DE3605115A1 - Punktschweissverbindung aneinanderstossender bleche und verfahren zur herstellung der punktschweissverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mittels elektrischer Widerstandsschweißung herstellbare Punktschweißverbindung zweier flächig aneinanderstoßender Blechelemente, von denen eines an der vorgesehenen Schweißstelle eine zum anzugliedernden anderen Blechelement hin vorspringende Ausbuckelung aufweist, welch letztere beim Punktschweißvorgang mit dem Material des anderen Bleches verschmilzt; außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Punktschweißverbindungen.

Die Verbindung zweier Bleche beziehungsweise Blechelemente miteinander kann nach altherkömmlicher Weise mittels Nieten oder auch Schraubelementen erfolgen. Letztere Verbindungsmöglichkeit ist auch heutzutage noch üblich, und zwar dann, wenn eine Lösbarkeit der Blechelemente voneinander gewährleistet sein muß. Vernietungen zum Verbinden von Blechelementen miteinander werden nur noch im besonderen Bedarfsfalle vorgenommen. Daneben gibt es die Möglichkeit, die besagten Blechelemente mittels Verschweißungen fest miteinander zu verbinden. Einen wichtigen Stellenwert nimmt hierbei die elektrische Widerstandsschweißung ein, wobei die verschiedensten Schweißverfahren Anwendung finden können, deren Festlegung von unterschiedlichen Anforderungen und Kriterien abhängt. Für Blechverbindungen, wie sie beispielsweise im Schaltanlagenbau, bei Schrankgestellen und dergleichen erforderlich sind, hat sich das elektrische Punktschweißen weitgehend durchgesetzt. Hierbei werden flächig aneinanderstoßende beziehungsweise sich überlappende Randungen von Blechelementen aneinandergefügt und mittels Punktelektroden an der Angriffsfläche dieser Elektroden verschweißt, wobei dann ein sogenannter Schweißpunkt entsteht (siehe Fig. 1). Ein derartiger Schweißpunkt hat - je nach Dicke der zu verbindenden Bleche und dementsprechend je nach Wahl der Elektrode - einen Durchmesser von etwa 2 bis 5 Milimetern. Die intensivste Verschmelzung der beiden Bleche miteinander ist hierbei im Zentrum des Schweißpunktes gelegen, d. h. mit zunehmendem Abstand von Mittelpunkt des Schweißpunktes geht die Verschmelzung über in eine Art "Verklebung". Durch Aneinanderreihung mehrerer Schweißpunkte im Abstand von jeweils mehreren Zentimetern kann auf diese Weise eine hinreichend feste Verbindung der beiden Blechelemente miteinander erzielt werden. Nachteilig allerdings ist es, daß der Schweißpunkt - in aller Regel auf beiden Seiten - eine sichtbare Eindruckstelle hinterläßt. Beim Lackieren der Blechelemente ist daher ein Ausspachteln der Schweißpunkt- Stellen unerläßlich, wenn man ein optisch einwandfreies Aussehen der lackierten Fläche erzielen möchte. Handelt es sich bei den miteinander zu verbindenden Blechelementen um solche mit einem Korrosionsschutz, beispielsweise in Form einer Verzinkung, so wird dieser Korrosionsschutz im Bereich des Schweißpunktes beschädigt, was sehr unerwünscht, aber so gut wie nicht zu vermeiden ist.

