DE2637047A1

DE2637047A1 - Friction welding three parts together - where a conical shaft is rotated and then welded in a hole in two other parts

Info

Publication number: DE2637047A1
Application number: DE19762637047
Authority: DE
Inventors: Winfried Steinel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-08-18
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1978-02-23

Abstract

Several parts are joined together by friction welding, esp. three parts made of the same or different materials. At least one part (a) is provided with a conical zone inserted in two coaxial holes, one hole being present in each of two parts (b,c); and the conical zone on part (a) is in contact with the edge of one or both holes at the start of rotation of part (a) to make the weld. The holes are pref. round and of different dias., and the weld is made between the conical zone on part (a) and the two holes. Alternatively, both holes may be conical and mate with the cone on part (a), which is e.g. a shaft. Provides inexpensive method, using a single-spindle friction welding machine esp. to join a rod or shaft to two plates in a single welding operation. The plates may have the same or different thickness.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Das Reibschweißverfahren wird allgemein bei rotationssymmetrischen Teilen, wie Wellen und Rohren, verwendet. Eines der beiden zu verbindenden Teile wird in Rotation versetzt und gegen das zu verbindende Teil gedrückt. Sind die Teile durch die entstehende Reibungswärme genügend erhitzt, so wird der Anpreßdruck schlagartig erhöht und gleichzeitig oder kurzzeitig versetzt die Drehzahl auf Null abgebremst, wobei eine Verschweißung eintritt.The invention is based on a method according to the preamble of the main claim. The friction welding process is generally used for rotationally symmetrical parts such as shafts and pipes. One of the two parts to be connected is set in rotation and pressed against the part to be connected. Are the parts emerging through the If frictional heat is heated sufficiently, the contact pressure is suddenly increased and at the same time or briefly offset the speed braked to zero, with a weld entry.

Beim Verschweißen von mehreren Teilen ist hierzu im allgemeinen jeweils ein eigener Arbeitsgang erforderlich. Es ist bekannt, daß beim Verbinden von Wellen oder Rohren drei Teile gleichzeitig verbunden werden können, indem die äußeren Teile in Rotation versetzt werden und das sich dazwischen befindliche Teil festgehalten wird. Andererseits kann auch das Zwischenstück in Rotation versetzt werden und die Verschweißung erfolgt durch Gegendruck der beiden äußeren Teile. Diese Verbindungsart ist jedoch nur bei gleichartigen symmetrisch aufgebauten Teilen möglich. Die Verbindung eines Rohrs mit einem Bodenblech ist aus der DT-PS 1 223 670 bekannt. Hier wird ein Rohr einem Rohrboden mit Spiel zugeordnet. Unter Hinzunahme eines gesonderten Schweißstücks mit abgesetzter Bohrung wird dieses unter Drehung über das Ende des Rohres geschoben, wobei das Material des Schweißstücks plastisch wird und zwischen Rohr und Rohrboden fließen kann. Diese Art der Verbindung ist wegen des benötigten Schweißstücks sehr aufwendig und es kann jeweils nur ein Rohr mit einem Rohrboden verschweißt werden.When welding several parts, this is generally the case a separate operation is required. It is known that when connecting shafts or pipes three parts can be connected at the same time by removing the outer parts are set in rotation and the part located in between is held will. On the other hand, the intermediate piece can also be set in rotation and the The two outer parts are welded together by counter-pressure. This type of connection However, this is only possible with symmetrically constructed parts of the same type. The connection a pipe with a bottom plate is known from DT-PS 1,223,670. Here will a tube is assigned to a tube sheet with play. With the addition of a separate Welding piece with stepped bore, this is rotated over the end of the Tube pushed, whereby the material of the welding piece becomes plastic and between Tube and tube sheet can flow. This type of connection is because of the need Welding piece is very complex and there can only be one tube with one tube sheet be welded.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch einfache Gestaltungs-Maßnahmen in einem Arbeitsgang mit einer Einspindelreibschweißmaschine mehrere Teile verbunden werden können. Neben der Einsparung von Lohn- und Investitionskosten können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf vorteilhafte Weise mehrere Bleche von unterschiedlicher Materialdicke und/ oder Sorte in einem Arbeitsgang auf eine Welle geschweißt werden.Advantages of the invention The method according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that through simple Design measures in one operation with a single-spindle friction welding machine several parts can be connected. In addition to saving labor and investment costs can use the method according to the invention in an advantageous manner several sheets of different material thicknesses and / or types in one operation to one Shaft to be welded.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Als besonders vorteilhaft erscheint die Möglichkeit, daß durch eine besondere zueinander stufenartig abgesetzte Ausbildung der Bohrungen das Schweißverfahren auf gleiche oder verschiedene Werkstoffe von unterschiedlicher Materialdicke angewandt werden kann.The measures listed in the subclaims are advantageous Further development and improvement of the method specified in the main claim are possible. The possibility appears to be particularly advantageous that by a special to each other step-like stepped formation of the bores the welding process on the same or different materials with different material thicknesses are used can.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen Figur 1 einen Teilschnitt durch die zum Schweißen vorbereiteten Bauelemente mit zu verschweißenden Blechen aus gleichem Material, Figur 2 und 3 einen Teilschnitt durch die zum Schweißen vorbereiteten Bauelemente mit zu verschweißenden Blechen aus unterschiedlichem Material und Dicke und Figur 4 einen Teilschnitt durch die zum Schweißen vorbereiteten Bauelemente mit einer weiteren Formgebungsvariante der mit der Welle zu verschweißenden Bleche.FIG. 1 shows a partial section through the prepared for welding Components with sheets to be welded made of the same material, Figures 2 and 3 a partial section through the components to be welded that are being prepared for welding Sheets of different material and thickness and Figure 4 is a partial section the components prepared for welding with a further design variant of the sheets to be welded to the shaft.

