DE29922396U1

DE29922396U1 - Preßschweißvorrichtung

Info

Publication number: DE29922396U1
Application number: DE29922396U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Schweissanlagen GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2009-12-21

Description

ABl DE-G-299 22 396.5

BESCHREIBUNG

Preßschweißvorrichtung 5

Die Erfindung betrifft eine Preßschweißvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Preßschweißvorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen aus der Praxis bekannt. Sie besitzen eine Plastifizierungsvorrichtung zur Erwärmung und zum Anschmelzen der zu verbindenden Werkstückrandbereiche, eine Steuerung, eine Stauchvorrichtung und bewegliche Halterungen für die Werkstücke. Solche Preßschweißvorrichtungen sind beispielsweise als Reibschweißvorrichtungen oder als

Magnetarc-Schweißvorrichtungen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen ausgebildet. Bei der Reibschweißvorrichtung wird die Plastifizierungswärme durch die Reibbewegung der Werkstücke und bei der Magn-tarc-Schweißvorrichtung durchden umlaufenden Lichtbogen zwischen den Werkstücken erzeugt.

Die bekannten Preßschweißverfahren und -vorrichtungen eignen sich besonders für gleichartige Werkstücke. Bei unterschiedlichen Werkstoffpaarungen und insbesondere bei stark differierenden physikalischen Eigenschaften der Werkstücke kann es jedoch zu gravierenden Problemen kommen. Diese werden um so größer, je langer der Erwärmungs- und Plastifizierungsvorgang ist. Die Werkstücke können Unterschiede in den Wärmleitfähigkeiten, den Schmelzpunkten, der spezifischen Wärme, den Abstrahlungskoeffizienten etc. haben. Mit den bekannten Preßschweißvorrichtungen ist bei solchen Werkstoffpaarungen eine kc-LcJcte Schweißverbindung häufig nur schlecht oder u.U. gar nicht zu erzielen. Noch schwieriger wird die Situation, wenn eines der zu

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verbindenden Werkstücke sich an der Stirnfläche spätestens im Moment des Stauchvorganges im flüssigen Zustand befinden muß. Dies ist beispielsweise der Fall bei einer Reibschweißverbindung zwischen einem Gußmaterial mit globularem Graphit und Stahl.

Bei vielen Schweißverfahren ist es aus der Praxis bekannt, beim Verschweißen von bestimmten Werkstoffen diese vorzuwärmen, um innere Spe. v:ungen oder Risse nach dem Schweißen zu vermeiden. Diese Erwärmung erfolgt grundsätzlich vor dem eigentlichen Schweißprozeß und außerhalb der Schweißvorrichtung, z.B. im Ofen.

Aus der US-A-5,240,167 bzw. der DE 691 02 165 T2 ist ein Reibschweißverfahren zum Verbinden von gleichartigen Werkstücken aus einer Nickel-Basislegierung bekannt, bei dem die Verbindungsstelle durch einen dort mittig positionierten Induktor zusätzlich beheizt wird. Dies dient vor allem der Gefügeausbildung nach dem Reibschweißen, wobei eine induktive Nacherwärmung über einen beträchtlichen Zeitraum und bei hohen Temperaturen mit einer langsamen Abkühlung stattfindet. Hierdurch werden bei der Nickel-Basislegierung die aushärtbaren Phasen ausgeschieden. Dies muß in beiden Werkstücken gleichmäßig erfolgen. Außerdem werden beide Werkstücke vor oder während des Prozesses gleichmäßig induktiv erwärmt, um durch die Zusatzbeheizung die Prozeßzeit zu verkürzen. Bei der eingesetzten Reibschweißmaschine ist ein axial verstellbarer Induktor genau mittig über der Verbindungsstelle plaziert und beaufschlagt beide Werkstücke gleichmäßig. Zum Reibschweißen von stark unterschiedlichen Werkstoffpaarungen ist diese Reibschweißmaschine nicht mit Erfolg in der vorgesehenen Ausgestaltung und Funktion einsetzbar.

