DE2506063A1 - Verfahren und vorrichtung zur verschweissung von rohrteilen mit plattenfoermigen teilen durch widerstandschweissung, insbesondere bei der herstellung von waermeaustauschern - Google Patents

Description

25 0-6JO 6.3

SOGIBTE ANOlTIME DES USIHES GHAUSSON CF 74/4

Verfahren und Vorrichtung zur Verschweissung von Rohrteilen mit plattenförmigen Teilen durch Wider standschweissung, insbesondere bei der Herstellung von Wärmeaustauschern.

In der Technik ist es häufig erforderlich, Rohrteile starr und dicht mit plattenförmigen Teilen zu verbinden, wie Wasserkästen oder dgl. 7/enn diese Teile metallisch sind, z.B. aus Aluminium oder legierungen dieses Metalls oder verschiedenen legierungen auf Kupferbasis oder auch aus Eisenmetallen, erfolgt die Verbindung durch Hartlötung, z.B. mit Hilfe von Aluminium-Silizium-Legierungen bei aluminiumhaltigen Metallen, oder mit Hilfe von Zinn-Blei-Legierungen oder dgl. bei kupferhaltigen oder eisenhaltigen Metallen. Diese Verbindungen sind häufig im Falle der Hartlötungen Aluminium-Silizium schwer herzustellen oder in dem Fall der Hartlötungen Zinn-Blei oder dgl· brüchig.

Derartige Verbindungen kommen bei der Technik der Her-

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stellung von Warme austauschern sehr häufig vor, insbesondere von Kühlern oder Heizkörpern für Fahrzeuge, und dies ist ganz besonders bei Verbindungen zwischen Rohrstutzen, Hähnen, Pußteilen oder anderen Verbindungsstücken der Fall, welche an den Wasserkästen befestigt werden sollen, sowie zwischen den Umlaufrohren und den Rohrplatten dieser Apparate. I

Diese Aufgabe wird bei Wärmeaustauschern noch

schwieriger, wenn die Hartlötungen der verschiedenen Teile : nacheinander vorgenommen werden müssen, da dann die Gefahr besteht, daß die zuerst vorgenommenen Hartlötungen bei der Vornahme der nächsten Hartlötungen beschädigt oder zerstört werden.

Die Erfindung gestattet, die Herstellung insbesondere von Wärmeaustauschern erheblich zu vereinfachen, indem sie die Vornahme von elektrischen Wider st andsschwe issungen ermöglicht, was bisher nicht möglich war, da es bisher bei dieser Technik stets nötig war, entweder Zangen oder Rädchen zu benutzen, zwischen welchen die zu vereinigenden Teile einem Druck ausgesetzt werden, wobei diese Teile Dickengteidier Grössenordnung haben müssen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Schaffung eines neuen Verfahrens, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man beliebig den Rohrteil· so anbringt, daß er sich mit einem Ende auf eine Wand der Platte legt, oder so, daß die Außenwand des Rohrteils in das Loch der Platte eintritt, worauf man in ein Ende des Rohrteils oder in das Loch den Kopf einer Elektrode einführt, welche so geformt ist, daß sie eine schräge Anlagewand aufweist, daß man eine zweite Elektrode mit einer der Polarität der ersten Elektrode entgegengesetzten Polarität an eine solche Stelle des Rohrteils oder der Platte bringt, daß der Strom über die Verbindungsstelle zwischen der Platte und dem Rohrteil fliessen muß, und daß wenigstens einer Elektrode eine Bewegung geringer Amplitude während des Stromdurchgangs zwischen den beiden Elektroden erteilt wird, derart, daß die schräge Anlagewand der Elektrode eine Preßwand bildet, welche gleichzeitig zur Übertragung des Stroms auf die Nähe der Verbindungsstelle dient und an dieser Verbindungsstelle eine leichte Pressung auf diese Teile ausübt. ;

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausübung des obigen Verfahrens ist durch wenigstens eine Elektrode,

deren Körper einen Abschnitt mit schrägen Wänden "bildet, weiche sich an einem der zu vereinigenden Teile auf einer Seite der von ihnen gebildeten Verbindungsstelle abstützen, wenigstens eine zweite, auf der anderen Seite der Verbindungsstelle angeordnete Elektrode, wobei diese beiden Elektroden mit den Klemmen entgegengesetzter Polarität eines Stromgenerators verbunden sind, und Mittel zur Erzeugung einer Verschiebung geringer Amplitude wenigstens einer Elektrode während des.Stromdurchgangs zwischen den Elektroden gekennzeichnet· ι

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. ^!

