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Vorrichtung zum Prüfen und Uberwachen.von nach dem Widerstandsschweißverfahren
hergestellten Schweißverbindungen von Leichtmetallen oder Leichtmetallegierungen
während des Schweißvorganges Zur Prüfung von Schweißverbindungen sind verschiedene
Verfahren vorgeschlagen worden, z. B. das Röntgenverfahren oder die Widerstandsmessung.
Diese Prüfverfahren befriedigten aber nicht in allen Fällen. Sie sind beispielsweise
nicht zum Prüfen von Leichtmetallverbindungen geeignet, weil sie hierbei wegen der
elektrischen und magnetischen Eigenschaften dieser Werkstoffe versagen.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Güte der Leichtmetallwiderstandsschweißverbindungen,
z. B. der Punktschweißverbindungen, am sichersten durch Messen des Elektrodenanpreßdruckes
und der beim Schweißen zugeführten Wärmemenge erfolgt. Der Elektrodendruck ist,
da das Anpressen meist hydraulisch erfolgt, leicht feststellbar und zu überwachen.
Das Messen der beim Schweißen an der Schweißstelle wirksamen Wärmemenge ist jedoch
mit Rücksicht auf die hohe Wärmeleitfähigkeit der Leichtmetalle und der sehr kurzen
Stromdurchgangszeit nicht einwandfrei möglich. Dagegen ist ihr Einfluß auf die mechanischen
Eigenschaften des Werkstoffes an der Schweißstelle feststellbar.
Dieser
Einfluß äußert sich durch mehr oder weniger starkes Zusammendrücken der Schweißstelle,
hervorgerufen durch die Erwärmung und den damit verbundenen Abfall der Festigkeit
in diesem Bereich und der Einwirkung des Elektrodendruckes. Es ergibt sich also
eine Differenz zwischen der Meßl%nge der zusammengefahrenen Elektroden unter dem
Druck, der zum Schweißen des jeweiligen Werkstoffes eingestellt wurde, und der Meßlänge
nach der erfolgten Schweißung unter dem gleichen Druck.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen und Überwachen
von nach dem Widerstandsschweißverfahren hergestellten Schweißverbindungen von Leichtmetallen
oder Leichtmetallegierungen während des Schweißvorganges, welche die an der Schweißstelle
infolge der Erwärmung der Bauteile beim Stromdurchfluß unter Einwirkung des Elektrodendruckes
auftretende Eintiefung der Bauteile zur Bestimmung des Zustands der Schweißverbindung
und bzw. oder zur Steuerung der Einflußgrößen, z. B. der Stromdurchgangszeit, benutzt.
Die Erfindung besteht darin, daß die bewegliche Elektrode bei Erreichen des erforderlichen
Elektrodendruckes zugleich mit dem Einschalten des Schweißzeitbegrenzers mit einer
Meßuhr zum Anzeigen des Verlaufs des Eindringend der beweglichen Elektrode in den
Werkstoff mechanisch gekuppelt wird und die Meßuhr mit der sich einstellenden Eindrucktiefe
sich bewegenden Hauptzeiger und mehrere auf die jeweils zulässige Eindrucktiefe
einstellbare Schleppzeiger aufweist.
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Es wird somit zum Prüfen der hergestellten Schweißverbindung die bei
einer einwandfreien Schweißung sich ergebende Eindrucktiefe im Werkstoff, bezogen
auf Werkstoff und Stärke der zu verbindenden Bauteile, auf einem Anzeigegerät vorher
eingestellt. Dieses Anzeigegerät wird beim Einschalten des Schweißzeitbegrenzers
mit dem Anpreßglied, z. B. der beweglichen Schweißelektrode, zugleich gekuppelt,
so daß die mit dem Anpreß glied in Verbindung gebrachten Anzeigemittel bei Erreichen
oder Überschreiten der vorher eingestellten Marken Signaleinrichtungen auslösen.
