Verfahren zur Herstellung einer Stumpfschweissverbindung durch Kaltpressschweissen und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Kaltpressschweissen, das heisst auf das Zu sammenschweissen von Elementen durch An legung eines genügenden Druckes, um das Fliessen des Metalles zu verursachen.
Es sind bereits- Vorschläge für das Zusam menschweissen von Elementen unter Verwen dung des Kaltpressschweissens gemacht wor- . den, aber bis jetzt ist kein Verfahren vorge schlagen worden, mittels welchem zwei Ele mente unter Verwendung des Kaltpress- schweissverfahrens stumpfgeschweisst werden können. Es gibt natürlich verschiedene Arten der Stumpfschweissung von Elementen unter Verwendung einer Flamme oder von Elektri zität zur Erwärmung, wobei nach genügender Erwärmung der aufeinanderstossenden Ober flächen das Metall gestaucht wird und die Schweissung stattfindet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Stumpfschweissverbindung durch Kaltpressschweissen ist dadurch ge kennzeichnet, dass jedes Element in der Nähe des Endes, welches mit dem andern Element verbunden werden soll, in einer solchen Weise festgehalten wird, dass eine seitliche Verwer fung verhindert, jedoch ein gewisses seitliches Fliessen des Materials jedes Elementes an der Stossfuge möglich ist, und dass die Elemente derart zusammengepresst werden, dass das Ma terial beider Elemente an der Verbindungs- stelle seitlich ausfliesst und dabei die Elemente zusammengeschweisst werden.
Die aneinanderstossenden Enden müssen über ihre Haltemittel derart vorstehen, dass sie nicht unter dem angelegten Druck zusam menknicken. Es ist jedoch wichtig, dass die Länge der vorstehenden Teile grösser sein sollte als ein bestimmtes Minium, und dieses Minimum hängt von den Abmessungen und dem Material des Elementes ab. So ist beim Stumpfschweissen von zwei Rundstäben mit 6,4 mm Durchmesser aus reinem Aluminium eine vorstehende Länge von beispielsweise 1;6 mm unbefriedigend, während eine vorste hende Länge von etwa 4,8 mm oder etwas mehr ganz zufriedenstellend ist.
Es scheint, dass, wenn dies vorstehende Länge ungefähr gleich oder etwas geringer ist als ' der Durch messer des Materials und Druck ausgeübt wird, bis die effektive Ausladung auf jeder Seite der Mittelebene der Schweissung auf etwa ein Viertel ihrer ursprünglichen Länge oder etwas weniger verringert wird, eine zu friedenstellende Schweissung stattfindet.
Beim Stumpfschweissen zweier Drähte werden zweckmässigerweise die zusammenzu f n <B>-</B> den Enden, nachdem ihre Enden recht- ügen winklig zur L_ ängsausdehnung zugeschnitten worden sind, durch Kratzbürsten gereinigt. Die beiden Drähte können dann in Einspann- backen gehalten werden, welche beispielsweise aus zweiteiligen Blöcken bestehen könnten, wobei jede Einspannbacke eine mit jedem Block gemeinsame Bohrung besitzt, welche Bohrung von gleichem oder etwas geringerem Durchmesser als derjenige des Drahtes sein kann.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Vorrichtung dargestellt.
Fig.1 ist eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, Fig.2 ein Grundriss derselben.
Fig. 3 zeigt schematisch zwei Werkstückc zu Beginn der Schweissung.
Fig.4 zeigt schematisch das durch die Schweissung erhaltene Werkstück.
Fig. 5 ist ein Grundriss einer zweiten Aus führungsform der Vorrichtung, und Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI von Fig. 5.
Fig. 7 veranschaulicht die Herrichtung des Endes eines Drahtes für die Schweissung.
In den zu beschreibenden Beispielen werden zwei Stäbe aus halbhartem, elektrolytisch her gestelltem Reinaluminium von 6,4 mm Durch messer stumpfgeschweisst, und vor dem Ein setzen in die Vorrichtung werden die zu sammenzuschweissenden Enden beispielsweise in einer Drehbank rechtwinklig zur Längs ausdehnung flach zugerichtet und diese En den dann mechanisch durch Kratzbürsten ge reinigt, um sicherzustellen, dass keine dicke Oxydschicht mehr auf den Endoberflächen vorhanden ist.
