-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schweißverfahren
und -vorrichtungen und im Spezielleren ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
um ein erstes und ein zweites Teils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 (siehe zum Beispiel
US-A-4
201 904 ) aneinander zu befestigen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Herkömmliche
Verfahren zum Befestigen eines ersten und eines zweiten Teils aneinander,
wie beispielsweise eines Stahl-Befestigungsrings und eines Stahlstabs
eines Fahrzeug-Stoßdämpfers,
umfassen Schweißvorgänge, wie
beispielsweise das Lichtbogenschweißen mit Hubzündung. In
einer herkömmlichen
Technik eines Lichtbogenschweißens mit
Hubzündung
ist der Befestigungsring mit einer geerdeten Elektrode für Lichtbogenschweißen mit Hubzündung und
ist der Stab mit einer positiven Elektrode für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung verbunden.
Ein Zapfen an dem Stab wird mit dem Ring in Kontakt gebracht und
wird dann zurückgezogen,
um einen Schweißlichtbogen
zu erzeugen, der Teile des Stabs und des Rings zum Schmelzen bringt und
dabei ein Schweißbad
erzeugt, das zu dem Zusammenschweißen der Teile führt. Bei
einem Durchmesser des Zapfens von mehr als etwa sechs bis acht Millimeter
oder bei einer Abmessung einer Schweißkonstruktion von mehr als
ungefähr
zehn Millimeter wird eine herkömmliche
Keramikhülse dazu
verwendet, das Schweißbad
zu enthalten, wenn das Lichtbogenschweißen mit Hubzündung durchgeführt wird,
wobei eines oder beide der Teile einen Zapfen aufweisen können oder
auch nicht. Herkömmliche
Rillen in der Keramikhülse
ermöglichen
ein Entweichen von während
des Schweißens erzeugten
Gasen. Keramikhülsen
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
sind so ausgelegt, dass sie während
des Schweißens
nicht schmelzen.
-
Nachdem
die Schweißung
durchgeführt
worden ist, wird eine herkömmliche
einteilige Keramikhülse
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
aufgebrochen, um von den geschweißten Teilen entfernt zu werden,
und die gebrochenen Hülsenteile
werden dann weggeworfen. Es sind herkömmliche Keramikhülsen für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung bekannt,
die in Hälften
aufgespalten sind, so dass zwei separate Segmente entstehen, wobei
jedes Segment an einem Hülsenhalter
befestigt ist. Die Hülsenhalter
werden aufeinander zubewegt, um die Segmente zusammenzubringen und
so die Hülse zum
Umgeben der Schweißzone
für das
Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
zu schaffen. Die Hülsenhalter
werden voneinander wegbewegt, nachdem die Teile zusammengeschweißt worden
sind, wodurch das Entnehmen der geschweißten Teile aus der Schweißmaschine
ermöglicht
wird. Solche zweiteilige Keramikhülsen für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
sind nur für
einige hundert Schweißvorgänge wiederverwendbar
und ihre maschinelle Verarbeitung bzw. Sinterung zu den nötigen Formen
ist sehr teuer. Es sind herkömmliche
Hülsenhalter
bekannt, die Durchgänge
zum Leiten von Gasen (wie beispielsweise einer Mischung aus Argon
und Kohlendioxid) aufweisen, um die Schweißzone abzuschirmen und den
Schweißlichtbogen
zu stabilisieren.
-
Benötigt wird
ein verbessertes Verfahren zum Lichtbogenschweißen mit Hubzündung und
eine verbesserte Hülse
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung.
-
Die
US-A-5049717 offenbart
eine in zwei Teilen gefertigte Hülse.
Die
US-A-5896960 offenbart
die Verwendung einer Keramikhülse.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
ist in Anspruch 1 definiert.
-
Ein
erster Ausdruck einer Ausführungsform der
Erfindung betrifft eine Hülse
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die Metall umfasst.
-
Ein
zweiter Ausdruck einer Ausführungsform der
Erfindung betrifft eine Hülse
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die separate Segmente umfasst, von denen ein jedes Metall umfasst.
