DE69402166T2

DE69402166T2 - Verfahren zum Widerstandsschweissen von Metallwerkstücken und widerstandsgeschweisste Metallschweissungen

Info

Publication number: DE69402166T2
Application number: DE69402166T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Furukawa; Takushi Irie; Ichiro Iwai; Takashi Iwasa; Shinji Okabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Showa Aluminum Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: JPH07185830A; DE69402166D1; JP3296649B2; EP0659517B1; EP0659517A1; US5565117A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Werkstücken aus Metall, insbesondere Werkstücken aus Aluminiumlegierung.
Alum iniumlegierungen (enthaltend Aluminium) werden weitgehend als Komponenten in Flugzeugen, Fahrzeugen, etc. verwendet, da sie sehr korrosionsfest sind und eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen. Wenn Werkstücke aus Aluminiumlegierung punktgeschweißt werden sollen, dann muß den Werkstücken aus Aluminiumlegierung innerhalb einer kurzen Zeitperiode ein starker elektrischer Strom zugeführt werden, da die Aluminimlegierung einen geringen elektrischen Widerstand und eine große thermische Leitfähigkeit aufweist. Wenn jedoch den Werkstücken aus Aluminiumlegierung ein starker elektrischer Strom zugeführt wird, dann neigen die Elektrodenspitzen dazu, mit den Werkstücken aus Aluminiumlegierung zu verschmelzen.
Es ist vorgeschlagen worden, einen dünnen Film aus Zink zwischen den Werkstücken aus Aluminiumlegierung anzuordnen, wie in der japanischen Patentschrift Nr. 54-41550 offenbart. Gemäß dieser Veröffentlichung wird der dünne Zinkfilm zwischen Bereichen von Aluminiumplatten angeordnet, welche durch Widerstandsschweißen zu verschweißen sind, und wird dann in einem Widerstandsschweißverfahren momentan geschmolzen, um einen Bereich mit hohem Widerstand zu bilden, um die elektrische Energie darauf zu konzentrieren.
Die japanische Patentschrift Nr. 59-26392 offenbart eine dünne Schicht aus Titan anstelle des dünnen Films aus Zink, welche zwischen zu verschweißenden Aluminiumwerkstücken anzuordnen ist, und die japanische Patentschrift Nr. 59- 26393 offenbart eine dünne Lage aus rostfreiem Stahl anstelle eines dünnen Films aus Zink, welche zwischen zu verschweißenden Aluminiumwerkstücken anzuordnen ist. Das Anordnen einer Aluminiumlegierung mit höherem elektrischen Widerstand als die zu verschweißenden Werkstücke zwischen den Werkstücken ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 63-278679 offenbart.
Der dünne Film aus Zink, die dünne Schicht aus Titan, die dünne Lage aus rostfreiem Stahl und die Aluminiumlegierung mit hohem elektrischen Widerstand sind beim Erhöhen des elektrischen Widerstands eines lokalen Bereichs der Aluminiumwerkstücke effektiv, sie sind jedoch zum Senken des elektrischen Stroms, der den Aluminiumwerkstücken zuzuführen ist, nicht effektiv, da die gesamte Wärme, die zum Verschweißen der Aluminiumwerkstücke erforderlich ist, als Joule'sche Wärme erzeugt wird.
Unter den verschiedenen Anforderungen der vergangenen Jahre ist eine, einen verschweißten Bereich mit einem gleichbleibenden elektrischen Strom, welcher den durch Widerstandsschweißen zu verschweißenden Werkstücken zugeführt wird, zu vergrößern. Eine derartige Anforderung kann bei den vorangehenden erwähnten herkömmlichen Schweißverfahren jedoch nicht erfüllt werden, da sie zum Erzeugen eines vergrößerten Schweißbereichs die Zufuhr eines stärkeren elektrischen Stroms erfordern.
