DE294899C - - Google Patents
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Classifications
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- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum. elektrischen Nieten.
Das Verfahren besteht darin, daß statt Gleichstroms oder gewöhnlicher Wechselströme Hochfrequenzströme
verwendet werden; als sehr zweckmäßig hat sich z. B. eine Periodenzahl
von etwa 500 erwiesen. Diese Ströme werden mit normaler Spannung von beispielsweise
220 Volt zum Arbeitsplatz geleitet, wozu man billige und handliche Kabel verwenden kann.
Hier werden die Hochfrequenzströme in Ströme geringer Spannung und hoher Stromstärke umgewandelt,
und zwar in einem Transformator, der als Arbeitsgerät ausgebildet ist.
Es ist bereits bekannt geworden, zum Schweißen von Metallteilen Hochfrequenzströme
zu benutzen, um Transformatoren mit wenig oder gar keinem Eisen auszuführen, also
leichte Geräte herstellen zu können. Nun sind aber die physikalischen Bedingungen und Erscheinungen
bei Schweißung und Nietung grundverschieden. Während bei der Schweißung eine Erhitzung der Metalloberfläche bis nahe
zur Schmelzglut erwünscht ist, wird bei der Nietung nur eine Erwärmung des Niets bis
zu ausreichender Duktilität gefordert. An sich sind beim Schweißen Wechselströme niedriger
Frequenz vorteilhaft, weil dabei die Berührungsstellen hohe Ubergangswiderstände bilden
und daher zuerst auf die erforderliche hohe Temperatur kommen. Diese Erscheinung, die
ja den Vorgang des Schweißens fördert, muß zunächst bei der Nietung ausgeschaltet und es
muß erreicht werden, daß die Berührungswiderstände eine relativ unbedeutende Rolle
spielen, während der Niet selbst eine besonders günstige Erwärmung erfahren muß. Alles dies
wird erfindungsgemäß bei richtiger Ausbildung der Geräte durch Hochfrequenzströme erreicht.
Zunächst erfährt der Widerstand des Niets im Vergleich mit den Übergangswiderständen der
Kontaktstellen eine sehr erhebliche Steigerung, was sich äußerlich darin kundgibt, daß nicht
wie bei Verwendung niedriger Periodenzahl ein Zusammenschmoren des Nietkopfes mit dem
Kontaktstück oder ein Wegspritzen von geschmolzenen Metall von den Berührungsstellen
eintritt. Dann wirkt der sogenannte Skineffekt in dem zylindrischen Niet selbst ungemein
günstig für die Erhitzung. Bekanntlich wird bei Einschaltung eines massiven Leiters in
einen Hochfrequenzkreis im wesentlichen nur die Außenhaut des Leiters vom Strom durchflossen,
während die Stromdichte radial nach innen schnell abnimmt. Die Widerstandswärme wird also im Falle des Niets in dessen Außenhaut
erzeugt und durch Wärmeleitung ins Innere abgegeben; das ergibt bei dem geringen
möglichen Wärme verlust eine überaus wirtschaftliche Erwärmung des Niets. Es istmöglieh,
den Niet mit verhältnismäßig geringer Stromstärke sehr schnell zu erhitzen, so daß er
hinreichend plastisch wird und der Nietkopf mit verhältnismäßig geringem Druck gebildet
werden kann. Es zeigt sich übrigens, daß die Vorteile des auftretenden Skineffekts um so mehr
hervortreten, zu je größeren Nietquerschnitten man übergeht. Erfindungsgemäß werden
außerdem die übrigen Teile des Sekundärstromkreises skineffektfrei hergestellt, so daß durch
die Verwendung von Hochfrequenzströmen eine besonders wirtschaftliche Erhitzung eines bestimmten
Teils des Stromkreises möglich wird. Demgegenüber spielt bei der elektrischen Schweißung, wo es sich um die Erhitzung der
Körperoberflächen, nicht des Innern der Körper
handelt, der Skineffekt, soweit er überhaupt
wesentlich in Erscheinung tritt, nur eine nachteilige Rolle.
Durch das Verfahren werden vollkommen gleichmäßige Nietungen erreicht, indem es bei
vorgeschriebenem Höchstdruck der Preßvorrichtung nur dann möglich ist, eine Nietung
auszuführen, wenn der Niet durch Erhitzen eine bestimmte Plastizität erreicht hat. Es hat
ίο also jeder Niet bei seiner Herstellung notwendig
eine bestimmte Temperatur erreicht, wodurch ein gleichmäßiges und sicheres Anziehen
verbürgt wird.
