DE853241C

DE853241C - Tool for cold pressure welding

Info

Publication number: DE853241C
Application number: DEG3150A
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Priority date: 1949-08-05
Filing date: 1950-07-28
Publication date: 1952-10-23

Description

Werkzeug für Kaltpreßschweißung Die Erfindung betrifft die Kaltpreßschweißung von Metallen, wie Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer usw.Cold pressure welding tool The invention relates to cold pressure welding of metals such as aluminum, aluminum alloys, copper, etc.

Es ist bekannt, daß bestimmte Metalle allein durch Druck ohne äußere Zuführung von Wärme kaltgesch\ceif.it «-erden können.It is known that certain metals can be removed by pressure alone without external The supply of heat can be grounded in cold water.

Die einfachste und nächstliegende Ausführungsart für eine derartige Kaltschweißung ist die, als Preßwerkzeuge Preßstempel mit ebenen Preßflächen zu benutzen, die parallel zu der zu bildenden Schweißnaht verlaufen. Um einen übermäßig hohen Preßdruck zu vermeiden, wird man die Preßflächen möglichst klein halten, um bei mäßigem Preßdruck einen hohen spezifischen Flächendruck an den miteinander zu verschweißenden Stellen ausüben zu können.The simplest and most obvious type of implementation for such a Cold welding is used as pressing tools to press rams with flat pressing surfaces use that run parallel to the weld to be formed. To one excessively To avoid high pressure, you will keep the pressing surfaces as small as possible to with moderate pressure a high specific surface pressure on each other to be able to exercise welding points.

Mit derartigen Werkzeugen wird man aber, wie wohl ohne weiteres klar ist, keine fortlaufende Schweißung einer langen Schweißnaht ausführen können. Es ist also durchaus naheliegend, statt der Preßstempel Preßwalzen zu verwenden, die, da sie sich nur in einer geraden Linie berühren, eine hohe spezifische Flächenpressung ausüben können und deshalb gestatten, beliebig lange Schweißnähte herzustellen, wie sie z. B. beim Verschweißen von Kabelmänteln vorkommen, die aus Bändern eines hierfür geeigneten Metalls, z. B. Aluminium, in geeigneter Weise vorgeformt werden. Die den Schweißdruck ausübenden Mantelflächen der Walzen müßten dann zylindrisch sein, oder mit anderen Worten, das Profil der Walzen müßte geradlinig sein.With such tools, however, one becomes, as it is without further ado, clear is not able to carry out a continuous weld of a long weld seam. It it is therefore quite obvious to use press rolls instead of the press ram, which, since they only touch in a straight line, a high specific surface pressure can exercise and therefore allow welding seams of any length, how they z. B. occur when welding cable sheaths made from tapes of a suitable metal for this purpose, e.g. B. aluminum, be preformed in a suitable manner. The outer surfaces of the rollers exerting the welding pressure would then have to be cylindrical or, in other words, the profile of the rollers should be straight.

Es ist nun ferner bekannt, daß der die Schweißung bewirkende Druck ein Ausweichen oder Fließen des Metalls in der Fläche der Schweißnaht über diese hinaus bewirkt, wodurch sich ein Schweißgrat bildet. Außerdem wird man sicherheitshalber die Breite des zum Mantel zu verformenden Metallstreifens etwas reichlich wählen, so daß auch dadurch an der Schweißnaht überschüssiges Material vorhanden ist, das entfernt werden muß. Dieser überschüssige Werkstoff kann mittels besonderer Werkzeuge entfernt werden.It is now also known that the pressure causing the weld yielding or flowing over of the metal in the area of the weld seam these causes a weld burr to form. Also, to be on the safe side, you will choose the width of the metal strip to be deformed to form the jacket a little generously, so that excess material is also thereby present at the weld seam, the must be removed. This excess material can be removed using special tools removed.

Um diese zu ersparen und um die Schweißvorrichtung möglichst einfach zu gestalten, werden die zusammenarbeitenden Werkzeuge so gestaltet, daß die Profile der Werkzeuge an der Stelle, an der sie den Schweißdruck ausüben, geradlinig sind, aber in einem Winkel zueinander verlaufen, so daß die außenliegenden Kanten Schneidkanten ergeben, die den überschüssigen Werkstoff abtrennen.To save this and to make the welding device as simple as possible To design, the cooperating tools are designed so that the profiles the tools are straight at the point where they exert the welding pressure, but extend at an angle to each other so that the outer edges are cutting edges result, which cut off the excess material.

