DE4426894A1 - Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Schweißen von WerkstückenInfo
- Publication number
- DE4426894A1 DE4426894A1 DE4426894A DE4426894A DE4426894A1 DE 4426894 A1 DE4426894 A1 DE 4426894A1 DE 4426894 A DE4426894 A DE 4426894A DE 4426894 A DE4426894 A DE 4426894A DE 4426894 A1 DE4426894 A1 DE 4426894A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- workpieces
- workpiece
- current
- gap
- additional conductor
- 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.)
- Withdrawn
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
- B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
- B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
- B23K13/015—Butt welding
-
- 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
- B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
- B23K13/04—Welding by high-frequency current heating by conduction heating
- B23K13/043—Seam welding
-
- 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
- B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
- B23K13/08—Electric supply or control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung
zum Schweißen von Werkstücken mit den Merkmalen im
Oberbegriff des Verfahrens- und Sachhauptanspruches.
Ein solches Verfahren nebst Anordnung sind aus der
US-PS 3 591 757 bekannt. Sie zeigt verschiedene
Ausführungsbeispiele für die konduktive Erwärmung zweier
miteinander zu verschweißender Bleche. Die beiden Bleche
sind durch eine Anschlußleitung mit Kontaktbügel
elektrisch parallel zueinander geschaltet. Der Rückleiter
ist im Spaltbereich unter oder über den beiden Blechen
verlegt. Der Rückleiter und die Blechränder bilden
Induktorschleifen, in denen der Strom vor allem an der
Innenseite fließt, was die Gefahr einer ungleichmäßigen
Ausbildung der Schmelzzone über die Blechdicke mit sich
bringt. Um dennoch eine gleichmäßige Erwärmung über die
Stirnfläche erreichen zu können, muß die Generatorfrequenz
entsprechend der Wanddicke gewählt werden. Je stärker die
Bleche, desto niedriger die zu wählende Frequenz. Eine
niedrigere Frequenz hat jedoch automatisch eine breitere
Stromspur zur Folge, was wiederum zu einer unerwünscht
großen Erwärmungstiefe führt. Dadurch müssen auch die
Spannelemente intensiv gekühlt werden. Mit dem Stand der
Technik ist es kaum möglich, dia- oder paramagnetische
Werkstoffe und Bleche unterschiedlicher Dicke zu
schweißen. Einschränkungen ergeben sich ferner bei der aus
Prozeßgründen erforderlichen Ausspannlänge und in der
Werkstoffwahl der Spannelemente. Ein weiterer Nachteil des
Rückleiters ist in der Erhöhung der Leitungsverluste zu
sehen, weil der Leiter "inaktiv" wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Anordnung zum Schweißen aufzuzeigen, die einen
breiteren Anwendungsbereich besitzen und weniger
Einschränkungen unterliegen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im
Verfahrens- und Sachhauptanspruch.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die
Reihenschaltung die Stromspur und damit die
Wärmeeinbringung über die ganze Stirnfläche der beiden
Bleche nach Wunsch beeinflußt, und insbesondere konstant
gehalten werden können. Die Werkstückränder werden am
Spalt vom Strom gegenläufig durchflossen. Dies führt zu
einer gleichmäßigeren Erwärmung der Werkstückränder. Die
Stromfrequenz ist im Vergleich zu vorbekannten Verfahren
nicht von der Blechdicke bestimmt und läßt sich im
wesentlichen frei wählen. Sie kann sehr hoch eingestellt
werden. Die Wärmeeinflußzone kann dadurch entsprechend
schmal gehalten werden. Dies ermöglicht kurze
Ausspannlängen, eine höhere Blechsteifigkeit und damit
auch die Anwendung der zum Verbinden erforderlichen
Stauchkraft. Andererseits sinkt die Blechverkürzung. Es
ergibt sich eine erhöhte Präzision der Schweißverbindung
und der Bauteile. Die Wulstbildung sowie der Zwang zur
Nacharbeit werden verringert.
Die Erfindung sieht darüber hinaus vor, die Energiezufuhr
und Wärmeeinbringung in die beiden Bleche bewußt
unterschiedlich zu steuern und gegebenenfalls auch während
des Schweißprozesses zu verändern. Dies ermöglicht es,
Werkstücke mit unterschiedlichen Blechdicken und/oder
unterschiedlichen Werkstoffen zu schweißen. Vor allem für
die Verschweißung von Leichtmetallen, insbesondere
Aluminium-Verbindungen, ist die Verringerung und
Steuerbarkeit der Wärmeeinflußzone von großem Vorteil. Es
lassen sich auch andere dia- und/oder paramagnetische
Werkstoffe gut miteinander verschweißen.