Beschreibung der Erfindung Wie in Figur 1 dargestellt, wird eine Welle 10 mit einer kegelförmigen Andrehung 11 versehen. Die mit der Welle 10 zu verbindenden Teile 12, 13 werden mit je einer Bohrung 14, 15 versehen und so übereinander angeordnet, daß die größere Bohrung 14 über der kleineren Bohrung 15 zu liegen kommt. Die Bohrungen 14, 15 in den Teilen 12, 13 sind in ihrer Größe derart ausgeführt, daß die Kanten 16, 17 der Bohrungen 14, 15 die in die Bohrung eingebrachte Andrehung 11 nahezu gleichzeitig berühren.Description of the Invention As shown in Figure 1, a wave 10 provided with a conical turning 11. The to be connected to the shaft 10 Parts 12, 13 are each provided with a hole 14, 15 and are arranged one above the other so that that the larger hole 14 to lie over the smaller hole 15 comes. The size of the bores 14, 15 in the parts 12, 13 is such that that the edges 16, 17 of the bores 14, 15 the turning introduced into the bore Touch 11 almost at the same time.

Diese Anordnung ist zweckmäßig, wenn es sich bei den Teilen 12, 13 um gleiches Material sowie um gleiche Materialdicke handelt.This arrangement is useful when the parts 12, 13 is the same material and the same material thickness.

Demgegenüber stellt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Anordnung dar, bei welcher die Teile 12, 13 aus unterschiedlichem Material und/oder unterschiedlicher Materialdicke bestehen. Das härtere und/oder dickere-Material des Teils 12 enthält eine Bohrung 14, dessen Kante 16 die Andrehung 11 des Teils 10 berührt. Demgegenüber ist die Bohrung 15 des weicheren Teils 13 derart ausgebildet, daß die Kante 17 die Andrehung 11 des Teils 10 zum Schweißbeginn nicht berührt.In contrast, the exemplary embodiment according to FIG. 2 represents an arrangement represents, in which the parts 12, 13 made of different materials and / or different Material thickness. The harder and / or thicker material of the part 12 contains a bore 14, the edge 16 of which is in contact with the turned portion 11 of the part 10. In contrast the bore 15 of the softer part 13 is formed such that the edge 17 the Turning 11 of part 10 does not touch the start of welding.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das Teil 12 aus weicherem und/oder Material mit dünnerer Wanddicke oberhalb des Teiles 13 aus härteren und/ oder Material mit dickerer Wanddicke angeordnet ist. In diesem Fall liegt zunächst bei Schweißbeginn eine Berührung der Kante 17 der Bohrung 15 mit der Andrehung 11 des Teils 10 vor. Die Kante 16 der Bohrung 14 des Teils 12 kommt in diesem Fall beim Schweißvorgang erst zu einem späteren Zeitpunkt zum Eingriff.In Figure 3, a further embodiment is shown in which the part 12 made of softer and / or material with a thinner wall thickness above the Part 13 made of harder and / or material with a thicker wall thickness is arranged. In this case, at the start of welding there is initially contact with the edge 17 of the Bore 15 with the turning 11 of the part 10 before. The edge 16 of the bore 14 of the In this case, part 12 comes at a later point in time during the welding process to the intervention.