Damit ist genau feststellbar, ob eine Schweißverbindung überhaupt hergestellt wurde
oder ob die hergestellte Verbindung gütemäßig richtig ist oder ob sie infolge zu
starker Erwärmung der Bauteile fehlerhaft ist. Die nach Maßgabe der vorher eingestellten
zulässigen Eindrucktiefen nacheinander zur Wirkung kommenden Signaleinrichtungen
geben dies bei der Durchführung der Schweißverbindung genau an. Wird das erste Signal
nicht ausgelöst, so ist dies ein Zeichen dafür, daß die für die Herstellung einer
guten, Schweißverbindung erforderliche Erwärmung der Bauteile nicht erfolgt ist,
weil infolge Fehlens der ausreichenden Erwärmung die Bauteile auch nicht so weit
eingetieft sind, daß die vorher bestimmte Eindrucktiefe erreicht wurde. Wird diese
Eindrucktiefe aber erreicht, dann wird dies von der ersten Signaleinrichtung angezeigt.
Wenn die Erwärmung so stark ist, daß die zulässige Eindrucktiefe überschritten wird
und die Anzeigevorrichtung die zweite Signaleinrichtung erreicht, so wird dies von
der zweiten Signaleinrichtung gemeldet. So ist genau feststellbar, ob die Erwärmung
zu stark gewesen ist und hierdurch die Verbindung fehlerhaft wurde.
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Es ist bereits eine Sicherheitseinrichtung beim Schweißen von Stahlbauteilen
bekanntgeworden, bei der die Schweißelektroden mit Mitteln zur Steuerung der Schweißmaschine
gekuppelt sind, derart, daß bereits vor zu tiefem Eindringen der Elektroden, welches
eine Zerstörung des Werkstückes an der Schweißstelle zur Folge haben würde, die
Maschine bzw. der Schweißstrom abgeschaltet wird. Der Gedanke, den Verlauf des Eindringend
der Elektroden in den Werkstoff als Maß für die Prüfung und Überwachung des Schweißvorganges,
bei der bedeutend schwierigeren Leichtmetallschweißung in seinen einzelnen Phasen
auszunutzen und durch optische oder akustische Mittel anzuzeigen, ist hierbei nicht
offenbart.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von
Leichtmetallschweißverbindungen in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
Es zeigt Abb. i die Elektrodeneinrichtung einer Widerstandsschweißmaschine mit Anordnung
der Prüfvorrichtung auf dem Kolben der bewegbaren Elektrode, Abb.2 als Einzelheit
einen Schnitt nach Linie II-II in Abb. i, Abb. 3 eine Vorderansicht der Prüfvorrichtung
mit schematischer Darstellung der Signaleinrichtung; Abb. q. und 5 sind Einzelheiten
zur Veranschaulichung der Elektrodenbewegung beim Schweißvorgang.
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Mit i und 2 sind die Elektroden der Widerstandsschweißmaschine bezeichnet,
von denen i die bewegliche und 2 die feststehende Elektrode ist. Der z. B. mittels
Preßluft bewegte Kolben 3 der Elektrode i ist in dem Auslegerarm 4 der Maschine
geführt. Der Kolben bewegt die Elektrode i gegen die Elektrode 2 und preßt die zu
schweißenden Bleche 5, 6 mit dem vorher eingestellten Anpreßdruck zusammen. Der
Druckanstieg nach dem Aufsetzen der Elektrode i auf die Bleche 5, 6 wird von dem
Druckmesser 7 angezeigt. Der
Druckmesser 7 hat außer dem Hauptzeiger
8 noch einen einstellbaren Schleppzeiger 9, welcher auf den jeweiligen von der Stärke
und Art der Werkstoffe abhängigen Anpreßdruck eingestellt wird. Im Ausführungsbeispiel
ist dieser Schleppzeiger 9 auf 225 kg Anpreßdruck eingestellt. Erreicht der Hauptzeiger
8 den Schleppzeiger 9, so wird der Hilfsstromkreis io geschlossen. Der Schweißstrom
wird jetzt durch Einschalten des nicht dargestellten Schweißzeitbegrenzers über
die Leitung ioa freigegeben.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt folgende Teile: Auf einem
Tragglied i i, welches mit dem Führungsstück des Elektrodenko.lbens 3 verbunden
ist, sind die Bügel 12, 13 (Abb. 3) in einem Abstand nebeneinander festgelegt. Von
einem den Elektrodenkolben 3 umfassenden Glied 14 (Abb. 2) wird eine Meßuhr 15 getragen.