Die unterschiedliche Wärmeeinbringung der Werkstücke kann
zum einen durch Stromableitung mittels eines
Zusatzleiters, geeigneter Spannelemente oder mit dgl.
anderen geeigneten Maßnahmen erreicht werden. Für das eine
Blech, vorzugsweise für das wegen der geringeren Dicke
und/oder aus Werkstoffgründen thermisch empfindlichere
Blech, wird durch die Stromableitung die eingebrachte
Wärmemenge reduziert, so daß beide Werkstücke vorzugsweise
die gleiche Schweißtemperatur haben.
Mit dem Zusatzleiter kann aber auch zusätzlich eine
induktive Beeinflussung des Erwärmungsverhaltens am
thermisch unempfindlicheren Werkstück erreicht werden.
Dies ist das Blech mit der größeren Dicke oder dem höheren
Schmelzpunkt. Dies ist vor allem günstig für das Schweißen
von unterschiedlichen dicken Werkstücken. Beim dickeren
Werkstück wird gezielt die dem dünneren Werkstück
gegenüberliegende Randzone erwärmt und plastifiziert.
Das erfindungsgemäße Schweißverfahren hat einen hohen
Wirkungsgrad. Aufgrund der konzentrierten Erwärmung der
Stirnflächen sind zudem größere Nahtlängen bei gleicher
Generatorleistung als beim Stand der Technik möglich.
Andererseits können bei gleicher Nahtlänge kleinere und
billigere Schweißvorrichtungen gebaut werden. Auch die
kleinere spezifische Stauchkraft wirkt sich in einer
Möglichkeit zur Maschinenverkleinerung aus.
Für das Schweißverfahren und die Schweißanordnung bietet
sich als weiterer Vorteil, daß durch die in breiten
Grenzen wählbare Frequenz des Schweißstromes keine
Anpassung des Generators bzw. der Stromquelle nötig ist.
Außerdem vergrößert sich der Einsatzbereich der
Schweißvorrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige
Anordnung lassen sich besonders vorteilhaft in Verbindung
mit einem Stromprogramm und einer kurzzeitigen
Stromänderung kurz vor Stauchbeginn betreiben. Diese
Maßnahmen wirken sich günstig auf die Tiefe der
Wärmeeinflußzone und die Schweißpräzision aus.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und
schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine
Schweißanordnung mit einem Zusatzleiter über dem
thermisch empfindlicheren Blech,
Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung von Fig. 1 in
Richtung von Pfeil II,
Fig. 3 eine alternative Anordnung mit dem Zusatzleiter
auf dem thermisch unempfindlicheren Werkstück und
Fig. 4 eine Stirnansicht der Anordnung von Fig. 3 gemäß
Pfeil IV von Fig. 3.
Fig. 5 eine Stirnansicht einer alternativen
Schweißanordnung mit unterschiedlichen
Spannelementen.
In den Zeichnungen ist in mehreren Varianten eine
Anordnung bzw. Schweißvorrichtung (1) zum Verschweißen von
zwei einzelnen stromleitenden Werkstücken (3, 4)
dargestellt. Bei den Werkstücken (3, 4) handelt es sich
vorzugsweise um im wesentlichen ebene Bleche,
beispielsweise aus dem Fahrzeugbau. Es können aber auch
andere Werkstückarten zum Einsatz kommen.
Im einfachsten und nicht dargestellten Fall sind die
Werkstücke (3, 4) in den geometrischen Abmessungen,
insbesondere ihrer Dicke und im Werkstoff gleich. Die
Werkstücke (3, 4) können aber auch thermisch
unterschiedlich empfindlich sein. Wie die
Stirndarstellungen von Fig. 2 und 4 verdeutlichen, ist
beispielsweise das eine Werkstück oder Blech (3) dicker
als das andere Werkstück oder Blech (4). Das dünnere Blech
(4) ist thermisch empfindlicher als das dickere Blech (3)
Alternativ oder zusätzlich können auch Werkstoffunterschiede zwischen den Werkstücken (3, 4) bestehen. Das thermisch empfindlichere Werkstück (4) hat dann beispielsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt als das thermisch unempfindlichere Werkstück (3). Beispielsweise besteht das Blech (4) aus Aluminium und das Blech (3) aus Stahl.
Alternativ oder zusätzlich können auch Werkstoffunterschiede zwischen den Werkstücken (3, 4) bestehen. Das thermisch empfindlichere Werkstück (4) hat dann beispielsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt als das thermisch unempfindlichere Werkstück (3). Beispielsweise besteht das Blech (4) aus Aluminium und das Blech (3) aus Stahl.