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Die DE-A-23 28 653 befaßt sich mit einem Verfahren zum Fügekneten von Kunststoffteilen unter induktiver Erwärmung. Die DE-C 31 33 181 lehrt die nachträgliche spanabhebende Beseitigung eines Schweißwulstes nach dem Reibschweißen und einer vorhergehenden Wärmbehandlung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Preßschweißvorrichtung aufzuzeigen, die einen breiteren Einsatzbereich hat und sich auch für kritische Werkstoffkombinationen eignet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

Die erfindungsgemäße Preßschweißvorrichtung hat den Vorteil, daß durch die gezielte zusätzliche Aufheizung vor allem eines der Werkstücke im Verbindungsbereich eine besonders produktsichere Verbindung von artfremden Werkstücken mit stark unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und/oder Kenngrößen möglich ist. Die Erwärmung der Werkstücke ist bewußt unterschiedlich und differiert erheblich, was sich durch eine gezielte Zuordnung und außermittige Positionierung der Heizeinrichtung während des Prozesses erreicht wird. Hierdurch lassen sich auch Werkstoffkombinationen preßschweißen und insbesondere reibschweißen, die bisher gar nicht oder nur unzulänglich verbunden werden konnten. Dies gilt insbesondere für se kritische Paarungen wie Stahl mit Guß mit globularem Graphit oder anderen Gußarten oder Titan mit Stahl bzw. Wolfram.

Die zusätzliche Heizeinrichtung wird vorzugsweise dem Werkstück mit der höheren Wärmeleitfähigkeit oder generell mit. dem höheren Wärmebedarf zugeordnet. Hierdurch lassen sich werkstoffspezifische Verluste durch hohe Wärmeableitung, Wärmeabstrahlung etc. kompensieren. Bei der besonders kritischen Schweißpaarung von Guß mit globularem Graphit und Stahl wird die zusätzliche

Heizeinrichtung dem Stahl zugeordnet und kompensiert dessen Wärmeverluste. Je nach Schweißprozeß und Werkstoffpaarung kann durch die zusätzliche Heizeinrichtung nicht nur eine Kompensation der Wärmeverluste, sondern auch eine bewußte stärkere Erwärmung eines der Werkstücke erreicht werden. Im Interesse einer Verkürzung der Prozeßzeiten können alternativ auch beide Werkstücke von der zusätzlichen Heizeinrichtung beaufschlagt werden, wobei allerdings die Wärmezufuhr am einen Werkstück deutlich größer als beim anderen ist.

Die zusätzliche Heizeinrichtung ermöglicht ausgeglichene Temperaturen bei den an der Schweißung beteiligten Werkstücken. Dies betrifft insbesondere Werkstückkombinationen, bei ~-enen die Schmelzeausbildung zum Herstellen einer guten Schweißung notwendig ist. Hier ergibt sich der besondere Vorteil, daß die ausgeglichenen Temperaturen für eine erheblich niedrigere Spritzerbildung sorgen.

Zudem lassen sich die Prozeßzeiten oder die Zykluszeiten insgesamt reduzieren, was insbesondere beim Reibschweißen der Fall ist. Ferner werden beim Nachwärmen Spannungen oder Aufhärtungen verringert, die durch den Schweißprozeß im Verbindungsbereich entstanden sind.

Die an der Verbindungsstelle eingebrachte Wärmeenergie läßt sich auch unabhängig von der beim Preßschweißprozeß durch Reiben, Lichtbogen oder dergleichen anfallenden Wärmeenergie steuern und g·'!:. regeln, was insbesondere temperaturabhängig geschehen kann.

Die erfindungsgemäße Preßschweißvorrichtung kann grundsätzlich prozeßabhängig beliebig ausgebildet sein. Es kann sich um eine Reibschweißvorrichtung, eine Magnetarc-Schweißvorrichtung oder dergleichen handeln.

Die Einbringung der zusätzlichen externen Heizenergie läßt sich auf unterschiedliche Weise realisieren. Die Zusatzbeheizung kann wahlweise von innen oder von außen erfolgen. Hierbei kann auch die Leistung der zusätzlichen Heizeinrichtung gesteuert i;:^ auf den Prozeßverlauf abgestimmt und insbesondere auch nach der Temperatur oder anderen Parametern geregelt werden.