Das Glied 14 untergreift mit seitlichen Ansätzen die Bügel 12, 13. Es wird durch
Federn 16, 17 an den Bügeln 12, 13 in Anlage gehalten. Das Glied 14 und damit die
Meßuhr 15 ist mittels eines Klemmkörpers 18 mit dem Elektrodenkolben 3 kuppelbar,
und zwar durch einen Elektromagneten i9, dessen Magnetkern 2o mit dem Klemmkörper
18 fest verbunden ist. Die Stromzufuhr erfolgt über die Leitung iob und gleichzeitig
mit dem Anschalten des Schweißzeitbegrenzers, also dann, wenn der Hauptzeiger 8
des Druckmessers 7 den auf 2.25 kg Anpreßdruck eingestellten Schleppzeiger
9 erreicht hat. Der Klemmkörper 18 wird von dem Magnetkern 2o an den Elektrodenkolben
3 angepreßt. Die Meßuhr 15 wird mithin im gleichen Augenblick, wo der Anpreßdruck
seinen eingestellten Wert erreicht hat, bei Nullstellung des Zeigers 22 der Meßuhr
15 mit dem Elektrodenkolben 3 mechanisch gekuppelt. Unter dem Einfluß des durchfließenden
Stromes und der davon abhängigen Erwärmung der Schweißstelle werden durch den eingestellten
Elektrodendruck die Stoßstellen der zu verbindenden Bleche um einen gewissen Betrag
zusammengedrückt. Dieses Zusammendrücken oder Absinken des beweglichen Elektrodenkolbens
wird von dem Zeiger 22 der Meßuhr 15 angezeigt. Die Eindrucktiefe des Elektrodenkolbens
3 ist abhängig von der auftretenden Erwärmung an der Stoßstelle. Die in der Meßuhr
15 noch vorgesehenen beiden Schleppzeiger 23, 24 sind vorher entsprechend der jeweils
vorliegenden Art und Stärke der zu verschweißenden Stücke so eingestellt, daß der
Zwischenraum zwischen diesen beiden Zeigern die zulässigen Eindrucktiefen einschließt.
Der Zeiger 22 der Meßuhr 15 muß also mindestens die Stelle des Schleppzeigers 23
erreichen, wenn die Schweißverbindung einwandfrei durchgeführt sein soll. Diese
Stellung des Zeigers 23 wird durch eine Glühlampe 25, z. B. rot, oder eine andere
Signaleinrichtung angezeigt. Die größte zulässige Eindrucktiefe wird durch den Schleppzeiger
24 begrenzt, dessen Stellung durch eine zweite Lampe 26, z. B. grün, oder ein anderes
Signalgerät angezeigt wird.
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Die Abb. 4 zeigt, wie die Elektrodenköpfe i, 2 die Bauteile 5, 6 von
der Stärke a zwischen sich fassen.
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In Abb. 5 ist veranschaulicht, wie die Bauteile 5, 6 infolge der Erwärmung
beim Herstellen der Schweißverbindung an der Stoßstelle auf das Maß b eingedruckt
sind.
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Mit dieser Einrichtung ist eine einwandfreie Prüfung der herzustellenden
Schweißverbindung ermöglicht, die insbesondere anzeigt, ob eine Schweißung überhaupt
stattgefunden hat (Nichterreichen des ersten Signals), ob der Stromdurchgang ausreicht,
um die Schweißverbindung herzustellen (erste Signaleinrichtung) oder ob der Stromdurchgang
so stark war, daß die Schweißverbindung fehlerhaft wurde (zweite Signaleinrichtung).
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Die Einrichtung kann auch so getroffen sein, daß der Zeiger 22 der
Meßuhr 15 den Schweißzeitbegrenzer derart steuert, daß der Stromdurchgang stets
bei Erreichen des Zeigers 24 unterbrochen wird, d. h. also, daß der Stromdurchgang
stets so lange aufrechterhalten wird, bis die notwendige Eintiefung der Bauteile
erfolgt ist.