Fig. 1 ist eine schematische geschnittene Seitehansicht der Ausrüstung zur Ausübung des erfindungsgemäßen _: Schweißverfahrens. !

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Schnittansicht einer Ausführungsabwandlung. ;

Fig. 3 ist eine Schnitt ansicht einer weiteren Ausführungsabwandlung. j

Fig· 4 zeigt schematisch eine andere Entwicklung der Erfindung. ^ I

Auf der Zeichnung bezeichnet 1 einen ersten Teil, z.B. eine Platte, die Wand eines Wasserkastens oder dgl., und 2 einen an die Platte Λ anzuschweissenden Rohrteil.

In Fig. 1 ist die Basis des Rohrteils gegen eine Seite der Platte 1 gelegt, welche ein Loch 3 an der Stelle des Rohrteils aufweist. Zur Verschweissung der beiden Teile ist eine erste Elektrode 4 vorgesehen, welche wenigstens teilweise den Rohrteil 2 umgibt und z.B. aus zwei Zangenelementen 4a, 4b besteht. j

Obwohl dies nicht dargestellt ist, können auch die Elektrode 4 oder gewisse ihrer Bestandteile so ausgebildet werden, daß sie sich an dem Ende 2a abstützen, wenn dies unter Berücksichtigung der Form des Rohrteils 2 möglich ist.

Es ist eine zweite Elektrode 5 vorgesehen, welche . eine schräge, z.B. kegel stumpf förmige Wand 5a bildet, welche einen Preßabschnitt bildet. Es ist zweckmassig, über dem Preßabschnitt 5a einen Zentrierkopf 6 anzuordnen, welcher durch das Loch 3 geht und in das Innere des Rohrteils 2 eintritt. Der Kopf 6 dient so zur gegenseitigen Zentrierung der beiden

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Teile 1 und 2.

Die Elektrode 4- kazin aus verschiedenen Werk- ! stoffen hergestellt werden, z.B. Graphit oder Elektrolyfckupfer, und. die Elektrode 5 kann aus den gleichen Werkstoffen herge- ί stellt werden, jedoch vorzugsweise aus einem Werkstoff, welcher ' einen grösseren elektrischen Widerstand als der der Elektrode 4 ' hat. Der Kopf ist zweckmässig, insbesondere wenn er merklich in das Rohr 2 eintreten soll, aufgesetzt und aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt, z.B. aus Keramik oder einem anderen feuerfesten Werkstoff. j

Wenigstens eine der Elektroden 4- oder 5 ist ver- : schieblich, um sie anbringen zu können und die Ausübung eines [ Drucks an der Verbindungsstelle 7 zwischen den beiden Teilen 1 und 2ku ermöglichen. Die Verschiebungsbewegung, welche die Elektrode oder die Elektroden; ausführen können, um den obigen Druck auszuüben, ist übrigens auf einen sehr geringen Hub von grössenordnungsmäßig höchstens einigen zehntel Millimetern be- \ schränkt. In Fig. 1 sind die obigen Mittel durch gelenkige Hebel A, B, einen Arbeitszylinder C und einen Anschlag D angedeutet.

Obwohl dies nicht in allen Fällen erforderlich ist, wird zweckmässig der untere Rand des Rohrteils 2 oder der entsprechende Abschnitt der Platte' 1 aufgerauht. Hierdurch erhält die Verbindungsstelle.7 einen höheren elektrischen Widerstand als die Teile 1 und 2, selbst wenn diese aus elektrisch gut leitenden Metallen oder Legierungen bestehen, insbesondere . Messing oder Aluminium.

Es ist auch zweckmässig, ein Fluß- und Beizmittel auf die Verbindungsstelle 7 aufzubringen, dessen Art von der Art der zu verschwelssenden Metalle abhängt. j

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Elektroden ' 4- und 5 mit einer Stromquelle 8 verbunden, welche z.B. durch einen Schweißtransformator der laufend in der Technik der elektrischen Widerstandsschweißung benutzten Art gebildet wird.

Im. Augenblick der Unterspannungsetzung der Elektroden 4- und 5 werden die Teile 1 und 2 unter Druck gesetzt, z.B. durch Verschiebung der Elektrode 4 gegenüber der Elektrode 5, oder umgekehrt.

Infolge des Widerstands der Verbindungsstelle 7 und des durch die Preßwand 5a der Elektrode 5 ausgeübten Drucks

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O C Π C Π C O 'ι

erfolgt die Schweißung an der Verbindungsstelle 7".in einer sehr kurzen Zeit, welche nur einigen Halbwellen des an die Elektroden angelegten Stroms entsprechen kann. Infolge der an der Verbindungsstelle 7 gebildeten Rauhigkeiten ist stets eine gute Ausführung der Schweißung über die ganze Länge.der Verbindungsstelle sichergestellt, und zwar bei Ausübung eines sehr geringen Drucks zwischen den Teilen.

