DE922899C - Verfahren und Einrichtung zum Stumpfschweissen von Draehten aus Metallen verschiedener Schweisseigenschaften - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Stumpfschweißen von Drähten aus Metallen verschiedener Schweißeigenschaften Während sich .die Enden von Drähten aus dem gleichen Metall meist ohne Schwierigkeiten miteinander verschweißen lassen, treten bei dem Verschweißen von Drähten aus Metall verschiedener Schweißeigenschaften Schwierigkeiten auf. So läßt sich z. B. ein Kupferdraht von etwa i bis q. mm Durchmesser mit einem .gleich starken Aluminiumdraht selbst bei der Anwendung eines der bisher bekanntgewordenen Spezialdr.ahtschweißverfahren nicht immer einwandfrei verschweißen. Bei einem dieser bekannten Verfahren werden z. B. die nebeneinanderliegenden und unter dem Druck einer Einspannvorrichtung stehenden Drahtenden bis zum Erweichen erhitzt und dann ineinande rgepreßt. Nach einem anderen Verfahren werden die Drahtenden miteinander verdrillt und unter Bildung eines Lichtbogens zwischen ihnen und einer Kohlenelektrode miteinander verschweißt. Statt dessen kann man nach einem dritten Verfahren die Drähte mit der Verdrillung frei tragend zwischen zwei je an einen Pol der Schweißstromquelle angeschlossenen Schweißbackenpaare einspannen und dann durch Hindurchleiten eines entsprechend hohen Stromes durch die Verdrillung durchschmelzen, wobei sich eine die Verschweißung herbeiführende Schmelzperle bildet. Welches dieser Verfahren man auch zum Verschweißen von Drähten verschiedener Schweißeigenschaften anwenden mag, stets werden die Drahtenden nicht im eigentlichen Sinne des Wortes miteinander verschweißt, sondern höchstens zusammengeklebt. Daneben haben aber auch noch die bekannten Spezialdrahtschweißverfahren den Nachteil, daß die Drähte nicht mit stumpfem Stöß miteinander verschweißt werden können.
• Bessere Ergebnisse lassen sich mit einem ebenfalls an sich bekannten elektrischen Widerstands-'schweißverfahren- erhalten, bei dem von einem weiteren an sich bekannten Verfahren zur Verschweißung ungleichartiger oder ungleich großer und ungleich starker Werkstücke ausgegangen wird. Bei dem zuletzt erwähnten Verfahren werden die unter geringem Druck aneinander.liegendenSchweißflächen beider Werkstücke durch einseitige Wärme zufuhr zu dem Werkstück größeren Querschnittes bzw. höheren Schmelzpunktes auf die Legierungstemperatur vorgewärmt. Nach erfolgter Legierung wird durch diebeiden Schweißflächen unter gleichzeitigem Zusammenpressen ein Kurzschlußstrom geleitet. Man hat ;d.abeiangenommen, `daß ,sich die Legierungskristallarten zwischen den beiden Werkstücken an den Schweißflächen bei direkter Berührungderselben :durch den Diffus.iensprozeß bilden. Durch den nachträglichenKurzschlußstroms.toß und durch .die damit verbundene Temperaturerhöhung soll der Diffusionsle gierungsprozeß noch erweitert und die Schweißflächen von Oxyden und der flüssi:genLegierungsmassegereinigtwerden, so daß bei gleichzeitiger Zusammenpressung der beiden Schweißflächen eine feste Verbindung der beiden Werkstücke entsteht.
• Von anderer Seite durchgeführte Versuche zeigten jedoch, :daß bei einem innigen Kontakt der beiden Schweiß:fiächen und gleichzeitigem Erhitzen eine Reaktion und die Bildung intermediärer Kristallarten entstehen. Diese sind besonders spröde und haben überdies noch niedrigere Schmelztemperatur als das Aluminium.
• Um die Bildung dieser spröden Legierungskristalle beim Verschweißen von Kupfer und Aluminium zu verhindern, . wird nach dem anderen bekannten Widerstandsschweißverfahren zwischen die zu verschweißenden Kupfer- und Aluminiumwerkstücke ein Zusatzmaterial, und zwar Zink, gelegt, so daß die beiden Werkstücke vor dem Zusammenschweißen ohne gegenseitige Berührung sich in einem Legierungsschmelz:bxd befinden. Die Zuleitung der elektrischen Energie -erfolgt vom Kupferwerkstück aus. Dieses Verfahren leidet aber unter dem Mangel, daß zu seiner Durchführung eine verhältnismäßig komplizierte Einrichtung notwendig ist. So ist vor allem .die das Werkstück mit dem höheren Schmelzpunkt aufnehmende Einspannbacke zweiteilig auszuführen und auf deren Außenseite ein Formstück einzusetzen. In dieses Formstück und in die andere Spannbackenhälfte ist außerdem eine mehrteilige, mit Graphit gegen das Formstück, .die Spannbacke und das Werkstück abgedichtete Gießform einzusetzen.
