-
Die Erfindung be2ieht sich auf ein Verfahren und eine
-
Vorrichtung 2um unlösbaren Verbinden von dünnen Blechteilen, insbesondere
Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, unter Verwendung aufgeschmolzenen metallischen
Zusatzmaterials, wobei die Aufschmelzung des metallischen Zusatzmaterials im elektrischen
Lichtbogen unter einem als Schutzgas dienenden Inertgas erfolgt.
-
Es ist allgemein bekannt, dünne Bleche, z. B. Karosseriebleche von
Kraftfahrzeugen, durch Schweißen, insbesondere Punktschweißen, zu verbinden (vgl.
beispielsweise hierzu die DE-OS 25 37 799). Nach der vorgenannten Druckschrift gehört
es weiterhin zum Stand der Technik, dünne Blechteile miteinander weich zu verlöten,
wobei als Lot im allgemeinen Blei oder eine Blei-Zinn-Legierung verwendet wird.
Jenes bekannte Weich-Lötverfahren mittels Bleibt hat sich in verschiedener Hinsicht
als sehr problematisch erwiesen.
-
Einmal ist es aufgrund der Toxizität des Werkstoffes Blei sehr gesundheitsschädlich.
Verschärfte gesetzliche Vorschriften nicht nur für den Schutz und die Sicherheit
des Menschen am Arbeitsplatzes,#sondern auch allgemein für die Verbesserung des
Umweltschutzes, machen bei Anwendung des Weich-Lötverfahrens mittels Blei lot und
anschließend erforderlichem Arbeiten (Verputzen) zum Beispiel folgende aufwendige
und kostspielige Maßnahme notwendig: Durchführung der Arbeiten unter einer Frischlufthaube
(Atemmaske) wegen des beim Verputzen anfallenden Bleistaubes.
-
Weitere aus bleihygienischen Gründen erforderliche Maßnahmen sind
die Pflege der Frischlufthauben, das Kehren des Arbeitsbereiches, der häufige Wechsel
der Schutzbekleidung, Vorsorgeuntersuchungen, die Bereitstellung von Milch, die
Bereitstellung von Pausenplätzen, die Ausfilterung des Bleistaubes (Umweltschutz),
die Wasserberieselung in den Schleifkabinen.
-
Die vorstehenden Ausführungen lassen unschwer erkennen, daß die Bleilötung
durch die verschärften Umweltbestimmungen immer mehr eingeschränkt wird bzw. durch
die aufgrund der betreffenden Bestimmungen erforderlichen zusätzlichen Maßnahmen
mit zusätzlichem hohem Kostenaufwand belastet ist.
-
Ein weiterer wesentlicher Nachteil des Weichlötens besteht in der
hohen Porosität des Bleilotes, die sich insbesondere bei den heute üblichen Klarlack-Lackierungen
der Fahrzeuge ungünstig auswirkt, insofern als die Poren durch den Lack hindurch
sichtbar bleiben.
-
Schließlich ist die Blei-Weichlötung wegen der großen Anzahl erforderlicher
Arbeitsvorgänge, wie z. B. Schleifen, Bürsten, Verzinnen, Entfetten, schon von Haus
aus sehr kostenaufwendig.
-
In der bereits oben erwähnten DE-OS 25 37 799 ist des weiteren das
Verfahren des Hartlötens als bekannt angegeben.
-
Dieses Verfahren habe jedoch den Nachteil, daß es dann, wenn es bei
dünnen Blechen angewendet werde, wie sie das Karosserieaußenblech eines Kraftfahrzeugs
darstellen, an der Naht eine Verwerfung oder Verformung hervorrufe, deren Korrektur
erhebliche Arbeit erfordere.
