DE916562C - Widerstandsschweissverfahren - Google Patents

Description

• Widerstandsschweißverfahren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrischen Widerstandsschweißen von Metallteilen, die mit einem Anstrich oder Lack überzogen worden sind.
• Beim elektrischen Widerstandsschweißen werden die Metallteile, dieverbunden werden sollen,zusammengepreßt und ein starker Strom von einem Metallteil zum anderen durch die Kontaktflächen geschickt. Der elektrische Widerstand erzeugt an der Berührungsfläche eine Erwärmung, und wenn das Metall auf eine genügend hohe Temperatur gebracht worden ist, schweißen die Teile zusammen.
• Es ist häufig wünschenswert, die Metallteile vor dem Schweißen mit einem Anstrich oder Lack zu überziehen, z. B. einem gegen Korrosion schützenden Anstrichmittel, wobei jedoch festgestellt wurde, daß der Film des Überzugmaterials ernsthaft das elektrische Widerstandsschweißverfahren stört: Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Film des Überzugmaterials einen hohen elektrischen Widerstand besitzt und tatsächlich bei den im Schweißverfahren angewandten niedrigen Spannungen ein sehr guter Isolator ist. Aus diesem Grunde kann kein Strom durch die Metallteile gehen, und es wird daher keine Wärme entwickelt. Es ist bekannt, daß der elektrische Widerstand von Anstrichmitteln durch Zugabe eines elektrisch leitenden Materials, wie gepulvertes Zink, Kupfer, Silber oder Kohlenstaub, vermindert werden kann, aber die, um den notwendigen niedrigen elektrischen Widerstand zu erhalten, benötigte große Menge dieser Materialien bewirkt, daß das Anstrichmittel nur sehr geringe Schutzeigenschaften besitzt. In der Praxis ist die bisher einzig befriedigende Lösung dieses Schweiß- Problems die Entfernung des Überzugsfilms an der Berührungsfläche vor dem Zusanunenpressen der Teile gewesen.
• Es wurde nun gefunden, daß gewisse Arten von Anstrichmitteln einen genügend niedrigen elektrischen Widerstand haben, um das elektrische Widerstandsschweißen von Metallteilen, die mit derartigem Material überzogen sind, zu erlauben. Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum elektrischen Widerstandsschweißen von Metallteilen vor, die mit einem Anstrich oder Lack überzogen sind, der ein hauptsächlich nicht oxydiertes magnetisches Metallpulver enthält. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besitzt das Metallpulver eine bleibende magnetische Remanenz.
• Die Vorteile, die durch die Erfindung erreicht werden, werden im folgenden erläutert Ein übliches antikorrodierend wirkendes zinkchromathaltiges Anstrichmittel wurde durch Zugabe von I. Zinkpulver, IL Messingpulver, III. nichtrostendem Stahlpulver, IV. Weicheisenpulver, V. Nikkelpulver abgeändert, wobei die Menge des Metallpulvers in jedem Fall 13,8 Volumprozent des festen Anstrichmittels betrug. Das Pulver wurde sorgfältig in dem Anstrichmittel verrührt. Metallbleche wurden damit überzogen, und der elektrische Widerstand des getrockneten Films wurde zwischen Elektroden mit einem Durchmesser von 4,8 mm gemessen. Die Ergebnisse waren folgende:

  Tabelle I

  Filmzusammensetzung Filmwiderstand

  Unverändertes Anstrichmittel : > 2o ooö Miliiohrii/,u

  Anstrichmittel -f- Zin......... =o ooo -

  - + Messing ..... =o ooo -

  - + nichtrosten-

  dem Stahl 12000 -

  - - Weicheisen .. I ooo -

  - -f - Nickelpulver 12 - -

  Es ist anzunehmen, daß die relativ sehr niedrigen Widerstände, die bei Anwesenheit von Weicheisen Die Verbesserung ist besonders bemerkbar bei Metallen, wie Nickel, welches die Eigenschaft der magnetischen Remanenz besitzt, und -im allgemeinen wurde gefunden, daß je- höher dieser Grad der magnetischen Remanenz ist, um so geeigneter ist das Metallpulver für die Zwecke der Erfindung. Sogar magnetische Metalle mit einer Remanenz = o ergeben Filme, die besser leiten als solche, die ein nicht-oder Nickel in - dem- Anstrichfilm erhalten werden, auf die Tatsache zurückzuführen sind, daß die Metallteilchen auf Grund der ihnen anhaftenden magnetischen Eigenschaften sich aneinanderlagern und elektrisch leitende Ketten in dem Anstrichfilm bilden. Der Unterschied- zwischen den Weicheisen- und Nickelwerten kann auf die Anwesenheit einer dünnen Oxydschicht auf den Weicheisenteilen zurückzuführen sein. Daß dies die Leitfähigkeit einer Kette von Teilchen beeinflußt, kann durch Widerstandsmessung des Pulvers, nachdem es unter Druck in Röhren verdichtet worden ist, gezeigt werden. Während die Widerstände von Weicheisen und Nickel im ganzen meist gleich sind, hat das verdichtete Eisenpulver einen Widerstand von I5oo Ohm/cm3 und das gepreßte Nickelpulver einen Widerstand von 0,03 Ohm/cm3. Die Leitfähigkeit eines Anstrichfilms, der Weicheisenpulver enthält, kann durch Reduzieren jeder etwa vorhandenen Oxydschicht auf dem Pulver, bevor es in das Anstrichmittel eingetragen wird, gesteigert werden. Andere magnetische Metalle, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, sind Stahl und Legierungen, wie Permalloy und Alnico.
• Einfaches Einrühren des Metallpulvers ist, obwohl die Eigenschaften der Zusammensetzung brauchbar erscheinen, nicht ausreichend, um ein befriedigendes Anstrichmittel oder Lack herzustellen, weil das Pulver unzulänglich verteilt ist. Es verbleiben starke Anhäufungen, und da diese die Stabilität des Anstrichmittels beeinflussen, da die sich schneller als die feinverteilten Teilchen absetzen, und Unebenheiten in dem Anstrichfilm hervorrufen; ist es notwendig, durch Vermahlen in einer Kugelmühle oder auf andere Art und Weise das Pulver völlig in dem Anstrichmittel zu verteilen.-Es wurde gefunden, daß trotz sorgfältiger Verteilung des Pulvers in dem Anstrichmittel eine Verminderung der Leitfähigkeit des i Anstrichfilms erfolgt, während die Leitfähigkeit des Films gesteigert. werden kann, und zwar in einigen Fällen äußerst bemerkbar, wenn das flüssige Anstrichmittel einem magnetischen Feld ausgesetzt wird. Die Wirkung des elektrischen Widerstandes eines Films bei Anwendung eines magnetischen Feldes auf das flüssige Anstrichmittel wird in Tabelle II gezeigt. magnetisches Metall enthalten. So ergibt z. B. ein Anstrichfilm, der eine Nickeleisenlegierung mit der Remanenz = o enthält, einen elektrischen Widerstand von iooo Milliohm/,u, d. h. nur 1/1o des- Widerstandes eines ähnlichen Anstrichfilms, der Zinkpulver enthält.
• Die Wirkung der Mengenänderung des magnetischen Metallpulvers wurde bereits in Tabelle II gezeigt, und tatsächlich kann ein Anstrichfilm bis zu 30 Volumprozent magnetisches Metall enthalten, ohne daß seine schützenden Eigenschaften dadurch schädlich beeinflußt werden.
• Der Versuch hat gezeigt, daß im Fall eines Schweißstromdurchganges, nachdem der Elektrodendruck auf dem zu schweißenden Metall einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, befriedigende Schweißungen erhalten werden können, wenn der Anstrichmittelfilm oder -lack einen Widerstand, gemessen über der Elektrodenfläche, von nicht mehr als 24 oder 28 Milliohm/,u aufweist, wobei die Stärke des Films von 0,4 bis o,8 ,u beträgt. Tabelle II zeigt, daß in dem Fall, wo das Anstrichmittel mit Nickelpulver versetzt wurde, befriedigende Schweißungen erhalten wurden, wenn das Anstrichmittel nur 7,5 Volumprozent des festen Anstrichmittels an Nickel enthält. Die Behandlung des so mit einem Zusatz versehenen Anstrichmittels in einem magnetischen Feld ermöglicht die Anwendung einer geringeren Menge an Nickelpulver. Im Fall eines anfänglich geringen, aber anwachsenden Stromes zwischen den Elektroden,

  Tabelle III

  Anstrichzusammensetzung Anstrichzusammensetzung Anstrichzusammensetzung

  I II EI

  Scheinbare Dichte

  des Nickelpulvers Volumprozent Volumprozent Volumprozent

  Nickel im Milliohm/p Nickel im Milliohm/IC Nickel im Milliohm/p

  trockenen Film trockenen Film trockenen Film

  2,70 15,0 1,52 15,0 8 17,5 1,08

  1'92 15,0 0,8 15,0 2,12 17,5 o,6

  1,17 15,0 0,32 15,0 0,44 17,5 0,12

  o,86 15,0 0,24 15,0 0,2 17,5 0,1

  Die Volumprozent Nickel in dem trocknen Film wurden auf die wirkliche Dichte 8,9 von Nickel berechnet, und allgemein wurde gefunden, daß für die Zwecke der Erfindung magnetische Metallpulver mit einem Verhältnis von wirklicher Dichte zur scheinbaren Dichte (wie oben 'gemessen) von größer als 4:1 bessere Ergebnisse erzielen.
• Versuche, die an Schweißstellen von gewöhnlichem Stahl gemacht wurden sowie an gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Schweißstellen, zeigten keine wesentlichen Unterschiede weder beim Schweißverfahren noch hinsichtlich der Seheerfestigkeit der Schweißungen. Oszillogramme des Schweißstromes zeigten keine Änderung hinsichtlich des Charakters beim Verschweißen von gewöhnlichem und angestrichenem Stahl, und Scheerfestigkeitsversuche der Schweißungen gaben folgende Ergebnisse

  Tabelle IV

  Art des Mittlere Scheerfestigkeit

  geschweißten Metalls I an der Schweißstelle in kg

  gewöhnlicher Stahl ...... 463

  mit Alkydgrundanstrich. . 461

  mit Bitumengrundanstrich 456

  wobei der starke Schweißstrom durchgeht nachdem der Ausgangsstrom einen bestimmten Wert erreicht hat, kann eine befriedigende Schweißverbindung erzielt werden, wenn der Anstrichfilm oder -lack einen Widerstand, gemessen über der Elektrodenfläche, von sogar 2ooo Milliohm/,u hat. Selbst in diesem Fall läßt Tabelle I erkennen, daß das mit Zinkpulver versetzte Anstrichmittel ungeeignet ist.
• Die Leitfähigkeit wird darüber hinaus auch durch Größe und Form der gepulverten Metallteilchen beeinflußt, und es wurde gefunden, daß je niedriger die scheinbare Dichte des Pulvers als solches ist, um so niedriger der elektrische Widerstand des Anstrichfilms ist.
• Die scheinbare Dichte der Pulver wurde dadurch bestimmt, daß eine Probe in ein mit Maßeinteilung versehenes Rohr gebracht wurde und diese 5 Minuten bei 78o g zentrifugiert wurde, worauf das Gewicht der Probe und das dabei bestehende Volumen gemessen wurden. Die Wirkung dieses Faktors ist aus Tabelle III zu entnehmen Hierdurch wird gezeigt, daß der Anstrichfilm keine bemerkenswerte Wirkung auf die Festigkeit der Schweißverbindung hat.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum elektrischen Widerstandsschweißen von Metallteilen, die mit einem Anstrich oder Lackauftrag überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein im wesentlichen nicht oxydiertes magnetisches Metallpulver enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver eine magnetische Remanenz besitzt.
3. 3. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Glas Metallpulver durch ein Verhältnis von wirklicher Dichte zur scheinbaren Dichte von größer als 4:1 gekennzeichnet ist.
4. 4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet; daß die Menge des Metallpulvers in dem Anstrich oder Lack weniger als 30 Volumprozent der Festsubstanz beträgt.
5. 5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das gepulverte Metall aus Nickel besteht.