Die beiden Bleche (3, 4) sind mit Abstand zueinander
angeordnet und bilden zwischen sich einen offenen Spalt
(7). Der Spalt (7) hat vorzugsweise eine gleichbleibende
Breite, d. h. die Blechränder verlaufen parallel. Der Spalt
(7) kann eine Breite von ca. 2-3 mm haben. Es sind aber
auch andere Spaltbreiten möglich. Die Spaltbreite wirkt
als Prozeßgröße und ist mittels einer veränderlichen
Einspannung (14) oder auf andere geeignete Weise
einstellbar.
Die Schweißvorrichtung (1) besteht aus einer Stromquelle
(2), einer Einspannung (14) mit mehreren Spannelementen
(15, 16) für die Bleche (3, 4) und einer Stauchvorrichtung
(8) (nicht dargestellt). Die Stromquelle (2) besitzt einen
Generator zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselstroms
von ca. 10-1000 KHz. Sie beinhaltet ferner eine
programmierbare Steuerung (12), bestehend aus einem
Microprozessor-gestützten Computer, mehreren
Datenspeichern und geeigneten Eingabe- und
Ausgabeeinheiten für die Daten.
Die Schweißstromquelle (2) ist über Anschlußleitungen (9)
mit den beiden Vorderseiten der Bleche (3, 4) verbunden.
Der Anschluß liegt vorzugsweise in Spaltnähe. Auf der
gegenüberliegenden Rückseite sind die Bleche (3, 4) durch
eine Verbindungsleitung (10) miteinander elektrisch
leitend verbunden. Damit sind die Bleche (3, 4) und die
Stromquelle (2) in Reihe miteinander geschaltet. Die
Stromflußrichtung ist durch Pfeile (6) symbolisiert. An
den spaltnahen Rändern der Bleche (3, 4) fließt der Strom
in entgegengesetzten Richtungen.
Die beiden Bleche (3, 4) werden durch den angelegten
hochfrequenten Wechselstrom an den spaltnahen Rändern
erwärmt. Der Strom fließt vor allem an den Blechrändern
entlang des Spaltes (7). Sobald die Randbereiche der
Bleche (3, 4) ausreichend erhitzt und plastifiziert sind,
erfolgt ein Stauchschlag in Richtung der Pfeile (8), mit
dem die Bleche (3, 4) unter Schließung des Spalts (7)
miteinander verbunden werden. Beim Stauchen wird durch
eine geeignete Meßvorrichtung der Stauchweg und/oder die
Blechverkürzung gemessen bzw. berechnet.
Die Schweißvorrichtung (1) bzw. Schweißanordnung von Fig.
1 bis 4 weist zum Schweißen von Werkstücken (3, 4) mit
unterschiedlicher thermischer Empfindlichkeit einen
elektrischen Zusatzleiter (5) auf, der parallel zu einem
der Bleche (3, 4) geschaltet ist. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel besteht die elektrische
Parallelschaltung zum thermisch empfindlicheren bzw.
dünneren Blech (4).
Wie Fig. 2 und 4 verdeutlichen, ist der Zusatzleiter (5)
mit Abstand zu den Blechen (3, 4) angeordnet und mit dem
parallel geschalteten Blech (4) endseitig jeweils durch
Zusatzanschlußleitungen (11) verbunden. Der Zusatzleiter
(5) ist stabförmig ausgebildet und parallel zum Spalt (7)
bzw. den Blechrändern ausgerichtet. Er kann seine
Querschnittsform, insbesondere seine spaltnahen Kontur,
über die Länge auch ändern und Vorsprünge und/oder
Vertiefungen haben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist der
Zusatzleiter (5) über dem thermisch empfindlicheren bzw.
dünneren Blech (4) angeordnet und befindet sich in Nähe
des Spaltes (7) bzw. des dortigen Blechrandes.
Der Zusatzleiter (5) bildet eine Strombrücke, die einen
Teil des Stromes ableitet. Im thermisch empfindlicheren
bzw. dünneren Blech (4) wird hierdurch der Stromdurchfluß
verringert. Im elektrischen Zusatzleiter (5) und im Blech
(4) sind die Stromlaufrichtungen gleich gerichtet.
Der Zusatzleiter (5) ist in einer geeigneten
Haltevorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet.
Vorzugsweise ist diese verstellbar, so daß der Abstand
(17) zum Blech (4) verändert werden kann. Im
Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 ist der Abstand (17)
zwischen Zusatzleiter (5) und Blech (4) so groß gewählt,
daß induktive Einflüsse weitgehend unterdrückt und der
induktive Widerstand der Schleife weitgehend reduziert
ist.
