DE3101227A1 - Verfahren zum schweissen von rotationssymmetrisch ausgebildeten werkstuecken aus metallen mit stark unterschiedlicher haerte - Google Patents
Verfahren zum schweissen von rotationssymmetrisch ausgebildeten werkstuecken aus metallen mit stark unterschiedlicher haerteInfo
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- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
Anmelder; Firma INDUSTRIE-WERKE KARLSRUHE AUGSBURG
Aktiengesellschaft
Zweigniederlassung Keller & Knappich Zugspitzstr. 140, 8900 Augsburg
Vertreter: Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke, Patentanwalt
Schwibbogenplatz 2b, 8900 Augsburg
Akte: 772-388,389 ern/st
310122
Verfohren zum Schweißen von rotationssymmetrisch ausgebildeten
Werkstücken aus Metallen mit stark unterschiedlicher Härte
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reibschweißen von
zwei Werkstücken mit unterschiedlicher Warmfestigkeit, wie z.B. Werkstücke
aus Stahl und Aluminium bzw. Leichtmetall-Legierungen, bei dem eines der beiden festgespannten Werkstücke in Drehung versetzt
und das andere Werkstück entlang der Rotationsachse gegen das rotierende
angepreßt und nach Entstehen der gewünschten Reibwärme das drehende Werkstück angehalten und eine axiale Stauchkraft aufgebracht
wird.
10Man hat auf wissenschaftlicher Basis schon oft untersucht, unter welchen
Bedingungen sich Werkstücke aus z.B. Stahl und Aluminium oder dessen Legierungen miteinander verschweißen lassen. Dabei stellte man,
soweit eine Verschweißung überhaupt erreichbar war, fest, daß die Schweißstellen zufolge Sprödigkeit keine ausreichende Festigkeit aufzuweisen.
Diese Sprödigkeit wurde auf die Bildung intermetallischer Phasen im Schweißbereich zurückgeführt, die bei bestimmten Schweißtemperaturen durch das Erweichen und Fließen des weniger warmfesten
Metalles entstehen.
20Folgerichtig wurden daraufhin Versuche mit dem Reibschweißverfahren
unternommen, die zwar wegen der geringeren Schweißtemperatur erfolgversprechender
schienen, aber zu keinen für die praktische Anwendung geeigneten Ergebnissen geführt haben. Man hat die Ursache in der Bildung
von schädlichen Zwischenschichten zu finden geglaubt, deren che-
25mische Zusammensetzung und physikalische Wirkung obendrein unklar blieb,
(the welding institute, Juni 1979 "Joining Aluminium To Steel").
-H-
In der Praxis wurde ein anderer Weg beschritten, der vom Grundgedanken
ausgeht, zwischen Stahl und Aluminium eine das Reibschweißen begünstigende Zwischenschicht zu legen. Die DE-AS 26 06 628 offenbart,
eine Ag-haltige Haftvermittlerschicht auf das Nicht-Aluminium WerkstUck
aufzubringen, die einer ein- bis zweistündigen Hitzebehandlung unter Schutzgasatmosphäre zur Reinigung von Poren, Lunkern und Gasoder
anderen Finschlüssen ausgesetzt wird,,1 Nach der Rekristallisierung
der Ag-haltigen Vermittlerschicht werden die beiden Werkstücke nach
dem bekannten Reibschweißverfahren verbunden.
In der DE-AS 27 52 584 wird ein Armierverfahren vorgeschlagen, das
in zwei getrennten Schweißvorgängen durchgeführt wird. In einem ersten Schweißvorgang wird hierbei an dem Nicht-Aluminium-Werkstück durch
Explosivschweißen eine Aluminiumschicht erzeugt, die in einem zweiten SSchweißvorgang als Zwischenschicht für die Verbindung der beiden Werkstücke
verwendet wird.
Die beiden Schriften wie auch Versuche der Forschungsinstitute zeigen,
daß es nach dem bisherigen Stand der Technik nicht möglich war, eine ^Msrauchbare feste Verbindung zwischen Metallen mit unterschiedlicher
Warmfestigkeit unmittelbar, also ohne Verwendung einer Zwischenschicht herzustellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine direkte Reibschweiß-2Verbindung
von Werkstücken aus Metallen mit unterschiedlicher Warmfestigkeit unter Vermeidung der Bildung von Zwischenschichten zu ermöglichen,
die den heutigen Anforderungen an Festigkeit genügt.
überraschenderweise gelang die Lösung deser Aufgabe dadurch, daß
3Cdie zum Verschweißen bestimmte Stirnfläche des rotierenden Werkstückes,
das die größere Warmfestigkeit aufweist, nach dessen Einspannung und
-S-
unmittelbar vor dem Reibschweißen plangedreht wird.
Durch die Verwendung des Reibschweißverfahrens, bei dem keine Vermischung
der Werkstoffe stattfindet sondern eine klare Trennung der Metalle aufrechterhalten bleibt und fUr die Verschweißung eine niedrigere
Temperatur benötigt Wird als bei anderen Schweißverfahren, wird die Bildung von intermetallischen Phasen verzögert bzw. verhindert.
Aber erst dadurch, daß man die Stirnfläche des warmfesteren Werkstückes unmittelbar vor dem Reibschweißen plandreht, konnte die fUr die
10Praxis erwünschte Festigkeit der Schweißverbindung erreicht werden.
Hierbei spielt wahrscheinlich auch eine Rolle, daß das warmfesterei/
Werkstück beim Plandrehen eine Erwärmung erfährt, die dem sofort folgenden Reibschweißvorgang zugute kommt. Auf diese Weise wird
jedoch darUber hinaus zum einen sichergestellt, daß die zu verschweissende
Fläche genau senkrecht zur Rotationsachse der Reibschweißmaschine ausgerichtet ist und somit einen gleichmäßigen Abrieb der
Schweißfläche am weniger warmfesten Werkstück und einer damit verbundenen gleichmäßigen Erwärmung bewirkt, was nicht gewährleistet
wäre, wenn man das betreffende Werkstück vor dem Einspannen stirnflächig
plan-gedreht hätte, denn dadurch würde beim Einspannen des
Werkstückes ein Winkelfehler der zu verschweißenden Fläche mit der Rotationsachse entstehen, der das Reibschweißen praktisch unmöglich
machen wUrde. Zum anderen wird durch das Abdrehen die für die einwandfreie Verschweißung hinderliche Oxydhaut entfernt. Es entsteht
2^ zwar innerhalb kürzester Zeit bereits eine neue Oxydhaut, doch weist
diese eine wesentlich geringere Dicke und daher einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Schweißqualität auf.
Während des VerschweiBungsvorgangs, in dem das die größere Warmfestigkeit
aufweisende Werkstück rotiert, wird nämlich infolge der Reibungswärme das Ende des Werkstückes mit der geringeren Warmfestig-
keit plastifiziert und dabei nach außen gedrängt, wodurch die nach
dem Plandrehen gebildete, sehr dUnne Oxydhaut des anderen Werkstückes
aus der Schweißebene herausbefördert wird.
Durch eine Bremse wird nun in Üblicher Weise das drehende Werkstück
angehalten. Gleichzeitig wird mit Hilfe einer erhöhten axialen Stauchkraft der erhitzte plastische Werkstoff nach außen verdrängt.
Die beiden Werkstücke sind damit verschweißt.
Die beim Reibschweißen entstehenden Wulste können dann nach bekannter
Art mittels einer in der Reibschweißmaschine angeordneten Drehvorrichtung spanabhebend beseitigt werden.
Mit der Erfindung wird somit der Vorteil erzielt, alle von ihrer Form her fUr das Reibschweißen geeigneten Werkstücke aus unterschiedlichen
Metallen, insbesondere aus Stahl und Aluminium bzw. Leichtmetall-Legierungen miteinander praxisgerecht verschweißen zu
können.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Reibschweißmaschine zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Wesen der
Erfindung darin besteht, daß die Drehrichtung einen entlang der Stirnfläche des rotierend angetriebenen Werkstückes in einer Radialebene geführten Plandrehmeißel aufweist.
Reibschweißmaschinen bekannter Bauart weisen zwar manchmal Dreheinrichtungen
auf. Diese sind aber für das Abdrehen des Schweißwulstes nach Beendigung des Reibschweißvorganges bestimmt und dienen somit
einem anderen Zweck.
··· 31Ü122?
geeignet, die dem Reibschweißvorgang zugänglich sind,' Die Erfindung
schließt nicht aus, auch solche reibschweißbaren Werkstücke zu verwenden,
die von ihrer äußeren Kontur her nicht unbedingt als rotationssymmetrisch bezeichnet werden können, aber rotationssymmetrisch
liegende Schweißflächen aufweisen. Ebenfalls erstreckt sich die Erfindung nicht nur auf Stahl-Aluminium-Schweißverbindungen sondern
auch auf solche aus anderen, unterschiedlich warmfesten Metallen und deren Legierungen.
Claims (2)
1) Verfahren zum Reibschweißen von zwei Werkstücken mit unterschiedlicher
Warmfestigkeit, wie z.B. Werkstücke aus Stahl und Aluminium, bzw. Leichtmetall-Legierungen, bei dem eines der
beiden festgespannten Werkstücke in Drehung versetzt und das andere Werkstück entlang der Rotationsachse gegen das rotierende
angepreßt und nach Entstehen der gewünschten Reibwärme das drehende Werkstück angehalten u-nd eine axiale Stauchkraft
aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Verschweißen bestimmte Stirnfläche des rotierenden
Werkstückes, das die größere Warmfestigkeit aufweist, nach
dessen Einspannung und unmittelbar vor dem Reibschweißen plangedreht
wird.
2) Reibschweißmaschine mit einer Drehvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Dreheinrichtung einen entlang der Stirnfläche
des rotierend angetriebenen Werkstückes in einer Radialebene geführten Plandrehmeißel aufweist.
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke
Patentanwalt
Patentanwalt
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ID=6122745
Family Applications (1)
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DE19813101227 Withdrawn DE3101227A1 (de) | 1981-01-16 | 1981-01-16 | Verfahren zum schweissen von rotationssymmetrisch ausgebildeten werkstuecken aus metallen mit stark unterschiedlicher haerte |
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FR (1) | FR2498103A1 (de) |
GB (1) | GB2091153A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1348613B2 (de) † | 2002-03-30 | 2011-09-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Querträger zwischen zwei seitlichen Randbereichen einer Fahrzeugstruktur |
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EP0818269B1 (de) * | 1996-07-11 | 2002-01-30 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Fahrwerksanordnung |
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1981
- 1981-01-16 DE DE19813101227 patent/DE3101227A1/de not_active Withdrawn
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1982
- 1982-01-12 GB GB8200811A patent/GB2091153A/en not_active Withdrawn
- 1982-01-15 FR FR8200582A patent/FR2498103A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
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GB2091153A (en) | 1982-07-28 |
FR2498103A1 (fr) | 1982-07-23 |
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