Gemäss Fig.1 und 2 besteht die Vorrich tung zum Festhalten der Stäbe aus zwei im wesentlichen ähnlichen Werkzeugen 1 und 2, wobei das Werkzeug 2 mit den Dübelstiften 3 versehen ist, welche in nicht dargestellte Lö cher im Werkzeug 1 eingreifen, um zu ge währleisten, dass die Werkzeuge beim Schwei ssen richtig ausgefluchtet sind. Jedes Werk zeug 1 bzw. 2 hat die Form eines zweiteiligen Blockes und besteht aus einem obern Teil 4 bzw. 5 und einem untern. Teil 6 bzw. 7,. wobei die beiden Teile 4 und 6 bzw. 5 und 7 mittels vier 9,5-mm-Schraubenbolzen 8 bzw. 9 und den in Löcher der untern Teile 6. und 7 ein greifenden Stiften 10 bzw. 11, die in den obern Teilen 4 und 5 festsitzen, zusammen geklemmt werden.
Jedes Werkzeug 1 bzw. 2 ist mit einer zentralen Bohrung 12 bzw. 13, von welcher sich die eine Hälfte im einen Teil und die andere Hälfte im andern Teil be findet, versehen, wobei der Durchmesser jeder Bohrung etwa 1/1o mm kleiner gewählt wird als der Durchmesser der stumpfzuschweissen den Aluminiumstäbe. Tatsächlich misst der Durchmesser der Bohrung in jedem Werk zeug 6,12 mm, und die Mündung der Bohrung an der Schweissstelle ist unter einem Winkel von 45 bis auf einen Durchmesser von 7,9 mm abgeschrägt.
Der Zweck der Ausführung der Bohrungen 12 und 13 mit Untermass ist die Sicherstellung, dass die Stäbe, wenn sie in die Werkzeuge 1 und 2 eingespannt sind, nicht in der Längsrichtung gleiten können und da durch ermöglicht wird, dass ein Druck quer durch die Enden der Werkzeuge und damit auch auf die aneinanderliegenden Flächen oder Enden der zusammenzuschweissenden Stäbe ausgeübt wird. Eine Riffelung scheint in den Bohrungen 12 und 13 nicht erforder lich zu sein, vorausgesetzt, dass eine genü gende Länge Draht, im vorliegenden Beispiel sind es über 76 mm, im Werkzeug 1 oder 2 eingespannt ist.
Wenn, wie in Fig.3 gezeigt wird, eine Schweissung auszuführen ist, wird jeder Stab in dem für ihn bestimmten Werkzeug einge spannt und steht 4,8 mm über die Stirnfläche des Werkzeuges vor. Die Werkzeuge 1 und 2 mit den eingespannten Stäben 14 und 15 (Fig. 3) werden in eine Presse eingesetzt und die beiden Werkzeuge gegeneinandergepresst, um so einen Druck an der Stossfuge der Stäbe auszuüben. Im vorliegenden Beispiel wird ein Druck von 4 Tonnen angewendet und die Werkzeuge 1 und 2 gegeneinanderbewegt, bis sich, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Scheibe 16 von Metall zwischen den sich gegenüberlie genden Enden der Werkzeuge gebildet hat und die Schweissung bewirkt worden ist.
Die Dicke der Scheibe 16 ist 2,4 mm und weist einen Durchmesser von annähernd _12,7 mm auf, und diese sich ergebenden Abmessungen scheinen eine zufriedenstellende Schweissung zu ergeben, und zwar nicht nur in der Mitte der Scheibe über den Querschnitt des ur sprünglichen Durchmessers, sondern auch bis beinahe an die Peripherie der Scheibe.
Wenn der Druck angelegt wird, beginnen sich die vorstehenden Enden der Stäbe 14 und 15 radial von ihren aneinanderliegenden Stirnflächen weg bis ganz nach hinten zu den sich gegenüberliegenden Stirnendflächen der Werkzeuge 1 und 2 auszubauchen. Die Werk zeuge zwingen das Metall, radial auswärts zu fliessen, und dadurch, dass die Enden der bei den Stäbe in enger Berührung miteinander sind, bewirkt dieses Fliessen des Metalles die Schweissung. Es muss darauf geachtet ' wer den, dass der Abstand zwischen den beiden Werkzeugen 1 und 2 nicht auf einen zu klei nen Wert reduziert wird.
