DE2739093A1

DE2739093A1 - Percussion resistance welding e.g. of electric contacts - where projection is formed on one workpiece prior to welding

Info

Publication number: DE2739093A1
Application number: DE19772739093
Authority: DE
Inventors: Kurt Lindner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1979-03-08

Abstract

A weld is made between two workpieces (a,b) of different metals and/or structures, where a cold working tool (c) is first used to provide an ignition- or flash-nose (a1) on the piece (a) which has better cold workability than the other piece (b). the two pieces (a,b) are then joined by electric percussion resistance welding. Piece (a) is pref. a homogeneous metal with m.pt. above 800 degrees C whereas piece (b) is a sintered metal compact. The pieces (a,b) are pref. moved slowly together until an arc is formed; a capacitor bank is then discharged and high pressure applied to make the weld. Used for welding different materials (a,b) together e.g. Cu (a) and tungsten (b) to mfr. electric contacts.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen zweiMethod for producing a welded joint between two

metallischen, Jedoch stofflich und/oder hinsichtlich ihres Gefüges unterschiedlichen Werkstückteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen zwei metallischen, jedoch stofflich und/oder hinsichtlich ihres Gefüges unterschiedlichen Werkstückteilen.metallic, but materially and / or with regard to their structure different workpiece parts The invention relates to a method for Establishing a welded connection between two metallic, but materially and / or workpiece parts that differ in terms of their structure.

Bekanntlich ist das Schweißverbinden von stofflich und/oder hinsichtlich ihres Gefüges unterschiedlichen Werkstückteilen schwierig, z.B. dann, wenn eines der beiden Werkstückteile aus einem Sintermetallwerkstoff und das andere Werkstückteil aus Stahl, Kupfer od. dgl. besteht. Möchte man derartige Teile hoch fest miteinander verbinden, so bestand bisher die Möglichkeit, z.B. aif galvanischem Wege das Sintermetallwerkstückteil ein schweißfähiges Material aufzutragen - vorteilhafterweise auch auf das andere Werkstückteil eine gleichartige Metallschicht - und sodann, ggf. unter Einfügung einer Schweißfolie zwischen den beiden Teilen, diese durch Widerstandsschweißen miteinander zu verbinden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die beiden Tele durch sog. Hartlöten miteinander zu verbinden. So wurden z.B.As is well known, the welding connection is material and / or with regard to different parts of the workpiece due to their structure, e.g. if one of the two workpiece parts made of a sintered metal material and the other workpiece part made of steel, copper or the like. If you want such parts to be very tight together connect the sintered metal workpiece, for example by galvanic means To apply a weldable material - advantageously also to the other Workpiece part a similar metal layer - and then, possibly with insertion a welding foil between the two parts, this by resistance welding to connect with each other. Another option is to use the two telephoto to be connected to one another by so-called brazing. E.g.

ein aus einem Sinterkontaktwerkstoff gebildeter Kontaktteil mit einem aus Kupfer bestehenden Kontaktträgerteil unter Anwendung eines Hochfrequenz-Generators durch Hartlöten miteinander verbunden. Diese bekannten Verbindungsverfahren sind indessen aufwendig, wobei auch der Nachteil besteht, daß bei der beim Hartlöten oft vorkommenden Bildung von Lunkerstellen in der Hartlöt#-schicht, die Bindung der beiden Werkstückteile gemindert wird.a contact part formed from a sintered contact material with a made of copper contact carrier part using a high-frequency generator joined together by brazing. These are known connection methods however, expensive, with the disadvantage that in the case of brazing often Occurring formation of voids in the brazing # layer, the binding of the both workpiece parts is reduced.

Zum Schweißverbinden eines vergleichsweise kleinen Metallteiles mit einem größeren, ebenfalls aus Metall gebildeten Trägerteil bedient man sich des sog. ~Perkussionsschweißens". Am kleineren Werkstückteil ist auf der Schweißverbindungsfläche eine Spitze angeformt.To weld a comparatively small metal part with a larger, also made of metal support part is used so-called. ~ percussion welding ". On the smaller workpiece part is on the weld joint surface molded a tip.

