DE2433648C2

DE2433648C2 - Buckelschweißverfahren

Info

Publication number: DE2433648C2
Application number: DE2433648A
Authority: DE
Inventors: Tugio Toyota Aichi Mizobe; Masahiro Ogawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1973-07-14
Filing date: 1974-07-12
Publication date: 1983-02-24
Also published as: DE2433648A1; JPS5310935B2; GB1482467A; JPS5027745A; US4273983A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Buckelschweißverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 11 38 707 Ist ein Buckelschwelßverfahren der vorgenannten Art bekannt, bei weichem das auf eine Unterlage aufzuschweißende Werkstück auf seiner Unterseite einen Buckel trapezförmiger Gestalt aufweist, der in eine an der Schweißstelle In der Unterlage eingesetzte Vertiefung, deren Höhenabmessung geringer als die des Buckels Ist, eingesetzt wird. De» Durchmesser der Vertiefung Ist etwas größer als der des Buckels, so daß das beim Zusammendrücken des Buckels während des Schweißens seitlich wegfließende schmelzflüssige Buckelmaterlai Fiatz findet, ohne von außen sichtbar zu sein.

Das Buckelschweißen Ist aus dem Punktschweißen heraus entstanden. Durch die Ausbildung von Buckeln an wenigstens einer der einander gegenüberstehenden Werkstücksflächen erreicht man eine lokale Stromkonzentration, die zu einem raschen Temperaturanstieg führt und es erlaubt, Werkstücke ohne größere Allgemelnerwärmung miteinander zu verschweißen. Infolge der großen Wärmekonzentration Im Schweißpunkt Ist es möglich, auch Teile mit großem Massenunterschied miteinander zu verschweißen (Sudasch, Schweißtechnik, 2. Auflage, Seite 417).

Die Buckel werden beim Schweißen unter der Wirkung des Schweißdrucks flachgedrückt, sofern sie In Blechen durch Drücken hergestellt sind, teilweise auch zurückgedrückt. Um die Maßhaltigkeit des Produktes durch die Buckel und das beim Schweißen seitlich weggedrückte Buckelmaterial nicht zu beeinträchtigen, macht man die Buckel nicht höher, als zur Stromkonzentration notwendig ist. In der Praxis arbeitet man daher mit Buckeln, die Im Verhältnis zu Ihrer Höhe relativ orelt sind. Insgesamt somit als flach bezeichnet werden können.

Die vielfältigsten Geräte und Maschinenteile sind aus unterschiedlichen metallischen Materlallen zusammengesetzt, um Ihre Eigenschaften zu verbessern. Da solche Geräte oder Maschinenteile oft aus miteinander verschweißten Teilen bestehen. Ist es daher notwendig, unterschiedliche Metalle miteinander zu verschweißen.

Bekanntlich lsi es jedoch sehr schwierig, unterschiedliche Metalle miteinander zu verschweißen, wofür die Unterschiede In den Schmelzpunkten, den Wärmeleitfähigkeiten und Ausdehnungskoeffizienten verantwortlich sind. Weitere Schwierigkeiten sind darin begründet, daß sich manche Arten voneinander verschiedenen Metallen nicht miteinander verbinden oder eine Intermetallische Verbindung eingehen.