In einem Mikroquerschnitt zeigt eine wie oben beschrieben hergestellte Schweissverbin dung eine gute Schweissung innerhalb eines Durchmessers von 9,5 mm. Wenn solch eine Schweissung einem Zugversuch ausgesetzt wird, so zeigen Versuche, dass die Schweissung nicht versagt und ein Bruch an einer von der Schweissung entfernten Stelle in einem der Stäbe stattfindet. Das überschüssige Metall der Scheibe 16, das über die Oberflächen der Stäbe 14 und 15 vorsteht, kann entfernt wer den; falls erforderlich, kann die Schweissstelle unter Anwendung von Wärme, z. B. durch Ausglühen, nachbehandelt werden.
Im oben beschriebenen Beispiel ist die Mündung jeder Bohrung 12 bzw. 13 abge schrägt und, wie in Fig. 4 gezeigt, nimmt das Metall an der Schweissstelle die Gestalt der Mündungen der Bohrungen an. Der endgül tige Abstand zwischen den Werkzeugen 1 und 2 wird durch den angelegten Druck bestimmt, ausser wenn irgendeine Art von Anschlag zwischen die Werkzeugelemente eingesetzt wird.
Damit der angelegte Druck nicht sorgfäl tig reguliert werden muss, können die Werk zeuge selbst als Anschläge wirken, und ein Werkzeug dieser Ausbildungsform, welches bestimmt ist, mit einem gleichartigen Werk zeug zusammenzuwirken, ist in Fig. 5 und 6 ; dargestellt. In diesen Figuren. besteht die Vor richtung 16 aus zwei Teilen 17 und 18, welche wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch nicht dargestellte Bolzen zusammengespannt werden. Wenn die Bohrung 19 hergestellt wird, werden die beiden Teile 17 und 18 in einem kleinen Abstand voneinander fixiert und die Bohrung 19 auf den genau gleichen Durchmesser wie der einzuspannende Draht ausgebohrt.
Indem man den beiden Teilen, gestattet, näher zusammenzukommen, wenn der zu schweissende Teil -sich in der Bohrung 1.9 befindet, wird der Teil wirksam einge spannt. Tatsächlich ist die in Fig. 5 und 6 gezeigte Vorrichtung für Drähte von 1,5 mm Durchmesser bestimmt, und ein Spalt 20 von 0,051 mm wird zwischen den Teilen 17 und 18 vorgesehen, wenn die Bohrung 19 herge stellt wird.
An der Schweissmündung der Bohrungen 19 ist die Werkzeugstirnfläche 21 ausgenom men, um eine ringförmige Ausnehmung 22 zu bilden, und in dieser Ausnehmung 22 aus ladend ist ein ringförmiger, die Bohrung 19 umgebender Bund 23 vorhanden. Die Aussen seite des Bundes 23 besitzt eine Abschrägung von 60 , und durch die Höhe des Bundes 23 wird die endgültige Dicke des Pressgrates an der Schweissung bestimmt, wobei die Werk zeugstirnfläche 21 auf die entsprechende Werkzeugstirnfläche 21 des andern Werkzeu- ges zu liegen kommt.
Die Höhe des Bundes 23, das heisst der Stauchfläche, wird 'so ge wählt, dass diejenige Pressgratdicke erzeugt wird, welche die beste Schweissung ergibt, und im vorliegenden Beispiel besitzt die Ausneh- inung 22 eine Tiefe von 0;5 mm und einen Durchmesser von 6,4 mm, und der Bund 23 ist 0,152 mm unterhalb der Stirnfläche 21 an geordnet und weist einen Durchmesser von 2,4 mm auf. Die Stirnfläche 21 bildet die Anschlagfläche, währenddem der Bund " 23 eine Fläche bildet, die als Stauchfläche be zeichnet werden kann, wobei der Hauptteil der Ausnehmung 22 einen Spielraum bildet.