Man arbeitet beim Perkussionsschweißen mit einer im Vergleich zum Widerstandsschweißen wesentlich höheren Spannung (60 bis annähern 200 Volt). Es bildet sich kurz vor der Berilhrung der Spitze - Zündnase genannt - des kleineren Werkstückteiles mit der Schweißfläche des anderen Werkstückteiles ein kurzzeitiger Lichtbogen, der den Schweißprozeß einleitet. Die zu verbindenen Teile werden nunmehr unter hohem Druck und z.B. bei einer auf 20 Volt zurückgehender Schweißspannung gegeneinander gepreßt; es erfolgt so die Schweißverbindung der beiden Teile.In percussion welding you work with a compared to Resistance welding at a much higher voltage (60 to almost 200 volts). It forms shortly before touching the tip - called the ignition nose - of the smaller one Workpiece part with the welding surface of the other workpiece part a short time Arc that initiates the welding process. The parts to be connected are now under high pressure and e.g. when the welding voltage drops to 20 volts pressed against each other; this is how the two parts are welded together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung dieses bekannten Standes der Technik durch verfahrensmäßige Handlungen das Schweißen von Werkstückteilen, welche aus unterschiedlichen schwer miteinander zu verschweißenden Materialien bestehen, insbesondere eines Werkstückteiles, welches aus einem Sintermetall-Kontaktwerkstoff, z.B. Wolfram-Silber, besteht, mit einem anderen Werkstückteil, welches aus einem Metall, insbesondere aus einem hoch elektrisch leitfähigen Metall, gebildet ist, arbeitssparend zu erleichtern. Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren dadurch gelöst, daß man am Werkstückteil, dessen Material gegenüber dem anderen Werkstückteil eine bessere Kaltverformbarkeit aufweist, durch Kalttreiben des Materials im Bereich der Schweißverbindungsfläche einen Zündwulst oder -spitze anformt und sodann die Werkstückflächen durch Perkussionsschweißen miteinander verbindet.The invention is based on the object, making use of this known State of the art through procedural actions the welding of workpiece parts, which consist of different materials that are difficult to weld together, in particular a workpiece part made of a sintered metal contact material, e.g. tungsten-silver, with another workpiece part, which consists of a Metal, in particular from a highly electrically conductive metal, is formed, to facilitate labor-saving. This task is accomplished according to the inventive method solved in that one on the workpiece part, its material compared to the other Workpiece part has better cold formability by cold forcing the material an ignition bead or tip is formed in the area of the weld connection surface and then connects the workpiece surfaces to one another by percussion welding.

Es ist anzunehmen, daß der beim Perkussionsschweißen kurzzeitig brennende Lichtbogen im Sintermetallwerkstoff eine Erosion bewirkt, so daß in dieses aufgeraute Gefüge die Metallschmelze eine hinreichende Verankerung findet, bzw. sich mit den einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Wolfram aufweisende Silberkorn legiert.It can be assumed that the one that burns briefly during percussion welding Arc in the sintered metal material causes erosion, so that in this roughened Structure the molten metal one finds adequate anchoring, or with the silver grain having a lower melting point than tungsten alloyed.

Die so erzeugte Schweißverbindung ist im Vergleich mit den eingangs genannten Verbindungsverfahren hoch fest und außerdem in der Herstellung weniger zeitraubend.The welded connection produced in this way is in comparison with the initially called connection process high strength and also less in production time consuming.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man bei der Herstellung von elektrischen Kontaktteilen, bestehend aus einem aus einem Sinterkontaktwerkstoff gebildeten und einem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildeten Kontaktträgerteil, in der zur Aufnahme des Kontaktteiles bestimmte Sitzfläche durch Einschieben, Treiben, Stauchen od. dgl. einer Nut bzw. Vertiefung mittels des verdrängten Materials einen Wulst oder eine Spitze erzeugt, die über die Sitzfläche hinausragt. Man erhält so die zum Peikussionsschweißen erforderliche Zündspitze bzw. den Zündwulst.It is particularly advantageous if you are involved in the manufacture of electrical Contact parts, consisting of one formed from a sintered contact material and a contact carrier part formed from copper or a copper alloy in which seat surface designed to accommodate the contact part by pushing in, driving, Upsetting or the like of a groove or depression by means of the displaced material Bead or a point generated that protrudes over the seat. You get so the ignition tip or the ignition bead required for fusion welding.