Die zusätzliche Heizeinrichtung kann ortsfest oder beweglich angeordnet sein, wobei sie wahlweise beim Stauchhub mit dem einen bewegten Werkstück mitgeführt oder mit einem eigenständigen Antrieb ausgerüstet ist und dann vorzugsweise auf der anderen Seite angeordnet ist. Eine bewegliche Heizeinrichtung kann z.B. bei einer Reibschweißmaschine der sich verlagernden Verbindungsstelle bzw. Kontaktfläche folgen. Sie kann aber auch andere beliebige Bewegungen ausführen und unterschiedlichsten Anforderungen und insbesondere Prozeßanforderungen gerecht werden. Insbesondere kann die bewegliche Heizeinrichtung auf variierende Einspannlagen der Werkstücke angepaßt werden. Die Temperatur- oder Leistungsregelung kann ortsabhängig oder ortsunabhängig erfolgen.

Die zusätzliche Heizeinrichtung kann zudem in sich verstellbar sein. Dadurch läßt sie sich an unterschiedlich große oder unterschiedlich geformte Werkstücke anpassen. Zudem kann sie bei einer geeigneten Gestaltung zum Einlegen und Entnehmen der Werkstücke geöffnet und geschlossen werden.

Die zusätzliche Heizeinrichtung läßt sich in beliebig geeigneter Weise ausbilden. In.der bevorzugten Ausführungsform ist sie als induktive Heizung ausgestaltet und besitzt mindestens einen ringförmigen Induktor. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1: eine Reibschweißmaschine mit einer

zusätzlichen Heizeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht und

Figur 2: eine vergrößerte und teilweise abgebrochene Seitenansicht der

Reibschweißmaschine von Figur 1 mit einer abgewandelten zusätzlichen Heizeinrichtung.

Figur 1 und 2 zeigen eine Preßschweißvorrichtung (1) in Form einer Reibschweißmaschine. Alternativ kann es sich auch um eine Magnetarc-Schweißmaschine oder um eine beliebige andere Preßschweißvorrichtung handeln.

Beim. Preßschweißen werden mindestens zwei Werkstücke (2,3) unter Druck miteinander verbunden. Zuvor wird der Bereich an der Verbindungsstelle (10) beider Werkstücke (2,3) erwärmt und ggf. plastifiziert. Anschließend erfolgt die axiale Verbindung durch einen Stauchhub in Richtung der Achse (12), wobei ein oder beide Werkstücke (2,3) aufeinander zubewegt werden. Bei der gezeigten Reibschweißmaschine (1) werden die Werkstücke (2,3) durch Reiben erwärmt. Bei einem Magnetarc-Preßschweißverfahren erfolgt die Erwärmung durch einen zwischen den zwei distanzierten Werkstücken (2,3) umlaufenden und magnetisch angetriebenen Lichtbogen.

Die Reibschweißmaschine (1.) besitzt eine Halterung (6) für das eine Werkstück (2,3), welche z.B. als rotierendes Spannfutter ausgebildet ist. Die Halterung (6) ist in Axialrichtung vorzugsweise ortsfest gelagert und kann

mittels eines Antriebes (5) gedreht werden. Der Antrieb . (5) kann z.B. ein drehzahlgeregelter Spindelantrieb mit einem frequenzgesteuerten Drehstrommotor sein. Das andere Werkstück (2,3) ist in einem zweiten Halter (7) gelagert und mit einer Staucheinrichtung (8) verbunden. Dieser Halter (7) kann z.B. gemäß Figur 2 als Zentrumspanner ausgebildet sein und an einem Schlitten (16) der Staucheinrichtung (8) befestigt sein. Die beiden Werkstücke (2,3) sind vorzugsweise fluchtend in der gemeinsamen Drehachse (12) angeordnet.

Die Reibschweißmaschine (1) besitzt eine Steuerung (9), die in geeigneter Weise als Maschinen- und Prozeßsteuerung ausgelegt ist und vorzugsweise einen Computer oder mindestens einen Mikroprozessor mit ein oder mehreren Programm- und Datenspeichern, geeigneten Schnittstellen und Ein- und ausgaben für Daten sowie Anzeigen besitzt. Die Steuerung (9) kann ein oder mehrere Programme für die Steuerung und ggf. Regelung der verschiedenen Prozeßparameter aufweisen. Letztere können nach Bauteilvorgaben in der Steuerung (9) berechnet oder aus einer gespeicherten Technologiedatenbank ausgewählt werden. Die Steuerung (9) steuert und regelt ggf. den Antrieb (5) und die Stauchvorrichtung (8).