Gemäß Pig. 2 erfolgt die Vereinigung zwischen den Teilen 1 und 2 insofern anders, als das Rohr 2 in .das loch Ja des Teils 1 ein@3führt ist. Bei dieser Ausführung ist die Elektrode 5 ebenfalls so ausgebildet, daß sie teilweise .in den Rohrteil 2 mit ihrer schrägen Wand- 5a eintreten kann, welche sich gegen den inneren Rand des Rohrteils 2 legt. Die hier mit 9 bezeichnete zweite Elektrode wird jedoch zwecktaässig durch einen ringförmigen Teil gebildet, welcher die -.Elektrode 5 'umgibt und sich an der Platte 1 möglichst nahe an der Verbindungsstelle 7a zwischen der Platte und dem R>ohrteil 2 abstützt.

Obwohl die durch die Elektroden auf die Teile 2 bzw. 1 auszuübenden Drücke gering sind, wird zweckmassig ein Widerlager vorgesehen, z.B. Anschläge 10, welche durch eine Traverse 11 verbunden v/erden können, auf v/elcher der Rohrteil 2 ruht. Auch bei dieser Ausführung müssen die Elektroden 5 und. g gegeneinander verschieblich sein, jedoch um eine sehr geringe Strecke · ..'--■'.

Zweckmassig ist dies die Elektrode 51 damit ihre Preßwand 5a den Kopf des Rohrteils 2 aufzuweiten sucht.

Wie auch oben wird zweckmassig eine der gegenüberliegenden Wände der Teile 1 und 2 aufgerauht. ,

Pig· 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher diese auf die Anschweißung der beiden Enden eines Rohrelements 2 an eine Platte 1 bzw. 1a angewandt ist. Diese Anordnung entspricht insbesondere der der Rohre in Rohrplatten von Wärmeaustauschern. Es werden Elektroden 5 und 5^ angewandt, welche in das Innere der beiden Enden des Rohrelements 2 eintreten, wobei sie sich mit ihrer schrägen Wand 5a abstützen. Ferner sind Elektroden 9, 9₁ vorgesehen, welche je mit den Platten 1 und 1a verbunden werden. Bei dieser Anordnung sind die Elektroden 5 und 9 einerseits und 5>,, 9_Λ andererseits mit elektrischen Stromquellen 8, 8^ verbunden, welche gegebenen-

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j falls zusammenfallen können.

j Die beiden Elektroden 5, 5. sind ebenfalls so aus-

j gebildet, daß sie gegeneinander -während des Stromdurchgangs um eine geringe Strecke verschoben werden können, damit ihre schrägen Wände 5a die Enden der Rohre etwas aufzuweiten suchen, wodurch ein Druck an den Verbindungsstellen 7a, 7& _Λ erzeugt wird·

Wie bei den vorhergehenden Beispielen ist es zweckmassig, entweder die Enden des Rohrelements 2 oder die ausgeschnittene Wand der Platten 1, 1a aufzurauhen. j

Fig· 4 zeigt eine andere Weiterbildung der Erfindung, welche benutzt werden kann, wenn mehrere an die gleiche gelochte Platte 1p anzuschwe issende R öhre lerne η te 2 vorhanden sind. Die Rohre werden in die Löcher der gelochten Platte eingesteckt, wie in Fig. 2 oder 3 dargestellt, und den Elektroden 5» 5,, entsprechende Elektroden 5p bzw. 5* werden in die Rohrelemente 2 eingeführt. _:

Die Zeichnung zeigt, daß die Elektroden 3^ ^m^ einem Pol der Stromquelle 8 und die Elektroden 5% mit dem anderen Pol derselben verbunden sind. Wie oben ist vorgesehen, daß die Elektroden 5o» 5* um eine geringe Strecke durch eine Vorrichtung E verschoben werden können, um die Rohre durch ihre einen Preßteil bildende schräge Wand aufzuweiten.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist insbesondere zweckmässig, die Elektrode 5 oder die Elektroden 5/j oder 5₂» 5^ so auszubilden, daß sie beim Stromdurchgang stark erhitzt werden, z.B. bis in die Nähe der Schmelztemperatur des Metalls der Teile 1 und 2, so daß die Wirkungen der Widerstandsschweissung an der Verbindungsstelle mit denen einer Erwärmung durch Leitung des dieser Verbindungsstelle benachbarten Abschnitts der Werkstücke korn- ; biniert v/erden.