-
Durch die DE-AS 27 23 473 ist es ferner bereits bekannt, zwei großflächig
in Berührung stehende Grundmetalle durch ein Lötverfahren zu löten, bei dem als
Wärmequelle ein weicher Plasmalichtbogen benutzt wird. Hierbei ist jedoch offensichtlich
an das Verbinden von Stangen- bzw. Plattenmaterial von erheblicher Dicke gedacht,
weil sich andernfalls nicht die geforderten großflächigen Berührungsstellen der
zu verbindenden Teile ergeben. Das bekannte Lötverfahren mittels Plasmalichtbogen
erscheint daher zur Verbindung dünner Bleche nicht geeignet. Es erfordert im übrigen
einen aufwendigen und kostspieligen Plasmabrenner sowie
einen zusätzlichen
Lötdraht, wobei erhebliche Anforderungen an die Geschicklichkeit des die Lötung
ausführenden Mitarbeiters gestellt werden müssen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bisherige sehr nachteilige
Weich-Lötverfahren mittels Bleibt durch ein Verbindungsverfahren zu ersetzen, welches
bei besserer Qualität der Verbindungsstelle weniger gesundheitsschädlich ist und
unter geringerem technischen und kostenmäßigen Aufwand durchgeführt werden kann.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
bezeichneten Art im wesentlichen dadurch gelöst,daß eine nidrig negierte Silizium-Bronze
als metallisches Zusatzmaterial im Hartlötbereich, d. h. in einem Temperaturbereich
vorzugsweise zwischen 950 0C und 1100 °C, aufgeschmolzen und verarbeitet wird, wobei
das-metallische Zusatzmaterial gleichzeitig als Elektrode zur Erzeugung des elektrischen
Lichtbogens dient. Vorzugsweise erfolgt die Aufschmelzung und Verarbeitung des Zusatzmaterials
in Form einer Drahtelektrode unter Reinargon als Schutzgas.
-
Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein Hartlötverfahren unter
Benutzung von Verfahrensmerkmalen des bekannten sogenannten MIG-Schweißverfahrens.
Durch das erfindungsgemäße Hartlötverfahren entfallen die bisherigen Weichlotstellen
im Karosserie-Rohbau, womit gleichzeitig das bisher verwendete gesundheitsschädliche
Zinn/Blei eliminiert wird. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die
verstärkte Wärmezufuhr beim derzeit üblichen Hartlötverfahren vermieden und dadurch
das beim derzeitigen Hartlötverfahren beobachtete Einfallen der Nähte wesentlich
reduziert. Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die kurzen Lötzeiten
ein wesentlich geringerer Verzug der Bleche bedingt ist, wodurch wiederum sonst
erforderliche Nacharbeit entfallen bzw. verringert werden
kann.
Das Anlernen der ArbeitskrEfte zu dem erfindungsgemäßen Hartlötverfahren ist im
Vergleich zu anderen Verbindungsverfahren (wie z. B. zu dem oben erwähnten PlarmallchtboWen-Löten
oder dem Wichl8ten) wesentlich einfacher, weil bei dem erfindungsgemäßen Hartlötverfahren
der Lichtbogen durch das drahtförmige Zusatamaterial selbst gebildet wird. Der Löter
kann somit eine voll Aufmerksamkeit auf die Brenner führung konzentrieren; es müssen
keine separaten Zusatzwerkstoffe von der Seite eingeführt werden.
-
Lohnkosten und Lohnfolgekosten sinken bei dem erflndungsgemäßen Verfahren
im Vergleich zu anderen bekannten Verbindungsverfahren für Karosseriebleche. Die
bei dem bekannten Weichlötverfahren erforderlichen bleihygienischen Maßnahmen (siehe
oben) und die damit verbundenen hohen Kosten entfallen.
-
In vorteilhafter Weiterbildung des Grundgedankens der Erfindung wird
vor Beginn des HartlYtvOrganges auf die Lötnaht der zu verbindenden Blechteile eine
Kupferplatte mit einem der Lötnaht entsprechenden durchgehenden Schlitz aufgesetzt;
Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft beim Lötvorgang die Wärme vom Sarosseriebléch
abgeleitet. Hierdurch wird ein Wärmeverzug der zu verbindenden Blechteile wirksam
verhindert.
-
Bei längeren Lötnähten empfiehlt es sich, die durch Hartlöten zu verbindenden
Blechteile vorher durch Punktschweißen mittel£ Punktkupfer miteinander zu verbinden
(sog. Heften). Hierdurch wird eine genauere Ausrichtung und Vorbereitung der Nahtstelle
ermöglicht und darüber hinaus das anschließend erforderliche Verspannen der beiden
Blechteile erleichtert.