Bislang wurde in der Hauptsache ein Dlffuslonsverfah-

ren verwendet, um den Großteil von einander verschiedenen Metallen miteinander zu verschweißen oder zu verbinden. Das Diffusionsverfahren hat jedoch den Nachteil, daß es Industriell nur begrenzt Anwendung finden kann, da beim Schweißen mit diesem Verfahren speziell eingerichtete Umgebungsbedingungen, wie z. B. Vakuum, Inerte Gase, hohe Temperatur und hoher Druck, geschaffen werden müssen und die Diffusion eine verhältnismäßig lange Zeltdauer In Anspruch nimmt. Weiterhin Ist es notwendig, daß die metallische Materlallen an Ihren Oberflächen chemisch rein sein müssen, damit sie zu einem Festkörper verbunden werden können, und daß die Umgebungsatmosphäre, in der sie miteinander verbunden werden, ganz spezifisch, je nach der Art der verwendeten Materialien, ausg2sucht sein muß. Gewöhnlich erfordert die Herstellung eines Diffusionskontaktes auch die Anwendung hoher Temperatur und hohen Drucks.
Es ist auch schon gelungen, mit Hilfe des Buckelrecht zu den einander berührenden Oberflächen und schmilzt Metall nur an der Berührungsflache des Bukkels. Das Metall des Buckels In geringer Entfernung von dessen Stirnfläche bewegt sich unter dem Einfluß des Schweißdrucks kontinuierlich in Richtung auf die Schmelzstelle. Das geschmolzene Metall wird nach außen an den Rand der zu verschweißenden Oberflächen gequetscht und das feste metallische Material wird in einem Reibungskontakt sich stumpf berührender Oberflächen gedrückt. Es 1st daher ausgeschlossen, daß hler wiederverfstigtes Material zurückbleibt. Fremdstoffe, wie Verunreinigungen, die ehedem an den Berührungsstellen gegebenenfalls vorhanden waren, werden an die Peripherie der Schweißstelle gequetscht oder sie sind In dem

is Randsaum eingeschlossen, der von spratzendem und wieder erstarrendem Metall am Rand der Schweißzone notwendigerweise ausgebildet wird.

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren erfordert weder die Anwendung einer speziellen Schutzatmosphäre V

Schweißens Werkstücke aus verschiedenartigen Werk- 20 oder Vorreinigung der Schweißstellen noch einen großen

stoffen miteinander zu verschweißen. Man Ist dabei davon ausgegangen, daß dies gelingt, wenn ..Ie Werkstoffe miteinander legierungsfählg sind (Sudasch, a. a. O. Seite 416).

Zeitaufwand.

Eine Schweißverbindung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist, weist die folgenden Vorteile auf. Erstens weist sie im geschweißten

dung der herkömmlichen Widerstandsschweißverfahren gewöhnlich ausbilden. Zweitens veiicstlgt sich das geschmolzene Material an der Peripherie der verschweiß-

Tatsächlich bleiben beim Buckelschweißen aber auf- 25 Gegenstand keinerlei KJumpen auf, die sich durch die grund der relativ flachen Buckel und besonders dann, Verfestigung von geschmolzenem Metall bei Anwenwenn diese in das eine Werkstück teilweise zurückgedrückt werden, In der Schweißzone Einschlüsse von
intermetallischen Verbindungen der an der Schweißverbindung teilnehmenden Werkstoffe zurück, die mitunter 30 ten Flächen, wo die Beanspruchungen während der sehr spröde sind und daher die Festigkeit der Schweiß- Abkühlzelt minimal sind. Wie bereits beschrieben, wird verbindung nachteilig beeinflussen. das geschmolzene Material gegen den äußeren Rand

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Buckel- gedrückt, das geschmolzene Metall verfestigt sich schweißverfahren der eingangs genannten Art, das es daher nicht an den Schweißflächen. Drittens weist die erlaubt, Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen 35 Schweißverbindung eine hohe Festigkeit auf, weil die

sonst üblicherweise In der Schmelze entstehenden spröden Einschlüsse nicht an den Schweißflächen verbleiben.
Die Höhe (h) und der Winkel (α) des Vorsprungs, der

miteinander zu verschweißen, ohne daß In der Schweißzone intermetallische Verbindungen der miteinander verschweißten Werkstoffe zurückbleiben.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merk-

male des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und 40 Schweißstrom (/), der Schweißdruck (P) und die

Anwendungsbeispiele der Eflndung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit relativ hohen Buckeln. Die Zone, In der Metall schmilzt, hat Im Vergleich zur Buckelhöhe kleine Abmessungen. Hierdurch und üurch das Im Buckel erzeugte Temperaturgefälle wird erreicht, daß das Metall aus dem Buckel unter dem Einfluß der Temperatur und des Schweißdrucks plastisch fließt und das geschmolzene Metall an die Peripherie des zu verschweißenden Flächenteils quetscht, bis schließlich feste metallisches Material in einen Reibungskontakt sich stumpf berührender Oberflächen gedrückt wird.