Der Schweißvorgang kann dann wie folgt geschehen: Die mit den entsprechenden Bohrungen angefertigten Teile 12 und 13 werden so übereinandergelegt, daß die kleinere Bohrung 15 konzentrisch unterhalb der größeren Bohrung 14 zu liegen kommt. Sodann wird das mit einer Andrehung 11 versehene Teil 10, um seine Mittelachse rotierend in die Bohrungen der Teile 12, 13 eingeführt.The welding process can then be done as follows: The one with the appropriate Drilled parts 12 and 13 are placed one on top of the other so that the smaller Bore 15 comes to lie concentrically below the larger bore 14. Then the part 10 provided with a turning point 11 is rotating about its central axis introduced into the bores of the parts 12, 13.

Die Kanten 16, 17 der Bohrungen 14, 15 werden bei gleichem Material und bei gleicher Materialdicke der Teile 12, 13 nahezu gleichzeitig von der rotierenden Andrehung 11 berührt und durch Reibungswärme in einen teigigen Zustand gebracht.The edges 16, 17 of the bores 14, 15 are made of the same material and with the same material thickness of the parts 12, 13 almost simultaneously touched by the rotating crank 11 and by frictional heat in a doughy State brought.

Ist genügend Wärme eingebracht und die Kanten 16 und 17 als Wulst nach außen verdrängt, wird der Schweißprozeß durch Abbremsen der Drehzahl bei gleichzeitigem oder zeitlich versetztem Stauchen beendet. Dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 und Figur 3 entsprechend kommen die Kanten 16, 17 der Bohrungen 14, 15 zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt mit der Andrehung 11 in Eingriff. Das dickere Material der Teile 12, 13 wird in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 und 3 von der Kante 16, 17 ausgehend zuerst erwärmt. Hierdurch wird die größere Wärmeableitung im dickeren Teil kompensiert.Is enough heat introduced and the edges 16 and 17 as a bead displaced to the outside, the welding process is reduced by braking the speed at the same time or staggered upsetting. The exemplary embodiment according to FIG. 2 and in accordance with FIG. 3, the edges 16, 17 of the bores 14, 15 come together different time with the turning 11 in engagement. The thicker material of the parts 12, 13 is in the embodiments according to Figures 2 and 3 of the edge 16, 17 starting first heated. This will allow greater heat dissipation compensated in the thicker part.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 4 dargestellt.Another embodiment is shown in FIG.

Die Bohrungen 14, 15 der Teile 12, 13 werden in diesem Fall in der Form ausgebildet, daß sie gemeinsam eine kegelförmige Vertiefung bilden. Der Winkel dieses Innenkonus der Vertiefung entspricht im wesentlichen dem Winkel des Außenkonusses der Andrehung 11. Die Erwärmung der Teile 10, 12, 13 geschieht dann gleichzeitig ebenfalls durch Rotation des Teiles 10.The holes 14, 15 of the parts 12, 13 are in this case in the Form designed so that they together form a conical recess. The angle this inner cone of the recess corresponds essentially to the angle of the outer cone the turning 11. The parts 10, 12, 13 are then heated simultaneously also by rotating part 10.

Claims

Claims 1. A method for connecting several, preferably three Parts from the same or different material by friction welding, thereby characterized in that at least one of the parts with a conical turning (11) is provided that with this part (10) to be connected parts (12, 13) arranged one above the other and each provided with a bore (14, 15) and that the turning (11) of one part (10) for welding initially onto the edge of at least one hole is placed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the bores (1 #, 15) cylindrical and formed in a step-like stepped shape will.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the stepped stepped bores (14, 15) are arranged such that the edges (16, .17) of the bores (14, 15) when placing the conical turning points (11) touch them almost at the same time.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the stufenarti & offset bores (14, 15) are arranged such that when Welding process the edges of the bores the conical turning (11) in time touch one after the other.

5. The method according to claim 1, characterized in that the bores (14, 15) are designed in such a way that they jointly form a conical recess form.