DE2317763A1

DE2317763A1 - Verfahren zum schweissplattieren eines metallteiles mit einer ebenfalls aus metall bestehenden deckschicht

Info

Publication number: DE2317763A1
Application number: DE19732317763
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Phys Schenk; Hans Stuhlinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1973-04-09
Publication date: 1974-10-24

Description

Verfahren zum Schweißplattieren eines Metallteiles mit einer ebenfalls aus Metall bestehenden Deckschicht Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schweißplattieren eines Metallteiles mit einer ebenfalls aus Metall bestehenden Deckschicht.
Das Auftragen einer Deckschicht, z.B. einer aus Aluminium bestehenden Plattierungsauflage, auf ein ebenes kleines Stahlteil kann in mannigfacher Weise erfolgen. Die meisten der bekannten Verfahren, z.B. das Aufschweißen einer Deck schicht auf ein Werkstück durch Aufwalzen, Aufschmelzen oder durch Auftragsschweißen, bedingen einen erheblichen Aufwand9 s.e. ist auch eine mechanische Nachbearbeitung des lterkstückes erforderlich. Vorteilhaft ist es, z.B. durch Sprengstoffumformung ein Verschweißen der Deckschicht mit dem Grundwerkstoff herbeizuführen. Durch den bei der Zündung des Sprengstoffes auftretenden hohen Druck und der Temperatur erfolgt die Verschweißung sauber, flächig und schnell. Bei diesem Verfahren ist eine Nachbearbeitung der so plattierten Oberfläche des Werkstückes zumeist nicht erforderlich. Indessensind beim Sprengstoff-Schweißplattieren strenge Sicherheitsmaßnahmen zu beachten. Die Befolgung derartiger Sicherheitsmaßnahmen bedingt jedoch ebenfalls einen verhältnismäßig großen Aufwand.
Ferner ist es bekannt, unter Anwendung hoher gepulster Magnetfelder, z.B. eine aus Metall bestehende Hülse auf ein Werkstück aufzupressen. Dabei werden die zu verbindenden Werkstücke; in einem Feldkonzentrator eingebracht. Die dabei auftretenden magnetischen Kräfte wirken weitgehendst gleichmäßig auf der gesamten Fläche der Hülse; sie führen zueiner Verformung der Hülse, die sich unter hohem Druck gegen das Werkstück preßt, wobei je nach Größe der magnetischen Kraftfelder ein Formschluß oder ein Passungssitz erzeugt wird.
Ausgehend von dem-vorstebend genannten Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein mit einem geringeren Sicherheitsaufwand zu betreibendes Verfahren zum Plattieren von kleinen ebenen Werkstücken mit einer ebenfalls aus Metall bestehenden Deckschicht zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man das zu plattierende Metallteil mit der Deckschichthülse ummantelt , der art, daß das Metallteil an seinen nicht zu plattierenden Flankenflächen klemmend von der Deckschichthülse gehalten wird, hingegen an den Plattierungsflächen von der Deckschichthülse im Abstand umgeben ist und diese so miteinander verbundenen Teile in einen Feldkonzentrator einfügt und man sodann unter Anwendung hoher gepulster Magnetfelder die Deckschichthülse unter fortschreitender Biegeverformung auf das zu plattierende Metallteil aufschweißt.
Durch diese erfinderische Verfahrensweise wird auf die zu plattierenden #eile mittels hoher gepulster Magnetfelder eine hohe spezifische Flächenbelastung erzeugt, die ausrei-Ghend ist, eine flächige Schweißverbindung herbeizuführen Besonders vorteilhaft ist es, wenn man den Abstand zwischen: der Deckschicht'hülle und der Plattierungsfläche des Werkstückes so hält, daß sie einen spitzen Winkel mit der Plat tierungsfläche bildet. Die beim Verschweißen aufzuwendende Verformungsarbeit wird vorteilhafterweise durch außerhalb der Plattierungsfläche der Deckschichthülle gelegene Biegezonen gemindert.
Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Deckschichthülle besitzt einen , in erster Näherung trapezförmigen Querschnitt, wobei in den außerhalb der Plattierungsflächen gelegenen Seitenflächen der Deckschichthülle die Biegezonen gelegen sind. Die Umfangslänge der Deckschichthülle soll mindestens 10 % größer sein als die Umfangslänge des Querschnittes des zu plattierenden Werkstückes. Durch diese konstruktive Ausbildung der Deckschichthülle wird es ermöglicht, daß sie sich während des Schweißplattierens, und zwar unter dem Einfluß hoher gepulster Magnetfelder sukzessiv, nahezu abrollend und bei leichter Streckung ihrer Plattierungsfläche gegen die zu plattierende Fläche des Werkstückes reibend preßt. Besteht z.B. die Deckschicht aus Aluminium, so wird durch die abrollende Verformung während des Plattierens die Aluminiumoxidschicht aufgebrochen, so daß eine innige metallische Verbindung mit dem Werkstück zustande kommt.