-
Aus
einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Verfahren und/oder aus
einem oder mehreren der Ausdrücke
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
ergeben sich mehrere Nutzen und Vorteile. Die Verwendung einer Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
welche Metall umfasst, wie beispielsweise einer Kupferhülse, schafft
eine Hülse
für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung, welche
kostengünstig
maschinell zu den nötigen
Formen verarbeitet werden kann. In einem Beispiel verhindert das
Kühlen
der Hülse,
dass die Hülse
infolge der durch das Lichtbogenschweißen mit Hubzündung erzeugten
Wärme schmilzt,
und es sollte dadurch ermöglicht
werden, die Hülse
mehrere tausend Mal wiederzuverwenden, um damit Teile wie Stahlbefestigungsringe
und Stahlstäbe
von Fahrzeug-Stoßdämpfern durch
Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
zusammenzuschweißen.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 ein
Ablaufdiagramm eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens ist;
-
2 eine
schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
ist;
-
3 eine
Ansicht ist, die jener aus 2 entspricht,
wobei jedoch die beiden Segmente der Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
in getrenntem Zustand gezeigt sind; und
-
4 eine
schematische Querschnittsansicht der Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
aus 2 und 3 ist, die für das Zusammenschweißen eines
ersten und eines zweiten Teils (in Form eines Befestigungsrings
und eines Stabs eines Fahrzeug-Stoßdämpfers) positioniert ist, wobei die
Hülsenhalter
(die an den Hülsensegmenten
befestigt sind) und die elektrischen Verbindungen (welche die elektrische
Stromquelle mit dem ersten und dem zweiten Teil verbinden) der Klarheit
halber hier weggelassen worden sind.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
In 1–4,
auf welche nun Bezug genommen wird und in welchen gleiche Bezugszeichen durchgehend
gleiche Elemente darstellen, dient ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren
zum Befestigen eines ersten und eines zweiten Teils 10 und 12 (ersichtlich
in 4) aneinander und umfasst dieses die Schritte
a) bis e). Schritt a) ist in Block 14 aus 1 mit
der Bezeichnung "Teile
zum Schweißen anordnen" versehen. Schritt
a) umfasst das Anordnen des ersten und zweiten Teils 10 und 12 zum Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
des ersten und des zweiten Teils 10 und 12. Schritt
b) ist in Block 16 aus 1 mit der
Bezeichnung "Eine Schweiß-Hülse erhalten" versehen. Schritt
b) umfasst das Erhalten einer Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die Metall umfasst. Es sei erwähnt,
dass eine Metalllegierung Metall umfasst. Schritt c) ist in Block 20 aus 1 mit
der Bezeichnung "Hülse zum
Schweißen
der Teile anordnen" versehen.
Schritt c) umfasst das Anordnen der Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung zur
Verwendung beim Lichtbogenschweißen mit Hubzündung des
angeordneten ersten und zweiten Teils 10 und 12.
Schritt d) ist in Block 22 aus 1 mit der
Bezeichnung "Die
Hülse kühlen" versehen. Schritt
d) umfasst das Kühlen
der Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung.
Schritt e) ist in Block 24 aus 1 mit der
Bezeichnung "Teile
unter Verwendung der Hülse
schweißen" versehen. Schritt e)
umfasst das Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
des angeordneten ersten und zweiten Teils 10 und 12 unter
Verwendung der angeordneten Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung.
-
Es
sei angemerkt, dass die Schritte a) bis e) in jeder beliebigen,
geeigneten Reihenfolge durchgeführt
werden können
und dass geeignete Schritte auch gleichzeitig durchgeführt werden
können.
In einem Arbeitsablauf werden die Schritte d) und e) gleichzeitig
ausgeführt.
In demselben oder einem verschiedenen Arbeitsablauf wird Schritt
b) vor Schritt a) ausgeführt.
Weitere Schrittanordnungen bleiben dem Fachmann überlassen.
-
In
einem Beispiel des ersten Verfahrens würde die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
ohne das Kühlen
von Schritt d) durch die durch das Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung von
Schritt e) erzeugte Wärme
schmelzen. In demselben oder einem anderen Beispiel weist die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
eine Wärmeleitfähigkeit
auf, die mindestens gleich der Wärmeleitfähigkeit
von Kupfer ist. In einem ersten Aufbau besteht die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
im Wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen und/oder einer
oder mehreren Legierungen. In einer Materialauswahl um fasst die
Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
Kupfer. In einer Modifikation besteht die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
im Wesentlichen aus Kupfer. In einer Variation besteht die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung aus
Kupfer.
-
In
einem Entwurf umfasst die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
eine Mehrzahl von separaten Segmenten 26 und 28,
wobei das Verfahren auch den Schritt des Befestigens jedes der Segmente 26 und 28 an
einem separaten Hülsenhalter
(nicht gezeigt) umfasst, und wobei Schritt c) das Zusammenbringen
der Segmente 26 und 28 durch eine Bewegung mindestens
eines der Hülsenhalter umfasst.