Es ist nicht nötig, daß beide Werkzeuge abgeschrägte Schweißoberflächen haben. Nur ein Werkzeug benötigt eine solche Oberfläche. Die Erfindung kann auf Druckwalzen, aber auch auf Werkzeuge angewandt werden, die gerade, streifenähnliche Schweißoberflächen im Gegensatz zu den kreisförmigen Schweißoberflächen der Walzen haben.It is not necessary for both tools to have beveled welding surfaces to have. Only one tool needs such a surface. The invention can be based on Pressure rollers, but also applied to tools that are straight, strip-like Welding surfaces as opposed to the circular welding surfaces of the rollers to have.

Zum deutlichen Verständnis der Erfindung wird nun eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Schweißwalzen für eine Maschine zur Ummantelung isolierter elektrischer Leiter mit handelsüblich reinem Aluminium als Beispiel mit Bezug auf die, in stark vergrößertem Maßstabe ausgeführte Zeichnung beschrieben.For a clear understanding of the invention, an inventive Embodiment of the welding rollers for a machine for sheathing insulated electrical Head with commercially available pure aluminum as an example with reference to the, in strong described drawing executed on an enlarged scale.

Das Kabel i besteht aus einer Seele 2, die eine beliebige Anzahl von geeignet isolierten Leitern haben kann, und aus einem Außenmantel 3 aus handelsüblich reinem Aluminium, der um die Seele herum durch nicht gezeigte Formwalzen in der Maschine hergestellt ist. Diese Formwalzen sind vor den Schweißwalzen 4 und 5 angeordnet und biegen den Mantel in die erforderliche Form aus Streifen der erforderlichen Breite, daß aufgebördelte Ränder 6 und 7 entstehen, die vor dem Schweißen radial von der Mitte der Seele 2 aus vorspringen. Der Außendurchmesser des Mantels 3 beträgt rund 15 mm, und die Flanschenhöhe vor dem Schweißen ist so gewählt, daß überschüssiges Metall seitlich außerhalb der Schweißoberflächen 8 und 9 der Walzen 4 und 5 vorhanden ist. Auf diese Weise kann die Flanschhöhe am Punkte io etwa 1,3 mm betragen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel macht die axial gemessene Breite der Oberflächen 8 und 9 ungefähr 0,75 mm aus, wobei der Mantel 3 etwa 43 mm stark ist. Die axiale Breite der Oberflächen 8 und 9 kann als Abschrägungshöhe bezeichnet werden.The cable i consists of a core 2, which can have any number of suitably insulated conductors, and an outer sheath 3 made of commercially pure aluminum, which is produced around the core by forming rollers (not shown) in the machine. These forming rollers are arranged in front of the welding rollers 4 and 5 and bend the jacket into the required shape from strips of the required width so that flanged edges 6 and 7 are formed which protrude radially from the center of the core 2 before welding. The outer diameter of the jacket 3 is around 15 mm, and the flange height before welding is selected so that excess metal is present laterally outside the welding surfaces 8 and 9 of the rollers 4 and 5. In this way, the flange height at point io can be approximately 1.3 mm. In the embodiment shown, the axially measured width of the surfaces 8 and 9 is approximately 0.75 mm, the jacket 3 being approximately 43 mm thick. The axial width of the surfaces 8 and 9 can be referred to as the bevel height.

Wie aus der Zeichnung deutlich ersichtlich ist, sind die wirksamen Schweißoberflächen 8 und 9 der Schweißwalzen 4 und 5 abgeschrägt, und die Umfangsflächen der Schweißwalzen treffen genau oder angenähert in einem Punkt i i zusammen, der außerhalb der Kabelmitte liegt, wobei sich die Lücke zwischen den Schweißoberflächen 8 und 9 der Walzen in ihrer Größe radial nach außen vom Kabel vermindert. Es wird deshalb verständlich sein, daß I die Lücke an der Schweißstelle, d. h. dort, wo die Oberflächen 8 und 9 einander unmittelbar gegenüberstehen, V-förmigen Querschnitt hat. Wenn die Flansche 6 und 7 durch die Walzen .4 und 5 laufen, werden sie zusammengeschweißt, wobei ein Teil des Metalls radial nach innen in Richtung der Mitte des Kabels i und ein anderer Teil, zumindest zu Anfang, radial nach außen fließt, wobei die zusammentreffenden Umfangsflächen überschüssiges Metall abtrennen.As can be clearly seen from the drawing, the effective Welding surfaces 8 and 9 of the welding rollers 4 and 5 beveled, and the peripheral surfaces of the welding rollers meet exactly or approximately at a point i i, the lies outside the center of the cable, with the gap between the welding surfaces 8 and 9 of the rollers reduced in size radially outward from the cable. It will therefore be understandable that I the gap at the weld, i. H. there where the surfaces 8 and 9 are directly opposite one another, V-shaped cross-section Has. When the flanges 6 and 7 pass through the rollers 4 and 5, they are welded together, a portion of the metal radially inward toward the center of the cable i and another part, at least initially, flowing radially outward, the converging Cut off excess metal from the circumference.

