DE3802300C1 - Friction-welding process for joining thin-walled metal tubes, and thin-walled metal tube for such a friction-welded joint - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reibschweißverbinden dünnwandiger Metallrohre mit anderen Körpern sowie ein dünnwandiges Metallrohr für eine solche Reibschweißverbindung.

Bislang ist es nicht möglich, Metallrohre mit sehr dünnen Wandstärken von weniger als 1 mm mit anderen, insbesondere massiven Körpern zu verbinden, wenn die dünnwandigen Metallrohre aus einem Werkstoff mit höherer Festigkeit als der Gegenkörper bestehen. Das Metallrohr schneidet sich in den weicheren Gegenkörper ein, ohne daß es zu einer Reibschweißverbindung kommt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Reibschweißverbinden solcher dünnwandiger Metallrohre aufzuzeigen, auch wenn die Werkstoffe der zu verbindenden Teile große Festigkeitsunterschiede aufweisen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 4.

Erfindungsgemäß wird der Rand des Metallrohres vor dem Reibschweißen verbreitert. Hierdurch wird sein Reibschweißquerschnitt soweit vergrößert, daß kein Einschneiden, sondern nunmehr ein normales Anreiben und Erwärmen des Metallrohres an der Verbindungsstelle stattfindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Wandstärke des Metallrohres im übrigen Bereich von der Verbreiterung nicht betroffen ist und daher nach den konstruktiven Vorgaben, nach dem Einsatzzweck des fertigen Teiles und dergleichen anderen Kriterien frei gewählt werden kann. Bislang richtete sich die Wandstärkenwahl nach der Reibschweißverbindung, was nunmehr nicht mehr erforderlich ist.

Verbreiterung des Bohrrandes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise durch Wandstärkenverdickung, durch Stauchen oder dergleichen. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Rand umgebogen, insbesondere umgebördelt wird. Dies ist eine sehr einfache und damit schnell und kostengünstig zu realisierende Maßnahme. Durch unterschiedliche Wahl des Biegeradius kann hierbei auch die Vergrößerung des Reibschweißquerschnittes gezielt variiert werden. Im umgebördelten Rand befinden sich im Kontaktbereich zwischen den beiden Körpern auch keine scharfen Kanten mehr, so daß ein Einschneiden vollkommen vermieden wird und statt dessen ein sanftes Anreiben mit gleichmäßigem Aufschmelzen stattfindet. Es ist hierdurch sogar möglich, Rohre aus VA-Stahl mit einer Wandstärke von 0,25 mm und weniger mit einem Gegenkörper, beispielsweise einer Scheibe aus Aluminium, durch Reibschweißen zu verbinden. Hierzu sind auch keine unterstützenden Zusatzmaßnahmen, wie beispielsweise eine Verformungsbehinderung an der Aluminiumscheibe, notwendig.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das entsprechend den Fachansprüchen vorbereitete dünnwandige Metallrohr können auch für beliebige andere Werkstoffpaarungen mit Erfolg eingesetzt werden. Dies gilt auch für andere als die angegebenen Festigkeitsrelationen zwischen den beiden Teilen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Mit (1) ist ein dünnwandiges Metallrohr bezeichnet, dessen Wandstärke vorzugsweise unter einem Millimeter liegt. Das Rohr besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Stahl und hat eine höhere Festigkeit als der Gegenkörper (2), der beispielsweise aus Aluminium besteht. Statt Aluminium kommen auch andere Werkstoffe, wie Kupfer, Messing oder andere Leichtmetallegierungen in Frage. Der Gegenkörper (2) besitzt an der Verbindungsstelle einen massiveren Querschnitt als das Metallrohr (1) und ist beispielsweise als Scheibe ausgebildet. Die Scheibe kann außerhalb des Reibschweißbereiches auch Ausnehmungen oder Bohrungen aufweisen.

Der Rand (3) des Metallrohres (1) ist an der Verbindungsstelle vor dem Reibschweißen durch Umbördeln verbreitert worden. Damit kommt beim Reibschweißen die umgebogene und verbreiterte Randfläche in Kontakt mit dem Körper (2). Der Rand ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nach außen umgebogen, er kann in Variation aber auch nach innen gebogen werden. Anstelle der gezeigten Rundung kann der umgebogene Rand auch nach Art eines Flansches gerade verlaufen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Reibschweißverbinden dünnwandiger Metallrohre mit anderen Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (3) des Metallrohres (1) vor dem Reibschweißen verbreitert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (3) umgebördelt wird.

3. Dünnwandiges Metallrohr für eine Reibschweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (1) einen verbreiterten Rand (3) aufweist.

4. Dünnwandiges Metallrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (1) einen umgebördelten Rand (3) aufweist.