DE3825616A1 - Verfahren zum verbinden von werkstueckteilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Anwendung eines Abbrennstumpfschweissverfahrens zur Verbindung von Achs­ brücken mit Ueberlängen aus vorzugsweise hochkohlenstoff­ haltigen Werkstoffen. Achsbrücken werden bekanntlich ge­ gossen. Um eine Achsbrücke abgiessen zu können, muss aber zunächst die entsprechende Form hergestellt werden. Die meisten Giessereien verfügen über Formanlagen, die mit konventionellen Formkästen ausgerüstet sind, d.h. deren Abmessungen in etwa um 900 auf 1400 mm liegen.

Um Achsbrücken mit Ueberlängen für LKW′s herzustellen, reichen diese konventionellen Formkästen nicht aus. Sie sind zu klein. Selbst wenn man die Achsbrücke diagonal in einem Formkasten plazieren könnte, wäre das unbefriedi­ gend, denn die wirtschaftliche Auslastung des Formkastens wäre dabei nicht gegeben.

Hier will die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen. Da­ her ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch An­ wendung eines Abbrennstumpfschweissverfahrens die wirt­ schaftliche Herstellung von Achsbrücken mit Ueberlängen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.

Die abhängigen Ansprüche geben weitere bevorzugte Ausge­ staltungsmerkmale der Erfindung wieder.

Die Schweissbarkeit von hochkohlenstoffhaltigen Werk­ stoffen in den Kohlenstoffbereichen zwischen 2,0 bis 3,9% war bisher problematisch. Der Grund dafür liegt darin, dass solche Werkstoffe zur Aufhärtung neigen, wobei die gebilde­ ten ledeburitischen und martensitischen Härtungsgefüge die Konstruktionsschweissbarkeit dieser Werkstoffgruppen stark einschränken.

Das bekannte Verfahren des Abbrennstumpfschweissens löst diese Probleme.

Bei der vorgeschlagenen Herstellung von Achsbrücken mit Ueberlängen wird zunächst eine wirtschaftliche optimale Modellplattenbelegung mit Achsbrückenteilen festgelegt. Die Modellplatte soll in einen konventionellen Formkasten passen.

Nach erfolgtem Abgiessen der Achsbrückenteile, werden diese in der entsprechende Achsbrückenform zusammengefügt. Dabei werden die Werkstücke in eine Einrichtung zwischen Spann­ backen eingespannt. Sodann werden die Werkstückteile von Strom durchflossen. Die Stirnseiten der zusammenzufügenden Werkstücke werden unter gegenseitigen Berührungen durch Bildung von Schmorkontakten erwärmt. Der durch die Wärme­ einwirkung entstehende schmelzflüssige Werkstoffbereich wird durch den Metalldampfdruck aus dem Stirnflächenbe­ reich herausgeschleudert. Sobald der vorgegebene Er­ wärmungsgrad der Werkstückteile erreicht ist, werden diese durch schlagartiges Stauchen geschweisst. Dabei wird der während des Schweissvorganges nicht zu vermeidende Lede­ burit in den Schweisswulst gepresst. Ledeburit ist das Eutektikum des metastabilen Fe-C-Systems und besteht im kalten Zustand, d.h. unter 723°C, dem Umwandlungspunkt des Austenits in Perlit, aus einer feinen Mischung von Zementit und Perlit. Die Stauchkraft, mittels welcher die Ledeburitphase in den Schweisswulst gepresst wird, muss so eingestellt werden, dass sie im Bereich von 30 bis 120 N/mm² liegt. Damit wird einerseits gewährleistet, dass der gesamte Ledeburit in den Schweisswulst gedrückt wird, andererseits jedoch die Sphäroliten noch nicht zu lin­ senförmigen Gebilden mit lamellengraphitähnlichen Aus­ bildungen zerquetscht werden. Die Abkühlung erfolgt ab etwa 850-800°C bis 650-600°C gesteuert. Die weitere Abkühlung auf Raumtemperatur bringt keine Gefügeverän­ derung mit sich, so dass sie auf eine beliebige Art und Weise erfolgen kann.

Die Zeit für das Durchfahren des Temperaturbereiches zwischen 850/800°C bis 650/600°C ist für den Perlitanteil in der Verbindungszone bestimmend. Sie wird von Fall zu Fall unter Berücksichtigung der Werkstückdicke festgelegt.

Nach erfolgter Abkühlung wird der Ledeburitanteil mit dem Schweisswulst abgearbeitet. Massgebend für eine repro­ duzierbare Auspressung des Ledeburitanteils in den Schweisswulst ist das Einhalten einer Mindeststauchkraft, die nach vorliegenden Erkenntnissen zwischen 50 und 83 N/mm² liegen sollte.

Die Herstellung von Achsbrücken mit Ueberlängen unter An­ wendung des beschriebenen Abbrennschweissstumpfverfahrens ist wirtschaftlich besonders interessant, denn einerseits kann man auf die kostenintensiven Spezialformanlagen ver­ zichten, andererseits ist eine erhöhte Grundgefügehärte in der höchstbeanspruchten Zone (=Schweissstossstelle) in der Serienfertigung reproduzierbar einstellbar.

Claims (3)

1. Anwendung eines Abbrennstumpfschweissverfahrens zur Verbindung von Achsbrücken mit Ueberlängen aus Guss­ eisen mit Kugelgraphit mit folgender Zusammensetzung: C 2,5-3,9 Gew.-% Si 1,2-3,2 Gew.-% Mn 0,05-1,20 Gew.-% S 0,001-0,025 Gew.-% Mg 0,010-0,085 Gew.-% Rest Eisen.

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in der Verbindungszone

• - auf eine über dem Schmelzpunkt liegende Temperatur erwärmt wird,
• - anschliessend in einem vorgegebenen Temperaturbe­ reich die Ledeburitphase aus der Schmelzzone durch Stauchen herausgepresst wird, und
• - innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen etwa 850°C und etwa 600°C gesteuert abgekühlt wird, wobei die Zeit (t) für das Durchfahren des Temperaturbe­ reiches das Mass für die Einstellung des Perlitan­ teiles in der Verbindungszone ist.

3. Anwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen des Temperaturbereiches zwischen 850-800°C und 650-600°C liegen.