DE968008C

DE968008C - Verfahren zum Widerstandsschweissen, insbesondere Punktschweissen, von Leichtmetallen wie Aluminium u. dgl. unter Ultraschall-Schwingungen

Info

Publication number: DE968008C
Application number: DES37000A
Authority: DE
Inventors: Hans Cammerer; Dr Paul Wenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-31
Filing date: 1953-12-31
Publication date: 1958-01-02

Description

Verfahren zum Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, von Leichtmetallen wie Aluminium u. dgl. unter Ultraschall-Schwingungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, von Leichtmetallen wie Aluminium und ähnlichen leicht oxydierenden Metallen unter Einwirkung mechanischer Schwingungen.
Es ist bekannt, daß das Schweißen von Aluminium dadurch Schwierigkeiten bereitet, daß sich auf der Oberfläche ständig eine Oxydschicht hält, die eine wirksame Verbindung der zu verschweißenden Teile verhindert. Man hat hiergegen bereits vorgeschlagen, die Schweißstelle der Einwirkung mechanischer Schwingungen auszusetzen; jedoch konnte bisher auch mit diesem Verfahren kein wirtschaftlicher Erfolg erzielst werden, da es bisher nicht gelungen ist, wirtschaftlich die Intensität der Beschallung an der Schweißstelle so hoch zu halten, daß die Oxydhaut entfernt bzw. zerstört wird.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zum Schweigen zu entwickeln, bei dem diese Nachteile vermieden werden, d. h. also, bei dem auf wirtschaftliche Weise an die Schweißstelle mechanische Schwingungen von solcher Intensität gebracht werden können, daß mit Sicherheit eine Zerstörung der Oxydhaut erreicht wird.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, von Leichtmetallen wie Aluminium und ähnlichen leicht oxydierenden Metallen wird die Schweißstelle der Einwirkung mechanischer Schwingungen ausgesetzt. Jedoch wird das zu verschweißende Metall erfindungsgemäß unter Luftabschluß, z. B. in einer neutralen Paste, Flüssigkeit od. dgl. beschallt und unter Fortsetzung der Beschallung verschweißt, wobei - vorzugsweise unter Verwendung eines zusätzlichen Schwingungserzeugers - die Schwingungen während des Schweißvorganges über die Schweißelektrode auf die Schweißstelle übertragen werden, und daß die Schweißstelle nach dem Schweißen vorzugsweise ebenfalls unter Luftabschluß durch einen Zinnauftrag mit der Oberfläche des Werkstückes egalisiert wird, insbesondere in an sich bekannter Weise ebenfalls unter der Einwirkung mechanischer Schwingungen. Hierbei können die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Abstand von Schwinger und Metalloberfläche gering ist, d. h. nur wenige Millimeter beträgt, so daß sich die zu zertrümmernde Oxydhaut in an sich bekannter Weise in der Nähe der Kavitationszone befindet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können verschiedenartig ausgebildete Vorrichtungen verwendet werden. In einfachstem Falle werden Schwingungserzeuger und Schweißeinrichtung in Fbrtlaufrichtung des Gutes hintereinander angeordnet, so daß die Schweißstelle kurz vor Erreichen der Schweißeinrichtung der Einwirkung der mechanischen Schwingungen, beispielsweise der Schwingungen eines an sich bekannten Ultraschall-Schwingers, ausgesetzt und anschließend verschweißt wird.
Eine derartige Einrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise in einer Prinzipskizze dargestellt. Die beiden Bleche i und :2 werden in Richtung des Pfeiles 3 durch die Schweißeinrichtung ¢ bewegt. Vor der Schweißstelle, die durch die Elektroden 5 und 6 festgelegt ist, ist ein Ultraschall-Geber 7 angeordnet, durch den über eine -Paste8, die als Schicht auf den Blechen angeordnet ist, mechanische Schwingungen auf die zu verschweißenden Bleche übertragen werden. Hierbei kann es unter Umständen zweckmäßig sein, auch den Ultraschall-Geber im gleichen Rhythmus wie die Punktschweißeinrichtung zu takten, so daß lediglich die zu verschweißenden Stellen jeweils mit mechanischen Schwingungen beaufschlagt werden. Auch kann man die Schwingungserzeuger auf beiden Seiten der zu verschweißenden Bleche anordnen.
Es ist bekannt, daß beim Punktschweißen an der Schweißstelle Vertiefungen des Werkstückes entstehen, die insbesondere bei großflächigen Bauteilen im Fahrzeug- und Flugzeugbau nachträglich ausgeglichen werden müssen. Bei dem bisher bekannten Behandlungsverfahren hat man hierzu die Fläche gespachtelt und anschließend mit einem Farbanstrich versehen. Es sind auch Oberflächenschutzmittel bekanntgeworden, die diesen Anstrich entbehrlich machen. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können nun in folgerichtiger Weiterbildung des Erfindungsgedankens diese Vertiefungen ünd Ungleichmäßigkeiten der Schweißstelle dadurch beseitigt werden, daß sie durch einen Zinnauftrag egalisiert werden. Die Verzinneinrichtung kann hierbei in Durchlaufrichtung des Gutes unmittelbar hinter der Punktschweißeinrichtung angeordnet werden, da durch die vorhergehende Behandlung, d. h. die Beschallung, die zu verzinnende Stelle bereits vorbereitet ist, so daß ein gutes Haften des Zinnauftrages gewährleistet ist. In der Figur ist eine derartige Einrichtung gestrichelt eingezeichnet. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, die Verzinneinrichtung mit einem zusätzlichen Schwinger zu versehen.
Die Ausbildungsmöglichkeiten der Vorrichtung nach der Erfindung sind durch das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht erschöpft. Beispielsweise können die Schweißeinrichtung und die Beschallungseinrichtung zu einer Baueinheit vereinigt werden. Besonders vorteilhaft ist es vor allem, die Schweiß- und die Beschallungseinrichtung in einer Schwenkvorrichtung anzuordnen, die wechselweisg, vorzugsweise selbsttätig, die Schweiß- und die Beschallungseinrichtung an die Schweißstelle führt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird hierbei ein doppelter Erfolg erzielt. Es wird nämlich nicht nur eine gute Verbindung der Schweißstelle erzielt, sondern durch die Anordnung der Beschallungseinrichtung können auch die bei einer Schweißung ohne Beschallung auftretenden stengelförmigen Kristaile zerbrochen und dadurch die Güte und Dauerfestigkeit der Schweißung erhöht werden. Diese Stengelkristalle führen zu interkristallinen Korrosionen, die die Güte der Schweißstelle stark herabsetzen. Mit dem feinkörnigen. Gefüge, wie es nach dem Zerbrechen der Stengelkristalle erzielt wird, wird also sowohl die interkristalline Korrosion verhindert wie auch die Dauerfestigkeit der Schweißung erheblich heraufgesetzt.
Selbstverständlich ist es bei der erfindungsgemäßen Einrichtung 'auch möglich, die einzelnen Behandlungsphasen derart miteinander zu kombinieren, daß die einzelnen Ultraschall-Schwinger, die beispielsweise vor, bei und nach der Schweißung wirksam werden, von einem Generator taktmäßig nacheinander gespeist werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, von Leichtmetallen wie Aluminium und ähnlichen leicht oxydierenden Metallen unter Einwirkung von mechanischen, vorzugsweiseUltraschall-Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verschweißende Metall @ unter Luftabschluß, z. B. in einer neutralen Paste, Flüssigkeit u. dgl., besehallt und unter Fortsetzung der Beschallung verschweißt wird, wobei - vorzugsweise unter Verwendung eines zusätzlichen Schwingungserzeugers - die Schwingungen während des Schweißvorganges über die Schweißelektrode auf die Schweißstelle übertragen werden, und daß die Schweißstelle nach dem Schweißen vorzugsweise ebenfalls unter Luftabschluß durch einen Zinnauftrag mit der Oberfläche des Werkstückes egalisiert wird, insbesondere in an sich bekannter Weise ebenfalls unter der Einwirkung mechanischer Schwingungen.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger in geringem Abstand von der zu beschallenden Metalloberfläche gehalten wird, derart, daß in an sich bekannter Weise die zu zertrümmernde Oxydhaut sich in der Nähe der Kavitationszone der Schwingungen befindet.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle unter Verwendung eines zusätzlichen Schwingungserzeugers, vorzugsweise eines Ultraschall-Schwingers, geglättet wird.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschallungseinrichtung und die Schweißeinrichtung. im gleichen Rhythmus getaktet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4 mit Ultraschall-Schwingungserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ultraschall-Erzeuger im Takte des Arbeitsvorlaufes nacheinander an einen gemeinsamen Hochfrequenzgenerator angeschlossen werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' daß eine Schweißeinrichtung und eine Beschallungseinrichtung zu einer Baueinheit vereinigt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß- und die Beschallungseinrichtung in einer Schwenkvorrichtung angeordnet sind, die wechselweise, vorzugsweise selbsttätig, die Schweiß- und die Beschallungseinrichtung an die Schweißstelle führt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 72o 629, 740 454; schweizerische Patentschrift Nr. 251 946; USA.-Patentschrift Nr. 2 222 9o6; Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1953, SS.19.2.