Zu Beginn des Reibschweißprozesses wird der Antrieb (5) bei noch distanzierten Werkstücken (2,3) gestartet und bringt die Halterung (6) mit dem einen Werkstück (2,3) auf die gewünschte Drehzahl. Anschließend werden durch die Staucheinrichtung (8) die beiden Werkstücke (2,3) an ihren Stirnflächen in Reibkontakt miteinander gebracht und gehalten. Durch die relative Drehbewegung werden die Kontaktflächen erwärmt und ggf. plastifiziert. Dieser Erwärmungsvorgang gliedert sich in der Regel in eine sogenannte Anreibphase und eine Reibphase, bei denen konstante oder unterschiedliche Drehzahlen und konstante oder variierende Anpreßkräfte bzw. Anpreßdrücke herrschen

können. Dies hängt von den jeweiligen Werkstoffpaarungen und Prozeßbedingungen ab. Sobald eine ausreichende Plastifizierung erreicht ist, wird der Drehantrieb (5) gebremst oder abgeschaltet und gleichzeitig oder zeitversetzt die Staucheinrichtung (8) betätigt, die die beiden Werkstücke (2,3) in einem Stauchhub axial zusammenpreßt, wobei die erwärmtes Material ggf. aus dem Verbindungsbereich radial nach außen verdrängt wird, was zur Ausbildung eines Reibschweißwulstes und zu einer

&iacgr;&ogr; Bauteilverkürzung führen kann.

Die Preßschweißvorrichtung (1) besitzt mindestens eine zusätzliche Heizeinrichtung (11), die zumindest während des Preßschweißprozesses nur eines der beiden Werkstücke (2,3) allein oder zumindest mit Vorrang oder verstärkt beaufschlagt und erwärmt. Dazu kann die Heizeinrichtung (11) bezüglich der Verbindungsstelle (10) der Werkstücke (2,3) vorzugsweise außermittig und axial versetzt angeordnet sein. Die Werkstücke (2,3) erhalten hierdurch eine deutliche unterschiedliche zusätzliche Wärmezufuhr. Die Verbindungsstelle (10) ist beim Reibschweißen die stirnseitige Kontaktfläche oder Reibfläche der Werkstücke (2,3). Beim Magnetarc-Schweißen ist es der Spalt zwischen den Werkstücken (2,3).

Die Heizeinrichtung (11) kann über dem beaufschlagten Werkstück (2) direkt angrenzend an der Verbindungsstelle (10) angeordnet sein, wie dies Figur 1 andeutet. Sie kann aber auch gemäß Figur 2 axial ein Stück zurückversetzt angeordnet sein und Abstand zur Verbindungsstelle (10) haben. In beiden Fällen wird ausschließlich oder im wesentlichen nur das eine Werkstück (2) erwärmt. In einer nicht dargestellten Variante kann die Heizeinrichtung (11) etwas außermittig zur Verbindungsstelle (10) angeordnet

35. sein und beide Werkstücke (2,3) überlappen, wobei jedoch der Schwerpunkt beim einen Werkstück (2) liegt. Dabei werden beide Werkstücke (2,3) erwärmt, wobei der

Erwärmungsgrad jedoch gezielt unterschiedlich ist und das eine Werkstück (2) deutlich mehr als das andere erhitzt wird.

Über die Heizeinrichtung (11) kann vor allem während des Schweißprozesses zusätzliche Wärmeenergie zugeführt werden, wobei die Energiezufuhr je nach Ausgestaltung der Heizvorrichtung (11) an der Innen- und/oder Außenseite des beaufschlagten Werkstücks (2,3) erfolgen kann. Die zusätzliche Wärmezufuhr kann aber auch vor dem Schweißprozeß in einer Vorwärmephase und alternativ oder zusätzlich auch nach dem Schweißprozeß in einer Nachwärmephase stattfinden.

Die Preßschweißvorrichtung (1) ist zur Verbindung von zwei Werkstücken (2,3) aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgelegt. Das Werkstück (2) besteht z.B. aus Stahl und das Werkstück (3) aus Guß mit globularem Graphit. Das stählerne Werkstück (2) hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit und dementsprechend größere Wärmeverluste an der Kontaktfläche bzw. der Reibschweißzone während des Reibschweißprozesses. Diese Wärmeverluste werden durch die zusätzliche Heizeinrichtung (11) und die eingebrachte Zusatzwärme kompensiert. In diesem Fall ist die Heizeinrichtung (11) dem stählernen Werkstück (2) zugeordnet.