Eine Weiterentwicklung des Punktschweißens, wie es eben geschildert worden ist, stellt das sogenannte Buckelschweißen dar. Hierbei werden an dem einen der miteinander zu verbindenden Blechelemente an vorgesehenen Punktschweißstellen Verformungen vorgenommen, die sich auf der Elektrodenangriffsseite als kleine Vertiefungen und auf der anderen, dem anzuschweißenden anderen Blechelement zugekehrten Seite des Blechelementes als kleine nietkopfartige Buckel darstellen. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß - unter Verwendung entsprechend breitflächiger Elektroden - mehrere Punktschweißverbindungen gleichzeitig hergestellt werden können (siehe Fig. 2). Die Nachteile des oben geschilderten "normalen" Punktschweißens sind allerdings auch beim Buckelschweißen nicht zu vermeiden: es verbleiben unschöne Restvertiefungen auf den Außenseiten der Blechelemente und ein evtl. vorhandener Korrosionsschutz ist auf den Außenseiten beider Blechelemente mehr oder weniger stark angegriffen oder sogar zerstört.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Punktschweißverbindung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die geschilderten Nachteile deutlich mindert oder sogar vermeidet, ohne die erwünscht Festigkeit der Verbindung zu beeinträchtigen, d. h. eine Punktschweißverbindung zu schaffen, welche wenigstens an einer der äußeren Flächen der Blechelemente keine unregelmäßigen, nachzuspachtelnden Oberflächenvertiefungen hinterläßt und die auch eine gegebenenfalls vorhandene Oberflächenvergütung der Blechelemente, insbesondere eine Oberflächenverzinkung, nicht hinsichtlich ihrer korrosionsschützenden Eigenschaften beeinträchtigt beziehungsweise beschädigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die an einem der Blechelemente vorzusehende Ausbuckelung linienförmig, insbesondere ringförmig beziehungsweise kreislinienförmig ausgebildet wird. Im Prinzip erzielt auch eine von der Ringform beziehungsweise Kreisform abweichende linienförmige Ausbuckelung den erwünschten Erfolg, beispielsweise eine kreuzförmige oder eine mehrkantige Ausbuckelung. Die bevorzugte Ringform beziehungsweise Kreisform hat jedoch gegenüber anders geformten linienförmigen Buckelungen den Vorteil einer einfacheren Herstellung des erforderlichen Prägewerkzeuges, insbesondere aber bietet die ringförmige beziehungsweise kreisförmige Ausbildung der Ausbuckelung eine besonders gute Stromflußverteilung und somit eine sehr günstige Verteilung der Schmelzwärme.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung zufolge wird für eine Punktschweißverbindung mit einer ringförmigen Ausbuckelung vorgeschlagen, für den mittleren Durchmesser der Ausbuckelung etwa das 2,5-fache bis etwa das 3,5-fache Maß der Blechdicke des mit der Ausbuckelung versehenen Blechelementes zu wählen. Hierbei ist an Blechdicken von etwa 0,75 mm bis hin zu 3 mm gedacht, wobei in der Praxis Punktschweißverbindungen von Blechen mit mehr als 2 mm Dicke insbesondere bei Blechen aus Nichteisenmetallen, beispielsweise aus Aluminium beziehungsweise Aluminiumlegierungen, Anwendung finden werden. Ringförmige beziehungsweise kreislinienförmige Ausbuckelungen mit den so ermittelten mittleren Durchmessern haben bei entsprechenden Versuchen sehr gute Schweißergebnisse gezeigt und sind mit entsprechenden Prägewerkzeugen auch gut herstellbar.

Ein weiterer vorteilhafter Ausgestaltungsvorschlag bezieht sich auf die Höhe der Ausbuckelungen, für welche ein Maß von etwa dem 0,3-fachen bis hin zu etwa dem 0,8-fachen der Blechdicke vorgeschlagen wird, d. h. um ein derartiges Maß steht die (vorzugsweise also ringförmige) Ausbuckelung gegenüber der angrenzenden Umgebungsfläche um die Ausbuckelung vor. Hierbei soll mit zunehmender Blechdicke ein zunehmend größerer Multiplikator vorgesehen werden. Auch diese angegebenen Höhenmaße haben sich besonders bewährt und gewährleisten eine intensive Verschweißung der Blechelemente miteinander an den Punktschweißstellen.

