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Verfahren zum Preßschweißen und Verformen von Bauteilen aus Leichtmetall
Bei der Verbindung von Leichtmetallbauteilen, insbesondere von Hohlkörpern, durch
Preßschweißung tritt der Nachteil auf, daß sich die Körper stark verformen. Die
Verformung ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß bei der Preßschweißung,
also der gleichzeitigen Anwendung von Wärme und hohem Druck, das Leichtmetall seine
ursprüngliche Festigkeit vorübergehend verliert und an den Preßstellen zum Teil
seitlich herausquillt. Dadurch ergibt sich ein Überschuß an Werkstoff an den Teilen
des Werkstückes, die zwischen zwei Schweißstellen liegen. Die auf diese Weise eintretende
Stoffverschiebung führt zur Durchwölbung der Bauteile an den genannten Stellen.
Er werden alsdann umständliche und schwierige Nacharbeiten nach erfolgter Schweißung
notwendig, nämlich die .Anwendung von Reckverfahren, um die Verformungen zu besei-.
tigen. Hierbei ist Beschädigung des Werkstückes oder weitere unerwünschte Verformung
vielfach nicht zu vermeiden.
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Die geschilderten Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen oder nacheinander erfolgenden
Preßschweißung und Formgebung von Leichtmetallbauteilen in ein und demselben Werkzeug.
Zur Durchführung des Verfahrens werden die Werkzeuge in bekannter Weise so ausgebildet,
daß
an den Stellen, an denen Schweißverbindung erfolgen soll, sich entsprechende Druckflächen
gegenüberstehen, zwischen denen das Werkstück angeordnet wird, und daß die innere
Gestalturig der Preßwerkzeuge der Außenform des Wersstückes entspricht. Zur Beseitigung
der unerwünschten Verformung und zur Formgebung des betreffenden Bauteiles wird
gemäß der Erfindung die Verformung während des Schweißvorganges oder unmittelbar
anschließend an diesen, d. h. solange der Werkstoff sich noch in einem Zustand leichter
Verformbarkeit befindet, durch Einwirkung eines in das Innere des Preßschweißwerkzeuges
oder in die Hohlräume des Werkstückes eingeführten gasförmigen oder flüssigen Druckmittels
bewirkt. Auf diese Weise entsteht ein innerer Überdruck, der bewirkt, daß die Wandungsteile
des Werkstückes fest gegen die Innenflächen des Preß- und Formwerkzeuges gedrückt
werden, so daß ein formgetreues Werkstück mit glatten Wandungen entsteht, welches
einer Nachbehandlung zur Formverbesserung nicht mehr bedarf.
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An und für sich ist es bereits bekannt, Bleche unter Anwendung von
gasförmigen, vorwiegend aber hydraulischen Druckmitteln gegen die formgebende Innenwand
eines geeigneten Werkzeuges zu drücken und zu verformen. Hierbei handelt es sich
jedoch um einen reinen Verformungsvorgang, wogegen bei der Erfindung die gleichzeitige
Preßschweißung in den Vordergrund gerückt wird.
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Desgleichen ist bereits vorgeschlagen worden, Bauteile durch Preßschweißung
im Druckkessel miteinander zu verbinden und bis zu einem gewissen Grade auch zu
verformen. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem Erfindungsgegenstand jedoch
dadurch, daß die Verformung und: die anschließende Schweißung im Flüssigkeitsbad
im Inneren eines unter Druck gesetzten Kesgels vor sich geht und daß ein zusätzliches
Verformungsmittel, welches von außen in das Bauteil eingeführt wird, nicht vorhanden
ist.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die Herstellung von Hohlkörpern
aus Eisen- oder Stahlblechen durch Preßschweißung zwischen beheizten Gesenken in
der Weise vorzunehmen, daß in den Gesenken der Außenform des Werkstückes entsprechende
Hohlformen vorgesehen sind und daß die Formgebung über Verformungseinlagen, die
der beabsichtigten Werkstückinnenform entsprechen, bewirkt wird. Es-handelt. sich
hierbei also um einen mechanischen Verformungsvorgang, -der recht umständlich ist
und den generellen Nachteil besitzt, daß er auf bestimmte Arten der Formgestaltung
beschränkt ist, da die -Verformungseinlagen so gestaltet sein müssen, daß sie sich
aus dem fertigen Werkstück entfernen lassen. Demgegenüber können beim Erfindungsgegenstand
die Hohlräume des Werkstückes beliebige Form aufweisen, da Verformungseinlagen nicht
benötigt werden.
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Nachstehend ist das Wesen der Erfindung an einem der Praxis entnommenen
Ausführungsbeispiel, nämlich der Herstellung von Kühlerzellen aus Leichtmetall,
beschrieben.
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In der Zeichnung ist dargestellt in Fig. i ein Querschnitt durch ein
zweiteiliges Preßschweißwerkzeug mit bereits zur Preßschweißung eingelegten Blechen,
unmittelbar vor der Vornahme der Preßschweißung; Fig. 2 entspricht Fig. i nach erfolgter
Schweißung und Anwendung des Druckmittels; Fig. 3 zeigt das Werkzeug im Grundriß;
Fig. q. stellt einen Seitenschnitt durch ein zweiteiliges Preßschweißwerkzeug mit
noch in der Form befindlichem Werkstück dar, nach erfolgter Anwendung des Druckmittels
innerhalb des Werkstückes; .
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Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung der fertigen Kühlerzelle;
Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Beispiel des Aussehens des Werkstückes
ohne Anwendung des Druckmittels.
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Das Preßschweißwerkzeug besteht aus dem Oberteil i und dem Unterteil
z. Beide Teile sind beheizt. Zwischen Oberteil i und Unterteil e befinden sich die
nicht vorgeformten Leichtmetallbleche 3 und q.. Ein Anschlußglied 5 gestattet die
Einführung des gasförmigen oder flüssigen Druckmittels in die Preßschweißform. Die
Werkzeuge besitzen Hohlräume 6, welche der Außenform des zu formenden Werkstückes
entsprechen, sowie an den Stellen, an denen ,Schweißwirkung eintreten soll, entsprechende
Stege 7, welche zum Zusammendrücken der Blechwandungen dienen.
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Die erhitzten Werkzeuge sind zwischen den Backen oder Stempeln einer
kräftigen Presse angeordnet und werden unter starkem Druck zusammengepreßt. Dabei
wird unter der gleichzeitigen Einwirkung von Druck und Wärme die Schweißverbindung
an den Stellen durchgeführt, an denen die Druckstege das Werkstück zusammendrücken.
Beim Preßschweißvorgang wird ein Teil des im Augenblick der Schweißung teigigflüssigen
Werkstoffes an den Schweißstellen seitlich herausgedrückt. Dies führt zu einer Formänderung
der zwischen den Schweißstellen befindlichen Partien des Werkstückes, welche sich
infolgedessen durchwölben, wie es z. B. in Fig. 6 dargestellt ist. Um letzteres
zu vermeiden, wird erfindungsgemäß ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel in
die Preßschweißform bei 5, Fig.3, eingeführt. Hierbei ist Voraussetzung; daß das
Druckmittel im Inneren der Preßschweißform Gelegenheit hat, in. die Hohlräume des
Werkstückes einzudringen. Ist dieses infolge der Ausbildung des Werkstückes nicht
der Fall, so kann das Druckmittel auch unmittelbar in das Werkstück übergeführt
werden, indem man eine Anschlußdüse aus dem Werkstück heraus durch die Preßschweißform
nach außen führt oder das Werkstück so ausbildet, daß Teile die Preßschweißform
überragen, so daß das Druckmittel durch letztere in das Werkstück geleitet werden
kann.
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Das in das Werkstück eingeführte gasförmige oder flüssige Druckmittel
bewirkt, daß die Wandungen
des Werkstückes fest gegen die Innenwandungen
des zur" Formgebung dienenden Preßschweißwerkzeuges gedrückt und auf diese Weise
in die gewünschte Form gebracht werden. Es kann nach dem geschilderten Vorgang das
fertiggeschweißte und geformte Werkstück der Form entnommen werden. Eine Nacharbeit
ist im allgemeinen nicht mehr erforderlich, abgesehen von der Entfernung etwa überstehender
und überflüssiger Randteile.
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Erfindungsgemäß findet der Vorgang der Preßschweißung und der Formgebung
durch Einführung des Druckmittels in einem Arbeitsgang innerhalb der gleichen Werkzeuge
statt. Hierbei ist es gleichgültig, ob die beiden Arbeitsgänge, die Preßschweißung
und die Verformung, zeitlich zusammenfallen oder hintereinander stattfinden. Die
Erfindung offenbart einen Weg zur Herstellung, d. h. zur Preßschweißung und gleichzeitigen
Formgebung, von vorwiegend aus -Leichtmetallblechen bestehenden Werkstücken, ohne
daß @ es einer Vor-oder Nachformung der zu verbindenden Teile bedarf. Die Anwendung
des Verfahrens ist jedoch nicht auf mehrwandige Werkstücke beschränkt, sie kann
sich auch auf einwandige Bauteile erstrecken, sofern diese außer der Verbindung
durch Preßschweißung einer Formgebung unterworfen werden sollen, z. B. auf Werkstücke,
die nur aus einem Blech bestehen, welches durch Preßschweißung mit anderen in das
Werkzeug eingebrachten Teilen verbunden und zugleich verformt werden soll. In einem
derartigen Fall kann das gasförmige oder flüssige Druckmittel einseitig angreifend
in das Preßschweißwerkzeug eingeführt werden.