Das Gewicht des Transformators wird durch die Verwendung von Hochfrequenzströmen soweit
herabgesetzt, daß eine bequeme Handhabung des Geräts möglich wird. Außer dem
Eisengewicht und dem Gewicht der Primärspule vermindert sich auch das Gewicht der
sekundären Wicklung des Transformators, weil die zur Erhitzung des Niets erforderlichen
Stromstärken infolge des für Hochfrequenzströme erhöhten Wechselstromwiderstandes des
Niets erheblich kleiner werden als bei Wechselströmen gewöhnlicher Periodenzahl. Es ist ein
erheblich geringeres Übersetzungsverhältnis des Transformators hinreichend und damit das
Gewicht der sekundären Wicklung entsprechend der geringen sekundären Stromstärke kleiner.
Dabei ist in der sekundären Wicklung das Anwachsen des Wechselstromwiderstandes durch
Anordnung skineffektfreier Leiter, wie Rohre, Litzen usw., vermieden.
Um ein Überhitzen der Niete zu verhindern, kann ein Höchststromausschalter angebracht
werden, der den primären Strom selbsttätig unterbricht, sobald die Stromstärke einen bestimmten
Wert überschreitet. Dies tritt ein, sobald bei der Bildung des Nietkopfes Kontakt
zwischen ihm und dem Werkstück hergestellt wird. Der Höchststromausschalter kann mit
einer Einrichtung versehen sein, die ihn nach einiger Zeit wieder einschaltet, so daß eine
Bedienung des Höchststromausschalters nicht nötig ist.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Der Eisenkern
des Transformators, der an den Handgriffen α gehalten werden kann, besteht aus
übereinandergeschichteten, isolierten, ringförmigen Blechen b, die durch dünnes Seidenband
zusammengehalten und mit der Primärwicklung bewickelt sind. Bei c sind die Stromzuleitungen.
Die sekundäre Spule besteht aus ineinandergesteckten isolierten Kupferrohren oder aus einem mit isolierten Zwischenlagen
aus einem Stück Blech gewickelten Kupferrohr d, das auf der einen Seite in einzelne Lappen e
aufgeschnitten ist, die fächerförmig auseinander gebogen sind. Auf der anderen Seite trägt dies
Rohr einen Aufnehmer f für das Stahlstück g zum Bilden des Schließkopfes. Von den Lappen
e führen skineffektfreie Litzenkabel η (ζ. Β.
aus isolierten, verdrillten Drähten) zu einem Kontaktstück h in Form einer Platte, mit dem
sich das Werkzeug unter Vermittlung einer isolierten Klemmvorrichtung i und Federn k auf
Führungsbolzen m gegen das Werkstück stützt. Der Strom geht während der Nietung durch
den isolierten Nietschaft, durch die Berührungsfläche des Setzkopfes mit dem Werkstück und
durch das Werkstück zur Stromrückleitungsplatte h, gegen die sich der Transformator
federnd abstützt, und dann durch die skineffektfreien Litzen η zum anderen Ende des
Kupferrohres zurück. Der Weg durch das Werkstück ist dabei sehr kurz bei großem Querschnitt,
der Verlust durch. Stromwärme daher unbedeutend.
Da die verhältnismäßig große Berührungsfläche
der Platte h nur bei gut ebener Oberfläche des Werkstücks gleichmäßig genug anliegt,
kann man sie auch aus einzelnen Teilen machen, von denen jeder für sich angepaßt
wird. Ferner kann man den ungleichmäßigen Übergangswiderstand zwischen den zu nietenden
Flächen dadurch vermindern oder ganz ausschalten, daß man den Strom nicht von dem
obersten Blech abnimmt, sondern von einem unteren, wie auf der Zeichnung Fig. 2 dargestellt
ist. Diese Anordnung eignet sich besonders zum Nieten von Überlappungen und einseitigen Laschen, bei denen das tiefer
liegende Blech von oben zugänglich ist. Das Kontaktstück h sitzt dann seitlich vom Werkzeug
und legt sich neben der Verstemmkänte auf die Oberseite des unteren Bleches, gegen
dessen Unterseite sich der Setzkopf legt.
Claims (2)
- Patent-Ansprüche:r. Verfahren zum. elektrischen Nieten, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu erhitzenden Nieten durch Einschalten in den Sekundärkreis eines Hochfrequenztransformators ein Skineffekt und damit eine relative Widerstandserhöhung hervorgerufen wird, wobei der Sekundärstromkreis an den Stellen, wo Erwärmung verhütet werden soll, skineffektfrei ausgebildet ist, so daß diese besondere Wirkung des Hochfrequenz-Stroms auf die Nietung beschränkt bleibt.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Wicklung des Transformators aus· einem Rohr besteht, das aus einem Blechstreifen mit isolierenden Zwischenlagen gewickelt oder aus mehreren ineinandergesteckten Rohren zusammengesetzt ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
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