Eine den Erfindungsgedanken weiter verfeinernde Ausgestaltung ist in dem Vorschlag zu sehen, die Ausbuckelung einer Punktschweißstelle in Form von wenigstens zwei unmittelbar nebeneinander gelegenen linienförmigen, insbesondere kreislinienförmigen Buckelungen auszubilden - oder stattdessen - die Ausbuckelung in Form von zwei etwa konzentrisch zueinander verlaufenden Ringbuckeln zu gestalten, wobei im letzteren Falle der innere Ringbuckel eine wenigstens geringfügig größere Höhe aufweist als der benachbarte äußere Ringbuckel. Durch derartige Maßnahmen ist es möglich, die Festigkeit der einzelnen Punktschweißstelle noch erheblich zu vergrößern, wodurch entweder die Anzahl der Punktschweißstellen verringert werden kann oder aber eine deutlich größere Festigkeit gegenüber herkömmlichen Punktschweißungen erzielbar ist. Solches ist in einigen Bedarfsfällen von großer Wichtigkeit, beispielsweise bei Schaltfeldern für Mittelspannungsschalt- und -verteileranlagen, welche im Störlichtbogenfall kurzzeitig sehr großen Druckbelastungen ausgesetzt sind.

Einem anderen zweckmäßigen Ausgestaltungsvorschlag zufolge ist es vorgesehen, daß die Kontur der Ausbuckelung in ihrem am weitesten gegenüber der Umgebungsfläche vorstehenden Bereich eine parallel zur Umgebungsfläche verlaufende, bevorzugte also kreisringförmige Fläche bildet, wobei das Querschnittsprofil der Ausbuckelung angenähert trapezförmig ausgebildet ist. In diesem Falle ist die Berührungsfläche zwischen den zu verschweißenden Blechelementen an der Punktschweißstelle demnach eher als "bandförmig" denn als "linienförmig" zu bezeichnen. Gerade auch durch solche Gestaltungsmaßnahmen sind sehr gute Schweißergebnisse erzielbar.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Punktschweißverbindung ist dem Anspruch 7 zu entnehmen; weitere Verbesserungsmöglichkeiten dieses Verfahrens geben die Ansprüche 8 und 9 an.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei Schweißversuchen mit ringförmigen Ausbuckelungen der erläuterten Art äußerst vorteilhafte Punktschweißergebnisse erzielt werden konnten. Dabei hat es sich gezeigt, daß an dem nicht mit Ausbuckelungen versehenen Blechelement so gut wie keine mit bloßem Auge erkennbaren Beeinträchtigungen der sichtbaren Oberfläche festzuhalten gewesen sind, so daß das sonst erforderliche Ausspachteln vor einem Lackiervorgang völlig entfallen kann. Bei sendzimirverzinkten Stahlblechen ist auch die Verzinkung nicht beschädigt worden, so daß der Korrosionsschutz an den Punktschweißstellen voll erhalten geblieben ist. Dieses gilt auch für die sichtbar bleibenden Vertiefungen an dem mit Ausbuckelungen versehenen Blechelement. Diese Vertiefungen bleiben zwar bestehen, sie hinterlassen auf den Betrachter jedoch den Eindruck von funktionell notwendigen Ausformungen, nicht aber von stark unregelmäßig geformten Oberflächenveränderungen und ggf. Vertiefungen, wie das bei herkömmlichen Punktschweißstellen der Fall ist. Weiterhin hat es sich gezeigt, daß die Festigkeit einer erfindungsgemäßen Punktschweißstelle deutlich größer ist als bei einer vergleichbaren herkömmlichen Punktschweißstelle. Eine Möglichkeit zur Feststellung beziehungsweise Messung der Festigkeit einer Punktschweißstelle besteht beispielsweise darin, die miteinander verschweißten Blechelemente um die Mittelachse der Punktschweißstelle gegeneinander zu verdrehen. Das dabei ermittelte Drehmoment bietet hierbei ein Maß für die Abreißfestigkeit der Punktschweißstelle. Derartige Messungen an erfindungsgemäßen Punktschweißstellen haben - bei sonst gleichen Material- und Schweißbedingungen - deutlich bessere Festigkeitswerte ergeben als bei herkömmlicher Verfahrensweise.