-
Als Zusatzmaterial (Lot) zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine Silizium-Bronze folgender Zusammensetzung als vorteilhaft erachtet: Cu
93-969'; Si 2,5-4,5%; Mn 0-1,59'; Fe 0-1%; Sn 0-1%; Zn 0-19'; Pb maximal 0,05*,
wobei wegen der gegenüber einer normalen Stahl-Schweißelektrode um etwa 3096 niedri
deren Wärmeleitfähigkeit in der Praxis einer Zusammensetzung des
Zusatzmaterials
von Cu 94 9'; Si 3,459'; Mn 0,859', Fe 0,59'; Sn 0,59'; Zn 0,59'; Pb 0,029'; Rest
Verunreinigungen, der Vorzug gegeben wird.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung
aus Kupfer zum Zusammenhalten der beiden zu verbindenden Blechteile und ferner dadurch,
daß die auf die Verbindungsstelle beidseitig der Lötnaht aufzusetzende Kupferplatte,
die einen der Lötnaht entsprechenden Schlitz aufweist, zugleich einen Bestandteil
der Spannvorrichtung bildet.
-
Durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lassen sich somit vorteilhafterweise
die beiden Funktionen Zusammenhalten der zu verbindenden Bleche einerseits und Wärmeableitung
andererseits in ein Mnd derselben Vorrichtung verbinden.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäXen Verfahrens
ist #ach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung
einer an sich bekannten MIG-Schweißanlage mit selbsttätig von einer Rolle vorgeschobener
Bronze-Drahtelektrode. Der Vorteil besteht darin, daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Hartlöt-Verfahrens praktisch handelsübliche MIG-Schweißanlagen verwendet werden
können.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können aus den Unteransprüchen
und der Zeichnung, in der Teile einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt sind, sowie aus der nachstehenden Beschreibung entnommen
werden. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsforin einer Spannvorrichtung,
in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig.
1 (mit teilweise eingezeichnetem Brenner) und Fig. 3 ein Teil der Spannvorrichtung
nach Fig. 1 und 2 in Pfeilrichtung A (Fig. 1) gesehen.
-
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anwendung des erfindungsgemäßen
Hartlötverfahrens zur Verbindung von Karosserieblechen eines Kraftfahrzeuges, und
zwar der Seitenwand außen am Dach desselben. Das Karosserieblech ist in Fig. 1 und
2 in gestrichelten Linien angedeutet und insgesamt mit 10 bezeichnet. Wie Fig. 1
erkennen läßt, ist die Spannvorrichtung zangenartig ausgebildet, wobei sie im wesentlichen
aus zwei gegeneinander verschwenkbaren Teilen 11 und 12 besteht. Das untere Zangenteil
11 weist an seinem freien Ende eine Platte 13 und ein mit 14 bezeichnetes Druckstück
aus Kupfer auf (vergl. auch Fig. 3). Das obere, ebenfalls aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung bestehende Zangenteil 12 ist dagegen plattenförmig ausgebildet und
der Form der beiden mit 15, 16 bezeichneten zu verschweißenden Blechteile des Karosseriebleches
10 angepaßt. Es weist eine muldenartige Vertiefung 17 auf, an deren tiefster Stelle
sich eine durchgehende, schlitzförmige Ausnehmung 20 befindet, welche sich genau
oberhalb der Lötfuge 21 zwischen den beiden zu verbindenden Blechteilen 15, 16 erstreckt.
Wie Fig 2 zeigt, wird durch einen Brenner 18 drahtförmiges, von einer Rolle (nicht
gezeigt) abgespultes Zusatzmaterial 19 (Lot) aus einer Silizium-Bronze folgender
Zusammensetzung zu der Lötstelle 19 kontinuierlich geführt: Cu 94%; Si 3,45 %;ein
0,85 9'; Fe 0,5 9'; Sn 0,5 9'; Zn 0,5 9'; Pb 0,02 96. Die Abschmelzung des Zusatzmaterials
19, einer Drahtelektrode von 1 mm Durchmesser, erfolgt hierbei mittels eines elektrischen
Lichtbogens von der Stromstärke 60 - 100 Amp., der sich zwischen dem aus dem Brenner
18 herausragenden Ende des Zusatzmaterials 19 und den Blechteilen 15, 16 ausbildet,
und liegt in einem Schmelzbereich von 9100C bis 10250C.