Alternativ ist es aber auch möglich, durch
Abstandsveränderung den induktiven bzw. komplexen
Widerstand gezielt zu beeinflussen und auf einen
gewünschten Wert einzustellen. Eine Beeinflussung ist auch
durch Konturänderungen des Zusatzleiters (5), insbesondere
an der zum Spalt (7) weisenden Seite, möglich. In diesen
Fällen wird mit dem Zusatzleiter (5) erreicht, daß durch
das thermisch empfindlichere Blech (4) weniger Strom als
durch das andere Blech (3) fließt, wodurch der
Energieeintrag und die Erwärmung des Bleches (4)
verringert werden. Der Abgleich erfolgt vorzugsweise
derart, daß beide Bleche (3, 4) sich trotz ihres
unterschiedlichen thermischen Verhaltens ungefähr
gleichmäßig an den spaltnahen Rändern erwärmen. Es
entstehen an den spaltnahen Rändern der Bleche (3, 4) im
wesentlichen gleich tiefe Wärmeeinflußzonen.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 und 4 ist der
Zusatzleiter (5) über dem thermisch unempfindlicheren oder
dickeren Blech (3) angeordnet. Die Zusatzanschlußleitungen
(11) überbrücken in diesem Fall den Spalt (7) und sind
wiederum an den Stirnenden des Bleches (4) angeschlossen.
Der Zusatzleiter (5) befindet sich in diesem Fall in einem
relativ geringen Abstand über dem Blech (3). Der Abstand
ist vorzugsweise geringer als im Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 und 2. Der Zusatzleiter (5) erstreckt sich nahe und
längs des Spaltes (7) bzw. des dortigen Blechrandes.
Bei dieser Ausführungsform wird der induktive Einfluß der
vom Zusatzleiter (5) und vom Blech (4) gebildeten
Leiterschleife wirksam. Der Strom fließt hier in
Gegenrichtung zur Stromrichtung im Blech (3). Dies bewirkt
eine Stromkonzentration im oberen Bereich des Bleches (3),
der dem Zusatzleiter (5) und dem Spalt (7) zugewandt ist.
Hierdurch entsteht ein Erwärmungsgradient (13) über die
Dicke des Bleches (3), der in Fig. 4 durch eine
gestrichelte Linie angedeutet ist. Im oberen Bereich ist
die Wärmeeinflußzone breiter als im unteren Bereich.
In beiden Ausführungsbeispielen, insbesondere aber in
Fig. 3 und 4 sind die unterschiedlich dicken Bleche (3, 4)
mit ihren Oberseiten im wesentlichen bündig zueinander
ausgerichtet. Der Zusatzleiter (5) befindet sich oberhalb
dieser Oberseite. Bei dieser Anordnung hat der
Erwärmungsgradient (13) zur Folge, daß das dickere Blech
(3) vor allem im Verbindungsbereich mit dem dünneren Blech
(4) erwärmt wird.
Fig. 5 zeigt eine Alternative zur Stromableitung bzw. zur
unterschiedlichen Erwärmung der beiden Bleche (3, 4)
mittels unterschiedlicher Spannelemente (15, 16). Hierfür
gibt es mehrere Möglichkeiten.
Zum einen können ein oder beide Spannelemente (15, 16)
durch den leitenden Kontakt mit den Werkstücken (3, 4) als
Strombrücke ähnlich wie der Zusatzleiter (5) fungieren.
Zumindest ein Spannelement (16) ist dann elektrisch
leitend und das andere nicht. Alternativ können auch beide
Spannelemente (15, 16) elektrisch leitend sein, durch
unterschiedliche Werkstoffwahl aber verschiedene
Leitfähigkeit haben. Zudem können die Spannelemente
(15, 16) sich in der Querschnittsform, insbesondere in der
Höhe im spaltnahen Bereich und damit im Widerstand
unterscheiden. Über die Länge kann sich der Querschnitt
auch ändern und z. B. zahn- oder wulstartige Vorsprünge
und/oder Vertiefungen aufweisen. Diese Konturänderungen
sind vorzugsweise an der spaltnahen Seite der
Spannelemente (15, 16) zu finden. Das Spannelement (16) mit
der höheren elektrischen Leitfähigkeit bzw. dem geringeren
Widerstand ist auch hier dem thermisch empfindlicheren
Blech (4) zugeordnet.
Eine weitere Einflußmöglichkeit besteht über die Wahl des
Abstands (17) zwischen den Spannelementen (15, 16) und dem
spaltnahen Rand des jeweils zugehörigen Blechs (3, 4). Der
Abstand (17) wird auch als Ausspannlänge bezeichnet. Der
Abstand (17) kann zum einen durch die Positionierung der
Bleche (3, 4) in den Spannelementen (15, 16) bestimmt
werden. Eine Abstandsänderung ist aber auch durch die
Formgebung der Spannelemente (15, 16) und die vorerwähnte
Konturänderung erzielbar. An den Vorsprüngen ist der
Abstand (17) kleiner und in den Vertiefungen größer. Je
kleiner der Abstand (17), desto größer der Einfluß und die
Wirkung der Stromableitung. Der Abstand (17) wird beim
thermisch empfindlicheren Blech (4) kleiner als beim
anderen Blech (3) gewählt.