In einer Modifikation besteht die Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
aus zwei Segmenten 26 und 28. Die Form der Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
ist dem Fachmann überlassen
und soll die Erfordernisse einer speziellen Schweißkonstruktion
erfüllen.
-
In
einem Aufbau weist jeder der Hülsenhalter einen
Kühlmitteldurchgang
auf, wobei Schritt d) das Führen
von Kühlmittel
durch den Kühlmitteldurchgang
eines jeden Hülsenhalters
umfasst. In diesem Aufbau erfolgt die Wärmeübertragung von dem Segment
zu dem entsprechenden Hülsenhalter
(der typischerweise aus demselben Material wie das Segment gefertigt
ist) zu dem Kühlmittel.
In einer Variation besteht das Kühlmittel
im Wesentlichen aus Wasser. Es können
auch andere Arten von flüssigem Kühlmittel
verwendet werden.
-
In
demselben oder einem verschiedenen Aufbau weist jedes der Segmente 26 und 28 einen Kühlmitteldurchgang
(nicht gezeigt) auf, und umfasst Schritt d) das Führen von
Kühlmittel
durch den Kühlmitteldurchgang
eines jeden Segments. In einer Variation besteht das Kühlmittel
im Wesentlichen aus Wasser.
-
In
einer Anwendung des ersten Verfahrens bestehen das erste und zweite
Teil 10 und 12 im Wesentlichen aus Stahl. In einem
Beispiel ist das erste Teil 10 ein Stab 30 eines
Fahrzeug-Stoßdämpfers und
ist das zweite Teil 12 ein Befestigungsring 32.
In diesem Beispiel umgibt eine obere Abdeckplatte 34 einen
Zapfen 36 des Stabs 30, wie in 4 gezeigt. Es
sei angemerkt, dass der Zapfen 36 für das Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
nicht erforderlich ist. Andere Beispiele eines ersten und zweiten
Teils 10 und 12 sind dem Fachmann überlassen.
In einer Realisierung des ersten Verfahrens umfasst Schritt a),
dass das erste Teil 10 (z. B. der Stab 30) entlang einer
ersten Richtung 38 zu dem zweiten Teil 12 (z. B.
dem Befestigungsring 32) hin bewegt wird, wobei Schritt
e) eine Schweißkonstruktion
erzeugt, die sich über
mindestens zehn Millimeter in einer Richtung im Wesentlichen quer
zu der ersten Richtung 38 erstreckt. In einer Variation
weist die Schweißkonstruktion
eine im Wesentlichen ringförmige
Form mit einem Durchmesser von mindestens zehn Millimeter auf. Es
sei erwähnt,
dass es sich bei 4 um eine Abbildung des Zustands
vor dem Schweißvorgang handelt
und dass diese nicht die Schweißkonstruktion
zeigt, dass jedoch diese Schweißkonstruktion
im Wesentlichen einen in 4 gezeigten Schweißbad-Aufnahmehohlraum 40 füllen würde. Es
sei auch erwähnt,
dass die Gasauslassrillen in den Segmenten 26 und 28 der
Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
aus Gründen
der Klarheit in den Figuren weggelassen worden sind, da solche Rillen
für den
Fachmann allgemein bekannt sind. Es sei weiterhin angemerkt, dass
die Hülsenhalter
(nicht gezeigt) Durchgänge
zum Leiten von Gasen (wie beispielsweise einer Mischung aus Argon
und Kohlendioxid) aufweisen, um die Schweißzone abzuschirmen und den
Schweißlichtbogen
zu stabilisieren, wie für
den Fachmann ebenfalls bekannt ist.
-
Ein
zweites erfindungsgemäßes Verfahren (welches
anhand desselben Blockdiagramms aus 1 beschrieben
werden kann wie das erste Verfahren) dient zum Befestigen eines
ersten und eines zweiten Teils 10 und 12 (ersichtlich
in 4) aneinander und umfasst die Schritte a) bis
e). Schritt a) ist in Block 14 aus 1 mit der
Bezeichnung "Teile zum
Schweißen
anordnen" versehen.