Das genannte Temperaturgefälle im Buckel wird maßgeblich von der Gestalt des Buckels bestimmt, die unverzlchtbar trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Es wird auf diese Welse erreicht, daß sich Im Stirnflächenbereich des Buckels die größte Schweißstromdichte ergibt. In der US-PS 35 98 952 Ist Im Zusammenhang mit solchen Buckelformen bereits beschrieben, daß sich mit Ihnen die μ Aufheizung durch den elektrischen Strom auf die Stirnfläche des Buckels konzentrieren läßt.

Mit dem Ausdruck »plastischer Fluß« wird hler ein Metallfluß bezeichnet, der unter dem Einfluß einer die Formänderungsfestigkeit übersteigenden Schubbeanspruchung hervorgerufen wird.

Der durch die Werkstücke geleitete elektrische Strom erzeugt ein Temperaturgefälle In den Werkstücken senk-Sch velßzelt 0) liegen bei den nachfolgend aufgeführten Verschweißungen unterschiedlicher Metalle in den nachfolgend angegebenen Bereichen:

1. Aluminium mit Stahl, A = 2mm, α= 12 bis 30% /=1,5 bis 3,6 kA/mm², vorzugsweise /,8 bis

2.3 kA/mm², V= 30 bis 100 kg/mm², vorzugsweise 48 bis 83 kg/mm² und / = 0,5 bis 10 Perloden;

2. Gußelsen mit Stahl, h = 2 mm, α = 12 bis 35% / = 0,75 bis 2 kA/mm², vorzugsweise 1,10 bis 1,65 kA/mm², P= 15 bis 90 kg/mm², vorzugsweise 34 bis 71 kg/mm² und / = 0,5 bis 10 Perloden;

3. Aluminium mit Kupfer, A=2mm, α= 12 bis 3ö% 1-7,9 bis 3,4kA/mm², vorzugsweise 3,0 bis

3.4 kA/mm², P= 20 bis 50 kg/mm², vorzugsweise 28 bis 32 kg/mm², und 60,5 bis 3 Perloder.;

4. Kupfer mit Stahl, /i*=2mm, α =15 bis 25% /=2,3 bis 2,9 kA/mm², vorzugsweise 2,5 bis 2,7 kA/mm², P =20 bis 80 kg/mm², vorzugsweise 35 bis 65 kg/mm² unJ /= 1 bis 5 Perloden;

5. Stahl m'.t Titan, /i = 2mm, * =7 bis 25% /=1,4 bis 2,0 kA/mm², vorzugsweise 1,6 bis 1,8 kA/mm², P= 30 bis 100 kg/mm², vorzugsweise 48 bis

83 kg/mm² und / = 0,5 bis 3 Perloden. Unter Perloden werden hler die Perlodendauern der Nptzfrequenz verstanden.

Die Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, In denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher eräutert. Es zeigt

Flg. 1 einen Buckel, wie j In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Schweißverbindung verwendet wird;

Flg. 2 die Festigkeit einer Schweißverbindung In Abhängigkeit vom Erhebungswinkel des Buckels;

Flg. 3 eine mikroskopische Darstellung des Inneren Gefüges einer Schweißverbindung von Stahl und Aluminium;

Flg. 4 das mikroskopische Gefüge am Gratrand;

Flg. 5 die Festigkeit der Schweißverbindung In Abhängigkeit von der Schweißzelt;

Flg. 6 eine mikroskopische Darstellung des Gefüges von Stahl und Gußelsen, die an einem Buckel miteinander verschweißt sind;

Flg. 7 die Festigkeit einer Schweißverbindung In Abhängigkeit von Schweißdruck.

In den Ausfuhrungsbeispielen 1 bis 5 Ist der Buckel auf uei Gticifläche cicä einen der rnc;s!!ischcri Werk stücke vorgesehen, das bei Stromdurchfluß nur schwer zum Schmelzen zu bringen Ist. Die Abmessungen des

Tabelle 1

Buckels von gleichschenklig trapezförmigem Queschnltt, wie In Flg. 1 gezeigt, sind durch die Bre'te der oberen Stirnseite (w), die Höhe (It) und den Winkel (2a) bestimmt, den die Schenkel des Trapezes miteinander elnschließen. Obgleich In diesen Ausfuhrungsbeispielen Wechselstrom Verwendung fand. Ist es auch möglich. Gleichstrom zu verwenden.

