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Beschreibung:
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Verfahren zum Herstellen eines Scharnierteils Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines Scharnierteils aus einer Stahlplatte und wenigstens
einem ebenfalls aus Stahl gefertigten, zylindrischen Element, welches als Scharnierbuchse
dient und mit einer Schmalseite der Platte durch elektrische Widerstandsschweißung
verbunden ist.
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Diese Herstellungstechnik eines geschweißten Scharnierteils, die als
zylindrisches Element entweder ein kalibriertes Rohrstück oder ein Stabstück aus
Vollmaterial verwendet, in das in einem späteren Zeitpunkt zur Ausbildung der Scharnierbuchse
eine Axialbohrung eingebracht werden muß, findet praktisch nur bei der Herstellung
von Fischbändern Anwendung, die zur Montage von Türen in Gebäuden dienen. Eine Anwendung
bei der Montage einer Automobiltür würde nicht den geltenden Sicherheitsbestimmungen
entsprechen, weil es sehr gefährlich ist, wenn sich eine Kraftfahrzeugtür dadurch
ablöst, daß die Schweißnaht bricht, welche die Scharnierbuchse mit der Scharnierplatte
verbindet.
Bei einer Groß serienfertigung kann diese Bruchgefahr nach dem gegenwärtigen Stand
der einschlägigen Technik nicht eliminiert werden. In der Tat vollzieht sich der
Schweißvorgang in sehr kurzer Zeit und ist gegenüber Veränderungen in der Spannung
des elektrischen Netzes, in der Beschaffenheit der miteinander zu verbindenden Teile,
in der Sauberkeit der einander berührenden Flächenabschnitte und im Kontaktdruck
im Augenblick der Stromeinschaltung sehr empfindlich. Aus diesem Grunde werden die
Scharnierteile für Kraftfahrzeugtüren häufig durch Abschneiden und Bearbeitung von
Spezialprofilen hergestellt, die sehr viel kostspieliger als flache Erzeugnisse
sind.
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Die Scharnierteile werden dabei von wenigen Walzwerkarbeitern hergestellt,
so daß die Fabriken, welche diese Scharnierteile benötigen und verbrauchen, Beeitstellungs-
und Versorgungsschwierigkeiten unterliegen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges und sicheres Verfahren
anzugeben, mit dessen Hilfe ein oder mehrere zylindrische Elemente, welche Scharnierbuchsen
oder Scharnierbuchsenrohlinge darstellen, durch Widerstandsverschweißung mit einer
Platte verbunden werden können.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man der Schmalseite
der Scharnierplatte oder den Teilen dieser Schmalseite, welche zylindrische Elemente
aufnehmen sollen, ein Sägezahnprofil mit beliebiger Zähnezahl gibt, wobei die untereinander
ausgefluchteten Enden der Zähne die Gestalt scharfer Schneiden haben oder
auch
abgerundet sein können, daß man das zylindrische Element oder mehrere zylindrische
Elemente auf die Zähne aufbringt und einen Druck ausübt, der bestrebt ist, die Zahnspitzen
in das zylindrische Element oder die zylindrischen Elemente eindringen zu lassen,
und daß man einen elektrischen Widerstandsschweißstrom zwischen der Platte und dem
zylindrischen Element oder den zylindrischen Elementen hindurchleitet, wobei der
Druck aufrecht erhalten wird, um zwischen der Platte und dem oder den zylindrischen
Elementen eine Annäherung und einen Schmelzvorgang zu erzeugen, welcher die Sägezähne
praktisch verschwinden läßt.
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Obwohl der anfängliche Kontaktdruck, der beispielsweise auf die Wirkung
einer hydraulischen oder Schraubenpresse zurückgehen kann, eine leichte Durchdringung
zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen hervorrufen kann, sind dennoch die
in Kontakt befindlichen Flächen in dem Augenblick, in dem die elektrische Energie
eingeschaltet wird, extrem klein. Hieraus folgt, daß beim Anlegen einer für einen
Stumpf- oder Punktschweißvorgang üblichen Intensität die spezifische Intensität
einen extrem hohen Wert annimmt, beispielsweise in der Größenordnung von 25 ooo
A/mm2. Hierdurch wird eine augenblickliche Verschmelzung der Kontaktpunkte hervorgerufen.