Das Widerstandsschweißen von Werkstücken, welche aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder anderen Metallen anstelle von Aluminiumlegierung bestehen, erfordert ferner, daß der Schweißstrom gesenkt wird, wie beim Widerstandsschweißen von Werkstücken aus Aluminiumlegierung.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Metallwerkstücken mit verringerter Joule'scher Wärme, einem gesenkten Schmelzpunkt und einem verringerten Schweißstrom vorzusehen, um einen Schweißbereich vorzusehen, welcher eine erhöhte mechanische Festigkeit aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweißung einer Aluminiumlegierung vorzusehen, welche durch ein derartiges Verfahren widerstandsgeschweißt ist.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beruhen auf einer positiven Verwendung der durch eine Thermit-Reaktion erzeugten Wärme und einer Verringerung des Schmelzpunkts durch ein Eutektikum.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Metallwerkstücken vorgesehen, umfassend die Schritte: Anordnen einer pulvrigen Mixtur, bestehend aus Metallpulver und einem Metalloxidpulver, zur Erzeugung einer Thermit-Reaktion zwischen den Werkstücken in zu verschweißenden Bereichen, Widerstandsschweißen der Werkstücke in den Bereichen durch Zuführen eines Schweißstroms durch Widerstandsschweißelektroden, wobei der Schweißstrom durch die Metallwerkstücke und die pulvrige Mixtur hindurchgeht, wodurch aufgrund des Kontaktwiderstands und einer Thermit-Reaktion in der pulvrigen Mixtur, welche durch den durch die Metallwerkstücke und die pulvrige Mixtur hindurchlaufenden Strom induziert wird, Wärme erzeugt wird.
Die pulvrige Mixtur erzeugt bei der Thermit-Reaktion eine Wärmemenge Q, welche größer oder gleich 100 kal/g (420 J/g) ist. Das Metallpulver umfaßt wenigstens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Magnesium, Zink, Titan und Silizium besteht. Das Metalloxidpulver umfaßt wenigstens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, MnO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, CuO und Ti&sub2;O&sub3; besteht.
Die vorangehenden sowie weitere Ziele, Details und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, welche eine erste pulverige Mixtur zeigt, die bei einem Widerstandsschweißverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über einer gerollten Platte verteilt ist;
Fig. 2 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche die Art und Weise zeigt, in welcher begonnen wird, Metallwerkstücke beim Widerstandsschweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung punktzuschweißen;
Fig. 3 ist eine Teilquerschnittsansicht der punktgeschweißten Werkstücke zu dem Zeitpunkt, zu dem das Punktschweißverfahren beendet ist; und
Fig. 4 ist ein Graph, welcher Schweißströme zeigt, die zum Erhalten von Klumpendurchmessern "d" von 5,5 mm, gemäß JIS (Japan Industrial Standards), Klasse A, bei Experimentbeispielen gemäß der ersten Ausführungsform und Vergleichsbeispielen erforderlich sind.
Ein Widerstandsschweißverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Wenn eine pulvrige Mixtur ein Metalloxid aus MeO enthält, dann verursacht, wenn ein elektrischer Strom durch das gemischte Pulver hindurchläuft, die pulvrige Mixtur aufgrund eines Kontaktwiderstands eine Thermit-Reaktion, die wiedergegeben ist durch 3MeO + 2Al T Al&sub2;O&sub3; + 3Me + q (Reaktionswärme).
Die Erfinder haben verschiedene Experimente durchgeführt, um einen elektrischen Strom zu senken, der durch ein Widerstandsschweißverfahren für Metallwerkstücke erfordert wird, indem die Erhitzungseffizienz von verschweißten Bereichen beruhend auf der Wärme, die durch eine derartige Thermit- Reaktion erzeugt wird, und der Widerstandserhitzung, die durch einen Kontaktwiderstand zwischen den Metallwerkstückken und einer pulvrigen Mixtur verursacht wird, ausreichend erhöht wird.
Zwei gerollte Platten, die aus einer Al-Mg-Legierung (A5182-O-Material) hergestellt waren, sind als punktzuschweißende Werkstücke ausgewählt worden. Jede der gerollten Platten hat eine Dicke von 1,2 mm und weist bei Raumtemperatur einen geringen spezifischen Widerstand von 5,2 µΩcm auf.