Beispiel 1

Eine scheibenförmige Stahlplatte war mit einem gleichschenklig trapezförmigem Buckel rings um den gesamten Umfang ausgestattet. Sie wurde auf einen kubischen Aluminiumblock gelegt und gegen diesen gepreßt, so daß die obere Stirnseite des Buckels In Berührungskontakt mit der einen Oberfläche des Aluminiumblocks gebracht war.

Die Schweißparameter, wie z. B. die Stahl- und AIufniniumart, die Abmessungen des Rni-ksk dip. Stromstärke, der Schweißdruck und die Schweißzelt, sind In Tabelle 1 dargestellt.

Stahlscheibe	Materialart	1 2	Einsatzgehärteter Stahl JIS-SCr 15 (AISI 5115)
	Durchmesser		M mm
Buckel	Höhe (h)		2 mm
	Breite (w)	0,5 mm
	Winkel (α)	10 -45°*
Aluminiumblock	Materialart	JIS-AC4C ASM-43
	Länge	50 mm
	Breite	50 mm
	Dicke	10 mm
Flächenstromstärke		1,485 kA/mm² bzw. 1,740
Schweißdruck		47 kg/mm² **
Schweißzeit		50 ms

Der Winkel (o) wurde jeweils als Einzelwert aus diesem Bereich ausgewählt, die übrigen Parameter blieben konstant.

Der Schweißdruck tntspricht einer aufgebrachten Kraft pro Flächeneinheit an der oberen Stirnfläche des Vorsprungs.

Der Schweißvorgang wurde mit verschiedenen Schweißparametern wiederholt. Die geschweißten Gegenstände wurden nachfolgend einer Messung der Festigkeit der Schweißverbindung unterzogen.

Fig. 2 veranschaulicht die Abhängigkeit der Schweißfestigkeit vom Flankenwinkel des Buckels. In dieser Figur sind zwei Kurven 1 und 2 dargestellt, die mit den vorgenannten Flächenstromstärken ermittelt wurden.

Fig. 2 zeigt, daß die Schweißfestigkeit bei einem Winkel α von 20°, den die Flanke des Buckels mit der Senkrechten bildet, einen Maximalwert hat und daß in einem Bereich zwischen 12° und 30° befriedigende Schweißfestigkeiten zu erzielen sind. Die Schweißfestigkeit nimmt unterhalb von 20° mit dem Winkel ab. Es besteht die Vermutung, daß diese Abnahme mit der Tatsache zusammenhängt, daß der mittlere Teil des Buckels auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als die obere Stirnseite, wenn der Winkel kleiner wird als 20°. Die Temperaturverteilung innerhalb des Buckels ist dann so, daß dieser dazu neigt, sich Im mittleren Bereich zu verwerfen, wodurch der erwünschte plastische Fluß nicht auftritt. In einem solchen Fall kann das geschmolzene Metall nicht ausreichend vom Buckel gegen dessen äußeren Umfang gequetscht werden, wodurch die Schweißfestigkeit beeinträchtigt Ist.

Es wurde herausgefunden, daß die Breite (w) des Bukkels die geeignete Schweißstromstärke bestimmt und daß die Schweißfestigkeit in hohem Maße von den Abmessungen des Buckels, speziell der Breite (w) und der Höhe (h) abhängen.

Die Mikrostruktiir der Verbindungsstelle von Stahlplatte und Aluminiumblock Im Mlttelberelch der Schweißzone wurde bei 2OOfacher Vergrößerung betrachtet. Dies Ist In Fig. 3 dargestellt.

Die MikroStruktur des Grates wurde In gleicher Welse betrachtet, diese Darstellung zeigt Flg. 4.

In den Fl g. 3 und 4 sind Stahl mit 1, Aluminium mit 2 und ' iermetalllsche Verbindungen aus Stahl und Aluminium mit 3 bezeichnet.