Auch bei anderen unterschiedlichen Werkstoffpaarungen empfiehlt es sich, die zusätzliche Heizeinrichtung (11) demjenigen Werkstück zuzuordnen, das prozeßbedingt oder wegen seiner physikalischen Eigenschaften den höheren Wärmebedarf hat. Bei einer Werkstoffpaarung von Titan und Stahl wird die Heizeinrichtung (11) ebenfalls dem stählernen Werkstück zugeordnet. Bei einer Schweißpaarung von Wolfram und Titan wird die Heizeinrichtung (11) dem Werkstück aus Wolfram zugeordnet.

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In der gezeigten Ausführungsform ist die zusätzliche Heizeinrichtung (11) als induktive Heizung ausgebildet, das Werkstück (2) induktiv und berührungsfrei erwärmt. Die Heizeinrichtung (11) besitzt beispielsweise einen ringförmigen Induktor (12), der in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Der Induktor (12) ist bei der gezeigten Ausführungsform außenseitig rund um das Werkstück (2) angeordnet und befindet sich in Axialrichtung gesehen direkt an oder etwas zurückversetzt hinter der Verbindungsstelle (10).

Der Induktor (12) kann aus ein oder mehreren Teilen bestehen und in sich verstellbar sein. Insbesondere läßt sich der Induktor (12) zum Einlegen und Entnehmen der Werkstücke (2,3) öffnen und schließen. Der Induktor (12) ist mit einer nicht dargestellten geeigneten Stromquelle verbunden, die einen vorzugsweise mittelfrequenten Wechselstrom erzeugt. Der Frequenzbereich und die Auslegung der Stromquelle können je nach Preßschweißprozeß in geeigneter Weise gewählt werden.

Der Induktor (12) kann aus einem Rohr aus Kupfer oder einem anderen geeigneten stromleitenden Werkstoff bestehen und eine kreisrunde, oval, prismatische oder andere Querschnittsform aufweisen. Durch den Induktor (12) kann ein Kühlmittel geleitet werden. Der Induktor (12) kann gegenüber dem beaufschlagten Werkstück (2) einen gleichbleibenden radialen Abstand haben und dadurch eine örtlich gleichbleibende magnetische Induktion in dem Werkstück (2) erzeugen. Alternativ kann die magnetische Induktion aber auch örtlich gezielt verändert werden, indem der Abstand und/oder die Lage des Induktors (12) zum Werkstück (2) örtlich verändert wird. Bei einer Annäherung erhöht sich die magnetische Induktion und damit der Energieeintrag und Wärmeeinfluß am Werkstück (2). Den gleichen Effekt kann man alternativ oder zusätzlich durch ein oder mehrere örtlich am Induktor (12) befestigte

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Feldkonzentratoren (nicht dargestellt) aus Ferrit oder beschichteten Transformatorblechen erreichen. Eine örtliche Induktionsänderung läßt sich auch durch gezielte Anordnung mehrerer Induktoren (12) oder Induktorteile erreichen.

Die Heizleistung der zusätzlichen Heizeinrichtung (11) kann konstant sein. In der bevorzugten Ausführungsform läßt sie sich steuern und ggf. auch regeln. Vorzugsweise ist die Heizleistung auf den Preßschweißprozeß abgestimmt und ändert sich entsprechend. Hierfür kann die zusätzliche Heizeinrichtung (11) eine Steuerung (15) aufweisen, die separat angeordnet ist oder die der Steuerung (9) der Reibschweißmaschine (1) zugeordnet und in diese ggf.

integriert ist. Insbesondere kann über die Steuerung (9) die zusätzliche Heizeinrichtung (11) automatisch eingeschaltet werden, sobald die Werkstücke (2,3) in die Halterungen (6,7) eingefügt sind und der Zugang zur Reibschweißmaschine (1) geschlossen ist.

Die zusätzliche Heizeinrichtung (11) kann außerdem geregelt werden. Dies ist beispielsweise über einen Temperaturfühler möglich, der an einer beliebig geeigneten Stelle am beaufschlagten Werkstück (2,3) oder an anderer Stelle angeordnet und mit der Steuerung (15) verbunden ist. Figur 2 zeigt hierzu eine Variante mit einer Infrarot-Wärmemeßkamera (17), die mit Distanz von der Verbindungsstelle (10) angeordnet ist und die die Temperatur berührungsfrei mißt. Ansonsten kann eine beliebige andere Meßeinrichtung eingesetzt werden. Die Regelung der Heizleistung kann dann anhand der Werkstücktemperatur erfolgen. Ansonsten kann eine Regelung auch nach anderen Kriterien geschehen.

