DE4127527A1

DE4127527A1 - Einschweissteil fuer eine lichtbogenschweissverbindung von einem tragteil und einem metall-bauteil

Info

Publication number: DE4127527A1
Application number: DE19914127527
Authority: DE
Inventors: Wolf M Renner; Dieter Mauer
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1993-04-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einschweißteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die diesem Einschweißteil zugrundeliegende Lichtbogenschweißverbindung ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 41 25 748.0 (unser Zeichen: E 14 444) offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einschweißteil so zu gestalten, daß sich beim Schweißvorgang eine weitgehend gleichmäßige Wärmeverteilung über das Einschweißteil ergibt. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Einschweißteil mit einer vom Schaft her bis in den Kopf reichenden derartigen Bohrung versehen ist, daß die Wandstärke des Schaftes im Bereich der Bohrung etwa der Dicke der Stirnwand der Bohrung bis zur Schweißzone im verschweißten Zustand entspricht.

Aufgrund der bis in den Kopf reichenden Bohrung ergibt sich einerseits eine gegenüber einem massiven Einschweißteil erheblich reduzierte Wärmeabfuhr beim Schweißvorgang, was den Energiebedarf für den Schweißvorgang günstig beeinflußt, andererseits eine Wärmeverteilung über sämtliche zu verschweißenden Teile, die sich weitgehend gleichmäßig über die Teile erstreckt, so daß extreme Erhitzungen an bestimmten Stellen der zu verschweißenden Teile vermieden werden. Die wegen der bis in den Kopf reichenden Bohrung reduzierte Wärmekapazität des Einschweißteils führt beim Abkühlungsvorgang ebenfalls über den gesamten Schweißbe reich zu einer weitgehend gleichmäßigen Abkühlgeschwindigkeit, so daß die Schwei ßung von inneren Spannungen freigehalten wird.

Zweckmäßig paßt man den Durchmesser der Bohrung an den Umfang von Spreiz backen eines als Schweißwerkzeug ausgebildeten Setzwerkzeugs an, womit sich das Einschweißteil in günstiger Weise fördern läßt, d. h. es wird dabei aus einem Magazin aufgenommen, zur Schweißstelle überführt und an dieser positioniert. Das Ergreifen des Einschweißteils über die Wandung der Bohrung läßt dabei erhebliche Spreizkräfte und dementsprechend gute Kontaktierung zu, so daß sich an der Kontaktstelle praktisch keine schädlichen Übergangswiderstände bilden können. Das Erfassen des Einschweißteils von innen her läßt dabei eine besonders genaue Positionierung zu, da sich beim Erfassen des Einschweißteils mittels der Spreizbak ken praktisch keine Lageverschiebungen desselben ergeben können.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das Einschweißteil in Seitenansicht;

Fig. 2 das von einem Setzwerkzeug erfaßte und in Schweißposition gebrachte Einschweißteil;

Fig. 3 das mit einem Tragteil und einem Metall-Bauteil verschweißte Einschweißteil.

Das in der Fig. 1 dargestellte Einschweißteil 4 besitzt den Schaft 7, der zylin drisch ausgebildet ist. Der Schaft 7 geht über den Konus 8 in den Rand 9 über, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. An den Rand 9 schließt sich die ballig geformte Wölbung 10 an. Konus 8, Rand 9 und Wölbung 10 bilden damit einen Kopf 11, dessen durch den Rand 9 gegebener äußerer Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Schaftes 7. Der Durchmesser des Kopfes 11 ist Kleiner als die Öffnung der in Fig. 2 dargestellten Ausnehmung 3. Der Konus 8 bildet dabei eine Stufe, die auch als radiale Fläche ausgebildet sein kann. Im Schaft 7 ist die Bohrung 16 vorgesehen, die bis in den Kopf 11 reicht. Die Stirnwand 17 der Bohrung 16 besitzt dabei eine Dicke, die etwa der Stärke der Wand 18 des Schaftes 7 entspricht.

Fig. 2 zeigt das Einschweißteil 4 gemäß Fig. 1 im Schnitt, und zwar eingesetzt in die Ausnehmung 3 des Metall-Bauteils 2. Im einfachsten Fall besteht die Ausnehmung 3 aus einer runden Bohrung. Das Metall-Bauteil 2 liegt direkt auf dem aus einem Metall-Blechstück bestehenden Tragteil 1 auf. Das Metall-Bauteil 2 wird zusätzlich durch die beiden Druckstücke 19, 20 gegen das Tragteil 1 gedrückt.

Die Förderung und Positionierung des Einschweißteils 4 wird gemäß Fig. 2 von dem Setzwerkzeug 21 herbeigeführt, das mit seinen Spreizbacken 22, 23 in die Bohrung 16 eingreift, bei deren Spreizung das Einschweißteil 4 von innen her gespannt gehalten wird. Die Spreizung der Spreizbacken erfolgt mittels des Spreiz dornes 24, der wie bei bekannten Spreizwerkzeugen durch Eintreiben zwischen die Spreizbacken 22 und 23 diese nach außen wegdrängt. Insgesamt besitzt das Setz werkzeug 21 vier symmetrisch angeordnete Spreizbacken, von denen die dargestell ten Spreizbacken 22, 23 durch den Schlitz 25 voneinander getrennt sind. Bei einem derartigen Setzwerkzeug handelt es sich um ein bekanntes Werkzeug. Das Setz werkzeug 21 ist als Schweißwerkzeug ausgebildet, d. h. es ist an einen Pol einer Spannungsquelle für das Lichtbogenschweißen angeschlossen. Der andere Pol ist mit dem Tragteil 1 verbunden. Für das Lichtbogenschweißen bilden damit das Ein schweißteil 4 und das Tragteil 1 die beiden Elektroden, wobei sich wegen der leicht erzeugbaren erheblichen Spreizkraft der Spreizbacken 22, 23 eine gute Kontaktgabe zu dem Einschweißteil 4 ergibt.

