,ßstelle 16 und zueinander so versetzt angebracht daß sie einander etwa um die halbe Breite überlappen.10 11 are arranged so that their flat sides are around "edges pa" ^ manander: but stand in the overlapping area by spacer plates 12 and 13 made of 0081 mm thick aluminum, each spacer plate is arranged next to and parallel to the edge of one of the overlapping workpieces and to the side of one another Separated by about 25 mm, which is sufficient to avoid iSren later during welding. To the cause of the lower workpiece 11 16 e.ne means Klebestretfen band-shaped explosive charge 15 is attached to the explosive charge 5 Z somewhat towards the central axis of the weld everStft disposed An explosive charge 14 .st.η the same way to the top of the upper Werkstukkes opposite the welding point W also , but opposite to the explosive charge 15, arranged offset. The explosives adSngefw uSd 15 are thus attached to both sides of the welding point 16 and offset from one another in such a way that they overlap one another by about half the width.

ST als Winkdeiser. ausgebildete Versteifung 17 wird zusätzlich nur dann benötigt, wenn das Werkstück Tonicht steif genug ist Die Versteifung 17 kann auch aus dnem Flachprofilbestehen. Sie wird etwa 25 mir»von den Sprengladungen 14,15 entfernt am Werkstück 10ST as Winkdeiser. trained stiffener 17 is also only required if the workpiece Ton is not stiff enough The stiffener 17 can also be made consist of a flat profile. She will be about 25 me »of the explosive charges 14, 15 removed from the workpiece 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 Werkstückes 10 infolge unterschiedlicher Festigkeit oder durch den Explosionsdruck. Eine ähnliche Versteifung 18 wird, falls erforderlich, dem Werkstück J1 zugeordnet.not using the usual C-brackets or others Devices shown attached so that the longitudinal axis of the stiffener 17 is parallel to the longitudinal axis the weld 16 runs. The stiffening prevents thus a longitudinal buckling of the workpiece 10 as a result of different strengths or the explosion pressure. A similar stiffener 18 is assigned to workpiece J1, if necessary.

Die Versteifungen 17, 18 können auch bei üblichen Einspanneinrichtungen vorgesehen sein, um die erforderliche 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 wird verhindert, daß die Explosionskraft von naheliegenden Oberflächen reflektiert wird und hierdurch die Schweißarbeit beeinträchtigt wird. Ein Beispiel zur Durchführung einer solchem Isolierung besteht darin, zv/ei Arbeitstische zu verwenden, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei ein Werkstück und geeignete Ausrichtstük-The stiffeners 17, 18 can also be provided in conventional clamping devices in order to achieve the required Ensure alignment of workpieces 10, 11 before welding. While welding the stiffeners are connected to each other by angle irons, rods or other mechanical means connected that they allow a displacement of the workpieces 10, 11. Clamping and holding the workpieces must be done in such a way that there is a free space of at least approx. 30 cm across the welding point Work pieces remains. This prevents the explosive force from nearby surfaces is reflected and thereby the welding work is impaired. An example of performing a Such isolation consists in the addition of work tables use, which are arranged at a distance from each other, with a workpiece and suitable alignment pieces

table

ke an jedem Tisch angeklemmt sind und sich die Schweißstelle zwischen den beiden Tischen befindet.ke are clamped to each table and the weld is between the two tables.

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 Sprengladungen nicht überlappen, biegt die Explosionskraft jedes Werkstück so um, daß sich schließlich doch eine im wesentlichen ebene Oberfläche ergibt, wie dies F i g. 2 zeigt. Die Fläche 16 ist die schließlich erhaltene Schweißstelle, während die schraffierte Fläche 21 die vom Explosionsdruck herrührende Ausbeulung darstellt. The explosive charges 14, 15 are ignited at the same time, so that the explosion pressure generated Workpieces 10, 11 accelerated against each other, where they meet at the point 16 and each other overlap. This collision cleans the surface and metallurgically welds the two workpieces together. In the area where the explosive charges do not overlap, the explosive force bends each workpiece so that it finally does results in a substantially flat surface, as shown in FIG. 2 shows. The surface 16 is the one finally obtained Welding point, while the hatched area 21 represents the bulge resulting from the explosion pressure.