Wie aus diesen Figuren klar hervorgeht, sind aus Stahl und Aluminium bestehende Intermetallische Verbindungen 3 an der Schweißstelle zwischen Stahl I und Aluminium 2, die In rig. 3 dargestellt Ist, auch unter dem Mikroskop nicht zu erkennen. Solche Intermetallische Verbindungen sind jedoch Im Grat neben Stahl 1 und

IO

15 Aluminium 2 enthalten, wie Flg. I zeigt. Hieraus läßt sich schließen, daß das geschmolzene Metall entlang der Berührungsfläche zu dem äußeren Grat gequetscht wurde.

Beispiel 2

Eine scheibenförmige Stahlplatte war mit einem gleichschenklig trapezförmigen Buckel rings um den gesamten Umfang ausgestattet. Sie wurde auf einen kubischen Gußelsenblock gelegt und gegen diesen gepreßt, so daß die obere Stirnfläche des Buckels In Berührungskontakt mit der Oberfläche des Blocks gebracht war. Das Schweißen wurde mit den Parametern durchgeführt, die In Tabelle 2 dargestellt sind.

Tabelle 2	Vl.fori.ll..rl	1	JIS-SCr 15 (AISI 5115)
S'.äh!ⁿ!ai!e	Durchmesser	2	30 mm
	Höhe (h)	3	2 mm
Buckel	Breite (w)		0,7 mm
	Winkel (α)		30'
	Materialart		Grauguß JIS-FC 20 (ASTM. A48-64, No30B)
Gußeisenblock	Länge	50 mm
	Breite	50 mm
	Dicke	10 mm
		0,50
Flachenstromstärke		0,79 kA/mm³
		1,14
		23 kg/mm²
Schweißdruck		0 <~ S 333 ms *
Schweißzeit

' Die Stromstärke und die Schweißzelt wurden bei diesen Versuchen verändert, während die anderen Bedingungen konstant blieben.

Der Schweißvorgang wurde wiederholt, wobei einige der Schweißparameter verändert wurden. Die geschweißten Gegenstände wurden einer Messung hinsichtlich der Schweißfestigkeit unterzogen.

Flg. 5 zeigt die Abhängigkeit der Schweißfestigkeit von der Schweißzelt. In dieser Darstellung sind drei Kurven 1, 2 und 3 enthalten, die mit den vorgenannten Flächenstromstärken ermittelt wurden.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß die Schweißfestigkeit extrem groß wird, wenn das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung mit hohem Strom und kurzer Schweißdauer ausgeführt wird, d. h. mit 0,79 kA/mm² bei einer Schweißdauer von 4 bis 6 Perioden oder mit 1,14 kA/mm² bei einer Schweißzelt von 2 bis 5 Perioden.

Es ist auch beachtlich, daß die Schweißfestigkeit von der Schweißdauer mit zwei verschiedenen Tendenzen abhängt. So ist zu beobachten, daß die Schweißfestigkeit bei einer Stromstärke von 0,5 kA/mm² (Kurve 1) kontlnuierlich mit der Schweißzeit zunimmt, wobei jedoch nur verhältnismäßig geringe Festigkeiten erreicht werden. Andererseits steigt die Schweißfestigkeit bei den beiden anderen, höheren Stromstärken (Kurven 2 und 3) sehr schnell mit der Schweißzelt an und erreicht jeweils beachtlich hohe Maximalwerte. Jenseits dieses Maximums Ist dann wieder ein schneller Abfall der Schwelßfestlgkelt mit zunehmender Schweißzelt festzustellen.

Die Stirnfläche des Buckels, der mit der Oberfläche des Gußelsenblocks während des Schweiß Vorgangs In Verbindung steht, wurde mit el.iem Mikroskop bei 6facher Vergrößerung betrachtet.

Um zu beachten, wie der Buckel das geschmolzene Material zur Seite quetscht, wurde der Schweißvorgang mit einer Schweißstromstärke von 75 000 Ampere durchgeführt und nach einer Schweißdauer von nur einer Perlode unterbrochen. Sodann wurde mit der mikroskopischen Betrachtung begonnen. Das Ergebnis ist In Fig. 6 dargestellt. In dieser Figur 1st Stahl mit 4, Gußelsen mit 5, geschmolzenes Metall mit 6 und der Vorsprung mit 7 bezeichnet.