Durch das Setzwerkzeug 21 wird das Einschweißteil 4 gegen das Tragteil 1 ge drückt, wobei, wie vorstehend dargelegt, am Einschweißteil 4 und am Tragteil 1 die Spannungsquelle für das Lichtbogenschweißen angeschlossen ist. Der Schweiß lichtbogen wird sodann in bekannter Weise gezogen, wozu das Setzwerkzeug 21 zusammen mit dem Einschweißteil 4 vom Tragteil 1 abgehoben wird.

Es bildet sich also ein gezogener Lichtbogen zwischen Tragteil 1 und Einschweiß teil 4 aus, was zur Bildung eines Schmelzbades und schließlich zum Verschweißen der betreffenden Teile führt, wie dies im einzelnen im Hauptpatent beschrieben ist.

Die fertige Schweißverbindung ist in Fig. 3 in perspektivischer Sicht dargestellt. Sie zeigt das Tragteil 1 mit dem Bauteil 2, aus dem das Einschweißteil 4 heraus ragt. Um das Einschweißteil 4 verläuft ein durch das hochgestiegene Schmelzbad gebildeter Wulst 14, durch den das Einschweißteil 4 zusätzlich umklammert wird.

Aufgrund der bis in den Kopf 11 reichenden Bohrung 16 bildet das Einschweißteil 4 einen hohlen Körper mit einer Wandung, die insbesondere im Bereich der Wand der Bohrung 16 und deren Stirnwand 17 im wesentlichen die gleiche Dicke aufweist. Die Folge davon ist, daß das Einschweißteil eine relativ geringe Wärme kapazität aufweist, also sich entsprechend schnell erwärmen läßt. Beim Abküh len des Einschweißteils 4 geht dieser Prozeß ebenfalls ohne besonders hohe Wärme konzentration an einzelnen Stellen des Einschweißteils vonstatten, so daß sich nach erfolgter Abkühlung eine weitgehend spannungsfreie Schweißzone ergibt.

Bei dem Tragteil und dem Metall-Bauteil kann es sich um Metallbleche oder dergleichen handeln. Es ist auch möglich, das Metall-Bauteil als stärkeres Kon struktionsteil auszubilden, das dann lediglich mit der oben beschriebenen Aus nehmung zu versehen ist, in die der Kopf des Einschweißteils hineinragen muß. Die beschriebene Lichtbogen-Schweißverbindung eignet sich insbesondere auch für das Verschweißen von aus Aluminium bestehenden Teilen, bei denen eine Ver schweißung bekanntlich schwierig ist. Insbesondere lassen sich Aluminiumbleche durch das bekannte Punktschweißen nur unter Schwierigkeiten miteinander ver binden, da hierbei die auf den Aluminiumblechen vorhandene Orydhaut durch brochen werden muß. Abgesehen davon ist beim Punktschweißen zu beachten, daß die dabei auf die Bleche aufgesetzten Elektroden relativ schnell verschmutzen und dabei ständig gereinigt werden müssen. Bei der erfindungsgemäßen Lichtbogen- Schweißverbindung liegen dagegen ständig neue Elektroden vor; nämlich einerseits in Form des Tragteils und andererseits in Form des Einschweißteils. Da beim Verschweißen von Aluminium besonders hohe Ströme erforderlich sind, wirkt sich die Kontaktierung des Einschweißteils über die Innenwand seiner Bohrung mit den dabei leicht aufzubringenden hohen Kontaktdrücken besonders günstig aus.

Claims

1. Bolzenartiges Einschweißteil (4) einer Lichtbogenschweißverbindung von einem Tragteil (1) und einem Metall-Bauteil (2) mit einer durchgehenden Ausneh mung, in die das Einschweißteil (4) als die eine Elektrode eingeführt ist, das durch die Lichtbogenschweißung mit dem Tragteil (1) als die andere Elektrode und dem Bauteil fest verbunden ist, wobei das Einschweißteil (4) aus einem Schaft (7) und einem gegenüber dem Schaftdurchmesser über eine Stufe (8) vergrößerten Kopf (11) besteht, der in die Ausnehmung (3) des am Tragteil (1) anliegenden Bauteils (2) hineinragt und infolge Ausbildung eines Schmelz bades (14) auf dem Tragteil (1) in dieses Schmelzbad (14) derart eindrückbar ist, daß das Schmelzbad (14) benachbart zur Wandung der Ausnehmung (3) den äußeren Rand des Kopfes (11) und die Stufe (8) übergreift, wobei das Schmelzbad (14) das Bauteil (2) mindestens im Bereich der dem Tragteil zugewandten Kante (15) der Wandung der Ausnehmung (3) mit dem anliegen den Tragteil (1) direkt verbindet, nach Patent . . . (Patentnummer: P 41 25 748.0) dadurch gekennzeichnet, daß das Einschweißteil (4) mit einer vom Schaft (7) her bis in den Kopf (11) reichenden derartigen Bohrung (16) ver sehen ist, daß die Wandstärke des Schaftes (7) im Bereich der Bohrung (16) etwa der Dicke der Stirnwand (17) der Bohrung (16) bis zur Schweißzone im verschweißten Zustand entspricht.

2. Einschweißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung (16) an den Umfang von Spreizbacken (22, 23) eines als Schweißwerkzeug ausgebildeten, zur Aufnahme aus einem Magazin, zur Über führung und zur Positionierung des Einschweißteils (Setzwerk zeugs (21) angepaßt ist.