DE4341954A1 - Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim Reibschweißen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim ReibschweißenInfo
- Publication number
- DE4341954A1 DE4341954A1 DE4341954A DE4341954A DE4341954A1 DE 4341954 A1 DE4341954 A1 DE 4341954A1 DE 4341954 A DE4341954 A DE 4341954A DE 4341954 A DE4341954 A DE 4341954A DE 4341954 A1 DE4341954 A1 DE 4341954A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- receiving device
- friction welding
- axial
- positive
- counter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Reibschweißen
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und von einer Aufnahmevor
richtung in einer Reibschweißmaschine zur formschlüssigen und
verdrehsicheren Aufnahme eines Teiles für das Reibschweißen nach
dem Oberbegriff von Anspruch 3, wie es aus der bei der Anmelde
rin geübten industriellen Serienfertigung beispielsweise von Ge
triebeteilen geübt bzw. in Gebrauch ist. Durch die Auslieferung
der Teile wird dem einschlägigen Fachmann bei einer genaueren
Untersuchung dieser Teile auch die Art der Werkstückaufnahme der
reibgeschweißten Teile beim Reibschweißen offenbar, so daß diese
spezielle Art der Fertigung hier als bekannt unterstellt werden
kann.
Die DE 38 02 300 C1 behandelt das Reibschweißen eines dünnwandi
gen, rohrförmigen Teiles mit einem massiven Teil, geht aber
nicht auf die Art der Teilehalterung während des Reibschweißens
ein. Die Problematik dort liegt auf einer ganz anderen Ebene,
nämlich der hohen Härte des rohrförmigen Teiles und einer Rei
bungserwärmung und ausreichenden Erweichung auch dieses Teiles.
Das Reibschweißen bietet gegenüber anderen Schweißverfahren
große Vorteile, weil es sehr rationell ist, keine Ansprüche an
die Vorbehandlung der zu fügenden Flächen stellt, die Möglich
keit bietet, auch große Querschnitte vollflächig durchzuschwei
ßen und praktisch verzugsfrei arbeitet, so daß endbearbeitete
Teile auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung damit
gefügt werden können. Deswegen ist das Reibschweißen für viele
Anwendungsfälle mit rotationssymmetrischer Schweißstelle nicht
nur in der Serienfertigung, sondern auch in der Fertigung mit
geringen Losgrößen interessant. Zu Beachten ist allerdings, daß
beim Reibschweißen vor allem gegen Ende des Schweißvorganges
ganz beträchtliche Drehmomente in der Halterung der zu ver
schweißenden Werkstücke auftreten. Deswegen müssen die Teile mit
hoher Verdrehsicherheit in den entsprechenden Aufnahmevorrich
tung aufgenommen werden. Teile mit funktionsbedingt ohnehin vor
handenen regelmäßigen Formschlußflächen bieten in dieser Hin
sicht gewisse Vorteile, weil derartige Teile unter Ausnutzung
dieser Formschlußflächen formschlüssig, d. h. mit sehr hoher Ver
drehsicherheit in dem entsprechend adaptierten Aufnahmevorrich
tungen aufgenommen werden können. Beispiele in dieser Hinsicht
können folgende Teile sein: Die Verzahnung von Zahnrädern, der
Schaufelkranz von Turbinen- oder Pumpenrädern, der Lochkranz von
Befestigungsflanschen, eine Keilwellenprofilierung und viele an
dere mehr. Außenseitig rotationssymmetrische und glattflächige
Teile müssen für eine kraftschlüssige Klemmung im Spannzeug eine
hohe Stabilität, d. h. große Wandstärken und auch große Angriffs
flächen für entsprechend große und stabile Spannbacken aufwei
sen, um die Teile mit ausreichend hoher Verdrehsicherheit kraft
schlüssig festhalten zu können, weil dazu wegen des geringen
Reibungskoeffizienten zwischen Metallteilen extrem hohen radiale
Spannkräfte auf das Werkstück ausgeübt werden müssen. Diese Be
dingungen sind häufig zumindest an einem der im Reibschweißver
fahren zu verschweißenden Teile nicht gegeben, sei es, weil das
Teil zu dünnwandig, sei es, weil es an der für die Einspannung
zur Verfügung stehenden Umfangsfläche im Durchmesser zu klein
oder axial zu kurz bemessen ist, was meist bei im wesentlichen
scheibenförmigen Teilen der Fall ist. Um in solchen Fällen das
fertigungsgünstige Schweißverfahren trotzdem anwenden zu können,
hat man an solche Werkstücke an den für die Werkstückaufnahme im
Spannzeug vorgesehenen Umfangsfläche - gewissermaßen "künstlich" -
geeignete Formschlußflächen angearbeitet, die außer der
Drehmomentübertragung während des Reibschweißens später keine
weitere Funktion haben. Beispiele für derartige Teile sind neben
den bereits angesprochenen, im wesentlichen scheibenförmigen Tei
len auch bolzenförmige Teile mit geringem Durchmesser, z. B.
Schrauben, oder dünnwandige zylindrische, rohrförmige oder ge
formte, z. B. schüsselförmige Teile. Diese Teile bieten keine An
griffsflächen zum kraftvollen Ansetzen von Spannbacken.
