DE2624718A1

DE2624718A1 - Verfahren zum verbinden elektrisch leitender teile durch widerstandsschweissen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2624718A1
Application number: DE19762624718
Authority: DE
Inventors: Richard Frank Ashton
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1975-09-02
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1977-03-10
Also published as: FR2322688A1; US3992602A; JPS5230738A; BR7605533A; IT1060659B; SE7609677L; GB1514643A; CA1061420A; JPS6028588B2

Description

PATENTANWÄLTE 89 Augsburg 22, den 1.6.1976

DR. ING. E. LIEBAU RilkßlO

D.PL.ING. G. LIEBAU

Ihr Zeichen

Reynolds Metals Company

6601 West Broad Street

Henrico County, Richmond Post Office,

Virginia 23 261 / USA

Verfahren zum Verbinden elektrisch leitender Teile durch Widerstandsschweissen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf das Widerstandsschweissen und insbesondere auf dasjenige Gebiet der Schweißtechnik, bei welcher zwei mit dem Werkstück in Kontakt befindliche Elektroden verwendet werden, einschließlich verschiedener Formen der Punktschweissung, der überlappten kontinuierlichen Nahtschweissung, der Rollennahtschweissung mit und ohne Oberlappungsstufen und der Buokelschweissung.

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ORIGINAL INSPECTED

Beim Widerstandsschweissen werden allgemein die gut anliegenden Flächen der zu verschweissenden elektrisch leitenden Teile einander unter Druck überlagert. Das Schmelzen oder Zusammenfließen dieser Flächen wird durch das Fließen eines elektrischen Stroms durch einen Stromkreis herbeigeführt, von dem das Werkstück einen Teil bildet. Bei der Form der Widerstandsschweissung von der besonderen hier beschriebenen Art wird elektrischer Kontakt mit dem Werkstück hergestellt und die Speisung desselben geschieht gewöhnlich durch zwei entgegengesetzte Elektroden.

Dem einschlägigen Fachmann ist es bekannt, daß wegen der Oberflächenverunreinigung des Werkstückes oft beträchtliche Probleme auftreten. Dies ist besonders der Fall, wenn das Werkstück aus einem aluminiumhaltigen Material besteht, da dieses gewöhnlich in der freien Luft zur Oxydation neigt.

Wenn die äusseren freiliegenden Flächen des Werkstückes oxydiert oder in anderer Weise verunreinigt sind, kann man erwarten, daß die Zahl der brauchbaren Schweißverbindungen, die zwischen dem Abrichten oder Auswechseln der Elektroden erzielbar sind, beträchtlich abnehmen. Es wurde daher bisher viel Aufmerksamkeit darauf gerichtet, daß das Werkstück vor dem Verschweissen gereinigt wird.

Eine solche Maßnahme ist in der US-Patentschrift 3 278 beschrieben, auf welche im vorliegenden Zusammenhang verwiesen wird. Gemäß der in der genannten Patentschrift gegebenen Lehre wird das Werkstück durch einen Lichtbogen gereinigt, der durch ein inertes Gas abgeschirmt ist. Der Lichtbogen wird an den gewünschten Stellen an der Oberfläche des Werkstückes gezündet und ein Reinigungskopf wird

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in geringem Abstand zu diesem angeordnet. Das Verschweissen geschieht dann in der herkömmlichen Weise unter Verwendung eines baulich unabhängigen Gerätes.

Obwohl das elektrische Reinigen des Werkstückes in der vorangehend beschriebenen Art sich als sehr vorteilhaft hinsichtlich der Verlängerung der Lebensdauer der Elektrode erwiesen hat, wurde nun festgestellt, daß dieses Ergebnis sogar noch weiter dadurch verbessert werden kann, daß auch ein elektrisches Reinigen der Elektroden vorgesehen wird. Diese Verbesserung wird jedoch nicht völlig ohne Erläuterung erzielt.

Beispielsweise ist es bis zu einem gewissen Grade logisch, daß eine Verunreinigung der Arbeitsflächen der Elektroden ebenso nachteilig wie eine Verunreinigung des Werkstückes ist. Insoweit, als die Elektroden im allgemeinen im Lauf eines normalen Betriebs verunreinigt werden, ist es natürlich vorteilhaft, für deren Reinigung ebenfalls Sorge zu tragen.

Eine besondere Art und Weise, in welcher die Elektroden verunreinigt werden können, ist durch Oxydation, von der angenommen wird, daß sie unter bestimmten Bedingungen erfolgt. Zur Erläuterung wird angenommen, jedoch ohne den Erfindungsgegenstand hierauf zu beschränken, daß eine solche Oxydation durch das Phänomen begünstigt werden kann, bei welchem Material vom Werkstück auf das Material der Elektroden aufplattiert oder sogar mit diesem legiert wird. Dies wird durch diejenigen bestätigt, die festgestellt haben, daß dieses Phänomen bis zu einem gewissen Grade unabhängig davon zu bestehen scheint, ob das Werkstück gereinigt worden ist. So kann theoretisch angenommen werden, daß, wenn das Werkstück besonders der Gefahr der Oxydation

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ausgesetzt ist, beispielsweise wenn es sich um ein aluminiuinhaltiges Material handelt, bei ausreichender Plattierung oder Legierung die Elektrodenarbeitsflächen nahezu die gleiche Neigung erhalten sollten.

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei einander überlagerten elektrisch leitenden Teilen durch Widerstandsschweissung gerichtet, welche Vorrichtung zwei einander gegenüberliegende Werkstückkontaktelektroden besitzt, ferner eine Verstelleinrichtung, durch welche die Elektroden so angeordnet werden können, daß sie die miteinander zu verbindenden Teile zwischen sich erfassen, und eine Schaltung zum Induzieren eines elektrischen Stroms über die Elektroden und durch das Werkstück, um die aneinander anliegenden Flächen der Teile an den Bereichen zu verschmelzen, die sich zwischen den Kontaktflächen der Elektroden befinden.

Die erfindungsgemäßen Verbesserungen umfassen eine zusätzliche Einstelleinrichtung zum Anordnen der Arbeitsfläche mindestens einer der Elektroden, vorzugsweise jedoch von beiden, in einem geringen Abstand von dem entsprechenden Bereich oder von den entsprechenden Bereichen des Werkstückes, die für den nachfolgenden Elektrodenkontakt vorgesehen sind, um einen Raum zwischen jeder solchen so angeordneten Arbeitsfläche und der entsprechenden Zielfläche zu begrenzen, und eine Abschirmungseinrichtung zum Füllen jedes solchen Raumes mit einem inerten Gas, und eine zusätzliche Schaltung, um entweder einen Lichtbogen aus Wechselstrom zu induzieren, oder Lichtbögen aus Gleichstrom über jeden solchen Raum, um die zugehörige Elektrodenarbeitsfläche und die entsprechende Zielfläche des Werkstückes zu reinigen.

Gemäß der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Er-

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findung weist die erwähnte zusätzliche Schaltung ein Organ zum Induzieren eines Lichtbogens aus Niederfrequenz-Wechselstrom auf, dem ein Hochfrequenz-Wechselstrom aufgeprägt wird, sowie ein Organ zum Isolieren der den Lichtbogen induzierenden Schaltung von der den Strom induzierenden Schaltung der ersterwähnten herkömmlichen Schaltung.

Desgleichen ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Widerstandsschweissen gerichtet, bei welchem zumindest die eine Elektrodenarbeitsfläche oder vorzugsweise beide sowie die Werkstückflächen, die als Ziel für einen nachfolgenden Elektrodenkontakt vorgesehen sind, zwischen aufeinanderfolgenden Schweißvorgängen, die in herkömmlicher Weise durchgeführt werden, elektrisch gereinigt werden. Erfindungsgemäß geschieht dieses elektrische Reinigen dadurch, daß die gewünschte Elektrodenarbeitsfläche in dem richtigen geringen Abstand zur Zielfläche des Werkstückes angeordnet werden, um dazwischen einen Raum zu begrenzen, der Raum mit einem inerten Gas gefüllt wird, und entweder ein Wechselstromlichtbogen oder gegebenenfalls Gleichstromlichtbögen über den Raum induziert werden, um sowohl die Elektrodenarbeitsfläche als auch die entsprechende Zielfläche des Werkstückes zu reinigen. Vorzugsweise handelt es sich um den induzierten Lichtbogen um einen Niederfrequenz-Wechselstrom, dem ein Hochfrequenz-Wechselstrom aufgeprägt ist, wobei die Einrichtung zum Induzieren desselben von der Strominduziereinrichtung isoliert ist, die zum Verschweissen zu den Zeitperioden, in welchen sie sich in Betrieb befinden, erforderlich ist.

Wenn die Erfindung auf ein Werkstück aus einem aluminiumhaltigen Material angewendet werden soll, ist das gegenwärtig zur Lichtbogenabschirmung bevorzugte Gas Argon. Ein Ge-

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misch aus Helium und Argon hat sich ebenfalls als geeignet erwiesen, besonders, wenn die beiden mit einem Volumenverhältnis von etwa 3 : 1 gemischt werden.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Punktschweissen;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung zum Punktschweissen;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Beispiels eines elektrischen Systems, das für den Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 2 geeignet ist;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Schweißqualität, gemessen durch den Schweißperlenschalendurchmesser von aufeinanderfolgenden Schweißverbindungen, bei welchen ein Punktschweißvorgang ohne Reinigung mit einem erfindungsgemäßen Vorgang verglichen wird;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Schweißqualität aufeinanderfolgender Schweißverbindungen für einen Punktschweißvorgang, bei welchem nur das Werkstück gereinigt worden war.

In Fig. 1 sind schematisch die Hauptelemente einer herkömmlichen Punktschweißmaschine 10 dargestellt, die zum Verschweissen übereinander angeordneter elektrisch leitender Teile 12 und 14 verwendet werden kann, welch letztere z.B. aus einem aluminiumhaltigen Material sein können. Zwei ent-

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gegengesetzte Werkstückkontaktelektroden 16 und 18, gewöhnlich aus Kupfer oder aus einer hochschmelzenden Legierung hiervon, sind durch ein bewegliches Horn 20 und ein festes Horn 22 so gelagert, daß sie sich auf entgegengesetzten Seiten der Teilel2 und 14 befinden. Die Hörner 20 und 22 sind mit der Sekundärwicklung 24 eines Transformators 26 verbunden, dessen Primärwicklung 28 über einen Zeitschalter 30 mit einer Wechselstromquelle verbunden ist.

Im Betrieb wird die Elektrode 16 durch das bewegliche Horn 20 nach unten bewegt, wie durch den Pfeil 32 angegeben, wodurch die Arbeitsflächen bzw. Spitzen 34 in Kontakt mit den äusseren entgegengesetzten Flächen 36 (für den Teil 12 für die vorhergehenden Schweißverbindungen gezeigt) der zugeordneten gegenüberliegenden freiliegenden Flächen der Teile 12 und 14 gebracht werden. Hierauf liefert der Zeitschalter 30 einen Eingang von geeigneter Phase an den Transformator 26 über eine geregelte Zeitperiode. Der Ausgang des Transformators 26 liefert seinerseits Strom an die Elektroden 16 und 18 und durch die Teile 12 und 14. Als Folge des Stromflusses durch sie werden die Teile 12 und 14 örtlich erhitzt, wodurch die aneinander anliegenden Flächen derselben zum Schmelzen und Verschmelzen gebracht werden, wodurch eine Schweißverbindung an den Bereichen zwischen den gegenüberliegenden Flächen 36 erhalten wird. Für die Zufuhr von Kühlwasser innerhalb der Elektroden 16 und 18, wie durch die Pfeile 38 und 40 gezeigt, kann eine Einrichtung vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung zum Punktschweissen gezeigt. Diejenigen Bauelemente der Ausführungsform nach Fig. 2, welche den in

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Fig. 1 gezeigten gleichwertig sind, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Elektroden 16 und 18 der verbesserten Punktschweißniaschine 42 sind mit beweglichen gleichachsig angeordneten elektrisch nicht leitenden Abschirmungsnäpfen 44 und 46 versehen= Die Elektroden 16 und 18 sind ferner mit gleichachsig angeordneten Bunden 45 und 47 versehen, die verstellbar angebracht sind, sowie rait gleichachsig angeordneten Druckfedern 49 und 51, durch welche die Häpfe 44 und 46 gegen die Bunde 45 und 47 belastet werden. Aus den nachfolgenden Gründen ist beispielsweise die Feder 51 stärker belastet als die Feder 49. Dia Näpfe 44 und 46, die für die Zwecks der Darstellung aus transparentem Kunststoff hergestellt sind, sind mit einer Einrichtung für die Zufuhr eines inerten Gases in ihren Innenraum verbunden, wie durch die Pfeile 48 und 50 dargestellt und haben elektrisch leitende Kontaktringe 52 und 54. Ferner ist eine Schaltung 56 vorgesehen, von der zwei Anschlüsse mit den Hörnern 20 und 22 verbunden sind, welche beiden Anschlüsse gewöhnlich angeschaltet werden, wenndie Schaltung 56 aktiviert wird, und ein dritter Anschluß der Schaltung 56 ist gewöhnlich mit Kontaktringen 52 und 54 verbunden.

Der Eetrieb beginnt mit dem beweglichen. Horn in seiner obersten Stellung, die durch den Pfeil 58 angezeigt ist. _s in welcher Stellung die Ringe 52 und 54 ausreichend Abstand voneinander haben, damit die Teile 12 und 14 zwischen ihnen angeordnet werden können«, In. der richtigen Lags der Teile 12 und 14 wird das bewegliche Horn 2G teilweise abgesenkt _s se daß die Teils 12 und 14 zwischen den Eixigsn. 52 \siid 54 erfaßt wsrdssij wie geseigt= D= die 51

sich die -Spitze 34 dar Slskwiccie IS in sinem cr?.:::-.L"gen J-.b= stcLZid zu der benachbarten aeasnübsrlisrenden Flachs 36 des

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Teils 12, und die Spitze 34 der Elektrode 18 hat einen wesentlich grösseren Abstand im Vergleich von dem benachbarten Bereich 36 des Teils 14. Das inerte Gas wird dann den Näpfen 44 und 46 zugeführt und die Schaltung 56 wird erregt, wodurch ein Lichtbogen 60 über den Raum zwischen der Spitze 34 der Elektrode 16 und der gegenüberliegenden Fläche 36 des Teils 12 gezogen und eine Reinigung derselben erfolgt. An dieser Stelle ist jedoch der Widerstand zwischen der Spitze 34 der Elektrode 18 und der gegenüberliegenden Fläche 36 des Teils 14 ausreichend hoch, um das Induzieren eines Lichtbogens 60 zu verhindern. Die Ringe 52 und 54 werden daher abwärts bewegt, wie durch den Pfeil 62 angegeben, wobei der Napf 44 gegen den Bund 45 zur Anlage kommt, wodurch die Spitze 34 der Elektrode 18 in die Nähe der gegenüberliegenden Fläche 36 des Teils 14 gebracht wird. Infolge der gleichzeitig hiermit stattfindenden Herabsetzung des Widerstandes zwischen den beiden werden die Spitze 34 der Elektrode 18 und die gegenüberliegende Fläche 36 des Teils 14 durch den auf diese Weise induzierten Lichtbogen 60 entsprechend gereinigt. Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs werden die Schaltung 56 und die Zufuhr von inertem Gas abgeschaltet und wird das bewegliche Horn 20 voll abgesenkt, wodurch die Spitzen 34 der Elektroden 16 und 18 in Kontakt mit gegenüberliegenden Flächen 36 der Teile 12 und 14 gebracht werden. Die Schweißverbindung wird dann durch die Aktivierung des Zeitschalters 30, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, hergestellt. Sodann wird das bewegliche Horn 20 in seine oberste Stellung verschoben, um die Teile 12 und 14 freizugeben .

Obwohl die verbesserte Punktschweißmaschine 42 nach Fig. 2 die wechselweise Induktion von Lichtbogen 60 vorsieht, besteht bei der gegebenen Schaltung kein Grund, warum Licht-

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bögen 60 nicht gleichzeitig dadurch induziert werden können, daß die Spitzen 34 der Elektroden 16 und 18 gleichzeitig in der Nähe der gegenüberliegenden Flächen 36 der Teile 12 und 14 angeordnet werden. Beispielsweise können zwei Schaltungen 56 vorgesehen werden, von denen jede mit den Teilen 12 und 14 bzw. mit den Elektroden 16 und 18 verbunden ist.

Zusätzich kann, obwohl die verbesserte Punktschweißmaschine 42 nach Fig. 2 eine mechanische Betätigung der Elektroden 16 und 18 mit Bezug auf die Teile 12 und 14 erfordert, um wechselweise Lichtbogen 60 zu induzieren, das gleiche Ergebnis auch elektrisch erzielt werden. Beispielsweise können die Spitzen 34 der Elektroden 16 und 18 in der Nähe der gegenüberliegenden Flächen 36 der Teile 12 und 14 gleichzeitig angeordnet v/erden und können die Elektroden 16 und 18 wechselweise an den einen Anschluß einer Zweiklemmenschaltung 56 durch einen einfachen Schalter angeschaltet werden.

Ferner lassen sich, obwohl es gegenwärtig bevorzugt wird, daß die Lichtbögen 60 vor der Herstellung jeder Schweißverbindung induziert werden, wesentliche Vorteile erzielen, wenn die Reinigung weniger häufig durchgeführt wird.

Desgleichen ist es, obwohl die Lichtbögen 60 in der Praxis in an sich bekannter Weise gezogen werden können, gegenwärtig bevorzugt, daß die Schaltung 56 eine Wechselstromquelle enthält. Es scheint jedoch keinen Grund dafür zu geben, warum nicht eine geeignete Gleichstromschaltung an deren Stelle verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die starke Neigung eines Lichtbogens 60, eine Reinigungswirkung auszuüben, auf diejenige Fläche begrenzt ist, die auf einem relativ negativen Potential gehalten wird. So würde es beispielsweise notwendig

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-Ilsein, um eine Reinigung der Spitze 34 der Elektrode 16 bzw. der gegenüberliegenden Fläche 35 des Teils 12 herbeizuführen, einen Lichtbogen 60 zu induzieren, wenn die Elektrode 16 auf einem negativen Potential gehalten wird, und einen zweiten Lichtbogen 60, wenn die Elektrode 16 auf einem positiven Potential gehalten wird.

Unabhängig von der besonderen Einrichtung, die zum Induzieren der Lichtbogen 60 gewählt wird, ist es empfehlenswert, Maßnahmen zu treffen, die verhindern, daß diese Schaden für die Schweißschaltung zur Folge haben und umgekehrt. Es ist daher vorzuziehen, daß die beiden elektrisch voneinander isoliert sind, wenn eine in Betrieb ist. Herkömmliche Kontaktgeber haben sich für diesen Zweck als ideal geeignet erwiesen.

Obwohl eine Wechselstromquelle beliebiger Art zum Ziehen der Lichtbogen 60 verwendet werden kann, soll die jeweilige Wahl zum Teil auf die dynamische oder statische Strom-Spannungs-Kennlinie, die für die Lichtbogenstabilität geeignet ist, beruhen. Beispielsweise hat sich eine Schaltung, wie sie herkömmlich zum Lichtbogenschweissen verwendet wird, als sehr geeignet erwiesen.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lichtbogen 60 durch herkömmliche Lichtbogenschaltungen von der Art induziert, die eine Quelle eines Niederfrequenz-Wechselstroms, dem ein Hochfrequenzstrom aufgeprägt ist, umfaßt. Die besonderen Spannrings-= und Stromerfordernisse verändern sich natürlich rait den Eigenschaften des Werkstücks sowie derjenigen der Maschine42. Je nach diesen Eigenschaften kann beispielsweise ein 60 Hs FuSpunktstrom eine Stromstärke im Bereich von 0_e 5 bis <£ü haben, wobei eine brauchbare Hochf requenzkoraponente ir:; Bereich von 50 000 bis 3 Millionen Hz liegen kann und =.-ii·'- einer

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Zündspannung im Bereich von 2000 bis 5000 betrieben werden kann.

In Fig.3 ist schematisch eine geeignete Schaltungsanordnung der verbesserten Punktschweißmaschine 42 rait näheren Einzelheiten dargestellt. Wie ersichtlich, kann die Schaltung 56 eine Wechselstromquelle aufweisen, die über einen Zeitschalter 64 mit der Primärwicklung 66 eines Transformators 68 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 70 des Transformators 68 ist über eine Hochfrequenzquelle mit den vorangehend in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Elektroden 16 und 18 und Teilen 12 und 14 verbunden. Die Schaltung 56 und die Schweißschaltungsanordnung, die allgemein als Schaltung 76 bezeichnet wird, sind voneinander durch elektrische Kontaktgeber 78 und 80, wie gezeigt, isoliert.

Im Betrieb dient der Schalter 82 zur Betätigung der Kontaktgeber 78 und 8O, um die Elektroden 16 und 18 mit der einen Seite der Schaltung 56 zu verbinden und sie von der Schaltung 76 zu trennen. Jeder Lichtbogen 60 wird dann durch Betätigen eines Schalters 84 nachfolgend der jeweiligen Anordnung der Elektroden 16 und 18 zu den Teilen 12 und 14 und der Zufuhr von inertem Gas zwischen diesen, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, gezogen. Der Schalter 84 hat die Aufgabe, eine Wechselstromquelle mit dem Zeitschalter 64 zu verbinden, wodurch ein Eingang von geeigneter Phase für den Transformator 68 über eine geregelte Zeitperiode ermöglicht wird. Der Ausgang des Transformators 68 wird daher der Quelle 74 zugeführt, in welcher diesem ein Hochfrequenzstrom zur nachfolgenden Induktion eines Lichtbogens 60 aufgeprägt; wird.

Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs wird der Schalter

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betätigt, um die Elektroden 16 und 18 von der Schaltung 56 zu trennen und diese mit den Klemmen der Schaltung 76 zu verbinden. Die Elektroden 16 und 18 werden dann in Kontakt mit den Teilen 12 und 14 angeordnet, worauf das Schweissen, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, durch Betätigen des Schalters 86 erfolgt, um eine Wechselstromquelle mit dem Zeitschalter 30 zu verbinden.

Wegen weiterer und besonderer Einzelheiten zur Durchführung der Erfindung und deren Vorteile wird auf das nachfolgende Beispiel verwiesen.

Beispiel

Entsprechend dem Versuch wurden aufeinanderfolgende Punktschweissungen an Aluminiumblechpaaren von 0,813 mm (0,032 ") 2O36-T4 durchgeführt, wobei die Elektroden sowie das Werkstück vor jeder Schweissung gereinigt wurden. Die Oxiddicke auf dem Blech wurde mit etwa 300 Angström gemessen.

Als Schweißapparat wurde ein Federl McKay Type PA-2-24/30 Press Weider verwendet, an den zu Reinigungszwecken die Schaltungsanordnung einer Hobart Cyber-TIG 300 Series Model No. CT-300 Arc Welding Power Source angeschaltet wurde. Für die elektrische Isolierung zwischen den Schweiß- und ReinigungsSchaltungen waren drei herkömmliche 300 Ampere Kontaktgeber vorgesehen, von denen der eine zwischen der Reinigungsschaltung und den Elektroden angeordnet war, während die beiden anderen auf den entgegengesetzten Seiten der Primärwicklung des Schweißtransformators angeordnet waren.

Um eine Inertgasabschirmung der Reinigungslichtbogen zu

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erhalten, wurden zwei federbelastete Kunststoffnäpfe gleichachsig auf den Elektrodenhaltern des Apparats angeordnet. Auf den Näpfen befanden sich verstellbare Bunde zur Einstellung des Abstandes zwischen den Elektroden und dem Werkstück während der Reinigung und iiessingkontaktringe zur Vervollständigung des Reinigungsstromkreises. Die Federzugspannung war am unteren Napf am größten, so daß anfänglich, wenn die Bleche zwischen den Kontaktringen erfaßt wurden, die obere Elektrode und das Blech sich in der Stellung für die Reinigung befanden. Die Einstellung der unteren Elektrode mit Bezug auf das Blech zur Reinigung geschah in der Weise, daß die Nä.'fe von Hand gleitend nach unten bewegt wurden.

Vor der Durchführung des Versuches wurden das Werkstück und die Elektroden in Chlorothene Nu entfettet und die Elektrodenspitzen wurden abgerichtet mit Schleif- bzw. Schmirgelpapier mit der Korn-No. 320 hinterlegt mit einem konturierten Paddel.

Die Schweißvorgänge wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 bis 7 je Minute unter Verwendung einer einphasigen Stromzufuhr von 480 Volt, 60 Hz, sowohl zum Schweißstromkreis als auch zum Reinigungsstromkreis. Für die besonderen Parameter im Betrieb wird auf die folgende Tabelle verwiesen.

Tabelle

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Veränderliche Größen

Kraft an der Spitze, kg (Lb)	363 (800)
Strom, kamp.	25,1 - 27,6
% Wärme	100
Preßperioden	50
Schweißperioden	3
Halteperioden	20
Ab s chaltperioden	10
Elektrode: I.D.	Mallory 3825
Elektrodenklas se	II
Radius der Elektrodenspitze,
cm (In)	7,62 (3)
Lichtbogenstrom, Amp.	3,0
Lichtbogenzeit, Sek.	1,6
Abschirmungsgas	1130 l/h (40 cfh) Argon

Der Hauptindikator der Schweißqualität war die Perlengröße, gemessen nach dem Abschälen der Bleche nach dem Schweißvorgang .

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse, in welchen der Perlendurchmesser gegen die Zahl der früher fertiggestellten Schweißverbindungen aufgetragen ist. Wie ersichtlich, wurden etwa 1900 einwandfreie Schweißverbindungen unter Anwendung' der Erfindung erhalten. Ausserdem erschien der Zustand der Elektroden sogar nach 2300 Schweißverbindungen relativ glatt.

Zur Kontrolle wurde eine Schweißarbeit mit der gleichen Ausrüstung unter im· wesentlichen gleichen Bedingungen mit der Ausnahme durchgeführt, daß weder das Werkstück noch die

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Elektroden gereinigt worden waren. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Fig.4 dargestellt. Wie ersichtlich, nimmt die Schweißqualität von Anfang an allmählich ab und wurde vergleichsweise schlecht nach etwa 6OO Schweißverbindungen. Ferner waren die Elektroden nach 600 Schweißverbindungen erkennbar instandsetzungsbedürftig und nach etwa 1100 Schweißverbindungen ziemlich beschädigt.

Als zweite Kontrolle wurde die Arbeitsweise mit der Ausnahme wiederholt, daß nur eine Reinigung des Werkstücks vorgenommen wurde und gesonderte Elektroden zum Reinigen und zum Schweissen benutzt wurden. Die Verzögerung zwischen jeder Reinigung und der entsprechenden Schweißverbindung lag in dem Bereich von 2 bis 4 Stunden. Aus den Ergebnissen kann, wie in Fig. 5 gezeigt, entnommen werden, daß nur etwa 1300 einwandfreie Schweißverbindungen im Vergleich zu den 1900 erhalten wurden, die durchgeführt werden konnten, wenn die Elektroden und das Werkstück gereinigt wurden.

Patentansprüche;

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Claims

Pat entansprüche :

L Iy Verfahren zum Verbinden elektrisch leitender Teile durch Wxderstandsschweissen zwischen zwei mit dem Werkstück in Kontakt befindlichen Elektroden, bei welchem die Aussenflächen der Teile je durch einen mittels eines inerten Gases abgeschirmten Lichtbogen vor dem Schweissen gereinigt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß der ReinigungsIichtbogen über einen Spalt zwischen der Schweißelektrode und der Aussenfläche des Werkstückes gezogen wird, wodurch sowohl die Elektrode als auch die Werkstückfläche gereinigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungslichtbogen ein Wechselstromlichtbogen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen eine Niederfrequenz- und eine Hochfrequenzkomponente hat.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vershweissenden Teile aus einem aluminiumhaltigen Material sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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als Schutzgas Argon verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas ein Gemisch aus Helium und Argon ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das volumetrische Verhältnis von Helium zu Argon etwa 3 : 1 ist.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Ummantelung (44, 46), die um jede Schweißelektrode (16, 18} herum vorgesehen und zur Anlage an dem Werkstück angeordnet ist, um eine Kammer für das Schutzgas zu bilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ummantelung zur Anlage am Werkstück elastisch belastet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit gesonderten Stromkreisen zur Erzeugung des Reinigungslichtbogens und des Schweißstroms, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur elektrischen Isolierung des Schweiß- und des Reinigungsstromkreises.

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