Schließlich bleibe ein Vorteil nicht unerwähnt, der bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise zunächst nicht so vordergründig erkennbar ist, dennoch aber einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt. Es ist nämlich festgestellt worden, daß die zu verwendenden Elektroden, welche also eine deutlich größere Kontaktfläche aufweisen als dieses bei herkömmlichen Elektroden für Punktschweißungen der Fall ist, eine erheblich längere Standzeit aufweisen als die bisher verwandten Punktschweißelektroden. Dieser Umstand trägt mit dazu bei, daß die Mehraufwendungen für die Herstellung der Ausbuckelungen an einem der Blechelemente durch andere Einsparungen und Vorteile - hier also die wesentlich längere Standzeit der Schweißelektrode - wieder ausgeglichen werden. Das Gesamtergebnis ist aber deutlich besser und sogar wirtschaftlicher, weil - wie schon gesagt - der Korrosionsschutz erhalten bleibt und Ausspachelungen entbehrlich sind.

Anhand figürlicher Darstellungen und der nachfolgenden Beschreibung hierzu sollen die Herstellung der bisher üblichen Punktschweißstellen der neuen Verfahrensweise und der neuen Ausbildung von Punktschweißstellen gegenübergestellt und gleichzeitig der Erfindungsgedanke nocheinmal erläutert und verdeutlicht werden.

Es zeigt:

Fig. 1 in teilweise schematisierter Darstellung die Herstellung einer bisher üblichen Punktschweißstelle,

Fig. 2 in teilweise schematisierter Darstellung die Herstellung von Punktschweißverbindungen nach dem bekannten Buckelschweißverfahren,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Punktschweißstelle mit ringförmiger Ausbuckelung eines der beiden Blechelemente sowie die benötigten Punktschweißelektroden,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Blechelement mit zwei unmittelbar nebeneinander gelegenen ringförmigen Ausbuckelungen einer Punktschweißstelle,

Fig. 5 ein Blechelement mit zwei konzentrisch zueinander verlaufenden ringförmigen Ausbuckelungen einer Punktschweißstelle und

Fig. 6 eine gegenüber den Darstellungen in den Fig. 3 bis 5 vergrößert gezeigte Punktschweißstelle sowie den Stromverlauf unmittelbar nach dem Beginn des Schweißvorgangs an dieser Punktschweißstelle.

Die Darstellung in Fig. 1 veranschaulicht, wie schon gesagt: in stark vereinfachter Weise, die herkömmliche Verfahrensweise zur Herstellung einer Punktschweißstelle. Hierbei werden zwei miteinander zu verbindende Blechelemente 10 und 11 flächig aneinandergefügt, zwischen zwei gegeneinander gerichtete Punktschweißelektroden 12 und 13 gefügt und nunmehr eine der Punktschweißelektroden, im vorliegenden Fall die in der Darstellung obere Elektrode mit der Bezugsziffer 12, in Richtung der anderen Punktschweißelektrode 13 gepreßt, d. h. eine Anpreßkraft in Richtung des Pfeiles 14 erzeugt. Gleichzeitig wird ein Stromimpuls vorgewählt hoher Stromstärke und Dauer mittels eines Schweißstromgenerators 15 durch die besagten Punktschweißelektroden 12 und 13 geleitet, wobei die Blechelemente 10 und 11 an der vorgesehenen Punktschweißstelle infolge des vergleichsweise hohen Übergangswiderstandes kurzzeitig sehr stark erhitzt werden, soweit, daß sie in einem etwa kreisförmigen Bereich, dessen Ausmaß ungefähr den Kontaktflächen der Punktschweißelektroden 12 und 13 entspricht, miteinander verschmelzen. Hierbei hinterlassen allerdings die Punktschweißelektroden 12 und 13 an den kontaktierten Flächen der Blechelemente 10 und 11 deutliche Spuren im Sinne von kleinen, meist etwas unregelmäßig geformten Vertiefungen sowie in Form von Einbrandstellen. Diese Oberflächenbeschädigungen zerstören in einem gewissen Ausmaß einen Korrosionsschutz, mit dem die Blechelemente 10 und 11 versehen sind, beispielsweise eine Verzinkung, und bedingen im übrigen, wenn diese Blechelemente 10 und 11 lackiert werden sollen, ein Verspachteln und Schleifen der Punktschweißstellen, bevor eine optisch einwandfreie Oberflächenlackierung erfolgen kann. Diese Nacharbeiten sind sehr zeitaufwendig und deshalb auch kostenintensiv.