Zum Schweißplattieren einer großen Serie von identischen Werkstücken ist es besonders vorteilhaft, wenn man die Deckschichthüllen aus einem, der gewünschten Querschnittsform der Deckschichthülle entsprechend gezogenem Rohr schneidet. Bei kleineren Serien ist es indessen dienlich, die Deckschichthüllen aus einem Rohr mit Kreisquerschnitt zu schneiden und die einzelnen Ringe in einer Presse in die gewünschte Form zu biegen.
Das gemäß der Erfindung arbeitende Verfahren wird anhand der Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen ist eine mit Vorzug zur Anwendung. kommende Deckschichthülle gezeigt.
Figur 1 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt aus einem zweiteiligen Feldkonzentrator mit den Konzentratorbacken 1 und 2 zur Übertragung hoher gepulster Magnetfelder auf die Deckschichthülle. Mittig in der nahezu trapezförmigen, als Arbeitsraum dienenden Ausnehmung 3 des Feldkonzentrators ist das aus Metall bestehende Werkstück 4 mit der Deckschichthülle 6 eingesetzt. Die Deckschichthülle besteht z.B. aus Aluminium; auf die ebenen Seitenflächen 5 und 5' des Werkstückes soll die Deckschicht aufgeschweißt werden. Diese Deckschichthülle besitzt, wie ersichtlich, einen in erster An- -näherung trapezförmigen, der Ausnehmung im Feldkonzentrator angeglichenen Querschnitt. Gegenüberliegend an den nicht zu plattierenden Seitenflanken 7 und 7 ist die Rülle 6 eingezogen bzw. mit Einbuchtungen 8, 8' versehen. Diese so gebildeten Falze halten das Werkstück klemmend an der Deckschichthülle. Beim Entladen einer hier nicht- dargestellten Kondensatorbatterie verformt sich die Deckschichthülle unter dem Ein fluß des hohen gepulsten Magnetfeldes. Entsprechend des sich stetig über die Länge L des Werkstückes vergrößernden Abstandes A, A' der Deckschichthülle bzw. Plattierungsauflage-6 von den Plattierungsflächen 5 und 5',- kommt unter dem Einfluß der hohen gepulsten Magnetfelder die Plattierungsauflage zur Anlage mit dem Werkstück. Dabei verformt sich die Deckschichthülle, so daß z.B. bei einer aus Aluminium bestehenden Deckschichthülle die Oxidhaut aufreißt, wobei vergleichsweise - ähnlich wie beim Aufwalzen einer Deckschicht auf ein ebenes Werkstück -sich die Deckschicht auf die ebene Fläche des Werkstückes leicht streckend abwälzt, jedoch hier unter dem Einfluß hoher gepulster Magnetfelder. Dabei kommt es zu einer hohen spezifischen Flächenbelastung und Erwärmung, die ausreichend sind 9 die Deckschicht mit dem Metallteil zu verschweißen. Die Einbuchtungen 8, 8' dienen hierbei zur Minderung der Verformungsarbeit wOhrend des Schweißplattierens. Je größer die Umfangslänge im Bereich der Enautschzonen Z und Z gehalten ist, um so geringer ist die an diesen Stellen auftretende Vesformungsarbeit. Vorteilhaft soll daher die Umfangslänge der hülsenförmigen Plattierungsfläche mindestens 10 % größer als die Umfangslänge,gemessen über den Querschnitt des Werkstückes, sein.
Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, besitzen die in Figur 1 dargestellten Einbuchtungen 8 und 8' nach der Schweißplattierung die angedeutete Form. Die über die Stirn flanken 7 und 7 des Werkstückes hinausragenden Enden 9 und 9' werden - sofern gewünscht - abgeschnitten.
Die im Beispiel gezeigte Form und Anordnung der Deckschichthülle und des Feldkonzentrators kann im Rahmen der Erfindung mannigfach abgewandelt werden. Wesentlich ist lediglich, daß durch die Form der Deckschichthülle der mechanische Gegenwiderstand gegenüber der Magnetfeldkompression relativ klein bleibt, so daß die spezifische Flächenbelastung beim Schweißplattieren so hoch wie möglich ist. Da davon ausgegangen werden muß, daß die Deckschichthülle das Werkstück im Abstand umgibt, muß die überschüssige länge der Deckschichhülle in außerhalb der Plattierungsfläcbe des Werkstückes gelegenen "Knantschzonenn aufgefangen werden. Wählt man einen trapezförmigen Querschnitt für die Form der Deckschichthülle, so sollen die schräg verlaufenden Flanken der Plattierungsauflage 6, 61 vorzugsweise unter einem Winkel a von 5 bis 7 Grad zu den ebenen Elattierungsflächen 5, 5' des Werkstückes verlaufen. Die zum Verschweißen der Deckschicht mit dem Metallteil und zur Erzeugung der hohen gepulsten Magnetfelder notwendige Kondensator-Ladeenergie ist abhängig vom Werkstoff bzw. von den physikalischen Eigenschaften der zu verschweißenden Materialien.
9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