Man sieht aus dieser Figur, daß das geschmolzene Metall 6 von der Stirnfläche des Buckels 7 durch die Plastizität des Stahls zur Seite gequetscht wurde, während

ίο

der Bereich, der dem Fußpunkt des Vorsprungs benachbart Ist, nicht wesentlich deformiert worden Ist. Hieraus laßt sich schließen, daß das geschmolzene Metall (6) In Form eines Pilzes vom Buckel 7 während des Schweißvorgangs entlang der Berührungsflächen der beiden zu verschweißenden Gegenstände zur Seite gequetscht wird.

Beispiel 3

Eine scheibenförmige Stahlplatte war mit einem Tabelle 3

gleichschenklig '."apezförrnlgen Buckel rings um den gesamten Umfang ausgestattet. Sie wurde auf einen kubischen Alumlnlumblock gelegt und gegen diesen gedrückt, so daß die obere Stirnfläche des Buckels In Berührungskontakt mit der Oberfläche des Blocks gebracht war. Die Schweißung wurde mit den Parametern durchgeführt, die In Tabelle 3 angegeben sind.

10

Stahlplatte

Materialart

Durchmesser

Kohlenstoffstahl
JIS-S15C (AISI 1015)

22 mm

Schweißdruck

10- 100 kg/mm- *

Schweißzeit

33.3 ms

Der Schweißdruck wurde während des Tests in dem angegebenen Bereich variiert.

Der Schweißvorgang wurde unter Veränderung der Schweißparameter wiederholt.

Flg. 7 zeigt die Abhängigkeit der Schweißfestigkeit vom Schweißdruck. Man sieht aus dieser Figur, daß die Schweißfestigkeit In einem direkt proportionalen Verhältnis mit dem Schweißdruck zunimmt. Sie nimmt mit dem Schweißeruck Insoweit zu, als dieser zwischen 30 und 100 kg/mm² Hegt, so daß der Buckel nicht plastisch verformt oder verzogen wird, bevor elektrischer Strom durch Ihn hlndurchflleßt.

Die gleichen Schlußfolgerungen lassen sich unter Heranziehung der Schweißphänomene In der vorliegenden Erfindung hler ziehen. Namentlich, wenn der Schweißdruck nicht extrem hoch Ist und gesteigert wird, dann führen die Quetsch- und Bindungsphänomene zu einer festen Verschweißung der einander berührenden Oberflächen.

Beim Beispiel 3 waren unterschiedliche Metalle miteinander verschweiß worden. Wenn im Gegensatz hierzu zwei gleiche M;talle miteinander verschweißt werden, dann nimmt die Schweißfestigkeit Im allgemeinen bei steigendem Schweißdruck ab, da in diesem Fall der Bukkel, der den Berührungskontakt herstellt, sich plastisch deformiert und seinen Kontaktwiderstand herabsetzt, wenn der Schweißdruck einen bestimmten Wert übersteigt und auf diese Welse die im Buckel erzeugte Hitze nicht ausreichend ist, um ein befriedigendes Schmelzen des Metalls sicherzustellen.

Die Abhängigkeit der Schweißfestigkeit von der so Schweißzeit stellt sich bei diesem Ausführungsbelspie! als konform zu einer der Tendenzen heraus, die im Beisoiel 2 beschrieben wurden, d. h. die Schweißfestigkeit nimmt mit der Schweißzelt sehr schnell zu und erreicht ein beachtliches Maximum bei relativ kurzen Schweißzelten. Mit großer werdenden Schweißzelten nimmt die Schwelßfestlgkeit nach diesem Maximum wieder ab, da der Buckel deformiert wird.

