DD264174A1 - METHOD AND DEVICE FOR RESISTANCE POINT WELDING OF NI-CR DRAINS ON NEUSILBER FLAT MATERIAL - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandspunktschweissen von Ni-Cr-Heizdraehten und aehnlichem Widerstandsdraht auf Neusilber-Flachmaterial im annaehernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers. Erfindungsgemaess wird eine elektrisch modifizierte Widerstands-Punktschweissmaschine verwendet, ueber die der Schweissstelle Energiepakete, bestehend aus mehreren Perioden andauernden Impulsen geringer Energie mit zwischengeschalteten Pausen, zum Vorwaermen der Schweissstelle eine zeitlang zugefuehrt werden, um anschliessend die Schweissstelle mit mehreren Perioden andauernden Impulsen mit hoher Energie zur Schweissung zu beaufschlagen. Fig. 2The invention relates to a method and a device for electrical resistance spot welding of Ni-Cr heating wires and similar resistance wire on nickel silver sheet in the annaehernden thickness range of the wire diameter. According to the invention, an electrically modified resistance spot welding machine is used, over which the welding point energy packets, consisting of several periods of low energy pulses with intervening pauses, are supplied for preheating the welding point for a while, then to the welding point with several periods of high-energy pulses for Apply welding. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandspunktschweißen von Ni-Cr-Heizdrähten und ähnlichem Widerstandsdraht auf Nousilber-Flachmaterial im annähernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers.The invention relates to a method and a device for electrical resistance spot welding of Ni-Cr heating wires and similar resistance wire on Nousilber flat material in the approximate thickness range of the wire diameter.

Charakteristik des bekannten SU ndes der TechnikCharacteristic of the known SU of the technology

Obwohl aus schweißtechnischor Sicht eine Verbindung von Ni-Cr-Draht mit Neusilberflachmaterial für das Wid irstandspunktschweißen als ungeeignet angesehen wird, wird eben diese Materialpaarung bei Thermorelais wegen seiner gerätetechnischen Vorteile und das Widerstandspunktschweißen wegen seiner werkzeugseitigen Einfachheit seit vielen Jahren angewendet.Although a connection of Ni-Cr wire with nickel silver flat material for welding point welding is considered to be unsuitable from a welding point of view, this combination of materials has been used for thermal relay because of its technical advantages and resistance spot welding because of its tool-side simplicity for many years.

Die dabei auftretenden Nachteile, wie mangelnde Festigkeit der Verbindung, Versprödung des Ni-Cr-Drahtes, querschnittsschwächende Deformierung des Ni-Cr-Drahtes und Rißbildung, wurden dabei in Kauf genommen.The resulting disadvantages, such as lack of strength of the compound, embrittlement of the Ni-Cr wire, cross-section weakening deformation of the Ni-Cr wire and cracking, were accepted.

Die Verfahren Elektronen- und Laserschweißen, die diese Nachteile möglicherweise verhindern könnten, sind zu investitionsaufwendig und damit zu teuer.The methods of electron and laser welding, which could possibly prevent these disadvantages, are too expensive in terms of investment and therefore too expensive.

Es wurde auch nach OT-OS 2214749 ein Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von dünnen Metalldrähten mit einem metallischen Werkstück bekannt. Nach diesem Verfahren wird durch eine prismatische, auf den Drahtdurchmesser bezogene Doppelelektrode zuvor durch Widerstandserwärmung im Bereich der Elektrodenspitzen das metallische Werkstück aufgeschmolzen. In diesem aufgeschmolzenen Bereich wird dann der Draht durch die tiefer in das erweichte Werkstück eindringende Doppelelektrode eingedrückt.It has also been known from OT-OS 2214749 a method and apparatus for connecting thin metal wires with a metallic workpiece. According to this method, the metallic workpiece is previously melted by resistance heating in the region of the electrode tips by a prismatic, on the wire diameter related double electrode. In this melted area, the wire is then pressed in by the double electrode penetrating deeper into the softened workpiece.