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegelegte
Verfahren bzw. die gattungsgemäß zugrundegelegte Aufnahmevor
richtung wesentlich zu vereinfachen, und zwar dahin, daß eine
nur für die Drehmomentübertragung während des Reibschweißens be
nötigte Fomschlußverbindung wesentlich einfacher darstellbar ist
als bisher.
Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Ver
fahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von
Anspruch 1 und bei Zugrundelegung der gattungsgemäßen Aufnahme
vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 3
gelöst. Aufgrund des selbsttätigen Erzeugens der teileseitigen
Formschlußflächen durch einen Präge-ähnlichen Vorgang während
des Reibschweißens fällt nicht nur der Zeit- und Maschinenauf
wand für ein gesondertes Herstellen derartiger Formschlußflä
chenweg, sondern die Teile können aufgrund der sehr kleinen aber
vielen Formschlußflächen in diesem Bereich des Werkstückes auch
kleiner und leichter gehalten werden im Vergleich zu größeren
und gesondert gefertigten Formschlußflächen. Die Teile werden
daher rascher und kostengünstiger herstellbar und bieten darüber
hinaus aus Gewichtsgründen gewisse Funktionsvorteile.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Aufnah
mevorrichtung liegen in Folgendem:
- - Kleiner Bauraum der Aufnahmevorrichtung, daher auch Reib schweißen in beengten Platzverhältnissen möglich, beispiels weise am Boden eines topfförmigen Teiles,
- - einfache Gestaltung der Werkstück-Aufnahmevorrichtung ohne be wegliche Teile,
- - trotzdem sicheres und lagegenaues Spannen des aufzunehmenden ersten Teiles,
- - auch axial sehr kurze und dünnwandige Teile können sicher ge spannt und demgemäß reibgeschweißt werden, was bisher nicht mit geringem Bauraum möglich war.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen topfförmigen Bremslamel
lenträger in Einzeldarstellung für ein automatisches
Fahrzeuggetriebe mit angeschweißtem Zylinder für einen
Bremsbetätigungskolben,
Fig. 2 die Aufnahmevorrichtung für den anzuschweißenden, den Zy
linder bildenden, dünnwandigen Ring sowie den darin axial
einzusetzenden Ring,
Fig. 3 das räumliche Zusammenwirken der beiden Teile-Aufnahmen
beim Reibschweißen,
Fig. 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung der Einzelheit IV aus
Fig. 3,
Fig. 5 eine axiale Ansicht der Einzelheit IV nach Fig. 4,
Fig. 6 eine Abwandlung der Zahnung gemäß der Einzelheit IV,
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Werkstückaufnahme beim Reibschwei
ßen einer scheibenförmigen Nabe an einen aus Blech beste
henden Radkörper,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkstückaufnahme
für das Reibschweißen am Beispiel eines anzuschweißenden
Stehbolzens und
Fig. 9 eine massearme Modifikation der Aufnahmevorrichtung nach
Fig. 8 für einen zu verschweißenden Stehbolzen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Werkstück handelt es sich um
einen Bremslamellenträger für automatische Getriebe. Dieses
Werkstück ist durch Zusammensetzen von zwei verschiedenen Tei
len, nämlich einem ringförmigen ersten Teil 1 und einem topfför
migen zweiten Teil 2 gebildet. Das topfförmige Außenteil 2 weist
einen Außenmantel 12, einen Boden 15 und ein zentrisch nach in
nen aufragendes Innenrohr 13 auf. Der Außenmantel ist in Falten
gelegt, um formgenaue Axialnuten 15 zur Aufnahme von Bremslamel
lenscheiben zu bilden. Am Boden 14 des Bremslamellenträgers muß
noch ein Zylinder 16 dichtend und dauerhaft befestigt werden,
der später einen tellerförmigen Betätigungskolben für die Brems
lamellen führt und dichtend aufnimmt. Dieser Zylinder 16 ist
durch das bereits erwähnte ringförmige erste Teil 1 gebildet,
welches mittels einer Reibschweißung an der Schweißstelle 17 mit
dem Boden 14 des zweiten Teiles 2 verbunden werden soll. Nachdem
die Schweißstelle 17 sowohl außenseitig durch den Außenmantel 12
als auch innenseitig durch das Innenrohr 13 räumlich eingeengt
ist, ist es sehr schwierig, das axial relativ kurze und im übri
gen auch relativ labile, erste Teil 1 einerseits sicher zu span
nen und andererseits bis an den Boden innerhalb des zweiten Tei
les 2 heranzuführen, um es dort mittels einer Reibschweißung zu
fügen. Eine kraftschlüssige Spannung des Teiles 1 scheidet aus