In den Unteransprüchen sind verschiedene Einzelheiten des erfinderischen Verfahrens herausgestellt.In the subclaims are various details of the inventive Procedure.

Das erfinderische Verfahren ist im nachfolgenden anhand der teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert.The inventive method is partially based on the following schematic drawings explained in more detail.

Ein z.B. aus Kupfer bestehendes Werkstückteil 1 ist in Klemmbacken 2, 2' einer Perkussionsschweißmaschine gehalten. Das hier im Querschnitt dargestellte Werkstückteil 1 besitzt eine Nut 3, welche mittels eines Werkzeuges in Richtung des Pfeiles 4 in das Werkstück eingeschoben ist. Das beim Einschieben bzw. Einschneiden der Nut verdrängte Material bildet eins Uber die Verbindungsfläche 5 des Werkstückes 1 herausstehenden Wulst bzw. eine Spitze 6.A workpiece part 1 made of copper, for example, is in clamping jaws 2, 2 'held a percussion welding machine. The one shown here in cross section Workpiece part 1 has a groove 3, which by means of a tool in the direction of arrow 4 is inserted into the workpiece. That when inserting or cutting The material displaced from the groove forms one over the connecting surface 5 of the workpiece 1 protruding bead or a point 6.

Dieser Wulst oder Spitze ist die beim Perkussionsschweißen bekannte Zündspitze. Ein aus einem Sintermetall gebildetes Werkstückteil 7 besitzt eine ebene Verbindungsfläche 8. Das Werkstückteil ist ebenfalls in Klemmbacken 9, 9' eines mittels einer Hubvorrichtung 10 vertikal beweglichen Amboßkörper 11 gehalten. Im vorliegenden Beispiel sind sowohl die Klemmbacken 2 und 2' wie auch die AsboBklemmbacken 9 und 9' in Richtung der Pfeile 12 vertikal beweglich. Wie ersichtlich, liegt der Amboßkorper 11 am Potential 12 einer Kondensatorbatterie 13, wohingegen das andere Potential 14 über eine magnetisch betriebene Andruckvorrichtung 16 an den Klemmbacken 2 und somit am Werkstück 1 gelegen ist. In der dargestellten Lage des Schalters 15 ist die Kondensatorbatterie 13 vom Ladestromkreis 17 getrennt. Es erfolgt das Einspannen der Werkstückteile 1 und 7. Wird der Rastschalter 15 betätigt, so erfolgt das Aufladen der Kondensatorbatterie; ist eine vorgegebene Spannungsgröße erreicht, so liefert ein Spannungswächter 15' ein Signal; der Schalter 15 öffnet selbstätig. Ein die Hubvorrichtung 10 betreibendes Fluitventil 19 öffnet; die Hubvorrichtung 10 ist derart ausgelegt, daß sie das Werkstückteil 8 vergleichsweise langsam dem Werkstückteil 1 zustellt. Kurz vor der Berührung oder mit der Berührung der Zündspitze 6 entsteht ein Lichtbogen 20. Es fließt nunmehr der hohe Entladestrom der Kondensatorbatterie 13 durch die Spule 21 der Andruckvorrichtung 16, welche die Klemmbacken 2 mit dem darin gehaltenen Werkstückteil 1 gegen das in den Amboß-Klemmbacken 9, 9' gehaltene Werkstückteil 7 drückt. Dieser Vorgang dauert annähernd 3 Millisekunden. Damit ist auch die Schweißverbindung zwischen den beiden Werksttlckteilen hergestellt. Nach Öffnen der Klemmbacken 2 in Richtung der Pfeile 22, wird durch Umsteuern des Ventils 18 und Ansteuern der Ventile 19 und 19' der Amboß 11 in seine Ausgangslage zurückgefahren. Durch Öffnen der Klemmbacken 9 und 9' werden die miteinander verschweißten Werkstücke von der Spannvorrichtung frei. Die Andruckvorrichtung 16 wird durch Hilfsvorrichtungen, z.B. mittels - hier nicht dargestellter Federn - in ihre Ausgangslage zurückgestellt.This bead or point is known from percussion welding Ignition tip. A workpiece part 7 formed from a sintered metal has a plane Connection surface 8. The workpiece part is also one in clamping jaws 9, 9 ' held by means of a lifting device 10 vertically movable anvil body 11. in the The present example are both the clamping jaws 2 and 2 'and the Asbo clamping jaws 9 and 9 'in the direction of arrows 12 vertically movable. As can be seen, the Anvil body 11 at potential 12 of a capacitor battery 13, whereas the other Potential 14 via a magnetically operated pressure device 16 is located on the clamping jaws 2 and thus on the workpiece 1. In the illustrated Position of the switch 15, the capacitor battery 13 is separated from the charging circuit 17. The workpiece parts 1 and 7 are then clamped. If the latching switch 15 is actuated, this is how the capacitor bank is charged; is a given voltage value reached, a voltage monitor 15 'delivers a signal; the switch 15 opens self-acting. A flow valve 19 operating the lifting device 10 opens; the lifting device 10 is designed such that they the workpiece part 8 comparatively slowly Workpiece part 1 delivers. Just before touching or touching the ignition tip 6 an arc is created 20. The high discharge current of the capacitor bank now flows 13 through the coil 21 of the pressure device 16, which the clamping jaws 2 with the workpiece part 1 held therein against that held in the anvil clamping jaws 9, 9 ' Workpiece part 7 presses. This process takes approximately 3 milliseconds. So is also made the welded connection between the two workpiece parts. To Opening the clamping jaws 2 in the direction of arrows 22 is effected by reversing the valve 18 and control of the valves 19 and 19 ', the anvil 11 is moved back to its starting position. By opening the clamping jaws 9 and 9 ', the workpieces are welded together free from the jig. The pressure device 16 is supported by auxiliary devices, e.g. by means of springs - not shown here - returned to their original position.

