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Zierfahren und Mittel zum Verbinden eines Einsatzstückes, z. B. einer
Schraube, mit einem Aufnahmeteil aus kaltschweißbarezn Metall durch Kaltschweißung
Die Erfindung betrifft das Verbinden von Teilen durch Kaltpreßschweißung, das allein
durch Ausübung eines Druckes auf die zu verschweißenden Teile ohne Wärmezufuhr von
außen vorgenommen wird. Die Erfindung kann jedoch auch in Fällen angewendet werden,
in denen .den zu verschweißendenTeileneinegewisseWärmemengezugeführtwird.
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Dabei der Kaltpreßschweißung das Metall zum Fließen gebracht wird,
und zwar im wesentlichen rechtwinklig zum aus-geübten Druck, entsteht an der Schweißstelle
eine gewisse, Verringerung der Dicke der zuverschweißenden Teile. Im allgemeinen
hinterläßt das Schweißwerkzeug in einem der zu verschweißenden Teile eine Vertiefung.
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Wird die Kaltpreßschweißung benutzt, um an ein Gefäß, z. B. Kochgefäß,
einen Handgriff anzuschweißen, so entstehen an der Innenseite eine oder mehrere
Vertiefungen, die bei einem Kochgefäß schwierig zu reinigende Stellen bilden.
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Aus diesem Grunde sind die in üblicher Weise ausgeführten Kaltpreßschwenßurngen
für derartige Zwecke weniger geeignet als das 'bekannte Nietverfahren, bei dem.
@nm allgemeinen ein albgerundeter oder flacher Kopf entsteht.
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Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kalhpreß@schweißverfahren
zu schaffen, das sich,insbesonderefür die Befestigung von Handgriffen an Kochgerfäßen
eignet.
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Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zum Verbinden eines Einsatzstückes,
z. B. einer Schraube, eines Bolzens oder einer Mutter, mit einem Aufnahmeteil aus
kaltschweißbarem Metall darin, daß
ein Ansatz des Einsatzstückes
zwischen den Aufnähmeteil und einen Füllteil aus kaltschweißbarem Metall gebracht
wird, von denen. wenigstens der eine der beiden Teile eine Öffnung zum Einfügen
des Ansatzes des Einsatzstückes hat und der Füllteil zusammen mit dem Ansatz des
Einsatzstückes in den Aufnahmeteil versenkt wird.
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Verschiedene Ausführungsarten der Kaltpreßschweißung gemäß der Erfindung
werden im folgenden als Beispiele unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt Fig. i von unten gesehen eine Ansicht auf das obere Werkzeug eines Paares
zusammenarbeitender Werkzeuge, deren .unteres Werkzeug ein ebener Amboß ist, Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt, der die Stiftschrauben
und die zu verschweißenden Glieder vor dem Schweißen darstellt, Fig. 4 eine Draufsicht
auf die fertige Schweißstelle, Fig. 5 einen Schnitt, der eine andereAu:sfüh:rungsform
der Scheibe veranschaulicht, Fig. 6 einen Schnitt der durch die abgeänderte Scheibe
erzeugten Schweißstelle, Fig. 7 das Befestigen oder Umschließen eines mit Innengewinde
versehenen Stahleirnsatzstückes in einer Platte im Schnitt, Fig. 8 einen Schnitt
der fertigen Schweißstelle, Fig. 9 eine Draufsicht auf die Schweißstelle, Fig, io
das Herstellen eines Auges mit Innengewindeloch auf einer Platte nm Schnitt, Fig,
i i einen Schnitt der Schweißstelle und Fig. 12 eine Draufsicht auf die Schweißstelle.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen, "vie eine mit Gewinde versehene Stahlstiftschraube i aus
weichem Stahl von hoher Zugfestigkeit an der Wand eines Kochgerätes aus handelsüb@lichem
Reinalu:mindum befestigt wird. Dabei soll der nicht dargestellte Handgriff :des
Gerätes mit dem Einsatzstück (Stiftschraube i) so verbunden werden; daß er auf einem
abgesetzten und gerippten Auge 2 auf der Außenseite des Gerätes aufliegt, .um eine
Drehung in bezug auf die Stiftschraube i zu verhindern. In den Zeichaungen verläuft
die Wand eben. Das gleiche Ve.rf-ahrenkann jedoch ebenso erfolgreich-auf gekrümmte
Wände angewandt werden. Die Schweißstelle ist so 3.usgebildet, daß deren Festigkeit
in Axialrichtung der Stiftschraube i wenigstens gleich der Festigkeit der Stiftschraube
ist. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ;echt der Schaft der Stiftschraube i von der Innen-@eite
des. Gerätes durch ein P@aßloch des Aufnahmeteils (Gerätewand 3) hindurch; ein quadratischer
Kopf 4 ,der Stiftschraube i liegt -an -der Innenfläche ler Gerätewand 3 an. Die
Oberfläche wird um das :och herum in einem radialen Abstand, der dem Jmfange,ines
die Stiftschraube i versenkt fassenden Füllteils (Scheibe 5) entspricht, vordem
Einsatz der Stiftschraube, i mechanisch gereinigt. Die Scheibe 5 iat eine Mittelöffnung
6, die einen kegelstumpförmigen Kopfteil 7 der Stiftschraube i aufnimmt, ind besteht
ebenfalls aus handelsüblich reinem Aluminiuni mit einer der Gefäßwand 3 entsprechenden
Dicke. Die Scheibe 5 ist kreisförmig ausgebildet und am Umfang unter einem Winkel
von q.5° abgeschrägt. Der Außendurchmesser der Scheibe 5 entspricht dem Durchmesser
D in Fig. 2 und ist so gewählt, daß die sich ergebende Schweißstelle wenigstens
so fest,ist wie die Stiftschraube i. Die Oberfläche der Scheibe 5, die auf der Wand
3 aufliegt, wird ebenfalls gereinigt. Danach werden die Teile zwischen die zusammenarbeitenden
Werkzeuge gebracht, die eine unterbrochene Ringschweißung hervorrufen. Das obere
Werkzeug 17 ist in den Fig. i und 2 dargestellt. Das untere Werkzeug ist ein ebener
Am@boß, auf dem die Unterseite .der Scheibe5 sowie derKopfteil7 der Stiftschraube
i ruhen. Das obere Werkzeug 17 hat eine Mittelbohrung 8 für die Stiftschraube i,
eine unterbrochene ringförmige. Druckfläche 9, die im wesentlichen in der allgemeinen
Richtung -des Metallflusses beim Schweißen eben ist, und eine Aussparung io, -die
das Auge :2 formt. Die Lücken i i in der Druckfläche 9 formen die nach oben gerichteten
Rippen 12 auf dem Auge- 2.
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Die radiale Breite der Druckfläche 9 ist etwas geringer als die Dicke
der Wand 3 oder der Scheibe 5 (falls die Dicke der Wand auf der Scheibe 2,4 nm beträgt,
kann die radiale Breite i,6 mim ausmachen), und die D.ruclfäche 9 springt axial
von der Fläche des Werkzeugesi 17 vor. Wenn die Werkzeuge gedrückt werden, fließt
das Metall der Wand 3 und der Scheibe 5 radial nach innen. und von unterhalb der
Druckfläche 9 aus in: .geringerem Maße radial nach .außen, so daß eine Schweißun:g
zwischen .den benachbarten Oberflächen der Scheibe 5 und der Wand 3 über einen unterbrochenen
Ring um die Achse der Stiftschraube erzielt wird, wobei die radiale Breite der Schweißstelle
ungefähr der rad.ialenBreite derD.ruckfläche9entspricht. DieScheibe 5 verschwindet
demgemäß in der Wand 3, und die Unterseite dies Kopfes 7 schließt mit der Unterseite
der Scheibe 5 unterhalb. der Wand 3 ab, wobei die endgültige Dicke des Metalls unterhalb
der Druckfläche 9 ungefähr 5o% der Dicke der Wand 3 ausmacht. Das Metall der Scheibe
5 fließt so, daß es den Kopfteil 7 der Stiftschraube i umschließt, während das Metall
der Wand 3 in die Aussparung 1o des Werkzeuges 17 rings um den Hauptteil der Stiftschraube
hineingepreßt wird, wodurch das Auge 2 gebildet wird. Die Rippen 12 verstärken die
Verbindung zwischen dem Hauptteil der Wand 3 und dem Auge 2. Obgleich keine Schweißung
unterhalb. dieser Rippen stattfindet, ergibt sich eine gute mechanische Verbindung,
so daß an diesen Punkten keine Flüssigkeit durchsickern kann. Die 45 °-Abschrägung
am Rand der Scheibe 5 gewährleistet eine ebene Oberfläche auf der Innenseite der
Schweißstelle. Dies ist natürlich bei Kochgeräten besonders wichtig.
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Eine Scheibe 5 der in Fig. 3 dargestellten Art läßt die .hintere Fläche
des Kopfteils 7 der Stiftschraube i nach dem Schweißen unbedeckt; wie oben beschrieben
wurde. Falls aber eine Scheibe 5, wie in Fig.5 veranschaulicht, verwendet wird;
wird
der Kopfteil 7 der Stiftschraube i vollständig in der fertigen Schweißstelle eingeschlossen,
wie in Fig. 6 gezeigt. Die Tiefe der Aussparung 13 in der Scheibe 5 (Fig. 5) bestimmt
die Höhe des Auges :2 über dem Kopfteil 4, d. h. je tiefer die Aussparung ist, um
so größer ist diese Höhe. Die Dicke des Metalls am Boden der Aussparung 13 kann
zwischen einem Drittel und einem Sechstel der Scheibendicke liegen, wobei ein Drittel
der Dicke zu ausgezeichneten Ergebnissen führt.
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Bei der oben beschriebenen Schweißanordnung springt die Stiftschraube
von der entgegengesetzten Seite der Wand 3 vor, mit der die Scheibe 5 verschweißt
ist. Es braucht aber auch, wie in der Fig. 7 veranschaulicht, die Wand 3 keine Durchb,rechung
zu haben, wenn die Scheibe 5 mit einer Öffnung versehen wird, durch die ein Zugang
zu dem Einsatzstück gewonnen wird. Wie in den Fig. 7 bis 9 dargestellt, wird ein
Einsatzstück 14 aus blankem, weichem Stahl mit drei ringförmigen Vorsprüngen 15
versehen. Die unteren beiden Vorsprünge haben kegelstumpfförmige Oberflächen, während
der obere im allgemeinen eine teilweise kugelförmige Oberfläche hat. Es wird dabei
wie vorher eine Scheibe 5 verwendet und in genau der gleichen Weise wie oben beschrieben
mit einer Wand 3 verschweißt.
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Nach dem Schweißen, wie deutlich in Fig. 8 dargestellt, ist das Einsatzstück
fest in der Wand 3 und der Scheibe 5 eingeschlossen, und das Metall des Auges 2
bedeckt vollständig das obere Ende des Einsatzstückes 14. Die einzig wichtige Änderung
der Werkzeuge für diese Schweißung besteht darin, daß die Mittelbohrung 8 in dem
oberen Werkzeug 17 (Fig. i und 2) wegfällt.
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Bei der in den Fig. io bis 12 dargestellten Schweißanordnung ist das
Auge 2 mit einem Innengewindeloch 16 versehen. Dies wird durch Einfügen des Gewindeendes
i9 eines Bolzens 18 in !eine Öffnung 2o der Platte 3 erreicht. Dieser Bolzen 18
ist während des Schweißens in axialer Richtung unbeweglich. Das obere Schweißwerkzeug
entspricht im allgemeinen dem in den Fig. i und 2 dargestellten Werkzeug, so daß
der Bolzen 18 in der Mittelbohrung 8 und das Gewinde i9 in der Aussparung io liegen.
Wenn der Schweißvorgang beendet und das obere Werkzeug entfernt ist, kann der Stab
18 aus dem Auge 2 geschraubt werden, so daß ein Muttergewinde 16 bestehenbleibt.