räumlichen Gründen aus, weil derartige kraftschlüssig arbeitende
Aufnahmevorrichtungen sehr voluminös sind und aufgrund dessen
gar nicht bis an die Schweißstelle 17 herangeführt werden könn
ten. Eine formschlüssige Aufnahme des ersten Teiles 1 in einer
entsprechenden Aufnahmevorrichtung unter Einsatz bisher bekann
ter Möglichkeiten ist recht teuer. Es müßte an der Rückseite des
ringförmigen Teiles 1 ein zinnenförmiger Kranz von Mitnehmern
mit hoher Formgenauigkeit angearbeitet sein, der nur für die
Zwecke der Reibschweißung erforderlich wäre und der später in
einem gesonderten Arbeitsgang abgedreht werden müßte. Und zwar
ist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit deswegen erforderlich, da
mit nach nur sehr geringen Deformationen an den einzelnen Form
schlußflächen eine Drehmomentübertragung möglichst gleichmäßig
an allen Formschlußflächen aufgebaut werden kann und das Teil
sich nicht etwa aufgrund einer stark unterschiedlichen Belastung
über den Umfang hinweg unkontrolliert deformiert. Das Anbringen
derartiger Formschlußflächen wäre nicht nur ein sehr teurer Ar
beitsvorgang, sondern es müßte auch entsprechend mehr Material
für diese Formschlußflächen vorgesehen werden. Dadurch würde
sich die Herstellung des Ringes und des gesamten Bremslamellen
trägers verteuern.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sieht die Erfindung zwar nach
wie vor eine formschlüssige Aufnahme des ersten Teiles 1 in der
zugehörigen Aufnahmevorrichtung 4 der Reibschweißmaschine vor,
jedoch werden die teileseitigen Formschlußflächen 6 erst während
der Durchführung der Reibschweißung unter Ausnutzung der axialen
Anpresskraft durch einen Prägevorgang seitens der in der Aufnah
mevorrichtung angebrachten Gegen-Formschlußflächen 7 erzeugt,
die zu diesem Zweck scharfkantig und schneidenartig ausgebildet
sind. Die Schneidelinien 8 der Gegen-Formschlußflächen 7 sind
unter einem spitzen Winkel α von weniger als 45°, vorzugsweise
von etwa 30° zur Axialkraftrichtung geneigt angeordnet. Dadurch
können sich die schneidenartigen Gegen-Formschlußflächen 7 kraf
tübersetzend in eine umlaufende Werkstückkante 9 des ersten Tei
les 1 eingraben und so die teileseitigen Formschlußflächen 6
bilden. Die umlaufende Kante 9, die in einem Bereich des ersten
Teiles 1 angeordnet ist, der der Aufnahmevorrichtung 4 zugekehrt
liegt, ist durch eine zylindrisch verlaufende Werkstückoberflä
che 10 und durch eine achssenkrecht ausgerichtete Fläche 11 ge
bildet. In diesem Bereich sind auch die Gegen-Formschlußflächen
7 der Aufnahmevorrichtung 4 vorgesehen. Diese sind - wie gesagt -
schneidenartig mit einer Schneidelinie 8 ausgebildet und in
dichter Folge kranzförmig angeordnet und entsprechen in ihrer
Lage der umlaufenden Werkstückkante 9 des aufzunehmenden Teiles
1. Die Schneidelinien liegen auf dem Mantel eines Kegels, dessen
gedachte Spitze in Richtung der Einsteckrichtung des Teiles 1 in
die Aufnahmerichtung weist. Die Schneidelinien 8 liegen zumin
dest angenähert jeweils in einer Radialebene 22. Die vorrich
tungsseitigen Gegen-Formschlußflächen 7 können beispielsweise
dadurch hergestellt werden, daß eine schmale Innenkegelfläche
oder Innenphase an der Aufnahmevorrichtung in ungehärtetem Zu
stand unter Verwendung einer schmalen Rändel-Rolle auf der Dreh
bank mit einer Rändelung 21 versehen wird. Anschließend wird das
solcherart bearbeitete Teil gehärtet. Selbstverständlich können
die Gegen-Formschlußflächen 7 auch durch Fräsen oder Schleifen
mit feinen Werkzeugen erzeugt werden. Die Einstecktiefe des Tei
les 1 in die Aufnahmevorrichtung 4 und die Führung hinsichtlich
einer guten Planlage ist bestimmt durch eine ringförmige, achs
senkrecht ausgerichtete Anlagefläche 18, die sich axial unmit
telbar an die Rändelung 21 anschließt. Radial innerhalb der Rän
delung 21 ist eine zylindrische Führungsfläche 19 vorgesehen,
die das ringförmige Teil 1 in radialer Hinsicht und im Hinblick
auf die Einhaltung einer exakten Kreisform führt und stabili
siert. Um im Stadium der Fertigung der Aufnahmevorrichtung 4 den
Bereich der Rändelung 21 gut erreichen zu können, ist die Füh
rungsfläche 19 an einem gesonderten Führungsring 20 angebracht,
der lösbar mit der Aufnahmevorrichtung 4 verbunden ist.