P-a t e n t a n s p r V c b e 1. Verfahren zum Schweißplattieren eines Metallteiles mit einer ebenfalls aus Metall bestehenden Deckschicht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man das zu plattierende Metallteil (4) mit einer Deckschichthülle (6) ummantelt, derart, daß das Metallteil an seinen nicht#zu#plattierenden Flankenflächen (7, -7') klemmend von der Deckschichthülle gehalten wird, hingegen an den Plattierungsflächen (5, 5') von der Deckschichthülle im Abstand (A, h' ) umgeben ist und diese so miteinander verbundenen Teile -(4, 6) in einen Feldkonzentrator (1, 2) einfügt und sodann unter Anwendung hoher gepulster Magnetfelder die Deckschichthülle (6) unter fortschreitender Biegeverformung ihrer Oberfläche auf das zu plattierende Metallteil aufschweißt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i e h -n e t , daß man die beim Schweißen der Deckschichthülle (6) mit dem Metallteil (4) unter Anwendung ;hoher gepulster Magnetfelder aufzuwendende Verformungsarbeit dadurch mindert, indem man außerhalb der Plattierungsfläche der Deckschichthülle in letzterer die Verformungsarbeit mindernde Biegezonen bzw.

Einbuchtungen (8, 8') einbringt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man die über die PlattierungsfLche (5, 51) hinausragenden Enden der Deckschichthülle (6) nach erfolgter Verschweißung abschneidet.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man die Deckschichthüllen (6) von einem in der gewünschten. Form der Deckschichthüllen gezogenen Rohr abschneidet.
5. Aus Metall bestehende Deckschicht zum Schweißplattieren eines Werkstückes nach Ansprüchen 1 bis 4 dadurch g e -k e n n z e i G 4 n e t , daß sie in Form eines über das zu plattierende Metallteil (4) zu streifende Deckschichthülle (6) gebildet ist, wobei der das Metallteil ummantelnde Querschnitt der Deckschichthülle derart bemessen ist, daß der Abstand CA, A') der gegenseitig zu verscbweißenden Fläoben (6' und 5, 5') der Deckschicbthülle einerseits und des Metallteiles andererseits, über die Länge (L) des Metallteiles von einem Kleinstmaß zu einem Größtmaß unterschiedlich ist.
6. Aus Metall bestehende Deckschicht nach Ansprüchen1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Deckschichthülle (6) an den Stirnflanken (7, 7') des Metallteiles (4) gegenüberliegenden Enden Einbuchtungen (8, 8') aufweist.
7. Aus Metall bestehende Deckschicht nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Umfangslänge der Deckschichthülle (6) mindestens 10 % größer ist als der Querschnittsumfang des zu plattierenden Metallteiles (4).
8. Aus Metall bestehende Deckschicht nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Neigungswinkel (a) der Plattierungsfläche (6) gegenüber der Plattierungsfläche (5, 5') des Metallteiles (4) 5 bis 7 Grad beträgt.
9. Feldkonzentrator zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Arbeitsraum (3) des Feld#"nzentrators (1, 2) in erster Näherung eine trapezförmige Gestalt aufweist und in seinen Abmessungen der Querschnittsform der Deckschichthülle (6) angeglichen ist.

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