Die Fig. 2 veranschaulicht eine etwas andere bekannte Verfahrensweise für eine Punktschweißung, nämlich das Buckelschweißen. Auch hierbei sollen also zwei Blechelemente 16 und 17 über Schweißpunkte miteinander verbunden werden. Hierfür ist das Blechelement 16 mit Ausbuckelungen 18 versehen, welche zum anzugliedernden Blechelement 17 hin vorstehende, etwa nietkopfartige Vorsprünge bilden. Beim Schweißvorgang kann nun entweder jeweils nur ein Schweißpunkt an einem der Ausbuckelungen 18 hergestellt werden oder - wie hier dargestellt - mehrere Schweißpunkte gleichzeitig. Im letzteren Fall sind die entsprechenden Punktschweißelektroden, hier mit den Ziffern 19 und 20 bezeichnet, dementsprechend lang auszubilden, so daß sie mehrere Ausbuckelungen 18 gleichzeitig zu überdecken vermögen. Auch hier werden, wie im zuvor erläuterten Punktschweißvorgang gemäß Fig. 1, die Punktschweißelektrode 19 zunächst in Richtung des Pfeiles 21 den zu verschweißenden Blechelementen 16 und 17 zugeführt und sodann ein Anpreßdruck in Richtung des Pfeiles 21 auf die Punktschweißelektrode 19 ausgeübt und gleichzeitig ein Stromimpuls von einem Schweißstromgenerator 22 den Schweißelektroden 19 und 20 zugeführt. Nach abgeschlossenem Schweißvorgang sind die Blechelemente 16 und 17 gleichzeitig an mehreren Schweißpunkten miteinander verbunden. Auch bei dieser Verfahrensweise treten die zuvor bereits genannten Nachteile, nämlich Oberflächenbeeinträchtigungen an den einzelnen Punktschweißstellen, auf.

Ursache für diese unerwünschten Erscheinungen sind in beiden geschilderten Fällen die zunächst angenähert punktförmigen Stromübergangsstellen, die sich erst im Verlaufe des Schweißvorgangs ringsum zu einer angenähert kreisförmigen Fläche ausweiten. Im Zentrum dieser Fläche ist die Erhitzung nun so groß, daß eine Materialerweichung bis hin zu den Kontaktierungsflächen mit den Punktschweißelektroden erfolgt und auch diese Berührungsflächen noch Beeinträchtigungen zeigen. Die Wahl kürzerer Schweißzeiten oder insbesondere geringerer Schweißstromstärken vermag die geschilderten Nachteile nur geringfügig zu ändern, oder es tritt der sehr unerwünschte Nachteil auf, daß keine ordnungsgemäße Verschweißung erfolgt, sondern lediglich eine Art "Verklebung" mit sehr geringer Festigkeit.