Eine Beeinflussung ist ferner durch eine unterschiedliche
Wärmeleitfähigkeit der Spannelemente (15, 16), evtl. in
Verbindung mit variierenden Abständen (17) und/oder
Spannelementformen, möglich. Hierdurch läßt sich eine
entsprechend differierende Wärmeableitung von den
Blechrändern erzielen.
Weiter können sich die Spannelemente (15, 16) in der
Permeabilität unterscheiden. Vorzugsweise ist nur eines
der Spannelemente (15, 16) ferromagnetisch und das andere
nicht. Mit einem ferromagnetischen Spannelement (15, 16)
läßt sich die Energieverteilung im Spaltbereich stark
beeinflussen. Das ferromagnetische Spannelement (16) wird
dem thermisch empfindlicheren bzw. dünneren Blech (4)
zugeordnet.
Die Bleche (3, 4) können aus beliebigen elektrisch
leitenden und plastifizierbaren Materialien, insbesondere
Metallen, bestehen. Es können Eisen- und Nichteisenmetalle
sein.
Die Stromquelle (2) kann mit beliebiger und veränderbarer
Frequenz arbeiten. Der Strom oder die Leistung lassen sich
durch die Steuerung (12) einstellen. Es empfiehlt sich
eine Frequenz von mindestens 10 KHz, vorzugsweise mehr als
400 KHz. Für ein Verschweißen von Stahlblechen werden
beispielsweise 400 KHz verwendet, für ein Verschweißen von
Aluminiumblechen vorzugsweise 500 bis 600 KHz. Die
Frequenz kann bis 1 MHz und darüber gesteigert werden.
Die unterschiedlichen Blechdicken der Werkstücke (3, 4)
können variieren. Ein bevorzugter Einsatzbereich sind
Dickenunterschiede von ca. 1,5 bis 2,5. Derartige Bleche
oder Platinen werden beispielsweise in der
Automobiltechnik eingesetzt.
Die gewählte Frequenz des Wechselstroms hängt im
wesentlichen von der Werkstoffpaarung der Werkstücke (3, 4)
ab. Die Blechdicken und die Nahtlängen können dabei in
weiten Grenzen variieren, ohne daß eine Anpassung der
Frequenz bzw. des Generators erfolgen muß. Die
Eindringtiefe des Stroms an den spaltnahen Blechrändern
und damit die Wärmeeinflußzone ist allerdings von der
Frequenz des Wechselstromes abhängig. Die Eindringtiefe
bzw. Wärmeeinflußzone sinkt bei steigender Frequenz. Bei
unterschiedlich dicken Blechen (3, 4) kann wahlweise und
zusätzlich zur Stromableitung durch den Zusatzleiter (5)
auch eine Beeinflussung der Wärmeeinflußzone durch die
Höhe der Frequenz erfolgen.
Der Schweißprozeß kann mit einem Stromprogramm
durchgeführt werden. Dabei werden die Werkstücke (3, 4) in
geeigneter Weise über wählbare Zeitabschnitte mit
unterschiedlich hohen Strömen beaufschlagt. Im einfachsten
Fall wird der Strom in einer Rampenform im wesentlichen
stetig erhöht oder verringert. Gegebenenfalls kann hierbei
auch eine Veränderung des Abstands des Zusatzleiters (5)
erfolgen. Das Stromprogramm ist in der Steuerung (12) in
einem geeigneten Datenspeicher abgelegt und wird von der
Steuerung (12) abgearbeitet.
Der Erwärmungsprozeß kann über verschiedene Parameter
gesteuert werden, z. B. über die Blechtemperatur, die
eingebrachte Energie oder die Zeit. Die Schweißvorrichtung
(1) besitzt dafür entsprechende Meßeinrichtungen (nicht
dargestellt), die mit der Steuerung (12) verbunden sind.
Es kann sich empfehlen, den Strom kurz vor oder bei
Stauchbeginn kurzzeitig zu verändern, d. h. zu erhöhen
und/oder zu verringern. Dies geschieht über eine
Zeitspanne von ca. 50-200 msec. Der Strom wird dabei
beispielsweise auf das Zwei- bis Dreifache erhöht. Er kann
auch verringert werden. Beim Stauchen wird der Strom
rechtzeitig vor der Berührung der Werkstücke (3, 4) auf "0"
abgesenkt.