Bei Versuchen mit Stäben aus halbhartem elektrolytisch erzeugtem Reinaluminium und einem Durchmesser von 6,4 mm und unter Verwendung einer Ausladung von 6,4 mm in Werkzeugen der in Fig.1 und 2 gezeigten Art wurden verschiedene Pressgratdicken aus probiert. In jedem Falle wurde der Pressgrat an der Schweissung abgefeilt, und es kann festgestellt werden, dass bei einer Pressgrat- dicke von 2 mm die Festigkeit der Verbindung sich ihrem Maximum nähert. Es ist festgestellt worden, dass die maximale Festigkeit an der Schweissstelle für einen gleichbleibenden Schweissdruck bei einer dem Stabdurchmesser ungefähr gleichen Ausladung erreicht wird.
Wie bereits erwähnt, scheint es, dass mit einer dem Durchmesser des Materials unge fähr entsprechenden Ausladung und einer ge samten Pressgratdicke von einem Drittel oder weniger der Ausladung zufriedenstellende Schweissungen erzielt werden können. Es ist leicht einzusehen, dass die Zuberei tung der Enden der Stäbe oder Drähte einen schwierigen Teil des Schweissverfahrens dar stellt und, wie oben beschrieben, werden die Enden der Stäbe oder Drähte beispielsweise in einer Drehbank rechtwinklig flach abge stochen und dann mittels einer Bürste ge kratzt.
Bei Stäben oder Drähten von 6,4 mm oder -ungefähr diesem Durchmesser ist dieses Verfahren der Zubereitung ganz befriedigend, aber unverkennbar ist dieses Verfahren bei Drähten von kleinerem Durchmesser schwieri ger anzuwenden. Ein anderes Verfahren, wel ches sich besonders für Drähte von kleinerem Durchmesser als geeignet erwiesen hat, ist die Verwendung eines Paares abgeschrägter und sich in einem Punkt treffender Schneidkan ten, welche die stumpfzuschweissende Stirn Fläche des einen Drahtes rechtwinklig und die andere keilförmig bearbeiten.
Es ist festge stellt worden, dass ein nachfolgendes Kratz bürsten nicht erforderlich ist' und dass hand betätigte Kantenmesser für diesen Zweck ver wendet werden können, vorausgesetzt, dass Sorge getragen wird, dass die Schneidekanten im rechten Winkel zur Achse des Drahtes und zur Richtung des angelegten Schweissdruckes gehalten werden. Wie Fig. 7 zeigt, weisen die beiden Schneidmesser 24 und 25 gerade Schnittflächen 26, welche die erforderliche flache Stirnfläche 28 am Draht 29 für das Stumpfschweissen erzeugen, und die Stirnflä chen 30 und 31 auf, welche in einem Winkel von beispielsweise 50 zu den Stirnflächen 26 geneigt sind, um das Abschneiden des Draht endes 32 zu bewirken, das dann fortgeworfen wird.
Mit nach diesem Verfahren abgeschnit tenen Drähten 28 sind befriedigende Stumpf schweissungen mit Aluminiumdraht bei Aus ladungen von etwas grösserer Länge als ein Drahtdurchmesser bis 1i/$ Durchmesser bis hinunter auf 2/3 Drahtdurchmesser gemacht worden.
Wenn gewünscht, kann eine gemäss einem der oben beschriebenen Verfahren bewirkte Schweissung einem weiteren Pressvorgang im gleichen Sinne unterworfen werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Eine doppelte Pressung kann angewandt werden, um eine gute Schweissung sicherzustellen.
So können zwei abgeflachte und mittels Bürste gekratzte Drähte, beispielsweise aus Neusilber, mitein ander stumpfverschweisst werden, unter An wendung einer Ausladung von beispielsweise der Grösse eines Drahtdurchmessers, um ein Kleberz zu erzielen, worauf die Drähte von ihren Einspannwerkzeugen freigegeben, die Werkzeuge den Drähten entlang zurückbewegt werden und eine weitere Pressung ausgeführt wird, wobei die gesamte wirksame Ausladung für jeden Draht ungefähr zwei Drahtdurch messer beträgt. Die Verformung an der Schweissstelle wird auf diese Weise in zwei Stufen ausgeführt, obwohl es deren noch mehr sein könnten.
Dieses Vorgehen ist vom Ge sichtspunkt der Abstützung der Drähte zur Vermeidung einer seitlichen Verwerfung von Vorteil, da so die nicht abgestützte Länge eines Drahtes auf ein Minimum beschränkt bleibt. Falls gewünscht, können die zu schwei ssenden Drähte oder andern Teile durch Füh rungen, Halter oder Stützen in solcher Weise eingespannt oder gehalten werden, dass sie schrittweise vorgeschoben werden können. Ausser dem Zusammenschweissen von Stä ben oder Drähten aus gleichem Material sind mit dem erfindungsgemässen Verfahren schon Schweissungen von Drähten oder Stäben aus verschiedenen Soffen ausgeführt worden.
So wurde mittels des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung bereits eine ausge zeichnete Stumpfschweissverbindung zwischen einem halbharten Reinaluminiumstab von 6,4 mm Durchmesser und einem weichen hoch leitungsfähigen Kupferstab von 6,4 mm Durch messer hergestellt. In diesem Falle waren die Ausladungen des Aluminiums und des Kup fers gleich gross, obwohl das Fliessen des Alu miniums grösser war als dasjenige des Kup fers.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch schon für das Stumpfverschweissen von Band material und von Winkelprofilen angewandt worden. Die vorliegende Erfindung kann auch für das Stumpfverschweissen von Stäben oder Drähten von verschiedenen Durchmessern an gewandt werden, aber in diesem Falle muss eventuell das vorstehende Ende des Stabes oder Drahtes mit dem grösseren Durchmesser verjüngt werden.
Process for producing a butt weld connection by cold pressure welding and device for carrying out the process. The present invention relates to cold pressure welding, that is to say to the welding together of elements by applying sufficient pressure to cause the metal to flow.
There are already proposals for the welding together of elements using cold pressure welding wor-. den, but so far no method has been proposed by means of which two elements can be butt-welded using the cold pressure welding process. There are of course different types of butt welding of elements using a flame or electricity for heating, whereby after sufficient heating of the abutting surfaces, the metal is compressed and the welding takes place.
The method according to the invention for producing a butt weld connection by cold pressure welding is characterized in that each element in the vicinity of the end which is to be connected to the other element is held in such a way that a lateral warping is prevented, but a certain lateral one Flow of the material of each element is possible at the butt joint, and that the elements are pressed together in such a way that the material of both elements flows out laterally at the connection point and the elements are welded together.
The abutting ends must protrude beyond their holding means in such a way that they do not bend together under the applied pressure. It is important, however, that the length of the protruding parts should be greater than a certain minimum, and this minimum depends on the dimensions and the material of the element. For example, when butt welding two round rods 6.4 mm in diameter made of pure aluminum, a protruding length of, for example, 1.6 mm is unsatisfactory, while a protruding length of about 4.8 mm or slightly more is quite satisfactory.
It appears that when this protruding length is approximately equal to or slightly less than the diameter of the material and pressure is applied until the effective overhang on either side of the midplane of the weld is reduced to about a quarter of its original length or slightly less , a satisfactory weld takes place.
When butt welding two wires, the ends are expediently cleaned by scraping brushes after their ends have been cut at right angles to the longitudinal extension. The two wires can then be held in clamping jaws, which could for example consist of two-part blocks, each clamping jaw having a bore common to each block, which bore can be of the same or slightly smaller diameter than that of the wire.
In the accompanying drawing, two exemplary embodiments of the device used to carry out the method according to the invention are shown.
Fig.1 is a side view of the first embodiment, Fig.2 is a plan view of the same.
Fig. 3 shows schematically two work pieces at the beginning of the welding.
4 shows schematically the workpiece obtained by welding.
FIG. 5 is a plan view of a second embodiment of the device, and FIG. 6 is a section along line VI-VI of FIG. 5.
Fig. 7 illustrates the preparation of the end of a wire for welding.
In the examples to be described, two rods made of semi-hard, electrolytically made pure aluminum of 6.4 mm diameter are butt-welded, and before a set in the device, the ends to be welded together are trimmed flat in a lathe, for example, at right angles to the longitudinal extension and these ends which is then cleaned mechanically with scraper brushes to ensure that there is no longer a thick layer of oxide on the end surfaces.