Die Tabelle zeigt verschiedene Ausführungen von Überlappungsschweißungeh. Das »A« in 2Ö.24-T3A bedeutet »ALCLAD«. Die dritte Spalte der Tabelle 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.The table shows various types of overlap welds. The »A« in 2Ö.24-T3A means »ALCLAD«. The third column of the table shows the explosive charge used to remove the workpieces to weld and deform correctly, with different wall thicknesses (column 1 and 2). the Columns 4 and 5 indicate the strength of the original workpiece and the weld seam obtained.

Werkstoffmaterial BlechdickeSheet thickness Stärke derStrength of Festigkeitstrength Festigkeit derStrength of mmmm SprengladungExplosive charge Werkstückworkpiece SchweißverbindungWelded joint g/mg / m kp/cmkp / cm kp/cmkp / cm Aluminium 2024-T3AAluminum 2024-T3A 1,0161.016 1,491.49 410410 444444 Aluminium 2024-T3AAluminum 2024-T3A 1,6001,600 3,203.20 767767 700700 Aluminium 2024-T3AAluminum 2024-T3A 2,2862.286 4,264.26 10901090 944944 Aluminium 6061-T6Aluminum 6061-T6 1,6001,600 3,203.20 535535 514514 Aluminium 6061-T6Aluminum 6061-T6 2,2862.286 4,264.26 767767 674674 Titan 6Al -4VTitan 6Al -4V 1,4221.422 5,335.33 13051305 13051305

Es sei hier bemerkt, daß die beschriebenen Ausführungsiformen 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 Sprengladungen entsprechend unterschiedlich bemessen werden.It should be noted here that the embodiments described are only to be used as an example. There can be many modifications in terms of shape and dimensions as well as the arrangement of the workpieces. For example, the workpieces do not need the same to be fat. In this case, the explosive charges have to be dimensioned differently will.

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.Even if aluminum sheets of 0.381 mm are described as spacers, neither is the material nor the strength mentioned is mandatory. The material should be strong enough to be used after Welding can be pulled off at one end. The thickness of the spacers is substantial limited by the thickness of the metal sheets to be welded, as there is too much distance when bending the Sheet metal could break.

Auch können die relativen Fluchtungen zwischen den Werkstücken ebenso wie die besondere Anordnung der Sprengladung von Fall zu Fall verschieden sein.The relative alignments between the workpieces as well as the special arrangement of the Explosive charges may vary from case to case.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: ΓΟ

1. Method for welding overlaj .r flat workpieces with minimal overlap without Addition of welding agent, characterized in that that in the area of the overlap on both sides from the outside strong against the center line of the intended welding point (16) Forces acting offset to one another are applied which metallurgically affect the workpieces (10, 11) and connect them on both sides of the welding point (16)

bend so that their major surfaces lie essentially in one plane.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the applied forces through both sides of the welding point (16) on the work pieces (10, 11) attached explosive charges (14, 15) are generated.

3. The method according to claim 2, characterized in that the workpieces (10, 11) in the Order of magnitude of their strength are kept apart.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the explosive charge (14, 15) from a tape material with lead sheath

5. The method according to any one of claims 2-4, characterized in that workpieces are the same Sheet metal thickness and these associated explosive charges of the same strength are used.

6. The method according to any one of claims 2-4, characterized in that workpieces are unequal Sheet metal thickness and accordingly different explosive charges can be used.

7. The method according to any one of claims 2-6, characterized in that workpieces from one Sheet of aluminum alloy with a thickness of 0.5-1.02; 1.25-1.8 or 2.0-23 mm and associated with these band-shaped explosive charges of 1.49; 3.2 or 4.26 g / m as well as spacers with a thickness of 038 mm can be used.

8. The method according to any one of claims 2-6, characterized in that workpieces from one 1.27-1.53 mm thick sheet of a titanium alloy, spacers with a thickness of 038 mm and tape-shaped explosive charges of 533 g / m are used.

ohweißt are the workpieces to each other _the verKhwttßt whom, _s _"hrä ^, _{surfaces verschweiBt}

Ρ " ⁵ ?" Λ Ji finally a generally planar shape ^are · Sßten TeUe is achieved, this fitting ^he H 2eTShw "ériger, the thinner the workpieces, Ο Γ S Sfäkante generally no more ^br n ^C r ^h Frfindung It is therefore an object of providing an, ^D _th "Ί to sSen, with which even such thin Xf h JeS can be welded, for which the serigenes were economically and technically unsustainable process is thereby

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