Über die gezeigten Ausführungsbeispiele hinaus sind
weitere Variationen möglich. Die Anschlußpunkte der
Leitungen (9, 10, 11) müssen nicht an den Enden der Bleche
(3, 4) liegen, sondern können bei kürzeren Nahtlängen
weiter innen liegen. Es empfiehlt sich, die
Anschlußstellen nahe des Spaltes (7) und an den Enden der
gewünschten Naht anzubringen. In gleicher Weise muß sich
der Zusatzleiter (5) auch nicht über die gleiche Länge wie
das Blech (4) erstrecken. Ferner müssen die
Zusatzanschlußleitungen (11) nicht am Blech (4)
angeschlossen sein, sondern können auf andere geeignete
Weise elektrisch parallel zum Stromfluß im Werkstück (4)
geschaltet sein. Gegebenenfalls kann der Zusatzleiter (5)
auch direkt mit der Stromquelle (2) verbunden sein. Die
Stromlaufrichtungen im Zusatzleiter (5) bzw. den
Spannelementen (15, 16) und im thermisch empfindlicheren
Blech (4) sollten allerdings gleich gerichtet sein.
Bezugszeichenliste
1 Schweißvorrichtung, Schweißanordnung
2 Stromquelle, Generator
3 Werkstück, Blech, dick
4 Werkstück, Blech, dünn
5 Zusatzleiter
6 Stromrichtung
7 Spalt
8 Stauchantrieb
9 Anschlußleitung (Blech)
10 Verbindungsleitung (Bleche)
11 Zusatzanschlußleitung
12 Steuerung
13 Erwärmungsgradient
14 Einspannung
15 Spannelement
16 Spannelement
17 Abstand, Ausspannlänge
2 Stromquelle, Generator
3 Werkstück, Blech, dick
4 Werkstück, Blech, dünn
5 Zusatzleiter
6 Stromrichtung
7 Spalt
8 Stauchantrieb
9 Anschlußleitung (Blech)
10 Verbindungsleitung (Bleche)
11 Zusatzanschlußleitung
12 Steuerung
13 Erwärmungsgradient
14 Einspannung
15 Spannelement
16 Spannelement
17 Abstand, Ausspannlänge
Claims (32)
1. Verfahren zum Schweißen von Werkstücken,
insbesondere Blechen mit unterschiedlichen Dicken
oder unterschiedlichen Werkstoffen, wobei die
Werkstücke unter Bildung eines Spaltes auf Abstand
gehalten werden, an den spaltnahen Rändern durch
einen angelegten hochfrequenten Wechselstrom erwärmt
und anschließend durch Stauchen miteinander
verbunden werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Werkstücke
(3, 4) und die Stromquelle (2) hintereinander in
Reihe geschaltet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß unterschiedliche
Werkstücke (3, 4) mit unterschiedlicher
Wärmeeinbringung bzw. Energiezufuhr beaufschlagt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß an einem Werkstück
(3, 4) der Stromdurchfluß durch Ableitung verringert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stromdurchfluß
am thermisch empfindlicheren Werkstück (4)
verringert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Werkstück (3)
durch Stromkonzentration über die Dicke
unterschiedlich erwärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stromdurchfluß
durch die zumindest teilweise elektrisch leitfähige
Einspannung (14) der Werkstücke (3, 4) beeinflußt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß Spannelemente
(15, 16) mit unterschiedlicher elektrischer
Leitfähigkeit und/oder Permeabilität und/oder Form
verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannelemente
(15, 16) an den Werkstücken (3, 4) mit
unterschiedlichem Abstand vom Spalt (7) angesetzt
werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Stromdurchfluß durch einen parallel geschalteten
elektrischen Zusatzleiter (5) beeinflußt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter
(5) in der Nähe des Spaltes (7) mit Abstand über
einem Werkstück (3, 4) gehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stromdurchfluß
am thermisch empfindlicheren Werkstück (4) durch
Veränderung des Abstands zwischen dem Zusatzleiter
(5) und dem Werkstück (4) eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzleiter (5) mit geringem Abstand über dem
thermisch unempfindlicheren Werkstück (3) gehalten
wird, wobei ein Erwärmungsgradient (13) über die
Werkstückdicke eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß mit einem
Stromprogramm geschweißt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strom kurz vor
oder bei Stauchbeginn kurzzeitig verändert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strom auf das
Zwei- bis Dreifache erhöht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strom für ca.
50 bis 200 msec. erhöht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß mit einer
Frequenz von mindestens 10 KHz, vorzugsweise über
400 KHz geschweißt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß beim
Stauchen der Vorschub und die Werkstückverkürzung
gemessen bzw. berechnet werden.
19. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Erwärmungsprozeß nach der Zeit, der zugeführten
Energie oder der Temperatur gesteuert wird.