Beim Schweißvorgang entstehen Material-Spritzer; diese dürfen nicht an die Klemmbacken anhaften. Es ist daher vorteilhaft, wenn man einerseits für einen guten Stromübergang von der Klemmvorrichtung zu den Werkstückteilen und andererseits zum Vermeiden einer Verunreinigung der Klemmbacken bzw. auch zur Verhinderung eines Anschweißens der Werkstückteile an letztere, als Material für die Klemmbacken einen Kontaktsinterwerkstoff verwendet.Material spatter occurs during the welding process; these must not adhere to the jaws. It is therefore advantageous if you are on the one hand for one good current transfer from the clamping device to the workpiece parts and on the other hand to avoid contamination of the clamping jaws or to prevent a Welding the workpiece parts to the latter as a material for the clamping jaws Contact sintered material used.

Figur 2 zeigt zwei miteinander zu verbindende Werkstücke und zwar ein aus Kupfer bestehender Kontaktträgerteil 1' und einen aus einex SintermetallkontaktweSstoff gebildetes Kontaktstück 2'; diese beiden Teile sollen miteinander im Perkussionsschweißverfahren verbunden werden. Auch hier wird in die Schweißverbindungsfläche 5 des Kontaktträgerteiles 1' in Richtung des Pfeiles 4 eine Nut 3 eingeschoben, wobei das verdrängte Material die Zündspitze oder den Zündwulst 6 bildet, die bzw. der aus der Ebene der Schweißfläche 5 ragt. Das Kontaktteil 2' wird, wie gestrichelt angedeutet, durch Perkussionsschweißen (gemäß Figur 1) mit dem Kontaktträgerteil verbunden.Figure 2 shows two workpieces to be connected to one another, namely one made of copper contact carrier part 1 'and one made of a sintered metal contact material formed contact piece 2 '; these both parts should be together be connected in the percussion welding process. Here, too, is in the weld joint area 5 of the contact carrier part 1 'inserted a groove 3 in the direction of arrow 4, wherein the displaced material forms the ignition tip or the ignition bead 6, which or which protrudes from the plane of the welding surface 5. The contact part 2 'is as dashed indicated by percussion welding (according to Figure 1) with the contact carrier part tied together.