Diese anfängliche Verschmelzung führt zu-einer Ionisation der Luft und einer windartigen
Luftströmung, welche Verunreinigungen hinwegträgt und diejenigen Bedingungen schafft,
wie sie für die Einleitung einer Schweißung# von hoher Güte erwünscht sind. Dieses
Anfangsstadium des Verschmelzens und der Ionisierung kann mit einer Lichtbogenschweißung
verglichen werden.
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Nach diesem Stadium werden unter dem Einfluß des aufrecht erhaltenen
Druckes, welcher bestrebt ist, die Schmalseite der Platte und das zylindrische Element
oder die zylindischen Elemente einander anzunähern, die Berührungs- und Schmelzzonen,
welche ursprünglich punktuell waren, nach und nach immer größer.
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Dementsprechend nimmt die spezifische Intensität des elektrischen
Stromes immer mehr ab und nähert sich schließlich dem nominalen Wert, welcher üblicherweise
für eine Widerstandsschweißung vorgesehen ist. Dieses zweite Stadium, im Verlauf
dessen die Verschmelzung der den Sägezähnen entsprechenden, prismatischen Zonen
die Hohlräume oder Lücken zwischen den Zähnen praktisch aufgefüllt hat, kann als
eine Punkt- oder Stumpfverschweißung oder Widerstandsschweißung angesehen werden.
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In der auf diese Weise hergestellten Schweißverbindung liegt dank
der Eliminierung von Verunreinigungen und der auf den Lichtbogen oder Funken zurückgehenden
Schutzwirkung eine innige Durchdringung des Materials vor, aus dem die miteinander
verschweißten Teile bestehen. Die Verschweißung selbst stellt sich ohne Einschlüsse
und Fehlstellen dar. Lediglich an den Stellen der Intervalle zwischen den Sägezähnen
verbleiben winzige Resthohlräume oder Lücken.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig.
1 eine Seitenansicht eines zylindrischen Anlenkelements in Anlegestellung an der
Schmalseite einer Scharnierplatte; Fig. 2 eine Profilansicht der Anordnung aus Fig.
1 in einer Lötanlage abgestützt; Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 des durch
Verschweißung hergestellten Scharnierteils; Fig. 4 eine Profilansicht des Teils
aus Fig. 3; Fig. 5 Ansichten entsprechend Fig. 1 bzw. 3 und 6 eines Scharnierteils
mit zwei Gelenkbuchsen.
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Fig. 1 zeigt ein Rohrstück 1, welches dazu dient, eine Gelenk- oder
Scharnierbuchse zu bilden. Die zu unterst gelegene Mantellinie 2 des kreiszylindrischen
Rohres 1 befindet sich in punktuellem Kontakt mit der scharfen Endschneide 3 von
jeweils vier Sägezähnen 4, die in die entsprechende Schmalseite 6 einer Scharnierplatte
7 eingeschnitten sind. Sowohl die Buchse 1 wie auch die Platte 7 sind aus Stahl
gefertigt. Die Achse der Bohrung 8 im Rohrstück 1 befindet sich dabei in der Mittelebene
der Platte 7.
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Zur Widerstandsverschweißung des zylindrischen Elements -1 mit der
Schmalseite 6 der Platte 7 wird die letztere zwischen den Backen 9, 11 einer Klemmvorrichtung
12
(Schraubstock) in Position gehalten. Die Klemmvorrichtung 12
ist mit einer nicht dargestellten Elektrode verbunden. Der obere Teil des zylindrischen
Elements 1 ist von einer halbzylindrischen Aussparung 13 einer Elektrode 14 umfaßt,
die dem durch den Pfeil 16 symbolisch angedeuteten Druck einer (nicht dargestellten)
hydraulischen oder Schraubenpresse unterworfen ist.