20. Anordnung zum Schweißen von Werkstücken,
insbesondere Blechen mit unterschiedlichen Dicken
oder unterschiedlichen Werkstoffen, mit einem
Stauchantrieb und einer mit den Werkstücken leitend
verbundenen hochfrequenten Stromquelle, wobei die
Werkstücke unter Spaltbildung auf Abstand gehalten,
an den spaltnahen Rändern erwärmt und ges taucht
werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Werkstücke (3, 4) untereinander und mit der
Stromquelle (2) in Reihe geschaltet sind.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein
elektrischer Zusatzleiter (5) mit einem der
Werkstücke (4) parallel geschaltet ist.
22. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannelemente
(15, 16) zur Steuerung der Energiezufuhr in der
Form, in der Wärme- oder elektrischen
Leitfähigkeit, in der Permeabilität und/oder der
Ausspannlänge (17) unterschiedlich ausgebildet
sind.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter
(5) und/oder die Spannelement(e) (15, 16) mit dem
thermisch empfindlicheren Werkstück (4) parallel
geschaltet ist.
24. Anordnung nach Anspruch 21 oder 23, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter
(5) in Nähe des Spaltes (7) mit Abstand über einem
Werkstück (3, 4) angeordnet ist.
25. Anordnung nach Anspruch 21 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzleiter (5) parallel zum Spalt (7)
ausgerichtet ist.
26. Anordnung nach Anspruch 21 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzleiter (5) und/oder das elektrisch
leitende Spannelement (15, 16) mit veränderbarem
Abstand (17) zu den Werkstücken (3, 4) gehalten ist.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zusatzleiter (5) über dem thermisch
unempfindlicheren Werkstück (3) mit geringem
Abstand angeordnet ist.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zusatzleiter (5) über dem thermisch empfindlicheren
Werkstück (4) mit größerem Abstand angeordnet ist.
29. Anordnung nach Anspruch 20 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die unterschiedlich dicken Werkstücke (3, 4) mit
einer Oberfläche bündig zueinander ausgerichtet
sind, wobei der Zusatzleiter (5) über dieser
Oberfläche positioniert ist.
30. Anordnung nach Anspruch 20 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromquelle (2) eine programmierbare Steuerung
(12) mit einem Stromprogramm aufweist.
31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerung (12)
mit Meßeinrichtungen zur Temperatur-, Energie
und/oder Zeiterfassung verbunden ist.
32. Anordnung nach Anspruch 20 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spalt (7) zwischen den Werkstücken (3, 4)
einstellbar ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4426894A DE4426894A1 (de) | 1994-04-25 | 1994-07-29 | Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken |
PCT/EP1995/002856 WO1996004099A1 (de) | 1994-07-29 | 1995-07-20 | Verfahren und anordnung zum schweissen von werkstücken |
DE59504499T DE59504499D1 (de) | 1994-07-29 | 1995-07-20 | Verfahren und anordnung zum schweissen von werkstücken |
CZ1997174A CZ286955B6 (en) | 1994-07-29 | 1995-07-20 | Process and arrangement for welding parts |
EP95927670A EP0772508B1 (de) | 1994-07-29 | 1995-07-20 | Verfahren und anordnung zum schweissen von werkstücken |
ES95927670T ES2125034T3 (es) | 1994-07-29 | 1995-07-20 | Procedimiento y disposicion para la soldadura de piezas. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4414416 | 1994-04-25 | ||
DE4426894A DE4426894A1 (de) | 1994-04-25 | 1994-07-29 | Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4426894A1 true DE4426894A1 (de) | 1995-11-02 |
Family
ID=6516391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4426894A Withdrawn DE4426894A1 (de) | 1994-04-25 | 1994-07-29 | Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4426894A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29819251U1 (de) * | 1998-10-29 | 2000-02-24 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Wechselstromgenerator mit einer Röhrenanordnung |
EP1053820A1 (de) * | 1999-05-21 | 2000-11-22 | Renault | Verfahren zum schweissen von platten mit unterschiederer schmelztemperatur und werkzeug dafür |
DE10107545C1 (de) * | 2001-02-17 | 2002-04-25 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abschneiden eines Randbereiches bei einem plattenförmigen Bauteil |
DE102009016799A1 (de) * | 2009-04-07 | 2010-10-14 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1099665B (de) * | 1958-03-20 | 1961-02-16 | Magnetic Heating Corp | Verfahren und Anordnung zum Erhitzen und Zusammenschweissen von zwei Metallteilen, bei dem den in geringem Abstand voneinander verlaufenden Schweissraendern Hochfrequenzstrom zugefuehrt wird |