According to FIGS. 1 and 2, the device for holding the rods consists of two essentially similar tools 1 and 2, the tool 2 being provided with the dowel pins 3 which engage in holes, not shown, in the tool 1 to ensure ge that the tools are properly aligned when welding. Each work tool 1 or 2 has the shape of a two-part block and consists of an upper part 4 or 5 and a lower part. Part 6 or 7 ,. the two parts 4 and 6 or 5 and 7 by means of four 9.5 mm screw bolts 8 and 9 and the pins 10 and 11 which engage in holes in the lower parts 6 and 7 and which are located in the upper parts 4 and 5 are stuck, clamped together.
Each tool 1 or 2 is provided with a central bore 12 and 13, of which one half is in one part and the other half in the other part be, provided, the diameter of each bore being selected about 1 / 1o mm smaller than the diameter of the butt welded aluminum rods. In fact, the diameter of the hole in each tool measures 6.12 mm, and the mouth of the hole at the welding point is beveled at an angle of 45 to a diameter of 7.9 mm.
The purpose of making the bores 12 and 13 undersized is to ensure that the rods, when clamped in the tools 1 and 2, cannot slide in the longitudinal direction, thereby enabling pressure to be applied across the ends of the Tools and thus also on the adjacent surfaces or ends of the rods to be welded together. A corrugation does not seem to be required in the bores 12 and 13, provided that a sufficient length of wire, in the present example it is more than 76 mm, is clamped in the tool 1 or 2.
If, as shown in Fig. 3, a weld is to be carried out, each rod is clamped in the tool intended for it and protrudes 4.8 mm above the end face of the tool. The tools 1 and 2 with the clamped rods 14 and 15 (FIG. 3) are inserted into a press and the two tools are pressed against one another in order to exert pressure on the butt joint of the rods. In the present example, a pressure of 4 tons is applied and the tools 1 and 2 moved against each other until, as shown in Fig. 4, a disc 16 of metal has formed between the opposite ends of the tools and the welding has been effected .
The thickness of the disk 16 is 2.4 mm and has a diameter of approximately 12.7 mm, and these resulting dimensions appear to give a satisfactory weld, and not just in the center of the disk across the cross-section of the original diameter , but also almost to the periphery of the disc.
When the pressure is applied, the protruding ends of the rods 14 and 15 begin to bulge radially away from their abutting end faces all the way back to the opposing end faces of the tools 1 and 2. The tools force the metal to flow radially outward, and because the ends of the rods are in close contact with each other, this flow of metal causes the weld. It must be ensured that the distance between the two tools 1 and 2 is not reduced to too small a value.
In a micro-cross section, a welded connection produced as described above shows a good weld within a diameter of 9.5 mm. If such a weld is subjected to a tensile test, tests show that the weld does not fail and that a break occurs at a point in one of the rods remote from the weld. The excess metal of the disc 16 that protrudes from the surfaces of the rods 14 and 15 can be removed who the; if necessary, the weld can be welded using heat, e.g. B. by annealing can be post-treated.
In the example described above, the mouth of each bore 12 or 13 is chamfered and, as shown in Fig. 4, the metal at the weld takes the shape of the mouths of the holes. The final distance between tools 1 and 2 is determined by the pressure applied, unless some type of stop is inserted between the tool elements.
So that the applied pressure does not have to be carefully regulated, the tools themselves can act as stops, and a tool of this embodiment, which is intended to cooperate with a similar tool, is shown in FIGS. 5 and 6; shown. In these figures. consists of the device 16 consists of two parts 17 and 18, which are clamped together as in the first embodiment by bolts, not shown. When the bore 19 is made, the two parts 17 and 18 are fixed at a small distance from one another and the bore 19 is drilled to exactly the same diameter as the wire to be clamped.
By allowing the two parts to come closer together when the part to be welded is in bore 1.9, the part is effectively clamped. In fact, the device shown in Figs. 5 and 6 is intended for wires of 1.5 mm diameter, and a gap 20 of 0.051 mm is provided between the parts 17 and 18 when the bore 19 is Herge.
