DE4426894A1 - Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken

Info

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Withdrawn
Application number
DE4426894A
Other languages
English (en)
Inventor
Karel Dr Mazac
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
KUKA Schweissanlagen und Roboter GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Schweissanlagen und Roboter GmbH filed Critical KUKA Schweissanlagen und Roboter GmbH
Priority to DE4426894A priority Critical patent/DE4426894A1/de
Priority to PCT/EP1995/002856 priority patent/WO1996004099A1/de
Priority to DE59504499T priority patent/DE59504499D1/de
Priority to CZ1997174A priority patent/CZ286955B6/cs
Priority to EP95927670A priority patent/EP0772508B1/de
Priority to ES95927670T priority patent/ES2125034T3/es
Publication of DE4426894A1 publication Critical patent/DE4426894A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/015Butt welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/04Welding by high-frequency current heating by conduction heating
    • B23K13/043Seam welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/08Electric 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.
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

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.
DE4426894A 1994-04-25 1994-07-29 Verfahren und Anordnung zum Schweißen von Werkstücken Withdrawn DE4426894A1 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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