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Die Presse übt dabei zwischen der Mantellinie 2 des zylindrischen
Elements 1 und den Schneiden 3 der Sägezähne 4 einen Berührungsdruck aus. Unter
dem Einfluß dieses Druckes kann sich ein leichtes Eindringen der Schneiden 3 in
das Material des Elements 1 vollziehen.
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Wenn man in der Anlegeposition von zylindrischem Element 1 und Platte
7 (Fig. 2) zwischen den beiden Elektroden einen Widerstandsschweißstrom fließen
läßt, der die für einen Vorgang dieser Art übliche Intensität hat, erreicht die
spezifische Stromstärke an den Kontaktpunkten zwischen der Mantellinie 2 und den
Schneiden 3 einen sehr hohen Wert, der augenblicklich eine Aufschmelzung der Berührungszonen
sowie eine Ionisation der Umgebungsluft hervorruft. Die Ionisierung der Luft führt
zu einer Hinwegspülung eventueller Verunreinigungen, welche in der Nähe der Schmelzzonen
vorhanden sein können, d. h. in dem gesamten Bereich, in dem nach dem ersten Schweiß
stadium, welches als eine Funke.n- oder Lichtbogenschweißung betrachtet werden kann,
diese mit maximaler Sicherheit das zweite Stadium auslöst, welche die Widerstandsschweißung
unter progressiver, spezifischer Intensität ist.
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Im Verlauf dieser zweiten Phase, welche mit einer Punkt- oder Stumpfverschweißung
vergleichbar ist, werden die Berührungs- und Schmelzzonen nach und nach unter dem
Einfluß des aufrecht erhaltenen Druckes (Pfeil 16) immer größer. Die spezifische
Intensität nimmt ab und nähert sich dem nominellen Wert, wie er bei einer Widerstandsschweißung
üblich ist. Gleichzeitig profitiert die Verschweißung von der Reinigung und dem
Schutz, wie er im Verlauf der Funken- oder Bogenschweißung erzeugt ist.
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In der in Fig. 3 und 4 dargestellten Endphase sind die Zähne 4 durch
den Einfluß der Verschmelzung nahezu völlig abgestumpft. Die vier entsprechenden
Abstumpfungen 17 bestimmen Zonen, in denen eine gegenseitige Durchdringung des Materials
der Plattenschmalseite und des Elements 1 vorliegt. Das zylindrische Element 1 hat
sich unter dem Druck der Elektrode 14 abgesenkt. Der Bereich in der Nähe der Mantellinie
2 ist fest mit der Platte 7 durch dasjenige Material verbunden, welches sich seitlich
bei 15 ausgebreitet hat.
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Die großen Zwischenräume, welche ursprünglich die Zähne 4 getrennt
haben, haben sich auf winzige Hohlräume oder Lücken 18 reduziert.
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Die Figuren 5 und 6 entsprechen dem Fall, in dem anstatt eines einzigen
zylindrischen Elements 1, dessen axiale Abmessung mit der Breite der Platte 7 zusammenfällt,
zwei verschiedene, zylindrische Elemente 21 vorgesehen sind, die voneinander räumlich
getrennt angeordnet werden. Den beiden zylindrischen Elementen 21 sind jeweils zwei
Gruppen aus zwei Sägezähnen 24 zugeordnet,
die durch einen glatten
Zwischenraum 26 voneinander getrennt sind. Der Schweißvorgang ist auch hier genau
der gleiche wie im Falle der Figuren 1 bis 4.
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Die voranstehende Beschreibung und die Zeichnung sind bezüglich auf
die Anzahl der verwendeten, zylindrischen Elemente 1, 21 und der Zähne 4, 24 nicht
einschränkend aufzufassen. Das beschriebene Verfahren läßt sich auf eine beliebige
Zahl von zylindrischen Elementen anwenden, die mit einer beliebigen Anzahl von Zähnen
verbunden werden können.
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Der Scheitel der Sägezähne kann, anstatt eine scharfe Schneide zu
haben, auch abgerundet sein.