At the weld mouth of the bores 19, the tool face 21 is ausgenom men to form an annular recess 22, and in this recess 22 from loading an annular collar 23 surrounding the bore 19 is present. The outside of the collar 23 has a bevel of 60, and the height of the collar 23 determines the final thickness of the press burr at the weld, the tool face 21 resting on the corresponding tool face 21 of the other tool.
The height of the collar 23, that is to say the upsetting surface, is selected so that the press burr thickness is produced which results in the best weld, and in the present example the recess 22 has a depth of 0.5 mm and a diameter of 6.4 mm, and the collar 23 is arranged 0.152 mm below the end face 21 and has a diameter of 2.4 mm. The end face 21 forms the stop surface, while the collar "23" forms a surface that can be characterized as an upsetting surface be, the main part of the recess 22 forms a clearance.
In tests with bars made of semi-hard electrolytically produced pure aluminum and a diameter of 6.4 mm and using a projection of 6.4 mm in tools of the type shown in FIGS. 1 and 2, different press flash thicknesses were tried out. In each case, the press burr at the weld was filed down, and it can be determined that with a press burr thickness of 2 mm, the strength of the connection approaches its maximum. It has been found that the maximum strength at the welding point for a constant welding pressure is achieved with an overhang approximately the same as the rod diameter.
As already mentioned, it seems that satisfactory welds can be achieved with a projection that corresponds approximately to the diameter of the material and a total press flash thickness of a third or less of the projection. It is easy to see that the preparation of the ends of the rods or wires is a difficult part of the welding process and, as described above, the ends of the rods or wires are cut flat at right angles, for example in a lathe, and then scratched with a brush .
This method of preparation is quite satisfactory for rods or wires of 6.4 mm or approximately this diameter, but unmistakably this method is more difficult to use with wires of smaller diameter. Another method which has proven particularly suitable for wires of smaller diameter is the use of a pair of beveled cutting edges which meet at one point and which machine the butt-welded end face of one wire at right angles and the other in a wedge shape.
It has been found that subsequent scraping is not necessary and that hand-operated edge cutters can be used for this purpose provided care is taken that the cutting edges are at right angles to the axis of the wire and the direction of the wire being applied Welding pressure are maintained. As FIG. 7 shows, the two cutting blades 24 and 25 have straight cut surfaces 26, which produce the required flat face 28 on the wire 29 for butt welding, and the Stirnflä surfaces 30 and 31, which are at an angle of, for example, 50 to the end faces 26 are inclined to effect the cutting of the wire end 32, which is then discarded.
With wires 28 cut according to this method, satisfactory butt welds with aluminum wire have been made with loads of slightly greater length than a wire diameter up to 1i / $ diameter down to 2/3 wire diameter.
If desired, a weld effected according to one of the methods described above can be subjected to a further pressing process in the same way in order to improve its properties. Double crimping can be used to ensure a good weld.
For example, two wires that are flattened and scratched with a brush, made of nickel silver, for example, can be butt-welded together, using a projection of, for example, the size of a wire diameter, in order to achieve an adhesive, whereupon the wires are released from their clamping tools and the tools along the wires are moved back and another pressing is carried out, the total effective projection for each wire is approximately two wire diameter. The deformation at the welding point is carried out in this way in two stages, although there could be more.
This approach is advantageous from the point of view of supporting the wires in order to avoid lateral warping, since the unsupported length of a wire is thus kept to a minimum. If desired, the wires or other parts to be welded can be clamped or held by guides, holders or supports in such a way that they can be advanced step by step. In addition to welding rods or wires made of the same material together, the method according to the invention has already been used to weld wires or rods made of different fabrics.
Thus, by means of the method according to the present invention, an excellent butt weld connection has already been made between a semi-hard pure aluminum rod of 6.4 mm diameter and a soft, highly conductive copper rod of 6.4 mm diameter. In this case, the projections of the aluminum and the copper were the same, although the flow of the aluminum was greater than that of the copper.
The inventive method has also been used for the butt welding of strip material and angle profiles. The present invention can also be used for butt welding rods or wires of various diameters, but in this case the protruding end of the rod or wire with the larger diameter may have to be tapered.