Wenn dann der Schweißvorgang weitergeht, dann verbreitert sich der obere Bereich des gleichschenklig trapezförmigen Buckels, während der mittlere Bereich Im wesentlichen seine ursprüngliche Gestalt beibehält. Das Ergebnis Ist ein Buckel, der in Form eines Stabes deformiert ist. der eine konkave laterale Fläche aufweist. In diesem Zustand wird die Aluminiumfläche, die in Kontakt mit dem vergrößerten oberen Teil des Buckels steht. In dem breiten Bereiche ungünstig beeinflußt. Das vorteilhafte Temperaturgefalle kann sich nicht länger entlang der Achse des Vorsprungs ausbilden.

Wenn daher die Schweißzeit über einen Punkt hinaus verlängert wird, von dem an der trapezförmige Buckel zu einem Stab mit einer konkaven Lateralfläche deformiert wird, dann wird keine Steigerung der Schweißfestigkeit erreicht.

Beispiel 4

Eine scheibenförmige Kupferplatte war mit einem gleichschenklig trapezförmigen Buckel rings um den Umfang ausgestattet. Sie wurde auf eine scheibenförmige Aluminlumplatte gelegt und gegen diese gepreQt, so daß die obere Stirnfläche des Buckels in Berührungskontakt mit der Oberfläche der Aluminiumscheibe gebracht war. Der Schweißvorgang wurde mit den Parametern durchgeführt, die in Tabelle 4 angegeben sind.

Buckel	Höhe (h)	2 mm I
	Breite (wj	0.5 rnm \|
	Winkel (α)	20° I
Aluminiumblock	Materialart	J1S-AC4C (ASM-43)
	Länge	50 mm
	Breite	50 mm
	Dicke	10 mm
Flächenstromstärke		1,74 kA/mm²

11 Tabelle 4	24 33	648	12
Kupferscheibe	Matprialarl Durchmesser	J '3 CuP! (ASi\i 22 mm	-EiH)
Buckel	Höhe (h) Breite (w) Winkel (α)	2 mm 0,5 mm 20°
Aluminiumscheibe	Materialart Durchmesser Dicke	JIS-AIPi (ASM 50 mm 10 mm	-1050)
Flächenstromstärke		3,1 kA/mm²

^jhweißzeit		16,7 Tis

Es wurde eine Schweißfestigkeit von 0,8 t erreicht. gesamten Umfang ausgestattet. Sie wurde auf eine qua-

derförmlge Titanscheibe gelegt und gegen sie gepreßt, so

25 daß die obere Stirnfläche des Buckels In Berührungskon-

^{belsplel 5} takt mit der einen Oberfläche der Titanscheibe gebracht

Eine scheibenförmige Stahlplatte war mit einem war. Der Schwelßvorgang wurde mit den Parametern

gleichschenklig trapezförmigen Buckel rings um den ausgeführt, die In Tabelle 5 angegeben sind.

Tabelle 5

Stahlplatte	Materialart	Kohlenstoffstahl J1S-S15C (AISI 1015)
	Durchmesser	22 mm
Buckel	Höhe (h)	2 mm
	Breite (w)	ü,5 mm
	Winkel (a)	20°
Titanscheibe	Materialart	kommerzielles, reines Titan
	Durchmesser	50 mm
	Dicke	10 mm
Flächenstromstärke		1,78 kA/mm²
Schweißdruck		66,6 kg/mm²
Schweißzeit		8,3 ms

Es wurde eine Scheelßfestigkelt von 4,5 t erreicht. bindung gebracht und gegen dieses gedrückt in der

Weise, daß die Endfläche des Rohres In Berühningskon-

^{beisplel 6 55} takt mit dem Buckel kam. Der Schweißvorgang wurde

Eine Stahlplatte mit einem Buckel rings um den mit Parametern ausgeführt, die in Tabelle 6 angegeben gesamten Umfang wurde mit einem Kupferrohr In Ver- sind.

Tabelle 6

Stahlscheibs	Materialart	Kohlenstoffstahl
		JIS-S15C (AISI 1015)
	Durchmesser	22 mm
Buckel	Höhe Ce)	2 mm
	Breivi (w)	0,5 mm
	y-inkei (a)	20°

13 14 ν Ι

Fortsetzung

Kupferrohr Materialart Elektrolytzähkupfer

JIS-CuPl (ASM-ETP)

Außendurchmesser 25 mm

Innendurchmesser 20 mm

Flächenstromstärke	2,6 kA/mm²
Schweißdruck	46,4 kg/mm²
Schweißzeit	33,3 ms

Es wurde eine Schweißfestigkeit von 2,11 erreicht.