Die zusätzliche Heizeinrichtung (11) kann ortsfest oder ortsveränderlich an der Reibschweißmaschine (1) angeordnet sein. Bei einer ortsfesten Anordnung (nicht dargestellt)

kann sich die Lage der von der zusätzlichen Heizeinrichtung (11) beaufschlagten Erwärmungsstelle am Werkstück (2) in Abhängigkeit vom Prozeßfortgang verändern. Je nach Werkstückpaarung kann sich hierbei z.B.

die Verbindungsstelle (10) axial verschieben. Diese relative Ortsveränderung zwischen der zusätzlichen Heizeinrichtung (11) bzw. der Erwärmungsstelle und dem Verbindungsbereich (10) bzw. der Reibschweißebene kann durch eine Veränderung der Heizleistung und insbesondere

&iacgr;&ogr; des induktiven Stroms kompensiert werden. Die Temperaturoder Leistungsregelung der zusätzlichen Heizeinrichtung (11) kann grundsätzlich ortsabhängig oder ortsunabhängig erfolgen.

Figur 1 und 2 zeigen eine ortsveränderliche Anordnung der zusätzlichen Heizeinrichtung (11). In der Ausführungsform von Figur 1 ist die Heizeinrichtung (11) über einen Ausleger an der axial beweglichen Halterung (7) befestigt und bewegt sich mit dieser bzw. mit dem Schlitten (16) vor und zurück.

In der Variante von Figur 2 ist die zusätzliche Heizeinrichtung (11) auf der Seite der anderen Halterung (6) angeordnet und besitzt einen eigenen Antrieb (14).

Dieser besteht z.B. aus einem längs der Drehachse (12) beweglichen Induktorschlitten (13), an dessen vorderen Ende der Induktor (12) befestigt ist und dessen rückwärtiges Ende mit einem geeigneten translatorischen Antrieb, z.B. einer Spindel, verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform kann die zusätzliche Heizeinrichtung (11) eigenständig axial bewegt werden. Ggf. läßt sich hierbei auch eine Beweglichkeit in anderen Richtungen und Achsen je nach Ausgestaltung des Antriebs (14) realisieren. Das beaufschlagte Werkstück (2) kann wie in Figur 2 gezeigt in der Halterung (6) gespannt sein. Es kann aber auch in der gegenüberliegenden Halterung (7) stecken.

Bei einer beweglichen Anordnung kann die zusätzliche Heizeinrichtung (11) und ihre Erwärmungsstelle stets im gleichen Abstand zur Verbindungsstelle (10) der Werkstücke (2,3) gehalten werden. Alternativ kann aber auch eine beliebige andere Bewegung gegenüber dieser Verbindungsstelle (10) durchgeführt werden. Bei der mitgeführten Anordnung von Figur 1 ist es zudem vorteilhaft, wenn die zusätzliche Heizeinrichtung (11) gleichzeitig mit dem Zentrumspanner (7) geöffnet und geschlossen wird.

Die Steuerung (15) der Heizeinrichtung (11) kann als rechnergestützte und speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet sein. Sie kann insbesondere ein Programm beinhalten. Hierüber können je nach Bedarf zeit- und/oder prozeßabhängige Temperaturprofile oder Leistungsprofile der zusätzlichen Heizeinrichtung (11) gefahren werden. Besonders zum Prozeßende hin kann aus prozeßtechnischen Gründen eine Temperaturerhöhung im Bereich der Verbindungsstelle (10) sehr vorteilhaft sein. Desgleichen können verschiedene Temperatur-Rampen in Abhängigkeit vom Prozeßverlauf gefahren werden.