Durch Aufschieben des ringförmigen Teiles 1 auf den Führungsring
19 und gleichmäßigen axialen Druck auf das Teil 1 wird dieses
mit seiner rückwärtigen Stirnfläche in die Rändelung 21 hinein
gedrückt, so daß eine sehr fein gezahnte formschlüssige Verbin
dung zwischen Aufnahmevorrichtung 4 einerseits und Teil 1 ande
rerseits zustande kommt. Dieser axiale Druck kann durch den
Axialdruck während des Reibschweißens aufgebracht werden. Nach
dem die Neigung der Schneidenlinien 8 relativ flach geneigt sind
(Winkel α), ist die relative Kraftwirkung, mit der die Schneiden
radial in das Werkstück einzudringen trachten, größer als die
Axialkraft. Es muß lediglich sichergestellt werden, daß das auf
zunehmende Teil nicht radial von der Rändelung ausweichen kann.
Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dies durch die bereits erwähnte Führungsfläche 19 sicherge
stellt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Aufnahmevor
richtung und aufgrund der erfindungsgemäßen Herstellung des
Formschlusses zwischen Aufnahmevorrichtung und Werkstück kann
die Aufnahmevorrichtung 4 sehr klein gestaltet werden, so daß
auch in den beengten Verhältnissen des Werkstückes nach Fig. 1
die Schweißstelle 17 ohne weiteres erreicht werden kann. Gleich
wohl ist das Teil 1 - wie die Erfahrung gezeigt hat - mit sehr
hoher Verdrehsicherheit in der Aufnahmevorrichtung 4 aufgenom
men, so daß etwaige zunächst berechtigt erscheinende Befürchtun
gen, daß das Teil 1 in der Aufnahmevorrichtung 4 schlupfen könn
te, sich als unbegründet erwiesen haben.
Das topförmig gestaltete zweite Teil 2 wird in der zugehörigen
Aufnahmevorrichtung 5 über dem gewellten Außenmantel 12 form
schlüssig und somit verdrehsicher aufgenommen. Bei produktions
nahen Schweißversuchen wurde das topförmige Teil 2 und die zuge
hörige Aufnahmevorrichtung 5 ortsfest gehalten, wogegen das
ringförmige, erste Teil 1 und die zugehörige Aufnahmevorrichtung
4 um die Rotationsachse 3 rotierten. Die Aufnahmevorrichtungen
enthalten keine beweglichen Teile; vielmehr sind die Teile 1 und
2 in den zugehörigen Aufnahmevorrichtungen durch einen leichten
Schiebesitz herausfallsicher in den Aufnahmevorrichtungen gehal
tert. Der Reibschweißvorgang selber sei hier als bekannt unter
stellt, so daß insoweit Ausführungen entbehrlich sind.
Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Rändelung ist bezüglich der
beiderseits jeweils einer Schneidenlinie 8 liegenden Flanken
symmetrisch gestaltet. Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante
sind die einzelnen Zähne der Rändelung nach Art von Sägezähnen
unsymmetrisch gestaltet, wobei die steiler aufgestellte Flanke
der Zähne in der Drehrichtung 27 nach vorne weisen. Durch eine
solche Rändelung ist sicher noch ein höheres Drehmoment über
tragbar als mit einer Rändelung nach Fig. 5.
In Fig. 7 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen, formschlüs
sigen Werkstückaufnahme an einem anderen Anwendungsfall gezeigt.
Dort ist das erste Teil 1′ im wesentlichen scheibenförmig ausge
bildet; allerdings weist es auch eine Umlaufkante 9′ auf, die
durch eine zylindrische Fläche 10′ und eine achssenkrechte Flä
che 11′ gebildet ist. Das erste Teil 1′ stellt die Nabe eines
umlaufenden Rades dar. Das zweite Teil 2′ ist aus Blech gebildet
und stellt den Radteil des Rades dar, bei welchem am Innenrand
des Rades ein Flansch in einer achssenkrechten Ebene radial nach
innen abragt. Dieser Flansch 26 soll mit einem axial abragenden
Bund an der Außenkante der im wesentlichen scheibenförmigen Nabe
1′ durch eine Reibschweißung verbunden werden. Die Aufnahmevor
richtung 4′′ für das erste Teil 1′ ist ganz ähnlich aufgebaut wie
die Aufnahmevorrichtung 4 nach Fig. 2 oder 3. Mit Rücksicht
darauf, daß das scheibenförmige Teil 1′ in Radialrichtung sehr
steif ist, kann auf eine entsprechende Führung verzichtet wer
den. Auch die Aufnahmevorrichtung 4′′ trägt an einer konischen
Innenfläche eine Rändelung, die Gegen-Formschlußflächen 7′′ bil
den. In diese Gegen-Formschlußflächen wird die umlaufende Kante
9′ des Teiles 1′ axial eingedrückt. Durch nicht dargestellte
Haftmagneten oder unterdruckbeaufschlagbare Flächen kann eine
verliersichere Halterung des ersten Teiles 1′ in der Aufnahme
vorrichtung 4′′ sichergestellt werden. Bei dieser Art der Halte
rung ist es besser, wenn der axiale Druck, mit dem der Prägevor
gang zur Herstellung der teileseitigen Formschlußflächen ausge
übt wird, vor Beginn der Reibschweißung aufgebracht wird. Da
durch kann sichergestellt werden, daß das scheibenförmige, erste
Teil 1′ taumelfrei und verliersicher in der Aufnahmevorrichtung
4′′ gehaltert ist.
Das zweite Teil 2′, nämlich der Radkörper, ist in radialer Hin
sicht an einer kleinen Schulter an der Aufnahmevorrichtung 5′
zentriert. In Umfangsrichtung wird eine formschlüssige Drehmit
nahme durch Mitnehmer 24, die in hier beispielsweise ohnehin am
Radkörper vorhandene, regelmäßig verteilt angeordnete Aussparun
gen 26 eingreifen, sichergestellt. Eine axiale Fixierung des
zweiten Teiles an der Aufnahmevorrichtung 5′ ist hier nicht mehr
dargestellt; es bieten sich hier verschiedene an sich bekannte
Möglichkeiten an (z. B. magnetisch oder durch Unterdruck oder
durch mechanische Klemmung im Bereich der Schaufeln), auf die
hier nicht näher eingegangen zu werden braucht.
Auch bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, wel
ches ebenfalls seriennah erprobt wurde, wurde beim Reibschweißen
der Radkörper 23 und die zugehörige Aufnahmevorrichtung 5′ orts
fest gehalten, wogegen die scheibenförmige Nabe, das Teil 1′ und
die entsprechende Aufnahmevorrichtung 4′′, um die Rotationsachse
3 rotierten und axial angedrückt wurden. Auch hier war eine völ
lig sichere Drehmomentverbindung zwischen Teil 1′ und Aufnahme
vorrichtung 4′′ zu beobachten, die keinerlei Anlaß zu irgendwel
chen Befürchtungen hinsichtlich Schlupf oder dgl. gab. Die im
Bereich der umlaufenden Werkstückkante 9 bzw. 9′ hinterlassene
Rändelung, die die teileseitigen Formschlußflächen 6 bilden, ist
meist nicht störend, zumindest nicht in den beiden bisher be
schriebenen Anwendungsfällen. Für den Fall, daß eine solche Rän
delung doch stören sollte, müßte ein kleiner Materialüberstand
vorgehalten werden, der anschließend überdreht werden könnte.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine
Werkstückhalterung mit einer Aufnahmevorrichtung 4′′′ für einen Ge
winde-Stehbolzen als erstem Teil 1′′ sowie eine Aufnahmevorrich
tung 5′′ für ein dickwandiges zweites Teil 2′′ gezeigt, mit denen
der Gewinde-Stehbolzen durch Reibschweißen an dem Blechteil 2′′
befestigt werden soll. Derartige durch Schweißen an ein größeres
Bauteil zu befestigende Stehbolzen tragen üblicherweise am An
schweißende des Schaftes 28 einen Kopf 29, der im Durchmesser
deutlich größer bemessen ist als der Schaftdurchmesser, um eine
größere Basis im höchstbeanspruchten Befestigungsbereich zu be
kommen. Bekannt und in der Anwendung verbreitet sind widerstand
selektrische und Lichtbogen-Schweißungen zum Anschweißen derar
tiger Stehbolzen. Das Reibschweißen hat sich für diesen Anwen
dungsfall nicht auf breiter Basis durchsetzen können, weil die
Drehmomentaufnahme zumindest von Gewinde-Stehbolzen problema
tisch ist; der gewindetragende Schaft 28 darf nämlich nicht
stramm in ein Futter eingeklemmt werden, weil dadurch die Gewin
degänge beschädigt werden würden. Auch hier bietet die vorlie
gende Erfindung einen Ausweg zur unproblematischen aber form
schlüssigen und drehmomentbelastbaren Aufnahme des Gewinde-Steh
bolzens in der Aufnahmevorrichtung 4′′′. Diese sieht diese beim
dargestellten Ausführungsbeispiel eine zur Rotationsachse 3 kon
zentrischen Bohrung 30 zur spielarmen Aufnahme des Schaftes 28
vor, in der der Gewinde-Stehbolzen zentrisch und axial ausge
richtet aufgenommen werden kann. Der übliche Kopf 29 des in so
weit konventionell gestalteten Bolzens weist eine umlaufende
Werkstückkante 9′′ auf, die durch die Überschneidung einer zumin
dest angenähert achssenkrechten (11′′) und einer - ebenfalls zu
mindest annähernd - zylindrischen Fläche 10′′ gebildet ist. Es
sind die Bolzen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bevor
zugt zu verwenden, bei denen im schaftzugewandten Bereich des
Kopfes die umlaufende Werkstückkante nicht breit abgerundet oder
angefast ist. An dieser Werkstückkante setzt die Aufnahmevor
richtung 4′′′ mit einer konischen Rändelung an, die feine, scharf
kantige, konisch angeordnete Gegen-Formschlußflächen 7′′′ aus har
tem Werkstoff enthält, welche sich beim axialen Eindrücken des
Bolzens in die Aufnahmevorrichtung 4′′′ bleibend in die Werkstück
kante 9′′ eingraben und dadurch eine formschlüssige Drehmitnahme
zwischen Aufnahmevorrichtung 4′′′ und Stehbolzen (Teil 1′′) sicher
stellen. Für den Fall, daß der anzuschweißende Stehbolzen aus
einem hochfesten Werkstoff bestehen sollte - gerade bei Reib
schweißungen ist häufig wenigstens der eine Partner aus einem
hochfesten Werkstoff -, ist es zweckmäßig, nach dem Einsetzen
des Stehbolzens in die Aufnahmevorrichtung durch einen etwa
axial geführten Schlag auf den Kopf 29 des Bolzens ein ausrei
chend tiefes Einprägen der vorrichtungsseitigen Gegen-Form
schlußflächen 7′′′ in die umlaufende Werkstückkante 9′′ sicherzu
stellen. Bei den hier relativ kleinen Schweißdurchmessern und
den dementsprechend hohen Reibdrehzahlen sind nämlich die dabei
ausgeübten Axialkräfte vergleichsweise gering und könnten zumin
dest bei hochfesten Bolzenwerkstoffen u. U. nicht ausreichen, um
allein dadurch die Gegen-Formschlußflächen 7′′′ ausreichend tief in
die Werkstückkante 9′′ einzudringen. Dank der Bohrung 30 und des
verkantungssicher darin geführten Schaftes 28 wurde auch ein ex
zentrisch auftreffender und/oder leicht geneigt geführter Schlag
auf den Bolzenkopf gleichwohl zu einem umfangsgleichen Einprägen
der Gegen-Formschlußflächen 7′′′ in die Werkstückkante 9′′ führen.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die Aufnahme
vorrichtung für den Stehbolzen auch durch Zusammensetzen, insbe
sondere durch Zusammenschweißen mehrerer Teile gebildet werden
kann. Zweckmäßig erscheint z. B. eine Bauform nach Fig. 9, bei
der ein Rohr 31 aus einem Baustahl mit einem dem Durchmesser des
Bolzenschaftes 28 entsprechenden Innendurchmesser verschweißt
ist mit einer ringförmigen, die Gegen-Formschlußflächen 7′′′ tra
genden Krone 32 aus einem hochfesten und harten Werkstoff, wobei
die Schweißung vorzugsweise im Reibschweißverfahren durchgeführt
wird. Der innere der beiden sich dabei ausbildenden Reibschweiß
grate 33 mußte allerdings durch ein innenseitiges Überdrehen
o. dgl. entfernt werden. Zur Begünstigung einer guten Reib
schweißverbindung von Rohr 31 und Krone 32 ist auf der dem Rohr
zugewandten Stirnseite der Krone ein dem Rohrquerschnitt ent
sprechender, kurzer Ansatz 34 angearbeitet, damit beim Reiben
auch der festere Werkstoff ausreichend erweicht. Die Bauform der
Aufnahmevorrichtung nach Fig. 9 hat gegenüber der nach Fig. 8
neben der einfachen Herstellbarkeit und somit den geringen Her
stellungskosten noch die weiteren Vorteile, daß sie ein gerin
geres Massenträgheitsmoment aufweist, daß sie für alle möglichen
Bolzenlängen geeignet ist und daß sie in konventionelle, masse
arme Spannzangen eingespannt werden kann. Ein geringes Massen
trägheitsmoment ist vor allem für ein rasches Abbremsen der ro
tierenden Reibpartner am Ende des Reibschweißvorganges wichtig.
Claims (6)
1. Verfahren zum Reibschweißen eines für seine spätere Funktion
außen glattflächig gestalteten, ersten Teiles mit einem zweiten
Teil, bei dem das erste und das zweite Teil in axialer Gegen
überstellung in jeweils gesonderten Aufnahmevorrichtungen ver
drehsicher gehaltert werden, von denen wenigstens die eine dreh
antreibbar ist, und bei dem die Teile durch gegenseitige Verdre
hung unter axialer Anpressung aufgrund von Reibungserwärmung zu
nächst auf teigigen Zustand erwärmt, mit nachlassender Ralativ
drehung aber erhöhter Axialkraft ineinandergepreßt und dadurch
verschweißt und anschließend relativ zueinander stillgesetzt
werden, wobei zur verdrehsicheren Aufnahme zumindest des ersten
Teiles in der entsprechenden Aufnahmevorrichtung im Bereich der
Aufnahmefläche des Teiles in der Aufnahmevorrichtung regelmäßige
Formschlußflächen angearbeitet werden, die mit entsprechenden
Gegen-Formschlußflächen in der Aufnahmevorrichtung derart korre
spondieren, daß das Teil formschlüssig-verdrehsicher in der Auf
nahmevorrichtung gehaltert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die teileseitigen Formschlußflächen (6) erst in der Aufnah
mevorrichtung (4, 4′, 4′′, 4′′′) durch einen Prägevorgang seitens
der in der Aufnahmevorrichtung (4, 4′, 4′′, 4′′′) angebrachten,
schneidenartig (Schneidenlinie 8) ausgebildeteten Gegen-Form
schlußflächen (7, 7′, 7′′, 7′′′) erzeugt werden, wobei die - in
einem Axialschnitt (Fig. 4) gesehen - unter einem spitzen Win
kel (α) von weniger als 45° zur Axialkraftrichtung angeordneten
schneidenartigen Gegen-Formschlußflächen (7, 7′, 7′′, 7′′′) sich
kraftübersetzend in eine umlaufende Werkstückkante (9, 9′, 9′′)
eingraben, wobei der Prägevorgang unmittelbar vor dem
Reibschweißen durch ein gesondertes axiales Pressen oder
Schlagen oder während der Durchführung der Reibschweißung unter
Ausnutzung der axialen Anpreßkraft beim Reibschweißen
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die umlaufende, der Aufnahmevorrichtung (4, 4′, 4′′, 4′′′) zuge
kehrt liegende Werkstückkante (9, 9′, 9′′) des einen Teiles (1,
1′, 1′′), in deren Bereich die Fomschlußflächen (6) während des
Reibschweißens anzubringen sind, durch eine zumindest angenähert
zylindrisch verlaufende (10, 10′, 10′′) und eine zumindest ange
nähert achssenkrecht ausgerichtete Fläche (11, 11′, 11′′) gebil
det ist.