Die i.i den Tabellen gegebenen Abkürzungen für die Materialarten beziehen sich teils auf japanische, teils auf amerikanische Normen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Widerstands-Buckelschweißverfahren zum Verschweißen zweier Werkstücke aus verschiedenartigen s Metallen, bei welchen an einem der beiden Werkstücke ein Buckel trapezförmigen Querschnitts ausgebildet wird und Schweißzeit, Schweißstrom sowie Schweißdruck so gewählt werden, daß die beiden einander berührenden Werkstücke unter dem Einfluß des Schweißstromes an den zu verschweißenden Flächenabschnitten schmelzen und abgeschmolzenes Material unter dem Einfluß des Schweißdrucks durch das nicht geschmolzene Material des Buckels an die Peripherie der Verbindungsstelle gequetscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Buckel vorgesehen wird, dessen Höhe etwa das drei- bis vierfache seiner Breite an der Stirnseite jjid dessen Flankenwinkel zwischen etwa 12° und etwa 30° betragt,

b) der Schweißstrom so bemessen wird, daß senkrecht zur Stirnseite des Buckels ein Temperaturgefälle erzeugt wird, bei dem die beiden Werkstücke über die gesamte Dauer der Schweißzelt jeweils nur an der Oberflache der zu verschwelßenden Flachenabschnitte schmelzen, und

c) der Schweißdruck so bemessen wird, daß das abgeschmolzene Material vollständig an die Peripherie der Verbindungsstelle gequetscht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Verschweißung von Stahl mit Gutßelcen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Vet chwelßung von Stahl mit Aluminium.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Verschweißung von Stahl mit Kupfer.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Verschweißung von Aluminium mit Kupfer.

6. Verfarrm nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Verschweißung von Stahl mit Titan.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet zur Verschweißung eines Aluminiumblocks mit einer scheibenförmigen Stahlplatte, die einen Buckel trägt, der eine Höhe von ungeführ 2 mm und einen Flankenwinkel zwischen 12 und 30° aufweist und die Stromdichte zwischen 1,5 und 2,6 kA2/mm² beträgt, so

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet zur Verschweißung eines Gußelsenblocks mit einer Stahlplatte, die einen Buckel von einer Höhe von etwa 2 mm und einen Flankenwinkel zwischen 12 und 35° aufweist, wobei die Stromdichte zwischen 0,75 und 2 kA/mm² und der Schweißdruck an der Stirnfläche des Buckels zwischen 15 und 90 kg/mm² betragen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet zur Verschweißung einer Aluminiumscheibe mit einer Kupferplatte, die einen Buckel von ungefähr 2 fnfn So Höhe bei einen Flankenwinkel zwischen 12 und 30° aufweist, wobei die Stromdichte zwischen 2,9 und 3,4 kA/mm² und der Schweißdruck zwischen 20 und 50 kg/mm² betragen und die Stromflußzelt zwischen 8,3 und 50 ms liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet zur Verschweißung eines Kupferrohrs mit einer Stahlplatte, die einen Buckel von ungefähr 2 mm Hohe bei einem Flankenwinkel zwischen 15 und 25° aufweist, wobei die Stromdichte zwischen 2,3 und 2,9 kA/mm² und der Schweißdruck zwischen 20 und 80 kg/mm³ betragen und die Stromflußzelt zwischen 16,7 und 83,5 ms Hegt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet zur Verschweißung einer Titanscheibe mit einer Stahlschelbe, die einen Buckel von ungefähr 2 tun Höhe bei einem Flankenwinkel zwischen 7 und 25° aufweist, wobei die Stromdichte zwischen 1,4 und 2,0 kA/mm² und der Schweißdruck zwischen 30 und 100 kg/mm² betragen und die Stromflußzelt zwischen 8,3 und 50 ms liegt.