US3591757A (en) * | 1970-01-06 | 1971-07-06 | Amf Inc | Welding by high frequency current penetration |
DE2231717A1 (de) * | 1971-07-02 | 1973-01-18 | Amf Inc | Verfahren und vorrichtungen zum bearbeiten elektrisch leitender werkstuecke unter ausnuetzung von magnetischen druckimpulsen |
-
1994
- 1994-07-29 DE DE4426894A patent/DE4426894A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1099665B (de) * | 1958-03-20 | 1961-02-16 | Magnetic Heating Corp | Verfahren und Anordnung zum Erhitzen und Zusammenschweissen von zwei Metallteilen, bei dem den in geringem Abstand voneinander verlaufenden Schweissraendern Hochfrequenzstrom zugefuehrt wird |
US3591757A (en) * | 1970-01-06 | 1971-07-06 | Amf Inc | Welding by high frequency current penetration |
DE2231717A1 (de) * | 1971-07-02 | 1973-01-18 | Amf Inc | Verfahren und vorrichtungen zum bearbeiten elektrisch leitender werkstuecke unter ausnuetzung von magnetischen druckimpulsen |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29819251U1 (de) * | 1998-10-29 | 2000-02-24 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Wechselstromgenerator mit einer Röhrenanordnung |
EP1053820A1 (de) * | 1999-05-21 | 2000-11-22 | Renault | Verfahren zum schweissen von platten mit unterschiederer schmelztemperatur und werkzeug dafür |
FR2793715A1 (fr) * | 1999-05-21 | 2000-11-24 | Renault | Procede d'assemblage par soudage de plaques dont les temperatures de fusion sont differentes et outil pour un tel assemblage |
DE10107545C1 (de) * | 2001-02-17 | 2002-04-25 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abschneiden eines Randbereiches bei einem plattenförmigen Bauteil |
DE102009016799A1 (de) * | 2009-04-07 | 2010-10-14 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile |
EP2318172A1 (de) * | 2009-04-07 | 2011-05-11 | MTU Aero Engines GmbH | VERFAHREN ZUM VERSCHWEIßEN ZWEIER BAUTEILE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102009023853B4 (de) | Widerstandsschweißverfahren und geschweißte Struktur | |
DE3880716T2 (de) | Verbinden von thermoplastischen Schichten. | |
DE2609978C2 (de) | ||
DE60025600T2 (de) | Verfahren zur bolzenschweissen mit einer reinigungsstufe | |
EP0384964B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten der gewellten Oberfläche eines Werkstücks | |
DE202007019616U1 (de) | Schweißgerät mit positionsbezogener Wärmesteuerung | |
DE19882096B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Plasma-Lichtbogenschweißen | |
EP0070409B1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Induktionshärten länglicher dünnwandiger Werkstücke | |
DE69310054T2 (de) | Schweissverfahren und Schweissroboter | |
WO2014095334A1 (de) | Verfahren und schweisseinrichtung zum elektrischen widerstandsschweissen mit einer elektromagnet zur erzeugung und regelung der schweisskraft | |
DE2920277A1 (de) | Verfahren zur herstellung von metallbereichen auf einem metallstueck | |
DE4426894A1 (de) | Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken | |
DE3007153A1 (de) | Nahtschweissverfahren mit hochfrequenzschweissung bei der herstellung von nahtrohren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
EP0772508B1 (de) | Verfahren und anordnung zum schweissen von werkstücken | |
EP1819477B1 (de) | Verfahren zum laserverschweissen zweier schweissteile mittels einer kehlnaht | |
DE3007169A1 (de) | Verfahren zur herstellung von mikrobohrungen in metallteilen mit hilfe eines leistungs-lasers | |
WO2014202439A1 (de) | Schweisseinrichtung und schweissverfahren zum schweissen von werkstücken mit einem umlaufend bewegten lichtbogen unter erwärmen der werkstücke vor dem schweissen | |
DE4135882C2 (de) | Verfahren, Verwendung und Vorrichtung zum Schweißen von Bauteilen | |
DE888140C (de) | Vorrichtung zum induktiven Erhitzen metallischer Werkstuecke | |
DE2920593A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum einbetten von partikeln in eine metallische flaeche | |
DE102004005358A1 (de) | Verfahren zur Laserbearbeitung beschichteter Bleche und beschichtetes Blech | |
DE3739792C2 (de) | ||
DE10107545C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abschneiden eines Randbereiches bei einem plattenförmigen Bauteil | |
WO2019052802A1 (de) | Verfahren zur generativen herstellung von bauteilen sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE1099665B (de) | Verfahren und Anordnung zum Erhitzen und Zusammenschweissen von zwei Metallteilen, bei dem den in geringem Abstand voneinander verlaufenden Schweissraendern Hochfrequenzstrom zugefuehrt wird |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |