DE2166650C3 - Verfahren zum Punktschweißen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Punktschweißen zweier miteinander in Berührung stehender metallischer Werkstücke aus gleichartigen Materialien.

Beim üblichen Punktschweißen wird zur Verschweißung von aus Blechen oder Drähten bestehenden Werkstücken gegeneinander wirkenden Druckelektroden Strom zugeführt, der infolge des elektrischen Widerstands des Werkstoffs, insbesondere durch den hohen Widerstand an der Berührungsstelle der Werkstückteile, diese auf die Schweißtemperatur erwärmt, so daß sie unter Druck unter Ausbildung einer Verschweißung miteinander vereinigt werden können.

Weiterhin ist es bekannt, metallische Werkstücke durch Explosionsschweißen miteinander zu verbinden, bei dem die durch eine Sprengung hervorgerufenen Stoßwellen an der Berührungsstelle der miteinander zu verschweißenden Werkstücke hohe Drücke und Temperaturen erzeugen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein leicht ausführbares Verfahren zum Punktschweißen zweier miteinander in Berührung stehender metallischer Werkstücke mittels Spannungswellen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch elektromagnetische Abstoßung zweier Magnetfelder eine Spannungswelle erzeugt und auf die Stelle konzentriert wird, an der die punktförmige Verschweißung der beiden Werkstücke stattfinden soll. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit einer verhältnismäßig kleinen und gut zu handhabenden Vorrichtung auf einfache Weise durchführen. Diese Vorrichtung kann in einfachster Ausgestaltung aus einer Einheit zur Erzeugung eines Stromimpulses, die mit einer Flachspule verbunden ist, einem scheibenförmigen, induktiv wirkenden Aluminium- oder Kupfertreiber und einem Verstärkerteil bestehen, der die durch den Treiber erzeugte Spannungswelle auf die zu verschweißenden Werkstücke fokussiert. Auf der dem Treiber gegenüberliegenden Seite der miteinander zu verschweißenden Werkstücke ist ein aus einer Masse bestehender Reflektor angeordnet, während zur Aufnahme des Rückstoßes hinter der Flachspule eine weitere Masse angeordnet ist Der der Flachspule zugeführte Stromimpuls baut um die Spule herum ein fio magnetisches Feld auf, das seinerseits in dem aus Aluminium oder Kupfer bestehenden Treiber einen Strom induziert. Dieser induzierte Strom baut ein magnetisches Feld um den Treiber herum auf. Da sich die Magnetfelder abstoßen, wird eine kräftige Span- <>s nungswelle erzeugt, die durch das Verstärkerteil auf den zu verschweißenden Bereich der Werkstücke fokussiert wird, so daß dieser momentan plastisch wird und diese aufgrund des erzeugten Druckes miteinander verschweißen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Vorrichtung zum Punktschweißen mit Hilfe einer elektromagnetisch erzeugten Spannungswelle schematisch dargestellt ist

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Einheit 8 zur Erzeugung eines Stromimpulses, einem Spannungswellengenerator 6, einem Verstärkerteil 16 für die erzeugte Spannungswelle, einem Reflektor 20 zum Reflektieren der durch das Werkstück 18 geleiteten Spannungswelle und einer den Rückstoß aufnehmenden Masse 10. Die Einheit 8 zur Erzeugung eines Strom'mpulses weist eine Stromquelle 32, die aus dem Netz bestehen kann, und einen Schalter 30 auf, die parallel zu einer Kondensatorbatterie 20 geschaltet sind, die ihrerseits durch einen Schalter 26 mit dem Spannungswellengenerator 6 verbunden ist Der Spannungswellengenerator 6 besteht aus einer Flachspule 12 und einem Treiber 14, die stumpf aufeinanderliegend angeordnet sind. Der Treiber 14 kann aus Aluminium oder aus gehärtetem Kupfer bestehen. Die durch den Treiber 14 erzeugte Spannungswelle läuft durch den Verstärkerteil 16 und einen Kopf 24, so daß die Spannungswelle in dem zu verschweißenden Bereich 18 der Werkstücke 1,2 fokussiert wird. Das Werkstück 2 liegt auf der gehärteten Fläche 22 der den Reflektor 20 bildenden Masse an.

Im Betrieb wird die Kondensatorbatterie 28 durch die Stromquelle 32 aufgeladen, wenn der Schalter 30 geschlossen wird. Nachdem die Kondensatorbatterie 28 aufgeladen ist, wird der Schalter 30 geöffnet und der Schalter 26 geschlossen, so daß ein Stromimpuls von hoher Amperezahl und kurzer Dauer durch die Flachspule 12 fließt, wobei die Dauer des Stromimpulses in der Größenordnung von Mikrosekunden liegt. Infolgedessen baut sich um die Flachspule 12 herum ein Magnetfeld hoher Intensität auf. Dieses Feld tritt in Wechselwirkung mit dem um den Treiber herum erzeugten Magnetfeld, der als Sekundär-Wicklung mit einer Windung eines Transformators wirkt, in der ein starker Strom induziert wird. Der durch den Treiber 14 fließende induzierte Strom baut ein Magnetfeld hoher Intensität um den Treiber 14 herum auf. Die beiden Magnetfelder hoher Intensität stoßen einander ab und erzeugen in dem Treiber 14 eine Spannungswelle, die durch das Verstärkerteil 16 und den Xopf 24 in die miteinander zu verschweißenden Werkstücke 1,2 läuft. Der Kontaktpunkt zwischen den beiden Werkstücken I₁ 2 wirkt als Energiesenke, in der die durch die fokussierte Spannungswelle auf das Metall ausgeübte Energie in Wärmeenergie umgesetzt wird. Die an dem Kontaktpunkt erzeugte Wärme ist groß genug, um die beiden Werkstücke an dieser Stelle aufzuschmelzen und dadurch miteinander zu verbinden. Zweckmäßig ist es, eines der beiden Werkstücke zu erwärmen, so daß sich die Schweißung leichter durchführen läßt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wurde mit Erfolg zum Punktschweißen zweier metallischer Werkstücke verwendet. Die Vorrichtung kann in einem Rahmen fest angeordnet werden, sie kann aber auch als tragbare Einheit ausgeführt werden, die dann von der Bedienungsperson gehalten werden muß. Ist die Vorrichtung als tragbare Vorrichtung ausgebildet, ist in das Verstärkerteil 16 ein Bolzen eingeschraubt, der sich durch die den Rückstoß aufnehmenden Masse 10 hindurcherstreckt und mit einer Mutter versehen ist, so

daß die Bauteile eng beieinander gehalten werden. 1st die Vorrichtung in einem Rahmen angeordnet, erstreckt sich ein Bolzen durch die Masse 10 und das Verstärkerteil 16. um diese Bauteile miteinander zu zentrieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Punktschweißen zweier miteinander in Berührung stehender metallischer Werkstücke aus gleichartigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß durch elektromagnetische Abstoßung zweier Magnetfelder eine Spannungswelle erzeugt und auf die Stelle konzentriert wird, an der die punktförmige Verschweißung der beiden Werkstücke stattfinden soll.