Nachteilig ist hierbei die aufwendige Gestaltung der Elektroden, die immer in ihrer prismatischen Form annähernd dem zu verarbeitenden Orahtdurchmesser angepaßt sein muß. Weiterhin verlangt diese Gestaltung der Elektroden eine gute Zugänglichkeit zur Schweißstelle, was in der Gerätetechnik nicht immer gegeben ist. Für eine Anwendung in automatisierten Fertigungsstrecken der Massenfertigung erscheint der Aufwand zum Eiektrodenwechsel sehr aufwendig.The disadvantage here is the complex design of the electrodes, which must always be adapted approximately in their prismatic shape to the processed wire diameter. Furthermore, this design of the electrodes requires good accessibility to the weld, which is not always the case in the device technology. For an application in automated production lines of mass production, the effort to Eiektrodenwechsel appears very expensive.

Für dünne Werkstücke, deren Dicke dem Drahtdurchmesser bis zum dreilachen Drahtdurchmesser entspricht, ist dieses Schweißverfahren wegen der besonderen drahtunterwandernden Ausbildung der Schweißlince ungeeignet.For thin workpieces, the thickness of which corresponds to the wire diameter up to three times the wire diameter, this welding method is unsuitable because of the special wire-submerging formation of the weld line.

Weiterhin wurde nach DT-AS 1615031 ein Verfahren zum elektrischen Widerstandspunktschweißen einer Stromzuführung mit einem Hitzdraht bekannt. Das Besondere und zugleich Nachteilige an diesem Verfahren ist die Verwendung eines zusätzlichen Einbettungsmaterials aus Kupfar. Über den auf dem Werkstück liegenden Hitzdraht wird noch ein dickeres Kupferdrahtstück quer aufgelegt und durch den Elektrodendruck kalt verformt, bevor durch den Schweißstrom die Einbettung des Hitzdrahtes zwischen Werkstück und Zusatzkupferdiaht erfolgt.Furthermore, according to DT-AS 1615031 a method for electrical resistance spot welding a power supply to a hot wire has been known. The special and disadvantageous aspect of this process is the use of an additional embedding material made of Kupfar. A thicker piece of copper wire is placed crosswise over the hot wire lying on the workpiece and cold-formed by the electrode pressure before the embedding of the hot wire between the workpiece and the additional copper wire is carried out by the welding current.

Für dünne Werkstücke, deren Dicke dem Drahtdurchmesser bis zum dreifachen Drahtdurchmesser entspricht und für beengte Platzverhältnisse im Schweißraum ist dieses Verfahren nicht geeignet.For thin workpieces whose thickness corresponds to the wire diameter up to three times the wire diameter and for cramped space in the weld space, this method is not suitable.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung (es Ausschußantoils bei der Herstellung von Widerstands-Schweißverbindungen von Ni-Cr-Draht auf Neusilberflachmaterial mit einer Dicke von annähernd doppeltem Drahtdurchmesser bei der TherirOrelaismassenfertigung.The aim of the invention is the elimination (rejection) of the production of resistance welded joints of Ni-Cr wire on nickel silver sheet having a thickness of approximately twice the diameter in the manufacture of thermo-masses.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Massenfertigung von Thermorelais ein automatisierbares, auf begrenztem Raum anwendbares ökonomisches Schweißverbindungsverfahren von Ni-Cr-Draht mit 0,4...0,6mm Durchmesser auf Neusiiber-Flachmaterial mit einer Dicke von 0,8 mm zu schaffen.The invention is based on the object for the mass production of thermal relays an automatable, applicable in a limited space economical Schweißverbindungsverfahren of Ni-Cr wire with 0.4 ... 0.6mm diameter on Neusiiber sheet with a thickness of 0.8 mm to accomplish.

Beim Widerstandspunktschweißen der Paarung Ni-Cr-Draht mit Nousilber-Flachmaterial tritt, bedingt durch den extrem unterschiedlichen elektrischen Widerstand beider Materialien, der Effekt auf, daß beim Fließen des Schweißstromes sich der Ni-Cr-Draht stark erhitzt und schmilzt, während das gut leitende Neusilber relativ kalt bleibt.In resistive spot welding of mating Ni-Cr wire with Nousilber sheet, due to the extremely different electrical resistance of both materials, the effect occurs that, as the welding current flows, the Ni-Cr wire heats up and melts while the good conductive one German silver remains relatively cold.