-
Die Kupferplatte 12' mit ihrer muldenartigen Vertiefung 17 und dem
Schlitz 20 dient somit einerseits dazu, eine Ausrichtung und Fixierung der beiden
zu verbindenden Bleche 15, 16 zu ermöglichen und hat andererseits die Funktion der
Zuführung des abgeschmolzenen Zusatzmaterials 19 zu der Lötnaht 21. Außerdem werden
durch die Kupferplatte 12' und das als Widerlager wirkende Druckstück 14 mit der
eigens dafür vorgesehenen Wärmeableitfuge 14' ein großer Teil der durch den Lichtbogen
zugeführten Wärme abgeleitet, so daß es nicht zu einem Verzug der zu verbindenden
Bleche 15, 16 kommen kann.
-
Der Brenner 18 dient außerdem zur Zuführung des Schutzgases zu der
Lötstelle 21, wobei das Schutzgas in bekannter Weise konzentrisch um das drahtförmige
Zusatzmaterial 19 herum aus dem Brennermundstück ausströmt.
-
Als Schutzgas wird im vorliegenden Fall Reinargon verwendet. Die muldenartige
Vertiefung 17 in der Kupferplatte 12' hat in diesem Zusammenhang noch die vorteilhafte
Funktion, die Bildung der erforderlichen Schutzgasatmosphäre an der Lötstelle 21
zu begünstigen.
-
Die Brennerführung erfolgt - wie beim MIG-Schweißen üblich - unter
einer Neigung von etwa 25 bis 30 Grad zur Nahtstelle.
-
Wie Fig. 1 weiterhin verdeutlicht, weist die Spannvorrichtung einen
Haltegriff 22 auf. Das als Kupferpiatte ausgebildete Teil 12 ist mittels eines plattenförmigen
Druckstückes 23 an einem Lagerstück 24 befestigt, welches an seinem freien Ende
ein Gelenk 25 aufweist. Die Verschwenkung der beiden Teile ll, 12 gegeneinander,
um die Spannvorrichtung in die gezeigte Montageendstellung zu bringen, erfolgt mittels
dieses Gelenkes 25 sowie unter Beteiligung dreier weiterer Gelenke 26, 27 und 28.
Es handelt sich hierbei um eine Art Gelenkparallelogramm, welches allgemein für
Spannvorrichtungen bekannt und nach DIN genormt ist.
-
Die Gelenke 25 bis 28 bilden hierbei ein Gelenkviereck.
-
Das Druckstück 11 besitzt hierbei eine mit diesem bei 29 verschweißte
Hebelverlängerung 30, an deren Ende das Gelenk 26 ausgebildet ist. Das Gelenk 26
dient zur gelenkigen Befestigung eines Klinkenteils 31, welches durch das Gelenk
25 gleichzeitig mit dem Lager 24 der Kupfer platte 12 gelenkig verbunden ist. Gleichzeitig
hat das Gelenk 25 die Funktion, eine gabelartige Verlängerung 32 des Betätigungsgriffes
22 mit den Teilen 24 und 31 gelenkig zu verbinden. Die gabelartige Verlängerung
des Betätigungsgriffes 22 ist bei 33 mit diesem durch Schweißen fest verbunden.
Durch einen Gelenkhebel 34 und die beiden bereits erwähnten Gelenke 27, 28 wird
schließlich eine Gelenkverbindung der gabelförmigen Verlängerung 32 (und damit des
Betätigungagriffes 22) mit dem Teil 30 (und damit mit dem Druckstück 11) hergestellt.
Um ein Schließen der geöffneten zangenartigen Spannvorrichtung zu erreichen, ist
somit der Betätigungsgriff 22 in Pfeilrichtung 35 zu verschwenken. In der in Fig.
1 gezeigten geschlossenen Endstellung rastet das klinkenartige Teil 31 mit einer
halbkreisförmigen Aussparung 36 in das Ende 37 des Gelenkhebels 34 ein bzw. übergreift
dasselbe. Ein weiteres Verschwenken der Teile 11, 12 in Schließrichtung ist dadurch
nicht
mehr möglich. Um die zangenförmige Spannvorrichtung wieder zu öffnen, ist, umgekehrt,
ein Verschwenken des Betätigungsgriffes 22 in Pfeilrichtung 38 erforderlich.
-
Das Gelenkviereck 25 bis 28 und die dieses verbindenden Hebelarme
sind so konzipiert, daß bei einem verhältnismäßig kleinen Schwenkwinkel des Betätigungsgriffes
22 ein verhältnismäßig großer Schwenkweg der Teile 11, 12 der zangenförmigen Spannvorrichtung
erzielt wird.