Die Fig. 3 veranschaulicht nun eine erfindungsgemäße Gestaltung einer Punktschweißstelle, welche bei richtiger Verfahrensweise die genannten Nachteile praktisch völlig vermeidet. Wesentlich hierbei ist, daß eines der miteinander zu verbindenden Blechelemente 23 und 24, im vorliegenden Falle das obere Blechelement 23, mit einer ringförmigen Ausbuckelung 25 versehen ist, was durch entsprechende Prägewerkzeuge herstellbar ist. Diese ringförmige Ausbuckelung 25 ist dem anderen Blechelement 24 zugewandt und bedingt im übrigen auf der entgegengesetzten Seite des Blechelementes 23 eine Vertiefung 26, welche ebenfalls eine ringförmige Gestalt aufweist. Die Berührungsfläche und also auch Kontaktierungsfläche zwischen der Ausbuckelung 25 und dem Blechelement 24 ist angenähert kreislinienförmig oder - bei etwas anderer Ausbildung der Ausbuckelung - kreisringförmig. Der Querschnitt der Ausbuckelung 25 kann nämlich abweichend von dieser Darstellung in Fig. 3, sehr wohl auch angenähert trapezförmig sein, so daß sich eine Kreisringfläche als Berührungs- und Kontaktfläche bildet anstatt einer (theoretisch) linienförmigen Berührung. Eine andere wesentliche Maßnahme für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Punktschweißverbindung betrifft die Ausbildung der (hier nur ansatzweise angedeuteten) Punktschweißelektroden 27 und 28. Sie sind nämlich, was die Bemessung ihrer Kontaktierungsflächen betrifft, deutlich größer ausgebildet als die Außenmaße der ringförmigen Ausbuckelung 25 beziehungsweise der ringförmigen Vertiefung 26. Hierin unterscheiden sich diese Punktschweißelektroden 27 und 28 von denen für herkömmliche Punktschweißverfahren gemäß Fig. 1, siehe dort die Punktschweißelektroden 12 und 13, deren Kontaktierungsflächen angenähert dem Durchmesser der erwünschten Schweißfläche entsprechen. Der Schweißvorgang für die neue Punktschweißverbindung entspricht im Prinzip demjenigen der herkömmlichen Schweißverfahren, wenn man davon absieht, daß unter Umständen ein Entfettungsvorgang im Bereich der Ausbuckelungen (25) dann erfolgen sollte, wenn beim Prägen der Ausbuckelungen Fett- bzw. Ölrückstände im Bereich der Ausbuckelungen zu vermuten sind. Derartige Fett- bzw. Ölrückstände beeinträchtigen weniger den Schweißvorgang, sondern stattdessen die Oberflächenqualität im Bereich der ringförmigen Vertiefung 26 in Form von Einbrennungen. Für den Schweißvorgang wird die Punktschweißelektrode 27 in Richtung des Pfeiles 29 dem Blechelement 23 zugeführt und sodann, unter gleichzeitiger Zuführung des Stromimpulses, in Richtung der Punktschweißelektrode 28 gepreßt. Hinweise für die zu wählende Stromstärke und auch für die Schweißdauer sind dem Anspruch 8 zu entnehmen. Gleiches gilt für den spezifischen Flächenpreßdruck (d. h. den Anpreßdruck pro Flächeneinheit) sowie für den absoluten Anpreßdruck der Punktschweißelektroden 27 und 28 zueinander, wofür der Anspruch 9 einen Hinweis gibt. Diese Angaben zeigen, daß die Schweißbedingungen nicht oder ggf. nur unbedeutend gegenüber bisher üblichen Bedingungen geändert werden müssen und dennoch ein deutlich besseres Schweißergebnis erzielbar ist.

Die Fig. 4 veranschaulicht in einer perspektivischen Darstellung einen Schnitt durch ein Blechelement 30, welches für eine erfindungsgemäße Punktschweißverbindung mit einer Ausbuckelung in Form von zwei dicht nebeneinandergelegenen Ringbuckeln 31 und 32 versehen ist. Diese beiden Ringbuckel 31 und 32 werden zusammen als "eine Ausbuckelung" bezeichnet, weil sie gleichzeitig mittels eines beide Ringbuckel erfassenden Elektrodenpaares geschweißt werden sollen. Auf der in der Darstellung nach oben weisenden Seite des Blechelementes 30 sind entsprechend der beiden Ringbuckeln 31 und 32 nun auch zwei ringförmige Vertiefungen 33 und 34 gebildet und erkennbar. Auf diese Weise ist die Festigkeit der mit einem Punktschweißvorgang erzielbare Verbindung zwischen zwei Blechelementen noch deutlich größer als beim Vorhandensein nur eines einzigen Ringbuckels. Das hierbei zu verwendende Elektrodenpaar muß dabei nur geringfügig größer bezüglich seiner Kontaktflächen ausgebildet sein als dieses in der Fig. 3 angedeutet worden ist.