Bei dem gegebenen Beispiel beträgt der Winkel zwischen den Schweißoberflächen 8 und 9 an der Schweißstelle 44°, aber natürlich kann sich dieser Winkel in Abhängigkeit von den Schweißbedingungen ändern.In the example given, the angle between the welding surfaces is 8 and 9 at the weld point 44 °, but of course this angle can vary depending on change from the welding conditions.

Die oben definierte Abschrägungshöhe ist gewöhnlich ein Kompromiß zwischen der fertiggeschweißten Flanschhöhe, die durch praktische Gesichtspunkte bestimmt ist, und der erforderlichen Festigkeit der Schweißung und beträgt bei den dargestellten Walzen ungefähr 70% der Dicke des Mantels 3.The bevel height defined above is usually a compromise between the finished welded flange height, which is due to practical considerations is determined, and the required strength of the weld and is at the shown rollers approximately 70% of the thickness of the shell 3.

Im allgemeinen wird die Abschrägungshöhe nicht größer sein als die Materialdicke. Der Winkel einer Schweißoberfläche 8 und 9 wird durch die Schweißbarkeit des zu schweißenden Materials bestimmt, und es wird empföhlen, daß der größte Abstand zwischen den Oberflächen 8 und 9 in dieser Ebene, die am weitesten von dem Punkt i i entfernt ist, der theoretischen endgültigen Stärke gleich sein sollte, die erforderlich ist, um mit parallelen, ebenen Werkzeugen zu schweißen, von denen ein jedes in Richtung des Metallflusses beim Schweißen eine Breite hat, die gleich der Materialdicke ist. Diese Regel ist auf Aluminium mit einer Reinheit von 99,5 % (handelsüblich reines Aluminium) mit zufriedenstellenden Ergebnissen angewandt worden. Die Lücke würde natürlich für dieses Material größer sein als beispielsweise für Aluminum mit einer Reinheit von 99,3%, das eine geringere Schweißbarkeit 'hat.In general, the bevel height will not be greater than that Material thickness. The angle of a welding surface 8 and 9 is determined by weldability of the material to be welded, and it is recommended that the greatest distance between surfaces 8 and 9 in that plane furthest from the point i i removed should equal the theoretical final strength that is required is to weld with parallel, flat tools, each one in the direction of the metal flow during welding has a width that is equal to the material thickness. This rule applies to aluminum with a purity of 99.5% (commercially pure Aluminum) has been used with satisfactory results. The gap would for this material it can of course be larger than, for example, for aluminum with a 99.3% purity, which is less weldable.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Walzen 4 und 5 ist der Abstand zwischen dem wirklichen Umfang des Mantels 3 zu dem Punkt 12, d. h. der imaginäre Schnitt der Oberfläche 13 und 14 der Walzen 4 und 5, zu i mm gewählt worden, um zu ermöglichen, daß sich das Metall beim Schweißen radial nach innen verschiebt. Die Mantelform vor dem . Schweißen und ihre Lage in bezug auf die Walzen sind diesem Erfordernis angepaßt.In the case of rollers 4 and 5 shown in the drawing, the distance is between the real circumference of the jacket 3 to the point 12, i.e. H. the imaginary Section of surface 13 and 14 of rollers 4 and 5, chosen to be i mm to allow the metal to shift radially inward during welding. The coat shape before the. Welding and their location with respect to the rolls are like this Adjusted to requirements.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooperating tools for welding together two strips or edges on objects made of metal which can be welded by means of cold pressing, characterized in that the profiles of the tools at the point with which they exert the welding pressure are straight and at an angle to one another so that the outer edges result in cutting edges that cut off the excess material. ?. Cooperating tools according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the profile edges is determined as a function of the: 11) measurements and the weldability of the material to be welded. 3. Working tools according to claims i and 2, characterized in that the tools are designed as welding rollers. Embodiment of the cooperating tools according to claims 1 to 3, characterized in that the outer edges of the effective welding surfaces only come very close to one another without actually touching one another at point it.