• Die Erfindung bringt ein Verfahren, daß mindestens ebenso gute Ergebnisse wie das zuletzt erwähnte Verfahren liefert. Zum Unterschied von dem ;bekannten Verfahren ist allerdings der für seine Durchführung notwendige Aufwand weit geringer. Auch beim Verfahren nach der Erfindung wird das an den einen Pol einer Schweißstromquelle angeschlossene Stoßende des Drahtes mit der höheren Leitfähigkeit (Kupfer) bzw. :das Drahtende mit .dem höheren Schmelzpunkt mittels einer an den anderen Pol .der Schweißstromquelle angeschlossenen Hilfselektrode vorgewärmt. Erfindungsgemäß dient als Hilfselektrode eine Kohlenelektro,de, und die sich während der Vorwärmung nicht berührenden Drahtenden werden in der Weise miteinander verschweißt, .daß das an den gleichen Pol der Schweißstromquelle wie die Kohlenelektrode oder bei Zwei- oder Dreiphasenwechselstrom an einem dritten Pol angeschlossene Drahtende mit der niedrigeren Leitfähigkeit (Aluminium) bzw. das Drahtende mit dem niedrigeren Schmelzpunkt nach der vorzugsweise bis auf Rotglut getriebenen Vorwärmung des Drahtendes mit der höheren Leitfähigkeit (Kupfer) bzw. dem höheren Schmelzpunkt unterAbschaltung der Koh,lenelektrode gegen das vorgewärmte Drahtende gestoßen und damit verschweißt wird.
• Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
• Mit i ist ein feststehendes Einspannorgan für den einen Draht 2 bezeichnet, der beispielsweise aus Kupfer besteht. Mit dem Einspannorgan i ist isoliert davon eine Kohlenelektrode 3 verbunden, welche sich unter der Wirkung einer Feder q. federnd gegen das zu verschweißende Ende des Drahtes 2 legt. 5 ist ein gegen das Ein.spannorgan i verschiebbares Einspannorgan, das den mit dem Draht 2 zu verschweißenden Draht 6 aufnimmt. Der Draht 6 besteht z. B. aus Aluminium. Das Einspannorgan 5 steht unter der Einwirkung eines Kraft-,speichers 7, für den in dem Beispiel eine Feder verwendet ist. An Stelle der Feder könnte selbstverständlich aber auch ebensogut ein Gewicht, ein hydraulischer Antrieb od. dgl. benutzt werden. Der Antrieb 7 ist mit einer Sperrauslösung 8 versehen, die am besten als elektromagnetische Sperrauslösung ausgeführt wird. 9 ist die Schweißstromquelle, welche über e inen Zweiw egumschalter zo an die Einspannorgane i, 5 und die Kohlenelektrode 3 ,angeschlossen ist. Die Auslösespule 8o des elektromagnetischen Gesperres8 ist dabei zu:demSchweißstromkreis parallel gelegt. Der Zweiwegumschalter io besteht aus drei feststehenden Kontakten ioi bis 103 und einem etwa nach Art eines Druckknopfes ausgebildeten verschiebbaren Schaltglied 104, in das gegeneinander isoliert ein längeres Kontaktstück io5 und ein kürzeres Kontaktstück io6 eingesetzt.sind.
• Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise: Der Kraftspeicher 7 wird vorgespannt und in der vorgespannten Stellung durch das Gesperre 8 gehalten. Dann werden die miteinander zu verschweißenden Drähte 2, 6 so in die Einspannorgane i, 5 eingespannt, daß sie sich nicht berühren. Wird nun der Schalter iö in die dargestellte Einschaltstellung gebracht, so ist zunächst .das eine Ende der Sekundärwicklung des Transformators 9 über das Kontaktstück io5 des Schaltteils io.I und den feststehenden Kontakt ioi an das Einspannorgan i des Drahtes 2 gelegt. Das andere Ende der Sekundärwicklung des Transformators 9 ist über das Kontaktstück io6 des Schalterteils io4 und den Kontakt 102 mit der Kohlenelektrode 3 verbunden. Durch den Kupferdraht 2 fließt infolgedessen ein Kurzschlußstrom, der so lange eingeschaltet bleibt, bis das zu verschweißende Ende des Drahtes 2 genügend vorgewärmt ist. Im allgemeinen wird eine Vorwärmung bis auf Rotglut ausreichen. Dann wird der bewegliche Schalterteil ioj, so verschoben, daß sein Kontakt 105 die Kontakte ioi, io2 überbrückt und der Kontakt io6 auf den Kontakt 103 aufläuft. Die Kohlenelektrode 3 wird dadurch an den mit dem Einspannorgan i verbundenen Pol der Spannungsquelle 9 gelegt und damit abgeschaltet, der andere mit dem Kontakt io6 verbundene Pol der Spannungsquelle liegt über dem Kontakt 103 nunmehr an dem Einspannorgan 5 des Drahtes 6. Bei dieser Umschaltung wird auch gleichzeitig die Auslösespule 8o des Gesperres 8 eingeschaltet mit der Folge, .daß der Kraftspeicher 7 ausgelöst wird, der seinerseits nun das Einspannorgan 5 gegen das Einspannorgan i bewegt und dabei die Drahtenden ineinanderstaucht. Sobald sich die Drahtenden berühren, beginnt der eigentliche Schweißstrom zu fließen. Das .bereits sehr stark vorgewärmte Kupfer beginnt gleichzeitig, zumindest nahezu gleichzeitig mit dem Aluminium zu schmelzen, so daß eine innige Schweißverbindung entsteht. Wenn nun der notwendige Stauchweg zurückgelegt ist, wird der Schweißstrom wieder in an sich bekannter Weise durch einen beispielsweise wegabhängig arbeitenden Schalter abgeschaltet. Ganz allgemein ist bezüglich der Vorwärmung zu sagen, daß diese in enger Anlehnung an .die Materialzusammensetzung und an den Querschnitt des Drahtendes mit der höheren Leitfähigkeit bzw. des Drahtendes mit :dem höheren Schmelzpunkt so zu wählen ist, daß dieses Drahtende möglichst gleichzeitig mit dem anderen Drahtende zu schmelzen beginnt, sobald der Schweißstrom einsetzt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Stumpfschweißen von Drähten aus Metallen verschiedener Schweißeigenschaften, beispielsweise eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumdraht, bei dem das an den einen Pol einer Schweißstromquelle angeschlossene Stoßende des Drahtes mit der höheren Leitfähigkeit (Kupfer) bzw. das Drahtende mit dem höheren Schmelzpunkt mittels einer an .den anderen Pol der Schweißstromquelle angeschlossenen Hilfselektrode vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß al.s Hilfselektrode eine Kohlenelektrode (3) dient und daß die sich während der Vorwärmung nicht berührenden Drahtenden (2, 6) in der Weise miteinander verschweißt werden, daß das an .den gleichen Pol der Schweißstromquelle (9) wie die Kohlenelektrode (3) oder bei Zwei- oder Dreiphasenwechselstrom an einen .dritten Pol angeschlossene Drahtende (6) mit der niedrigeren Leitfähigkeit (Aluminium) bzw. das Drahtende mit dem niedrigeren Schmelzpunkt nach der vorzugsweise bis auf Rotglut getriebenen Vorwärmung des Drahtendes (2) m.it der höheren Leitfähigkeit (Kupfer) bzw. dem höheren Schmelzpunkt unter Abschaltung der Kohlenelektrode (3) gegen das vorgewärmte Drahtende (2) gestoßen und damit verschweißt wird.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein feststehendes Einspann- und Stromzuführungsorgan (i) für das Drahtende (2) mit. der höheren Leitfähigkeit (Kupfer) bzw. das Drahtende mit dem höheren Schmelzpunkt mit einem isoliert damit verbundenen, sich federnd gegen das Drahtende legenden Kohlenkontakt (3) ein gegen das feststehende Einspannorgan (i) verschiebbares Einspannorgan (5) für das Drahtende (6) mit .der niedrigeren Leitfähigkeit (Aluminium) bzw. für das Drahtende mit -dem niedrigeren Schmelzpunkt, das mit einem zur Durchführung der Stauchung dienenden Kraftspeicher mit einer vorzugsweise elektromagnetischen Sperrauslösung (8) verbunden ist, und einem Zweiwegschalter (io) für den Vorwärm- und den Schweißstromkreis.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8o) der Sperrauslösung (8) zu dem Schweißstromkreis parallel geschaltet ist. .
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, .daß der Schweißstromkreis einen in Abhängigkeit vom Stauchweg betätigten Ausschalter enthält.