Schritt a) umfasst das Anordnen des ersten und zweiten Teils 10 und 12 zum
Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung des
ersten und des zweiten Teils 10 und 12. Schritt
b) ist in Block 16 aus 1 mit der
Bezeichnung "Eine Schweiß-Hülse erhalten" versehen. Schritt
b) umfasst das Erhalten einer Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die eine Mehrzahl von separaten Segmenten 26 und 28 umfasst,
von denen ein jedes im Wesentlichen aus Metall, aus Metalllegierung
oder aus beidem besteht, und wobei jedes einen Schmelzpunkt aufweist,
der niedriger als eine maximale Schweißtemperatur ist, die während des Lichtbogenschweißens mit
Hubzündung
des ersten und zweiten Teils 10 und 12 erreicht
wird. Die Ausdrucksweise "im
Wesentlichen aus Metall besteht" umfasst,
dass jedes Segment im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Mehrzahl
von Metallen besteht. Die Ausdrucksweise "im Wesentlichen aus Metalllegierung
besteht" umfasst,
dass jedes Segment im Wesentlichen aus einer Metalllegierung oder
einer Mehrzahl von Metalllegierungen besteht. Schritt c) ist in
Block 20 aus 1 mit der Bezeichnung "Anordnen der Hülse zum
Schweißen
der Teile" versehen. Schritt
c) umfasst das aneinander Anordnen der Segmente 26 und 28 zum
Erzeugen einer Hülse
zur Verwendung beim Lichtbogenschweißen mit Hubzündung des
angeordneten ersten und zweiten Teils 10 und 12.
Schritt d) ist in Block 22 aus 1 mit der
Bezeichnung "Kühlen der
Hülse" versehen. Schritt
d) umfasst das Kühlen
eines jeden der Segmente 26 und 28. Schritt e)
ist in Block 24 aus 1 mit der
Bezeichnung "Teile
unter Verwendung der Hülse schweißen" versehen. Schritt
e) umfasst das Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
des angeordneten ersten und zwei ten Teils 10 und 12 unter
Verwendung der angeordneten Segmente 26 und 28.
In einer Modifikation besteht jedes Segment 26 und 28 im
Wesentlichen aus Kupfer. Es sei erwähnt, dass die zuvor erfolgte
Erörterung
des ersten Verfahrens auch auf das zweite Verfahren anwendbar ist.
-
Ein
erster Ausdruck einer Ausführungsform der
Erfindung betrifft eine Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die Metall umfasst. Es sei erwähnt,
dass eine Metalllegierung Metall umfasst. Ein zweiter Ausdruck einer
Ausführungsform der
Erfindung betrifft eine Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
welche eine Mehrzahl von Segmenten 26 und 28 umfasst,
von denen ein jedes Metall umfasst. In einem Beispiel weist die
Hülse 18 für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
eine Wärmeleitfähigkeit
auf, die mindestens gleich der Wärmeleitfähigkeit
von Kupfer ist. In einer Modifikation besteht jedes Segment 26 und 28 im
Wesentlichen aus Kupfer.
-
Aus
einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Verfahren und/oder aus
einem oder mehreren der Ausdrücke
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
ergeben sich mehrere Nutzen und Vorteile. Die Verwendung einer Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
die Metall umfasst, wie beispielsweise einer Kupferhülse, schafft
eine Hülse für Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung,
welche kostengünstig
maschinell zu den nötigen
Formen verarbeitet werden kann. Das Kühlen der Hülse verhindert, dass die Hülse infolge
der durch das Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
erzeugten Wärme schmilzt,
und es sollte dadurch ermöglicht
werden, die Hülse
mehrere tausend Mal wiederzuverwenden, um damit Teile wie Stahlbefestigungsringe
und Stahlstäbe
von Fahrzeug-Stoßdämpfern durch
Lichtbogenschweißen
mit Hubzündung
zusammenzuschweißen.
Es sei erwähnt,
dass eine Kupferhülse eine
viel höhere
Temperaturschockresistenz aufweist als eine herkömmliche Keramikhülse.
-
Die
vorangehende Beschreibung mehrerer erfindungsgemäßer Verfahren und mehrerer
Ausdrücke
einer Ausführungsform
der Erfindung erfolgte zu Veranschaulichungszwecken. Sie ist nicht
als erschöpfende
Beschreibung gedacht und soll die Erfindung auch nicht auf die präzise offenbarten
Arbeitsabläufe
oder Formen einschränken,
und es sind klarerweise im Lichte der obigen Lehre zahlreiche Modifikationen
und Variationen möglich.
Der Umfang der Erfindung soll durch die der vorliegenden Beschreibung
beigefügten
Patentansprüche
definiert sein.