Eine vom letzten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 abweichende Gestaltung einer Ausbuckelung veranschaulicht der Fig. 5. Auch diese Darstellung zeigt in perspektivischer Sicht einen Schnitt durch ein Blechelement 35, dessen Ausbuckelung in Form von zwei konzentrisch zueinander verlaufenden Ringbuckeln 36 und 37 ausgebildet ist. Dementsprechend bilden sich an der in der Darstellung nach oben weisenden Seite des Blechelementes 35 zwei konzentrisch zueinander verlaufende ringförmige Vertiefungen 38 und 39. Hierbei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den inneren Ringbuckel 36 um einen kleinen Betrag "h" höher auszuformen als den äußeren Ringbuckel 37. Auch eine derartig vorbereitete Punktschweißstelle erweist sich als besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen. Schließlich zur Fig. 6. Diese zeigt zwei zueinander gerichtete Punktschweißelektroden 40 und 41, zwischen den zwei Blechelemente 42 und 43 gelegen sind. Diese Blechelemente 42 und 43 sind - wie die Schraffur erkennen läßt - im Bereich eines Ringbuckels 44 geschnitten, allerdings ist die Schraffur bei diesen Blechelementen 42 und 43 zur Mitte hin unterlassen worden. Stattdessen veranschaulichen gestrichelte Stromverlaufslinien 45 den (jedenfalls theoretischen) Stromverlauf und die Veränderung der Stromdichte im Bereich des Ringbuckels 44. Dieser Ringbuckel, der übrigens eine Kontur aufweist, welche in ihrem am Blechelement 43 anschlagenden Bereich eine Kreisringfläche aufweist und in ihrem Querschnittsprofil angenähert trapezförmig ausgebildet ist, ist in der gerade beginnenden Schweißphase gezeigt und es ist erkennbar, daß die Stromverlaufslinien 45 sich zum Ringbuckel 44 hin stark verdichten, um dann, nach dem Erreichen des Blechelementes 43, wieder auseinanderzulaufen. Genau dieser Effekt begünstigt nun auch das Schweißergebnis, denn nur im Bereich der großen Stromdichte findet eine Verschmelzung statt, davon entfernte Bereiche werden wesentlich weniger erhitzt als die Schweißstelle und somit auch nicht im Sinne einer Oberflächenveränderung beeinträchtigt. Wie bereits oben ausgeführt, haben zahlreiche Versuche diesen Effekt bestätigt und ein vorzügliches Schweißergebnis ohne Beeinträchtigung der nach außen gerichteten Oberflächen erbracht.

Wie eingangs bereits angedeutet wurde, kann die Ausbuckelung durchaus auch von der Kreisform- beziehungsweise Kreisringform abweichen, jedoch erbringt die Kreis- beziehungsweise Kreisringform eine besonders günstige Strom- und auch Wärmeverteilung.

• Bezugsziffern Fig. 1
  10 Blechelement
  11 Blechelement
  12 Punktschweißelektrode
  13 Punktschweißelektrode
  14 Pfeil für Richtung einer Anpreßkraft
  15 Schweißstromgenerator
  Fig. 2
  16 Blechelement
  17 Blechelement
  18 Ausbuckelung
  19 Punktschweißelektrode
  20 Punktschweißelektrode
  21 Pfeil
  22 Schweißstromgenerator
  Fig. 3
  23 Blechelement
  24 Blechelement
  25 ringförmige Ausbuckelung
  26 ringförmige Vertiefung
  27 Punktschweißelektrode
  28 Punktschweißelektrode
  29 Pfeil
  Fig. 4
  30 Blechelement
  31 Ringbuckel an 30
  32 Ringbuckel an 30
  33 ringförmige Vertiefung an 30
  34 ringförmige Vertiefung an 30
  Fig. 5
  35 Blechelement
  36 Ringbuckel an 35
  37 Ringbuckel an 35
  38 ringförmige Vertiefung an 35
  39 ringförmige Vertiefung an 35
  40 Punktschweißelektrode
  41 Punktschweißelektrode
  42 Blechelement
  43 Blechelement
  44 Ringbuckel an 42
  45 gestrichelte Stromverlaufslinien

Claims (9)

1. Mittels elektrischer Widerstandsschweißung herstellbare Punktschweißverbindung zweier flächig aneinanderstoßender Blechelemente, von denen eines an der vorgesehenen Schweißstelle eine zum anzugliedernden anderen Blechelement hin vorspringende Ausbuckelung aufweist, welch letztere beim Punktschweißvorgang mit dem Material des anderen Blechelementes verschmilzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuckelung (25, 44) linienförmig, insbesondere ringförmig beziehungsweise kreislinienförmig ausgebildet ist.