0,06 g eines Aluminiumpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 150 µm oder weniger und 0,14 g eines Metalloxidpulvers, d.h. Ti&sub2;O&sub3;, mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 µm oder weniger sind miteinander zur Verwendung als eine erste pulvrige Mixtur gemischt worden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die erste mit 1 bezeichnete pulvrige Mixtur mit einer Dicke von 0,8 mm über der Oberfläche eines Schweißbereichs 3 von einer der gerollten Platten, welche mit 2 bezeichnet ist, verteilt worden. Dann sind, wie in Fig. 2 gezeigt, die beiden jeweils mit 2 und 4 bezeichneten gerollten Platten übereinander angeordnet worden, wobei die erste pulvrige Mixtur 1 zwischen ihren jeweiligen Schweißbereichen 3, 5 angeordnet war. Danach sind die Schweißbereiche 3, 5 unter einem Druck von 430 kgf (4212 N) durch ein und zwischen einem Paar von Elektrodenspitzen 6, 7 gegeneinander gepreßt worden, von welchen jede einen Außendurchmesser von 19 mm und ein rundes Spitzenende aufweist, dessen Krümmungsradius 18 mm ist. Gleichzeitig ist in 4 Zyklen ein Schweißstrom, der von einer gleichgerichteten Einzelphasen-Stromversorgung zugeführt wurde, zwischen den Elektrodenspitzen 6, 7 geleitet worden, um dadurch die Schweißbereiche 3, 5 miteinander durch einen Klumpen 8, der zwischen diesen angeordnet ist, wie in Fig. 3 gezeigt, punktzuschweißen.
Aufgrund des Kontaktwiderstands hat die erste pulvrige Mixtur 1 eine Reaktionswärme aufgrund einer Thermit-Reaktion, welche wiedergegeben ist durch Ti&sub2;O&sub3; + 2Al T Al&sub2;O&sub3; + 2Ti + 35,4 kcal (149 kJ) erzeugt, und die erzeugte Wärmemenge q war: q =178 cal/g (748 J/g) . Es ist festgestellt worden, daß die Erhitzungseffizienz der Schweißbereiche 3, 5 durch Kombinieren der Reaktionswärme und der Widerstandswärme, welche durch den Kontaktwiderstand zwischen den Schweißbereichen 3, 5 und der ersten pulvrigen Mixtur erzeugt wird, wesentlich erhöht werden kann. Das vorangehende Beispiel wird nachfolgend als Erfindungsbeispiel 1 bezeichnet.
0,1 g Aluminiumpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 150 µm oder weniger und 0,1 g TiO mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,5 µm oder weniger sind miteinander zur Verwendung als eine zweite pulvrige Mixtur gemischt worden.
Schweißbereiche 3, 5 von zwei gerollten Platten 2, 4 sind mit der zwischen diesen angeordneten zweiten pulvrigen Mixtur unter den gleichen Bedingungen, wie vorangehend beim Erfindungsbeispiel 1 beschrieben, punktgeschweißt worden.
Aufgrund des Kontaktwiderstands hat die zweite pulvrige Mixtur aufgrund einer Thermit-Reaktion, welche wiedergegeben ist durch: 3TiO + 2Al T Al&sub2;O&sub3; + 2Ti + 23,2 kcal (974 kJ), eine Reaktionswärme erzeugt, und der erzeugte Wärmebetrag Q war: Q = 94 cal/g (395 J/g). Dieses Beispiel wird als Erfindungsbeispiel 2 bezeichnet.
In einem Vergleichsbeispiel 1, welches einem herkömmlichen Verfahren entspricht, ist eine Aluminiumfolie mit hohem elektrischen Widerstand zwischen den Schweißbereichen 3, 5 von gerollten Platten 2, 4 angeordnet worden, und diese sind unter den gleichen Bedingungen, wie vorangehend in dem Erfindungsbeispiel 1 beschrieben, punktgeschweißt worden. Die Folie ist aus Al99,3Mn0,7 (die Zahlen geben Atomprozent an) hergestellt worden, hatte eine Dicke von 48 µm, eine Breite 15 mm, eine Länge von 30 mm und einen spezifischen Widerstand bei Raumtemperatur von 7,1 µΩm. Der spezifische Widerstand war höher als der spezifische Widerstand 5,2 µΩcm der gerollten Platten 2, 4.
Schweißbereiche 3, 5 der beiden gerollten Platten 2, 4 sind ohne zwischenlagerung von irgendwelchen Materialien unter den gleichen Bedingungen, wie vorangehend in dem in Erfindungsbeispiel 1 beschrieben, punktgeschweißt worden. Dieses Beispiel wird als das Vergleichsbeispiel 2 bezeichnet.
Die Fig. 4 zeigt zugeführte Schweißströme, die erforderlich waren, um Klumpendurchmesser "d" von 5,5 mm, gemäß JIS (Japan Industrial Standards), Klasse A, bei den Erfindungsbeispielen 1, 2 gemäß der ersten Ausführungsform und den Vergleichsbeispielen 1, 2 zu erhalten.