An der Kontaktstelle „zieht" jetzt das kalte Neusilber die Wärme aus dem Ni-Cr-Draht, und es entsteh: hier ein Bereich niedriger Temperatur und nkhl, wie gewünscht, bedingt durch den Übergangswiderstand, die Zona der Herausbildung dor Schweißlinse.At the point of contact now the cold nickel silver "pulls" the heat from the Ni-Cr wire, and it arises: here a range of low temperature and nkhl, as desired, due to the contact resistance , the zona of the formation of the nugget.

Als Gegenmaßnahme mußte die Energiezufuhr erhöht werden, wobei es leicht zu einer thermischen Überlastung des Ni-Cr-Drahtes mit den bekannten nega'iven Folgen einer unsicheren Schweißverbindung kam.As a countermeasure, the power supply had to be increased, whereby the Ni-Cr wire could easily be thermally overloaded with the well-known negative consequences of an unsafe weld.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:According to the invention the object is achieved by a method with the following method steps:

— Ni-Cr-Draht und Neusilber-Hachmaterial wird auf einer Unterelektrode einer Widerstandsschweißmaschine in Schweißposition gebracht.- Ni-Cr wire and nickel silver hoop material is placed in welding position on a bottom electrode of a resistance welding machine.

— Die zugehörige Oberelektrode wird in Schweißstellung gefahren.- The associated upper electrode is moved to welding position.

— Durch Stromimpulse geringer Energie dergestalt, daß nach mehreren Perioden von Stromimpulsen wahlweise immer impulsfreie Perioden zwischengeschaltet werden, erfolgt die Vorerwärmung des Schweißgutes so weit, daß die Temperatur des Ni-Cr-Drahtes unterhalb der thermischen Überlastung bleibt. Die Anzahl der Impulse und der zwischengeschalteten Pausen variieren entsprechend. !er Dicke das Ni-Cr-Drahtes von etwa 0,5... 1 sek.- By current pulses of low energy such that optionally after several periods of current pulses always pulse-free periods are interposed, the preheating of the weld metal takes place so far that the temperature of the Ni-Cr wire remains below the thermal overload. The number of pulses and the intermediate pauses vary accordingly. ! he thickness of the Ni-Cr wire of about 0.5 ... 1 sec.

— Nach erfolgter Vorerwärmung erfolgt die Sehweißung durch sprunghaften Übergang zu Impulsen höherer Energie bis zu neun Perioden Dauer.- After preheating, the vision is whitened by a sudden transition to pulses of higher energy up to nine periods duration.

Zur Realisierung des Verfahrens dient eine Widerstands-Feinpunktschweißmaschine bekannter Bauart, bei der die Unterelektrode als Drehteller ausgebildet ist und in deren Primärestromkreis ein Impuls-Steuergerät zur Realisierung des unterschiedlichen Phasenanschnittes und der Impulsfolgen eingefügt wurde. Sekundärseitig kann eine Gleichrichtereinheit eingeordnet werden, wenn mit pulsierendem Gleichstrom gearbeitet werden soll.To implement the method is a resistance fine spot welding machine of known type, in which the lower electrode is designed as a turntable and in the primary circuit, a pulse control device for implementing the different phase control and the pulse trains was inserted. On the secondary side, a rectifier unit can be classified if you want to work with pulsating direct current.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß vor Auslösung der Schweißimpulse durch eine Widerstandserwärmung die Temperatur des Neusilbers so weit angehoben wird, daß der Wärmeentzug beim Fließen des Schweißstromes auf ein Mindestmaß reduziert wird. Die Widerstands-Vorerwärmung erfolgt dabei über die geschlossenen Schweißelektroden durch kurze dosierte Stromimpulse geringerer Stromstärke, unterbrochen durch Pausen, die den Ni-Cr-Draht soweit erwärmen, daß der Bereich der thermischen Überlastung nicht erreicht wird. Über diese Pseudo-Heizquelle „heißer Draht" wird dann das Neusilber vorgewärmt.The advantage of this method is that before triggering the welding pulses by a resistance heating, the temperature of the nickel silver is raised so much that the heat extraction is reduced to a minimum in the flow of welding current. The resistance preheating takes place via the closed welding electrodes by short metered current pulses of lower current intensity, interrupted by pauses that heat the Ni-Cr wire to the extent that the range of thermal overload is not reached. The nickel silver is then preheated via this pseudo-heat source "hot wire".

Diese Lösung bietet weiterhin den gerätetechnischen Vorteil, ohne wesentlichen zusätzlichen mechanischen Aufwand mit einfacher mechanischer Technik auszukommen. Dadurch wird eine Automatisierung des Verfahrens nicht ,zusätzlich beeinträchtigt.This solution further provides the device technical advantage of getting along without significant additional mechanical effort with simple mechanical technology. As a result, an automation of the process is not, additionally impaired.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: den schematischen Aufbau der Schweißanordnung für wahlweisen Wechsel- oder Gleichstrombetrieb Fig. 2: das Diagramm des Stromverlaufs für Vorwärmen und Schweißen bei Wechselstrombetrieb.Fig. 1: the schematic structure of the welding arrangement for selective AC or DC operation Fig. 2: the diagram of the current waveform for preheating and welding in AC operation.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens für wahlweise Wechsel- oder Gleichstrombetrieb dargestellt.In Fig. 1, the schematic structure for implementing the method according to the invention for either AC or DC operation is shown.

An einem Schweißtrafo 18 ist primärseitig ein Impuls-Steuergerät 17 angeschlossen. Sekundärseitig ist über die Anschlußpunkte 9 und 5 die vertikal vorfahrbare Oberelektrode 1 angeschlossen. Diese Oberelektrode 1 ist mit einem Hubzählor 4 gekoppelt. Dieser Hubzähler 4 ist steuerungstechnisch mit einem Stelltrieb 16 verbunden. Weiterhin ist sekundärseitig über die Anschlußpunkte 12 und 13 die Unterelektrode 15 angeschlossen. Diese Unterelektrode 15 ist als Drehteller ausgebildet, der um die Achse 14 durch den Stelltrieb 16 um einen Winkelbetrag von beispielsweise sechs Grad nach Realisierung einer eingestellten Hubzahl verschwenkt wird.At a welding transformer 18, a pulse control unit 17 is connected on the primary side. On the secondary side, the vertically retractable upper electrode 1 is connected via the connection points 9 and 5. This top electrode 1 is coupled to a stroke counter 4. This stroke counter 4 is control technology connected to an actuator 16. Furthermore, the secondary electrode 15 is connected on the secondary side via the connection points 12 and 13. This sub-electrode 15 is formed as a turntable which is pivoted about the axis 14 by the actuator 16 by an angular amount of, for example, six degrees after the realization of a set number of strokes.

Auf der tellerförmigen Unterelektrode 15 liegt als Schweißgut der Ni-Cr-Draht 2 und ein aus NeusMber-Flachmaterial bestehender Anschlußwinkel 3.On the plate-shaped sub-electrode 15 is located as weld metal, the Ni-Cr wire 2 and an existing NeusMber flat material connecting angle. 3

Zwischen den Anschlußpunkteri 5 und 9 sowie 12 und 13 kann wahlweise durch Umschaltung der Kontakte 6,7 und 10,11 der Sekundärstrom über die Gleichrichtereinheit 8 geführt werden, um anstelle einer Wechselstromschweißung eine Gleichstrompulsschweißung durchzuführen.Between the Anschlußpunkteri 5 and 9 and 12 and 13 can be performed either by switching the contacts 6,7 and 10,11 of the secondary current through the rectifier unit 8 to perform instead of AC welding a DC pulse welding.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist folgende: Das Schweißgut, der Ni-Cr-Draht 2 und der Anschlußwinkel 3 aus Neusilber-Flachmaterial, wird auf der tellerförmigen Unterelektrode 15 in Schweißposition plaziert. Die Oberelektrode 1 wird in Schweißstellung gefahren, über das Impuls-Steuergerät 17 wird der Schweißvorgang eingeleitet, indem nach Fig.2A zwei Perioden lang Impulse 20 mit geringer Energie durch den dargestellten Phasenanschnitt auf die Schweißstelle gegeben werden. Es folgt dann eine Periode Pause, um erneut zwei Perioden Impulse 20 mit der dargestellten Energie zu geben. Dieses Wechselspiel der paketweisen Zuführung von Vorwärm-Energie-Impulsen 20, unterbrochen durch kurze Ausgleichspausen 22, wiederholt sich laufend eine halbe bis eine Sekunde lang, um dann nahtlos sofort drei bis neun Perioden lang Impulse 21 mit hoher Energienach Fig. 2 B als Schweißimpulse auf die Verbindungsstelle 1Ü zu geben. Die Anzahl der Vorwäim-Impuls-Pakete ist von der Dicke und der Oberfläche des Neusilber-Flachmaterials abhängig.The operation of the device according to the invention according to the inventive method is as follows: The weld metal, the Ni-Cr wire 2 and the connection angle 3 made of nickel silver sheet material is placed on the plate-shaped sub-electrode 15 in welding position. The upper electrode 1 is moved to the welding position, via the pulse control unit 17, the welding process is initiated by two pulses pulses 20 are given with low energy through the phase angle shown in FIG 2A for the weld. This is followed by a period of pause, to give again two periods of pulses 20 with the energy shown. This interplay of the packet-wise supply of preheat energy pulses 20, interrupted by short compensation pauses 22, repeats continuously for one-half to one second, then seamlessly immediately for three to nine periods long pulses 21 of high energy according to Fig. 2 B as welding pulses to give the junction 1Ü. The number of pre-wipe pulse packages depends on the thickness and surface of the nickel silver sheet.

Claims (3)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zum Widerstandspunktschweißen von Ni-Cr-Drähten auf Neusilber-Flachmaterial im annähernden Dickenbereich des Drahtdurchmessers mit einfacher verfahrbarer Oberelektrode und fester Unterelektrode, gekennzeichnet dadurch, daß, nachdem sich dif,· vßrfahrbare Oberelektrode (1) in Schweißstellung auf dem Schweißgut befindet, über die Elektroden (1; 15) der Verbindungsstelle (19) Vorwärm-Energiepakete, bestehend aus mehrere Perioden andauernden Impulsen (20) mit geringer Energie mit zwischengeschalteten Ausgleichspausen (22), wiederholt bis zu einer Sekunde Dauer und anschließend Impulse (21) aus Wechsel- oder pulsierendem Gleichstrom mit hoher Energie zur Schweißung zugeführt werden.1. A method for resistance spot welding of Ni-Cr wires on nickel silver flat material in the approximate thickness range of the wire diameter with a simple movable upper electrode and a fixed lower electrode, characterized in that, after dif, vfahrrfahrbare upper electrode (1) is in welding position on the weld metal, via the electrodes (1; 15) of the connection point (19) preheating energy packets, consisting of several periods of low-energy pulses (20) with intermediate compensating pauses (22), repeated up to one second duration and then pulses (21) from change - or pulsating direct current with high energy are supplied to the weld. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer handelsüblichen Feinpunkt-Schweißmaschine, gekennzeichnet dadurch, daß diese primärseitig mit einem Impuls-Steuergerät (17) ausgestattet ist und sekundärseitig wahlweise mit einer von Wechsel- auf pulsierenden Gleichstrom umschaltbaren Gleichrichtereinheit (8) versehen ist.2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, consisting of a commercially available fine-point welding machine, characterized in that it is equipped on the primary side with a pulse control device (17) and the secondary side either with a switchable from AC to pulsating direct current rectifier unit (8 ) is provided. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterelektrode als Drehteller ausgeführt ist, der mit einem Stelltrieb (16) gekoppelt ist, der mit einem Hubzähler an der Oberelektrode steuerungstechnisch verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the lower electrode is designed as a turntable, which is coupled to an actuating drive (16), which is connected control technology with a stroke counter to the upper electrode.