Figur 3 zeigt eine andere Möglichkeit zum Anformen eines Zündwulstes oder einer Zündspitze. Hier ist in einem aus Kupfer gebildeten Kontaktfinger 1 eine Vertiefung 22, in die von der Verbindungsfläche 5 abgekehrten Seite 5' eingedrückt; die so erzeugte Erhebung ist der Zündwulst bzw. die Zündspitze. Das Werkstückteil 7' ist aus einem Kontaktsintermetallwerkstoff gebildet.FIG. 3 shows another possibility for integrating an ignition bead or an ignition tip. Here is a contact finger 1 formed from copper Depression 22, pressed into the side 5 'facing away from the connecting surface 5; the elevation created in this way is the ignition bead or the ignition tip. The workpiece part 7 'is formed from a contact sintered metal material.

Figur 4 zeigt einen Prägestempel zum Prägen eines Zündwulstes oder einer Zündspitze in ein Metallteil 1'. Der Prägestempel 24 besitzt an seiner Prägefläche 25 einen Ringwulst 27 mit einer mittigen Vertiefung 28. Der Prägewulst 27 ist derart bemessen, daß beim Prägen des Metallteiles 1' das verdrängte Material in der Vertiefung 28 Platz findet. Man erhält so bei ebener Verbindungsfläche 5 einen sich über die Fläche erhebenden Wulst bzw. eine spitzenförmige Erhebung 6, welche von einer Mulde 27' umgeben ist.FIG. 4 shows an embossing die for embossing an ignition bead or an ignition tip in a metal part 1 '. The stamping die 24 has on its stamping surface 25 an annular bead 27 with a central recess 28. The embossed bead 27 is of this type dimensioned that when embossing the metal part 1 ', the displaced material in the recess 28 seats. With a flat connecting surface 5, one gets a spread over the Surface elevating bead or a pointed elevation 6, which from a trough 27 'is surrounded.

Figur 5 zeigt einen z.B. aus Kupfer bestehenden Zylinder 29, auf welchem eine aus Stahl gebildete Kappe 30 geschweißt werden soll.Figure 5 shows a cylinder 29, for example made of copper, on which a cap 30 formed of steel is to be welded.

Auch hier wird in die Verbindungsfläche 5 des Kupferzylinders eine Nut 3 eingeformt, derart, daß eine durch das verdrängte Material erzeugte wulstförmige Erhöhung 6 entsteht, welche den zum Perkussionsschweißen der Stahlscheibe 30 mit dem Kupferzylinder 25 erforderlichen Zündwulst bzw. die Zündspitze bildet.Here, too, is in the connecting surface 5 of the copper cylinder Groove 3 formed in such a way that a bead-shaped generated by the displaced material Elevation 6 arises, which is used for percussion welding of the steel disk 30 with the copper cylinder 25 required ignition bead or the ignition tip.

5 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite5 claims 5 figures Blank page

Claims

Claims 1. Method for producing a welded joint between two metallic, but materially and / or with regard to their structure different workpiece parts, in that it is not indicated that one on the workpiece part (1) or (1 '), its material compared to the other workpiece part (7 or 7 ') has better cold deformability by cold forcing the material an ignition bead or ignition tip (6) in the area of the weld joint surface (5) and then connects the workpiece parts to one another by percussion welding.

2. The method according to claim 1, characterized in that one is a Workpiece part made from a sintered metal material (7 resp.

7 ') with another one having a melting point of over 8000 C. Workpiece part (1 or 1 ') formed from a homogeneous metal under molding an ignition bead or an ignition tip (6) on the connecting surface (5) of the Metal formed workpiece part connects to one another by percussion welding.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the ZUndwulst or the ignition tip (6) in the workpiece made of metal impresses.

4. The method according to claim 1, characterized in that when First percussion welding the workpiece parts (1 and 7) at low speed moved towards each other and when an arc (20) occurs, the discharge current the capacitor bank (13) to accelerate the to be welded together Workpieces and uses to generate a high contact pressure.

5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that to avoid welding work pieces (1 and 7) onto the clamping jaws (2, 2 'and 9 and 9') of the percussion welding device for the material of the clamping jaws (11) Sintered contact material used.