DE2434519C3

DE2434519C3 - Verfahren zum Verbinden überlappender Abschnitte vonStahlbändern

Info

Publication number: DE2434519C3
Application number: DE2434519A
Authority: DE
Inventors: Arno 7032 Sindelfingen Altpeter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-07-18
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1981-12-17
Also published as: GB1516205A; DE2434519B2; FR2278449A1; SE7508193L; DE2434519A1; IT1039214B; US4030525A; FR2278449B3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff dos Anspruchs 1.

Endlose Stahlbände- mit '.nem den Stahl gegen Korrosion schützenden Metall wurden bisher dadurch hergestellt, daß ein Stahlband "treifen ohne Schutzüberzug ringförmig gebogen, seine beiden Enden überlappt durch Widerstandsschweißen verbunden wurden und daß dann auf den dadurch gebildeten Ring ein den Stahl gegen Korrosion schützender Überzug aus Metall, insbesondere aus Aluminium, Blei, Cadmium, 4n Chrom, Kupfer, Messing, Nickel, Zinn oder Zink, galvanisch aufgebracht wurde.

Um die aufwendige und teuere galvanische Behandlung nach dem Biegen und Verschweißen des Bandes einzusparen, wurde statt von einem Stahlband ohne Schutzüberzug von einem Stahlband mit einem Schutzüberzug aus Zink oder einem anderen den Stahl gegen Korrosion schützenden Metall ausgegangen, dessen Schutzüberzug bereits bei der Blechherstellung, beispielsweise durch Feuerverzinken, aufgebracht worden ist.

Beim Abschneiden, Ausstanzen oder Lochen solcher Blechstreifen wird das Schutzmetall auch auf die Schnittfläche gedruckt bzw. geschoben, so daß auch dort ein ausreichender Schutz des Stahls gegen Korrosion erreicht ist.

Beim Widerstandsschweißen von Stahlband mit einem Schutzüberzug aus Zink ist zu beachten, daß der elektrische Widerstand von Zink etwa halb so groß ist wie derjenige von Stahl. m)

Hinzu kommt, daß bei flüssigem Zink (Schmelzpunkt von Zink 419,5°C; Schmelzpunkt von Stahl ca. 1450-1530⁰C) die Kontaktwiderstände - zwischen jeweils einer Elektrode und dem an der Elektrode anliegenden Zinküberzug des Stahlbandabschnitts, h> sowie zwischen den beiden Zinküberzügen der aufeinanderliegenden Stahlbandabschnitte — kleiner sind als bei festem Zink.

Q =

d/.

wobei

/ = Stromstärke in Ampere
R = Ohmscher Widerstand in Ϊ3
t = Schweißdauer in see
Q = Wärmemenge in J

bedeuten,

die Stromstärke erhöht werden.

Erfahrungsgemäß braucht man für das Verschweißen von verzinktem Stahlblech, das 1,3- bis 1^fache der Stromstärke, die zum Verschweißen von unverzinktem Stahlblech benötigt wird.

Das bedeutet aber, daß die in den Elektroden entwickelte Wärmemenge das 13²- bis l,5²fache jener Wärmemenge beträgt, die beim Verschweißen von unverzinktem Stahlblech in den Elektroden entsteht

Hinzu kommt, daß Zink eine wesentlich höhere Legierungsneigang zu den gebräuchlichen, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Elektrodenwerkstoffen hat als Stahl.

Beim Verschweißen von mit Zink überzogenen Stahlbändern ergibt sich daher folgendes:

1. Der Werkstoff der in der Regel aus einer Kupferlegierung hergestellten Elektroden legiert sich derart mit dem Schutzüberzug aus Zink, das bereits bei 42O⁰C schmilzt, daß die Elektroden schon nach 50 bis 100 Schweißungen unbrauchbar sind.

2. Der Zinküberzug fließt im Bereich der Schweißstelle mehr oder weniger stark vom Stahl weg. Dadurch wird der Oberflächenschutz des Stahls an der Schweißstelle teilweise oder ganz entfernt. Das Werkstück ist daher unbrauchbar für die gewünschten Zwecke, wo Stahl gegen Korrosion geschützt werden soll.