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Claims (12)

1. ϊειτί?αιι Sprüche ? 5.06 063

   Verfahren zur Verschweißung von Rohrteilen mit Platten, Kästen oder dgl. mit einer öffnung, welche mit dem Rohrelement in Verbindung stehen soll, durch Widerstandsschweissung, dadurch gekennzeichnet, daß man beliebig das Rohrelement (2) so anbringt, daß es sich mit einem Ende gegen eine ?/and der Platte (1) legt-, oder so, daß die Außenwand des Rohrelements in das Loch der Platte eintritt, daß in ein Ende des Rohr elements oder in das Loch der Kopf einer Elektrode (5) eingeführt wird, welche so geformt ist, daß sie eine schräge Anlagewand ^: (5a) aufweist, daß eine zweite Elektrode (4, 9) entgegengesetzter Polarität an einer solchen Stelle des Rohrelements oder der Platte angeordnet wird, daß/der Strom über die Verbindungsstelle (5j 7» 7a.» 7a J zwischen der Platte und dem Rohrelement schliessen muß, und daß während des Stromdurchgangs zwischen den beiden Elektroden wenigstens einer (5) derselben eine Bewegung geringer Amplitude erteilt wird, derart, daß die schräge Anlagewand (5a) der Elektrode eine Preßwand bildet, welche gleichzeitig den Strom auf die Nähe der Verbindungsstelle überträgt . '[ und die Werkstücke an dieser Verbindungsstelle einer geringen Preßung aussetzt. ι
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Werkstücke an der Verbindungsstelle (7, 7a) zwischen ihnen aufgerauht wird. ;
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausserdem ein Flußmittel auf die von den Werkstücken gebildete Verbindungsstelle vor dem Stromdurchgang durch die Elektroden aufgebracht wird. ;
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche .1 bis 3>» dadurch gekennzeichnet, daß die die Preßwand bildende Elektrode (5) durch den Schweißstrom soweit erhitzt wird, daß die Wirkungen der Widerstandsschweißungaer Verbindungsstelle mit denen einer Erwärmung durch Leitung kombiniert werden.
5. 5· Vorrichtung zur Widerstandsschweißung einer Verbindungsstelle zwischen zwei Werkstücken, von denen das eine rohrförmig ist und das andere die Form einer Platte, eines Kastens oder dgl. hat und eine mit dem Rohrteil zusammenfallende öffnung aufweist, zur Ausübung des Verfahrens nach einem der

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   Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens' eine Elektrode(5), deren Körper einen Abschnitt mit schrägen Wänden (5a) bildet, welcher sich an einem der Werkstücke auf einer Seite der von ihnen gebildeten Verbindungsstelle abstützt, wenigstens eine zweite, auf der anderen Seite der Verbindungsstelle angeordnete Elektrode (4, 9), wobei die beiden Elektroden mit den Klemmen entgsgenge setzt er Polarität eines Stromerzeugers (8) verbunden sind, und Mittel zur Erzeugung einer Verschiebung geringer Amplitude wenigstens einer Elektrode während des Stromübergangs von der einen zu der anderen Elektrode. j
6. 6· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß über der die schräge Wand aufweisenden Elektrode ein Kopf (6) liegt, welcher in den Rohrteil (2) eintritt und ein Zentriere lernen t bildet· ;
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkopf (6) aus Isolierstoff ist·
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die mit der schrägen Wand versehene Elektrode (5) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht, welcher jedoch einen grösseren Widerstand als der Werkstoff der anderen Elektrode (4) hat.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode nach Art einer Zange (4a, 4b) ausgebildet ist und den Rohrteil (2) wenigstens teilweise umgibt.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode die Form eines Ringes (9) hat, welcher gegen den plattenförmigen Teil (1) um die Öffnung (3) desselben herum gedrückt wird, in welche der Rohrteil eingeführt wird.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 his 10, gekennzeichnet durch zwei Elektroden (5, 5^) mit schrägen Wänden (5a), welche in die beiden Enden des mit Öffnungen von zwei Platten in einer Flucht liegenden Rohrteils (2) eintreten.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 11, gekennzeichnet durch ebensoviele Elektroden mit einer schrägen Wand, wie Rohrteile vorhanden sind, deren jeder eine Verbindungsstelle mit einem plattenförmigen Teil bildet, wobei diese Elektroden zu zwei Sätzen (5₂» 5^) zusammengefasst sind, wel-~

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    ehe mit den Klemmen, entgegengesetzter Polaritäten aes Stromerzeugers verbunden sind.

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