2. Punktschweißverbindung nach Anspruch 1 mit einer ringförmigen beziehungsweise kreislinienförmigen Ausbuckelung, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Ausbuckelung (25, 44) etwa dem 2,5-fachen bis etwa dem 3,5-fachen der Blechdicke des mit der Ausbuckelung versehenen Blechelementes (23, 42) entspricht.

3. Punktschweißverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der gegenüber der Umgebungsfläche vorspringenden Ausbuckelung (25, 44) etwa dem 0,3-fachen bis etwa dem 0,8-fachen der Blechdiche des mit der Ausbuckelung versehenen Blechelementes (23, 42) entspricht.

4. Punktschweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuckelung einer Punktschweißstelle in Form von wenigstens zwei unmittelbar nebeneinander gelegenen linienförmigen, insbesondere kreisförmigen Buckelungen (31, 32) ausgebildet ist. (Fig. 4)

5. Punktschweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuckelung einer Punktschweißstelle in Form von zwei konzentrisch zueinander verlaufenden Ringbuckeln (36, 37) ausgebildet ist, wobei der innere Ringbuckel (36) eine wenigstens geringfügig größere (um den Betrag "h" größere) Höhe aufweist als der benachbarte äußere Ringbuckel. (siehe Fig. 5)

6. Punktschweißverbindung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Ausbuckelung (44) in ihrem am weitesten gegenüber der Umgebungsfläche vorstehenden Bereich eine parallel zur Umgebungsfläche verlaufende, insbesondere kreisringförmige Fläche bildet, wobei das Querschnittsprofil der Ausbuckelung angenähert trapezförmig ausgebildet ist. (Fig. 6)

7. Verfahren zur Herstellung einer Punktschweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:

• a) Anformung der linienförmigen, bevorzugt ringförmigen beziehungsweise kreislinienförmigen Ausbuckelung (29, 42) an einem (23, 42) der miteinander zu verbindenden Blechelemente (23, 24; 42, 43) mittels einem Prägewerkzeug (bestehend aus Prägestempel und Matritze), wobei die vorspringende Ausbuckelung auf der dem anzugliedernden anderen Blechelement zuzukehrenden Seie vorzusehen ist,
• b) gegebenenfalls beiderseitige Entfettung des mit der Ausbuckelung versehen Blechelementes im Bereich der Ausbuckelung und
• c) Verschweißung der zu verbindenden Blechelemente an der Stelle der Ausbuckelung mittels stromdurchflossener Elektroden, deren Kontaktflächen eben und so groß bemessen sind, daß sie die Umrisse der Ausbuckelung (25) bzw. der durch die Ausbuckelung zwangsläufig gebildeten Vertiefung (26) an dem mit der Ausbuckelung vorgesehenen einen Blechelement (23) deutlich überragen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Punktschweißvorgang vorgesehene, die Elektroden und die Punktschweißstelle durchfließende Stromstärke - je nach erwünschter Festigkeit der Punktschweißstelle - gleich oder bis zum Faktor 2,0 höher gewählt ist als bei herkömmlicher Punktverschweißung gleichartiger und gleichdicker Blechelemente, daß die Schweißdauer hingegen - wieder in Abhängigkeit von der erwünschten Festigkeit - gleich oder bis etwa zum Faktor 0,7 geringer gewählt ist als bei herkömmlicher Verfahrensweise und gleichen Materialbedingungen.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Flächenpreßdruck (Anpreßdruck pro Flächeeinheit) zwischen der Ausbuckelung und dem anzugliedernden Blechelement bei beginnendem Schweißvorgang deutlich größer ist als zwischen den Schweißflächen bei einem (buckellosen) herkömmlichen Punktschweißvorgang und gleichen Materialbedingungen, daß der absolute Anpreßdruck der Elektroden zueinander jedoch gleich oder kleiner gewählt ist als bei herkömmlicher Verfahrensweise.