Nach Beendigung des Reibschweißprozesses kann die zusätzliche Heizeinrichtung (11) auch angeschaltet bleiben und für eine Nachwärmung des Schweißteiles sorgen. Hierfür kann sie auch Relativbewegungen gegenüber den eingespannten Werkstücken (2,3) durchführen und z.B.

mittig über der Verbindungsstelle (10) positioniert werden. Durch die nachträgliche Erwärmung lassen sich innere Spannungen im Schweißteil abbauen und Aushärtungen im Verbindungsbereich reduzieren.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen kann die zusätzliche Heizeinrichtung (11) in anderer Weise ausgebildet und angeordnet sein. Eine unterschiedlich

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starke Erwärmung der Werkstücke kann auch durch eine andere gezielt einseitig wirkende oder einseitig verstärkt wirkende Heizeinrichtung erreicht werden, wobei sich eine solche Heizeinrichtung ggf. auch mittig an der Verbindungsstelle anordnen läßt. Statt einer Induktionsheizung kann eine beliebige andere Heizung mit oder ohne Kontakt zu dem oder den beaufschlagten Werkstück(en) (2,3) eingesetzt werden. Dies kann z.B. eine Widerstandsheizung sein, die vorzugsweise an einem der beiden Werkstücke (2,3) angelegt wird und die die Wärme durch Berührung konduktiv überträgt. Eine Erwärmung kann auch durch offene Flammen, Heißluftströme oder dergleichen anderen Trägermedien geschehen. Rohrförmige Werkstücke können auch von innen beheizt werden.

Auch die gezeigte Induktionsheizung kann abgewandelt werden. Sie kann zum einen mehr als einen Induktor (12) oder einen Induktor mit mehreren Schleifen beinhalten, wobei der oder die Induktoren (12) unterschiedliche Formgebung haben können. Hierbei können der oder die Induktoren (12) auch in sich plastisch verformbar sein. Sie können insbesondere aus mehreren untereinander mit elastischen Leitungen verbundenen Einzelteilen bestehen, die durch verstellbare Halter in Arbeitsposition und in eine weitgehend geschlossene Ringform gegenüber den Werkstücken (2,3) gebracht und nach dem Prozeß in Ruhestellung zurückgezogen werden, wobei sich in dieser Ruhestellung der Induktor (12) öffnet.

Variabel sind ferner auch die Positioniereinrichtungen für die zusätzliche Heizeinrichtung (11) . In Abwandlung des in Figur 2 gezeigten Induktorschlittens (13) kann auch eine beliebige andere Verstelleinrichtung vorhanden sein. Insbesondere kann auch die Heizeinrichtung (11) im Bereich der dortigen Halterung (6) ortsfest angeordnet sein.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Preßschweißvorrichtung, Reibschweißmaschine

2 Werkstück, Stahlteil 3 Werkstück, Gußteil

4 Gestell

5 Antrieb

6 Halterung, Futter

7 Halterung, Zentrumspanner 8 Staucheinrichtung

9 Steuerung Schweißmaschine

10 Verbindungsbereich

11 zusätzliche Heizeinrichtung

12 Induktor, Spule 13 Induktorschlitten

14 Antrieb Heizeinrichtung

15 Steuerung Heizeinrichtung

16 Schlitten Stauchvorrichtung

17 Temperaturfühler, Infrarot-Wärmemeßkamera

Claims

1. Preßschweißvorrichtung für Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen mit einer Plastifizierungsvorrichtung für die Werkstücke (2, 3), einer Steuerung (9), einer Stauchvorrichtung (8) und beweglichen Halterungen (6, 7) für die Werkstücke (2, 3), wobei die Preßschweißvorrichtung (1) eine zusätzliche Heizeinrichtung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) von der Verbindungsstelle (10) der Werkstücke (2, 3) versetzt angeordnet und einem der Werkstücke (2) für dessen vorrangige Erwärmung zugeordnet ist.

2. Preßschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) dem Werkstück (2) mit dem höheren Wärmebedarf, insbesondere der höheren Wärmeleitfähigkeit und/oder der höheren Wärmeabstrahlung und/oder der höheren Schmelztemperatur, zugeordnet ist.

3. Preßschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) axial beweglich angeordnet ist.

4. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) einen eigenen Antrieb (14) aufweist.

5. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) in sich verstellbar ausgebildet ist.

6. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) eine Steuerung (15) für die Heizleistung und/oder die Bewegungen aufweist.

7. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) als induktive Heizung ausgebildet ist.

8. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (11) einen teilbaren ringförmigen Induktor (12) aufweist.

9. Preßschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßschweißvorrichtung (1) als Reibschweißmaschine oder als Magnetarc-Schweißmaschine ausgebildet ist.