Ein weiterer Versuch, an einem Endabschnitt des mit Zink überzogenen Stahlbandes sogenannte Schweißbuckel anzubringen, führte zu keinem Erfolg, weil bei (dünnen) Blechen die Schweißbuckel durch die Elektrodenkraft und die beim Schweißen entwickelte Wärme rückverformt, d. h. eingeebnet werden.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, zwei Stahlbänder mit einem Schutzüberzug aus Zink oder einem anderen, den Stahl gegen Korrosion schützenden Metall wirtschaftlich miteinander elektrisch zu verschweißen. Dabei soll

1. eine Schweißnaht mit hoher Festigkeit erzielt werden, die eine Verformung, wie Biegen der Naht oder Sicken bzw. Bördeln des Stahlbandes erträgt,

2. ein Legieren der Elektroden mit dem Werkstück vermieden und eine Standzeit der Elektroden von mehreren tausend Schweißungen erzielt werden und

3, soll an der Schweißstelle ein ausreichender Schutz des Grundmetalls, Stahl, durch das Schutzmetall erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Die Ausnehmungen in dem einen der einander überlappenden Bandabschnitte bewirken eine Verkleinerung der zu verschweißenden Fläche auf die zahnförmigen Vorsprünge und damit eine Erhöhung der Stromdichte, also der Stromstärke pro Flächeneinheit

Die Vorsprünge wirken daher analog wie die Buckel beim Buckelschweißen, und die Ausnehmungen wirken analog wie die Abschnitte zwischen den Schweißbuckeln.

Durch die Ausnehmungen kann die Stromstärke beim Schweißen — wenn die Schweißdauer unverändert bleibt — um etwa '/3, d.h. auf ²h derjenigen Stromstärke verringert werden, die zum Verschweißen von Band-Abschnitten ohne Ausnehmungen erforderlich ist Die beim Schweißen entwickelte Jotrlesche Wärme wird dann — entsprechend den Quadraten der Stromstärken — auf etwa ⁴/9, also auf weniger als die Hälfte, verkleinert

Das hat zur Folge, daß die Legierungsbildung zwischen dem Schutzmetall und dem Elektrodenwerkstoff erheblich verringert wird und daß mithin die Standzeit der Elektroden erheblich erhöht wird, nämlich von einigen zehn auf wenige tausend Schweißungen.

Die Oberdeckung der Ausnehmungen durch den anderen der einander überlappenden Abschnitte des Bandes erbringt den Vorteil, daß das im Bereich des Stromdurchgangs kurzzeitig verflüssigte Schutzmetall in den Ausnehmungen aufgenommen wird und dort einen verstärkten Schutz des Stahls gegen Korrosion bildet

Durch die Ausnehmungen wird die Festigkeit der Schweißnaht so groß, daß das Band nach dem Schweißen stark verformt, beispielsweise stark gebogen oder am Rand umgebördelt oder gefalzt werden kann, ohne daß die Schweißnaht sich löst.

Die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgendsn näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt nach Linie I-I in F i g. 2,

F i g. 2 ein mit Zink überzogenes Stahlband mit einer Überlappt-Schweißnaht und zahnförmigen Vorsprüngen an dem einen, der sich überlappenden Abschnitte, in Draufsicht,

Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit ovalen Ausnehmungen an dem einen der sich überlappenden Abschnitte des Stahlbandes, in Draufsicht,

Fig.4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit zahnförmigen, schräg zum Stahlband gerichteten Vorsprüngen, in Draufsicht,

F i g. 5 eine viertes Ausführungsbeispiel mit einem Ausschnitt aus einem endlosen, ringförmigen Stahlband, in Seitenansicht,

F i g. 6 eine Draufsicht auf das endlose Stahlband nach Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 ist ein oberes, mit einer Zinkschicht 1 überzogenes Stahlband mit 2 und ein unteres, mit einer Zinkschicht 3 überzogenes Stahlband mit 4 bezeichnet.

Die Zinkschichten 1, 3 sind durch Feuerverzinken,

und zwar vorzugsweise durch das sogenannte Sendzimir-Verfahren, auf die Stahlbänder 2, 4 aufgebracht.

Dieses Verfahren ergibt eine reine, gut haftende und gleichmäßige Zinkauflage.

Das obere Stahlband 2 hat drei U-förmige Ausnehmungen 5 und vier zahnförmige Vorsprünge 6, die jeweils in gleicher Teilung angeordnet sind. Die Vorsprütige 6 sind vorne schmäler als hinten. Die ίο Übergänge 7 von den Vorsprüngen 6 zum Stahlband 2 hin sind stark gerundet

Die einander überlappenden Abschnitte des oberen 2 und des unteren Stahlbandes 4 sind weniger größer als die Länge der Ausnehmungen 5 bzw. die Länge der Vorsprünge 6; d. h., die Ausnehmungen 5 im oberen Stahlband 2 sind durch den, das obere Stahlband überlappenden Abschnitt des unteren Stahlbandes 4 vollkommen überdeckt

Die beiden mit je einer Zinkschicht 1, 3 überzogenen Stahlbänder 2, 4 haben im Bereich der Überlappung eine gemeinsame Schweißnaht 8, £>e durch elektrisches Widerstandsschweißen hergestellt ist

Fig.3 zeigt ein oberes, mit einer Zinkschicht 9

überzogenes Stahlband 10 mit drei O-^förmigen Ausnehmungen 11 und ein unteres, mit einer Zinkschicit 12 überzogenes Stahlband 13, das senkrecht zum oberen Stahlband 10 gerichtet ist.

Die Ausnehmungen 11 sind in gleicher Teilung

nebeneinander angeordnet. Die Überlappung der beiden Stahlbänder 10, 13, also die Länge, mit der das obere Stahlband 10 das untere Stahlband 13 überdeckt, ist wenig länger als die — in Richtung des oberen Stahlbandes gemessene — Länge der O-förmigen Ausnehmungen 11. Auch hier sind also — ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 — die Ausnehmungen 11 im oberen Stahlband 10 vollkommen überdeckt durch das untere Stahlband 13.

Die beiden, mit Zinkschichten 9, 12 überzogenen

Stahlbänder 10,13 haben in dem Bereich, in dem sie sich überdecken, eine gemeinsame Schweißnaht 14, die durch elektrisches Widerstandsschweißen hergestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von demjenigen nach den F i g. 1 und 2 hauptsäch-Hch dadurch, daß erstens die zahnförmigen Vorsprünge 15 nach Fig.4 zueinander parallele Flanken 16 haben und daß diese Flanken 16 mit den zueinander parallelen Seitenflächen 17 des Stahlbandes 18,19 einen Winkel a. von 20° bilden, während beim Ausführungsbeispiel nach so den F i g. 1 und 2 die Vorsprünge 6 an ihrem freien Ende schmäler sind air an ihrem Fußende und die Richtung der Vorsprünge 6 parallel zu den Seitenflächen des Stahlbandes 2,4 ist.

'n F i g. 4 ist das obere Stahlband mit 18, das untere mit 19, und die Ausnehmungen sind mit 20 bezeichnet.

Die F i g. 5 und 6 zeigen einen Ausschnitt aus einem endlosen, mit Zink überzogenen Stahlband 21, das ringförmig gebogen und an seinen einander überlappenden Abschnitten durch eine elektrische Widerstandsbo schweißung verschweißt ist. Die Schweißnaht ist mit 22 bezeichnet.

Der obere Abschnitt 23 des Stahlbandes 21 hat sechs

U-förmige Ausnehmungen 24 und sieben zahnförmige Vorsprünge 25, die beide in gleicher Teilung angeordnet

h5 sind. Der untere Abschnitt des Stahlbandes 21 ist mit 26 bezeichnet.

Die zahnförmigen Vorsprünge 25 sind parallel zu den Seitenflächen 27 des Stahlbandes 21 gerichtet, die

Flanken 28 eines Vorsprunges 25 sind parallel zueinander, d. h. die Vorsprünge 25 sind an ihrem freien Kopfende gleich breit wie an ihrem Fußende. Zwei benachbarte Vorsprünge 25 sind an ihrem Fußende verbunden durch einen Halbkreis 29, dessen Durch- ί messer gleich groß ist wie die Breite der U-förmigen Ausnehmungen 24. Durch die mit möglichst großem Krümmungsradius ausgeführten Übergänge an den Fußenden benachbarten Vorsprünge 25 wird die Festigkeit der zahnförmigen Vorsprünge 25 — im m Unterschied zu eckigen oder oder gar kerbförmigen Übergängen — stark erhöht.

Die Überlappung des Stahlbandes 21 ist — ebenso wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen — wenig größer als die Länge der zahnförmigen Vorsprünge 25 bzw. die Länge der U-förmigen Ausnehmungen 24, so daß auch hier die Ausnehmungen 24 vollkommen überdeckt sind durch den unteren Abschnitt 26 des Stahlbandes 21.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden überlappender Abschnitte von Stahlbändern mit einem den Stahl gegen Korrosion schützenden Metallüberzug mittels elektrischer Widerstandsschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Abschnitte mit Ausnehmungen (5,11,20,24) versehen wird, die von dem anderen der beiden Abschnitte überdeckt werden, und daß die Schweißbedingungen derart gewählt werden, daß sich nur im Bereich der zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Teile der Abschnitte Schweißnähte bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in gleicher Teilung angeordnete Ausnehmungen vorgesehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen durch Lücken (5, 20, 24) zwischen zahnförmigen Vorsprüngen (6, 15,25) gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zahnförmigen Vorsprünge (6) an ihrem Fußende breiter ausgebildet werden als an ihrem freien Ende und daß sie an ihrem Fußende mit großem Krümmungsradius zum Stahlband (2) hin übergehen.

Um die zum Verschweißen von verzinktem Stahlblech erforderliche Joulesche Wärme zwischen den Elektroden trotz der Verkleinerung des Ohmschen Widerstandes zu erreichen, muß daher, sofern die Schweißzeit konstant bleibt, entsprechend der Funktion für die Joulesche Wärme: