DE1193772B - Schweissmittel und Schweissvorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweissen von Aluminium und dessen Legierungen - Google Patents

Description

• Schweißmittel und Schweißvorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen von Aluminium und dessen Legierungen Die Erfindung betrifft ein Schweißmittel und eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Aluminium und dessen Legierungen.
• Durch Widerstandsschweißen zu verschweißende Metallteile müssen an den Stromdurchgangsstellen, insbesondere an der eigentlichen Schweißstelle, zwischen den beiden zu verschweißenden Werkstücken, metallisch blank sein. Dies wird üblicherweise durch mechanische Beseitigung der nichtmetallischen Oberflächenschichten oder durch entsprechende chemische Umwandlung dieser Schichten erreicht, wobei diese entweder in reines Metall oder aber in leicht, z. B. durch Waschen, zu entfernende Stoffe übergeführt werden.
• Bei einer Reihe von Metallen kann diese Vorbehandlung nur sehr kurz vor dem Schweißen ausgeführt werden, da infolge der hohen Affinität des Metalls zum Sauerstoff der Luft, sehr schnell die Oberfläche sich mit einer den Stromdurchgang und eine saubere Schweißverbindung behindernden Oxydschicht überzieht.
• Um kurzzeitig vor dem eigentlichen Verschweißen eine metallisch blanke Oberfläche zu schaffen, oder um die nach einer Vorreinigung wiedergebildete dünne Oxydschicht erneut zu entfernen, ist es bekannt, beim Schweißen sogenannte Flußmittel zu verwenden, die mit der störenden Oberflächenschicht chemisch reagieren und sie in rein- metallischen Zustand zurückführen. Derartige Fluß- oder Schweißmittel sind in der Regel starke Säuren öder Basen, z. B. Chlorhydrate oder andere Halogenhydrate, organische Säuren oder auch beim sogenannten Hartlöten unter Umständen Flußmittel auf der Basis eines Kohlehydrates unter Zufügung eines alkalischen Katalysators.
• Beim Schweißen von Aluminium treten dabei jedoch besondere Schwierigkeiten auf, da infolge der außerordentlich hohen Affinität des Aluminiums zum Sauerstoff die Bildung einer Oxydhaut in Bruchteilen einer Sekunde erfolgen kann, und da Aluminium selbst und die wesentlichen, für die Schweißung in Frage kommenden hochfesten Aluminiumlegierungen außerordentlich stark korrodieren, und daher die Anwendung dieser bei anderen Metallen verwendeten Flußmittel nicht oder nur mit sehr großen Schwierigkeiten möglich ist.
• Insbesondere tritt auch bei der elektrischen Widerstandsschweißung von Aluminium eine sehr starke Verunreinigung der Kontaktflächen der Elektroden auf, so daß schon nach einer relativ geringen Anzahl ; von Schweißungen die Kontaktfläche nachgearbeitet werden muß. Dies ist insbesondere bei großen Werkstücken, an denen eine große Anzahl von Schweißungen nebeneinander ausgeführt werden, z. B. bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien, außerordentlich zeitraubend. Außerdem muß bei der Verwendung von bekannten Flußmitteln eine sehr sorgfältige Reinigung der Schweißstelle und eine Neutralisation des Schweißmittels erfolgen, damit eine nachträgliche Korrosion vermieden wird. Dies ist vor allem beim Schweißen von Blechen mit überlappten Nähten durch nebeneinanderliegende Schweißpunkte oder auch beim Rollenschweißen deshalb außerordentlich schwierig, weil die Reste des Schweißmittels aus dem sehr engen Spalt im Bereich der Schweißstelle nur sehr schwer zu entfernen sind und die Gefahr der Spaltkorrosion an sich an diesen Stellen besonders hoch ist.
• Es ist bekannt, beim Löten ein Lötmittel zu verwenden, das auf der Grundlage organischer Basen mit einem Anteil an Hydrazin oder dessen organischen Derivaten oder Verbindungen dieser Stoffe mit Säuren zusammengesetzt ist. Diese Lötmittel sind jedoch in der Regel stark korrodierend und teilweise sogar giftig. Es besteht also auch bei Verwendung dieser bekannten Lötmittel als Schweißmittel für die Aluminiumwiderstandsschweißung die Gefahr der Spaltkorrosion. Außerdem besteht bei der elektrischen Widerstandsschweißung bei allen bekannten Schweißmitteln, auch den als Beizmittel verwendeten organischen Stickstoffverbindungen, die Gefahr eines erhöhten lokalen Stromdurchganges und damit einer ungleichförmigen Verbindung in der Schweißstelle.
• Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Schweißmittel und eine Vorrichtung zur vorteilhaften Anwendung dieses Schweißmittels zu schaffen, bei dem die Standzeit der Elektroden wesentlich erhöht und die Gefahr der Korrosion, auch wenn keine sorgfältige Nachreinigung und Neutralisation der Schweißstelle erfolgt, praktisch unterbunden ist. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch Verwendung eines Schweißmittels, das aus einer organischen Stickstoffverbindung oder einem höheren Alkohol besteht. Durch dieses erfindungsgemäße Schweißmittel entfällt eine vorhergehende Behandlung der zu schweißenden Oberflächen. Es erfolgt außerdem eine wesentliche Erhöhung der Standzeit der Elektroden, so daß eine wesentlich größere Anzahl von einwandfreien Schweißungen mit einem Elektrodenpaar vor deren Nachreinigung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels durchgeführt werden kann, als dies bisher möglich war. Ferner können ohne Schwierigkeiten auch Elektroden aus einem verhältnismäßig weichen Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Elektrolytkupfer, die an sich zum Punktschweißen von Blechen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bekannt sind, verwendet werden, ohne daß dadurch die Wirtschaftlichkeit des Schweißverfahrens in Frage gestellt würde.
• Dabei kann das erfindungsgemäße Schweißmittel entweder während oder kurz vor der Schweißung aufgebracht werden, oder es kann auch bereits längere Zeit vorher, z. B. bei der Vorbereitung der zu verschweißenden Werkstücke aufgebracht und diese dann gelagert werden. In diesem Fall schützt das erfindungsgemäße Schweißmittel die Schweißstelle vor der oxydierenden Wirkung der Luft. Das erfindungsgemäße Schweißmittel kann also die zu diesem Zweck früher benutzten Korrosionsschutzmittel, insbesondere Fette, ersetzen.
• Die das erfindungsgemäße Schweißmittel darstellende organische Stickstoffverbindung kann ein Amin, vorzugsweise ein Diamindioleat (Diamin der Oleinsäure) sein. Die Verwendung eines höherwertigen Alkohols als Schweißmittel erfolgt vorzugsweise unter der oben geschilderten Mischung mit einem Kohlenwasserstoff, wobei die Konsistenz je nach dem Verwendungszweck vom dünnflüssigen über den zähflüssigen bis zum pastösen Zustand eingestellt werden kann.
• Die Vorrichtung zur Durchführung einer elektrischen Widerstandsschweißung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels ist vorzugsweise mit Anordnungen versehen, durch die das Schweißmittel kurz vor oder während des Schweißvorganges auf die beim Schweißen vom Strom durchflossenen Oberflächen der zu verschweißenden Werkstücke aufgebracht wird. Es können aber auch Anordnungen getroffen sein, um das Schweißmittel i auf die Kontaktflächen der Elektroden zu bringen. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß in den Elektroden im Bereich der Kontaktflächen mündende Bohrungen vorgesehen sind, oder daß die Elektrode kurz vor dem Schweißen in das Schweißmittel ein- t getaucht wird. Bei Punktschweißelektroden erfolgt dies vorzugsweise dadurch, daß die bewegbare untere Elektrode in einer Stopfbüchse am Boden eines gegen die Schweißstelle offenen Behälters angeordnet ist, wobei der Behälter eine Zuführleitung und eine Überlaufleitung für das Schweißmittel aufweist.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Punktschweißvorrichtung zum Schweißen von Aluminiumblechen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels.
• F i g. 2 zeigt eine Ansicht, ähnlich F i g. 1, auf eine Abwandlungsform der Vorrichtung.
• Die beiden Elektroden 1 und 2 liegen bei den Ausführungsbeispielen oberhalb und unterhalb der sich in der Verbindungsstelle überlappenden zu verschweißenden Bleche 3 und 4.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist jede der Elektroden 1 und 2 mit einem Kanal 5 und 6 durchbohrt, der in der Kontaktfläche mündet und durch den das Schweißmittel unter Druck kurz vor und/ oder während der Schweißung zugeführt wird. Entlang der oberen Elektrode 1 ist eine Leitung 7 geführt, durch die die erforderliche Menge Schweißmittel vor dem Schweißvorgang in den Spalt zwischen die zu verschweißenden Bleche 3 und 4 eingespritzt wird. Um die untere Elektrode 2 ist eine Auffangschale 8 für das überschüssige Schweißmittel angeordnet, aus der eine nicht dargestellte Ableitung das Schweißmittel in den Kreislauf zurückführt.
• Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform weisen die Elektroden 1 und 2 keine Bohrungen auf. Die entsprechenden Zuführkanäle für das Schweißmittel liegen außerhalb der Elektroden, und zwar die Zuführleitung 5 a entlang der oberen Elektrode 1, derart, daß vor und/oder während des Aufbringens des Schweißdruckes eine entsprechende Menge Schweißmittel auf das Blech 4, insbesondere unter die Kontaktfläche der Elektrode 1 gespritzt wird. Die Leitung 7 ist ähnlich wie in F i g. 1 dargestellt, ausgebildet und erfüllt dieselbe Aufgabe.
• Die Leitung 6 a zum Zuführen des Schweißmittels an die untere Elektrode mündet in die Schale B. Im Boden der Schale 8 ist eine Stopfbüchse 9 vorgesehen, in der die Elektrode 2 in Richtung auf die Schweißstelle zu und von dieser weggleiten kann. Durch eine überlaufleitung 10 wird in der Schale 8 ein vorbestimmter Spiegel des Schweißmittels eingestellt, unter den die Elektrode 2, wenn sie nicht in Betriebsstellung ist, eintaucht. Zur Durchführung des Schweißvorganges wird die Elektrode 2 nach oben gegen das Werkstück 3 gepreßt, wobei die für die ordnungsgemäße Schweißung erforderliche Menge des Schweißmittels an der Kontaktfläche durch Benetzung der Oberfläche der Elektrode mitgenommen wird.

Claims (11)

1. Patentansprüche: 1. Schweißmittel für die elektrische Widerstandsschweißung von Aluminium und dessen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer organischen Stickstoffverbindung oder einem höheren Alkohol besteht.
2. 2. Schweißmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Amin besteht.
3. 3. Schweißmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Diamindioleat besteht.
4. 4. Schweißmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem höherwertigen Alkohol in Mischung mit einem Kohlenwasserstoff besteht.
5. 5. Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen von Aluminium unter Verwendung eines Schweißmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Zuführung des Schweißmittels kurz vor oder während des Schweißvorganges auf die beim Schweißen von Strom durchflossenen Flächen des zu verschweißenden Werkstoffes vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Zuführen des Schweißmittels kurz vor oder während des Schweißens auf die Kontaktflächen wenigstens einer der Elektroden vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) Bohrungen (5, 6) zum Zuführen des Schweißmittels aufweisen, welche in den Kontaktflächen münden. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Kontaktfläche der untenliegenden Elektrode (2) kurz vor dem Schweißvorgang in ein Bad (8) des Schweißmittels getaucht ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8 an Punktschweißmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche untere Elektrode (2) verschiebbar in einer Stopfbüchse (9) am Boden eines gegen die Schweißstelle offenen Behälters (8) angeordnet ist, welcher mit einer Zuführleitung (6a) und einer überlaufleitung (10) für das Schweißmittel verbunden ist.
10. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 677 994, 841097; deutsche Auslegeschrift G 11948 V1 a / 49h (bekanntgemacht am 15. 12. 1955); »Aluminium-Taschenbuch«,
11. 11. Auflage, 1955, S.521.