Man kann in Fig. 4 erkennen, daß der beim Erfindungsbeispiel 1 erforderliche Schweißstrom 8000A war und der beim Erfindungsbeispiel 2 erforderliche Schweißstrom 15000A war, wogegen die bei den Vergleichsbeispielen 1, 2 erforderlichen Schweißströme 17500A bzw. 18000A waren. Daher haben die Erfindungsbeispiele 1, 2 kleinere elektrische Ströme als Schweißströme erfordert, als die Vergleichsbeispiele 1, 2.
Der Schweißstrom bei dem Erfindungsbeispiel 1 ist viel kleiner als der Schweißstrom bei dem Erfindungsbeispiel 2. Dies liegt daran, daß die durch die erste pulvrige Mixtur erzeugte Wärmemenge Q größer ist als die durch die zweite pulvrige Mixtur erzeugte Wärmemenge Q. Es sind verschiedene Experimente durchgeführt worden, um die Wärmemenge Q zu bestimmen, welche erforderlich ist, um einen Schweißstrom zu erhalten, der so klein ist wie beim Erfindungsbeispiel 1. Als Ergebnis ist festgestellt worden, daß die erforderliche Wärmemenge Q größer oder gleich 100 cal/g (420 J/g) (Q> 100 cal/g (420 J/g)) war.
Andere pulvrige Mixturen, welche in der Lage sind, eine derartige Wärmemenge Q zu erzeugen, deren Thermit-Reaktionen und ihre erzeugten Wärmemengen Q sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Tabelle
Wenn andere Metallpulver als die Al, Mg Pulver verwendet werden, dann ist die kombinierte erzeugte Wärmemenge größer als die oben angegebenen Werte, da Metalloxide von ZrO&sub2;, TiO&sub2;, SiO&sub2;, welche in den obigen Thermit-Reaktionen erzeugt werden, eine sekundäre Thermit-Reaktion mit dem Aluminium der zu verschweißenden Werkstücke verursachen.
Zr, Ti, Si und Cr, welche durch die Reaktionen erzeugt werden, sind beim Erzeugen einer feinen Struktur in einer Aluminiummatrix effektiv, und daher können sie die Klumpen stärken.
In der ersten Ausführungsform ist es möglich, den Schweißstrom weiter zu senken, indem der Durchmesser der Elektrodenspitzen 6, 7 für eine höhere Stromdichte verringert wird.
Ferner sind die Prinzipien der ersten Ausführungsform bei einem Punktschweißverfahren für Metallstücke anwendbar, die aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder dergleichen bestehen, und ein derartiges Widerstandsschweißverfahren umfaßt ein Nahtschweißverfahren.
Gemäß der ersten Ausführungsform, welche vorangehend beschrieben worden ist, kann ein bei einem Widerstandsschweißverfahren für Metallwerkstücke erforderlicher Schweißstrom durch Verwendung einer Thermit-Reaktion sowie eines Widerstandsheizens gesenkt werden, und der verringerte Schweißstrom ermöglicht, daß die verwendeten positiven und negativen Elektroden eine längere Betriebsdauer aufweisen und führt zu einer Kostensenkung bei der verwendeten Schweißvorrichtung.
Als Ergebnis der Untersuchungen verschiedener Schweißverfahren durch die Erfinder ist festgestellt worden, daß, da Magnesium bezüglich Aluminium eutektisch ist, wenn den Aluminiumwerkstücken ein elektrischer Strom zugeführt wird und Magnesium zwischen diesen angeordnet ist, das Aluminium und das Magnesium bei dem eutektischen Punkt in eine Aluminium- Magnesium-Legierung mit großem elektrischen Widerstand bei einem relativ kleinen elektrischen Strom schmelzen können, daß, wenn ein anderes Metalloxid als Magnesium hinzugefügt wird, das Metalloxid mit Aluminium oder Magnesium in einer gewaltigen exothermen Reaktion reagiert, welche eine Thermit-Reaktion genannt wird, während das Aluminium und das Magnesium bei dem eutektischen Punkt schmelzen, was zu einem spontanen Temperaturanstieg des geschmolzenen Bereichs und einer Zunahme der Fläche der Schweißverbindung führt, und daß die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung durch eine feste Lösung von Aluminium und Magnesium erhöht wird, in welcher bis zu 17 Gew.% Magnesium enthalten sein können.
Insbesondere bei einem Verfahren zum Widerstandsschweißen von Werkstücken aus Aluminiumlegierung wird eine pulvrige Mixtur aus Magnesium und einem Metalloxid zwischen den Bereichen der Werkstücke aus Aluminiumlegierung, welche miteinander zu verbinden sind, angeordnet. Das Metalloxid ist wenigstens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: TiO&sub2;, SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3;, MnO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, CuO und Ti&sub2;O&sub3;; beispielsweise kann Aluminiumpulver zu der pulvrigen Mixtur hinzugefügt werden.
Wenn das Metalloxid TiO&sub2;, SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3; oder MnO&sub2; ist, dann wird in einer Thermit-Reaktion Ti, Si, Cr oder Mn erzeugt, und das erzeugte Element dient zum Unterdrücken der Kristallisation von Al&sub3;Mg&sub2;, welches einer der Faktoren ist, der dazu führt, daß die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung verringert wird. Als Ergebnis wird der mechanischen Festigkeit der Schweißverbindung eine Zunahme ermöglicht.
Das hinzugefügte Aluminiumpulver wirkt mit dem Magnesiumpulver bei der Beschleunigung der eutektischen Reaktion zusammen.
Nachfolgend sind EXPERIMENTBEISPIELE, umfassend Erfindungsbeispiele gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele gemäß dem herkömmlichen Schweißverfahren, angegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Erfindungsbeispiele beschränkt.
EXPERIMENTBEISPIELE 1 8 (Erfindungsbeispiele 3 8, Vergleichsbeispiele 3, 4):
Zu verschweißende Werkstücke (Basismaterial):
Material: gerollte Al-Mg-Aluminiumlegierung (A5182)
Dicke: 1,2 mm
Schweißbedingungen:
Energieversorgung: Invertiererstromversorgung
Strom: 12 kA (Versuchsbeispiele 1 7)
10 kA (Versuchsbeispiel 8)
Druck: 400 kgf (3920 N)
pulvrige Mixtur:
Beschichtungsmenge: 0,1 g pro 400 mm² (z.B. 20 mm x 20 mm) Zusammensetzung: Mixtur aus Magnesiumpulver (Partikeldurchmesser von 300 µm oder weniger) und Metalloxidpulver (Partikeldurchmesser von 5 µm oder weniger) oder Mixtur aus Magnesiumpulver (Partikeldurchmesser von 300 µm oder weniger), Metalloxidpulver (Partikeldurchmesser von 5 µm oder weniger) und Aluminiumpulver (Partikeldurchmesser von 105 µm oder weniger).
Die Zusammensetzung der pulvrigen Mixtur ist in den Erfindungsbeispielen 3 8 variiert worden, wobei in den Vergleichsbeispielen 3, 4 keine pulvrige Mixtur enthalten war. Die Werkstücke sind punktgeschweißt worden, und es sind Zug-Scherbelastungen geprüft worden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Die Zug-Scherbelastung ist eine Zugbelastung die auf die verbundenen Oberflächen ausgeübt wird, wenn diese unter durch die Zugbelastung verursachten Scherbelastungen auseinandergezogen werden. Tabelle 1
(A) : Zug-Scher-Last
Aus der vorangehenden Tabelle 1 kann man erkennen, daß die Zug-Scher-Last im Vergleichsbeispiel 3 150 kgf (1470 N) war, daß die Zug-Scher-Last in den Erf indungsbeispielen 3, 5, 6, 7, in welchen Magnesiumpulver hinzugefügt war, 200 kgf (1960 N) überschritten hat, und daß die Zug-Scher-Last in den Erfindungsbeispielen 4, 8, in welchen Aluminiumpulver hinzugefügt war, 250 kgf (2450 N) überschritten hat.
Wenn die Zug-Scher-Last bei den herkömmlichen Schweißverfahren erhöht werden sollte, dann müßte der Schweißstrom so wie beim Vergleichsbeispiel 4 erhöht werden. Die Zunahme des Schweißstroms wird jedoch nicht gewünscht, da damit das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht erreicht werden könnte.
Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung beim Widerstandsschweißen vcn Werkstücken aus Aluminiumlegierung eine pulvrige Mixtur aus Magnesium und einem Metalloxid zwischen Bereichen der Werkstücke aus Aluminiumlegierung angeordnet, welche miteinander zu verbinden sind. Die Temperatur des geschmolzenen Bereichs wird durch eine Thermit-Reaktion stark erhöht und als Ergebnis daraus wird die Fläche der Schweißverbindung vergrößert.
Ferner können, da Magnesium bezüglich Aluminium eutektisch ist, dann, wenn den Werkstücken aus Aluminium ein elektrischer Strom zugeführt wird und Magnesium zwischen diesen angeordnet ist, das Aluminium und das Magnesium bei dem eutektischen Punkt in eine Aluminium-Magnesium-Legierung bei einem relativ kleinen elektrischen Strom schmelzen. Da die Aluminium-Magnesium-Legierung einen großen elektrischen Widerstand aufweist, kann die durch das Schweißverfahren erzeugte Joule'sche Wärme gesenkt werden, und der erforderliche Schweißstrom kann ebenso verringert werden.
Es können bis zu 17 % Gewichtsprozent Magnesium in einer festen Lösung mit Aluminium enthalten sein. Die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung wird durch das Magnesium in der festen Lösung erhöht.
Wenn das Metalloxid TiO&sub2;, SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3; oder MnO&sub2; ist, dann wird in einer Thermit-Reaktion Ti, Si, Cr oder Mn erzeugt, und das erzeugte Element dient zum Verhindern einer Kristallisation von Al&sub3;Mg&sub2;, welches einer der Faktoren ist, der die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung verringern kann. Als Ergebnis daraus kann die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung zunehmen.
Wenn der pulvrigen Mixtur aus Magnesium und Metalloxid Aluminiumpulver hinzugefügt wird, dann wirkt das Aluminiumpulver mit dem Magnesiumpulver beim Beschleunigen der eutektischen Reaktion zusammen.
Das Schweißverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit, daß Werkstücke aus Aluminiumlegierung effizient verschweißt werden. Da der zugeführte Schweißstrom relativ klein ist, wird verhindert, daß die Elektrodenspitzen und die Werkstücke miteinander verschmolzen werden.
Obgleich die momentan als bevorzugt betrachteten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich daß die Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne von deren wesentlichen Charakteristiken abzuweichen. Die vorliegende Ausführungsform ist daher in allen Belangen als darstellend und nicht als beschreibend zu betrachten. Der Umfang der Erfindung ist durch die beiliegenden Ansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung definiert.
Wichtige Aspekte der beschriebenen Erfindung sind folgende: Werkstücke aus Aluminiumlegierung werden widerstandsgeschweißt, während eine pulvrige Mixtur aus Magnesium und einem Metalloxid zwischen Bereichen von Werkstücken aus Aluminiumlegierung angeordnet sind, welche miteinander zu verbinden sind. Die Metalloxide können wenigstens ein Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiO&sub2;, SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3;, MnO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, CuO und Ti&sub2;O&sub3; besteht, und die pulvrige Mixtur kann Aluminiumpulver umfassen. Die Werkstücke können anstelle der Aluminiumlegierung aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt sein.

Claims

1. Verfahren zum Schweißen von Metallwerkstücken (2, 4), umfassend die Schritte:

Anordnen einer pulvrigen Mixtur (1), welche aus Metallpulver und einem Metalloxidpulver zusammengesetzt ist, um eine Thermit-Reaktion zwischen den Werkstücken (2, 4) zu entwickeln, zwischen den Werkstücken (2, 4) in Bereichen (3, 5), welche zu verschweißen sind, Widerstandsschweißen der Werkstücke (2, 4) in den Bereichen (3, 5) durch Zuführen eines Schweißstroms durch Widerstandsschweißelektroden (6, 7), wobei der Schweißstrom durch die Metallwerkstücke (2, 4) und die pulvrige Mixtur (1) hindurchgeht, wodurch aufgrund eines Kontaktwiderstands und einer Thermit-Reaktion in der pulvrigen Mixtur (1), welche durch den durch die Metallwerkstücke (2, 4) und die pulvrige Mixtur (1) hindurchgehenden Strom induziert wird, Wärme erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die pulvrige Mixtur (1) in der Thermit-Reaktion eine Wärmemenge Q erzeugt, welche größer oder gleich 100 cal/g (420J/g) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Metallpulver (1) wenigstens ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: Aluminium, Magnesium, Zink, Titan und Silizium.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Metalloxidpulver wenigstens ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: SiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, MnO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, CuO und Ti&sub2;O&sub3;.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Metallwerkstücke (2, 4) aus einem auf Aluminium basierenden metallischen Material hergestellt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Metallwerkstücke (2, 4) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die pulvrige Mixtur (1) Aluminiumpulver und Magnesiumpulver enthält.