3. Aufnahmevorrichtung in einer Reibschweißmaschine zur form
schlüssigen und verdrehsicheren Aufnahme eines - ersten - Teiles
für das Reibschweißen des ersten Teiles mit einem zweiten Teil,
welches erste Teil auf der der Aufnahmevorrichtung zugekehrten
Seite wenigstens eine zumindest angenähert zylindrisch verlau
fende und eine zumindest angenähert achssenkrecht ausgerichtete
Fläche aufweist, entlang derer das erste Teil in der Aufnahme
vorrichtung ausrichtbar und verkantungs- und herausfallsicher
halterbar ist, wobei die zylindrische Fläche und die achssenk
rechte Fläche des ersten Teiles entlang einer kreisförmig ver
laufenden Werkstückkante ineinander übergehen, ferner mit posi
tiven Formschlußflächen an dem ersten Teil und negativ korre
spondierenden Gegen-Formschlußflächen an der Aufnahmevorrichtung
zur formschlüssig-verdrehsicheren Halterung des ersten Teiles in
der Aufnahmevorrichtung, wobei die Aufnahmevorrichtung zumindest
im Bereich von deren Formschlußflächen härter ausgebildet ist
als die Formschlußflächen des ersten Teiles, zur Ausübung des
Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorrichtungsseitigen Gegen-Formschlußflächen (7, 7′, 7′′,
7′′′)
- - schneidenartig (Schneidlinien 8) ausgebildetet sind,
- - kranzförmig in dichter Folge im Bereich der Lage der kreis förmig verlaufenden Werkstückkante (9, 9′, 9′′) des in der Auf nahmevorrichtung (4, 4′, 4′′, 4′′′) aufgenommenen Teiles (1, 1′, 1′′) angeordnet sind und
- - mit den Schneidelinien (8) auf der Mantelfläche eines Kegels liegen und - in einem Axialschnitt (Fig. 4) gesehen - unter einem spitzen Winkel (α) von weniger als 45 Grad zur Axial kraftrichtung angeordnet sind,
derart, daß die vorrichtungsseitigen Gegen-Formschlußflächen (7,
7′, 7′′, 7′′′) unter Ausnutzung der gegenseitigen axialen Anpreß
kraft während der Durchführung der Reibschweißung (Schweißstelle
17) sich nach Art eines Prägevorganges aufgrund der spitzwinkli
gen Neigung (Winkel α) kraftübersetzend in den Teilewerkstoff im
Bereich der umlaufenden Werkstückkante (9, 9′, 9′′) eingraben, wo
bei die teileseitigen Formschlußflächen (6) selbsttätig in der
Aufnahmevorrichtung (4, 4′, 4′′, 4′′′) und durch sie erzeugbar sind.
4. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Schneidelinien (8) der vorrichtungsseitigen Gegen-
Formschlußflächen (7, 7′, 7′′, 7′′′) - in einem achssenkrechten
Schnitt (Fig. 5) gesehen - zumindest angenähert jeweils in
einer Radialebene (22) angeordnet ist.
5. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneidelinien (8) - im Axialschnitt (Fig. 4) gesehen -
unter einem spitzen Winkel (α) von 10 bis 35° vorzugsweise 20
bis 30° zur Axialkraftrichtung angeordnet sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4341954A DE4341954C2 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim Reibschweißen |
US08/352,567 US5549236A (en) | 1993-12-09 | 1994-12-09 | Method and apparatus for positive, torsion-proof holding during friction welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4341954A DE4341954C2 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim Reibschweißen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4341954A1 true DE4341954A1 (de) | 1995-06-14 |
DE4341954C2 DE4341954C2 (de) | 1996-05-15 |
Family
ID=6504543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4341954A Expired - Fee Related DE4341954C2 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim Reibschweißen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5549236A (de) |
DE (1) | DE4341954C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10016717A1 (de) * | 2000-04-04 | 2001-10-31 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Positionieren und Fixieren von Bauteilen |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4345399C2 (de) * | 1993-12-24 | 1999-02-18 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Reibschweißen von Fügeteilen, von denen wenigstens eines rohrförmig ausgebildet ist und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE19917071C2 (de) * | 1999-04-15 | 2001-04-26 | Slv Muenchen Gmbh | Reibschweißverfahren |
DE102004046087A1 (de) * | 2004-09-23 | 2006-03-30 | Mtu Aero Engines Gmbh | Rotationsreibschweißanlage |
US7748101B2 (en) * | 2005-12-20 | 2010-07-06 | Ip Technologies Holdings, Llc | Method and apparatus for forming a metallic container |
US20070137020A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-21 | Ip Technologies Llc | Method and apparatus for forming a metallic container |
US7726542B2 (en) * | 2008-06-25 | 2010-06-01 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Friction-welded assembly with interlocking feature and method for forming the assembly |
JP5915042B2 (ja) * | 2011-09-12 | 2016-05-11 | 株式会社ジェイテクト | 摩擦接合構造及びポンプ装置 |
GB2514086B (en) * | 2013-03-11 | 2017-12-06 | Kuka Systems Uk Ltd | Linear friction welding |
CN117483851B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-30 | 成都和鸿科技股份有限公司 | 一种环形薄壁件加工进刀方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3802300C1 (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-17 | Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg, De | Friction-welding process for joining thin-walled metal tubes, and thin-walled metal tube for such a friction-welded joint |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3452421A (en) * | 1964-03-13 | 1969-07-01 | Caterpillar Tractor Co | Friction welding of dissimilar materials |
US3965554A (en) * | 1973-03-01 | 1976-06-29 | The Columbus Auto Parts Company | Method of producing ball joints |
US4427471A (en) * | 1980-04-11 | 1984-01-24 | Holland Co. | Method of making composite spin welded coupler carrier assembly |
GB2188279B (en) * | 1986-03-26 | 1989-11-29 | Metal Box Plc | Method of making a container |
DE3834080A1 (de) * | 1988-10-04 | 1990-04-05 | Mannesmann Ag | Verfahren zur befestigung eines im wesentlichen scheibenfoermigen, rotationssymmetrischen metallischen formkoerpers auf einer metallischen welle |
US5306383A (en) * | 1992-10-30 | 1994-04-26 | Signode Corporation | Method and apparatus for producing a welded joint in thermoplastic strap with differential pressure |
-
1993
- 1993-12-09 DE DE4341954A patent/DE4341954C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-12-09 US US08/352,567 patent/US5549236A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3802300C1 (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-17 | Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg, De | Friction-welding process for joining thin-walled metal tubes, and thin-walled metal tube for such a friction-welded joint |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10016717A1 (de) * | 2000-04-04 | 2001-10-31 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Positionieren und Fixieren von Bauteilen |
DE10016717C2 (de) * | 2000-04-04 | 2002-11-28 | Conti Temic Microelectronic | Verfahren zum Positionieren und Fixieren von Bauteilen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5549236A (en) | 1996-08-27 |
DE4341954C2 (de) | 1996-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69612854T2 (de) | Spannfutter | |
EP2596898B1 (de) | Selbstspannendes Reibschweißwerkzeug | |
EP1358960B1 (de) | Werkzeugträger mit einer Spannzangenaufnahme | |
DE29522206U1 (de) | Bohrfutter | |
EP0687516A1 (de) | Kombinationswerkzeug | |
CH689034A5 (de) | Fraesbohrwerkzeug. | |
DE4341954C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum formschlüssig-verdrehsicheren Aufnehmen von Teilen beim Reibschweißen | |
DE102011113494A1 (de) | Spannsystem sowie Grundkörper, Spannzange und Rotationswerkzeug dafür und ein Installationsverfahren für das Rotationswerkzeug im Spannsystem | |
DE102017119524A1 (de) | Schnittstelle zwischen einer Spannzangenaufnahme und einem Werkzeugadapter | |
EP0762948B1 (de) | Werkzeughalter für eine handbohrmaschine, insbesondere bohrhammer | |
WO2002034466A1 (de) | Kombimaschine | |
WO2013000457A1 (de) | Spannfutter | |
DE10219599A1 (de) | Werkzeugspanneinrichtung | |
DE4123966C2 (de) | ||
DE69022006T2 (de) | Werkzeugspannfutter zur Ausrüstung einer drehenden Maschine, insbesondere einer Bohrmaschine. | |
EP1178866A1 (de) | Spannfutter zum spannen von werkzeugen durch schrumpfsitz | |
DE8427440U1 (de) | Revolverkopf für eine Drehmaschine und hierzu passende Werkzeughalter | |
EP2260974B1 (de) | Werkstückhalter für eine Planschleifmaschine | |
EP1543904A2 (de) | Werkzeughalter-System | |
DE4215606C1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Spannen von Werkzeugen in einem Spannfutter | |
DE102007024535A1 (de) | Backenfutter mit mechanisch angetriebenem Getrieberad mit einer Planspiralnut | |
EP2025959B1 (de) | Maschinenelement für eine Welle-Nabe-Verbindung und Herstellungsverfahren für eine Welle-Nabe-Verbindung | |
EP0850715A1 (de) | Wendeschneidwerkzeug | |
DE102006007817A1 (de) | Vorrichtung zur Drehmitnahme eines zwischen Zentrierspitzen gespannten Werkstücks | |
EP1391627A2 (de) | Kupplungseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |