DK161124B - Fremgangsmaade og vaerktoej til koldtryksvejsning samt anvendelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

1 DK 161124 B

FREMGANGSMÅDE OG VÆRKTOJ TIL KOLDTRYKSVEJSNING SAMT ANVENDELSE AF FREMGANGSMÅDEN

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til samling ved koldtryk-5 svejsning af to eller flere emner af metal eller metallegeringer, eventuelt af uens art, hvor der først foretages en af-skrælning af emnernes anlægsflader, som derefter bringes i kontakt med hinanden, medens en normalkraft frembringes mellem anlægsfladerne.

10

Ved koldtryksvejsning er der den ulempe, at der må foretages en omhyggelig rengøring af emnerne umiddelbart før sammenføjningen. Desuden kræver svejsningen store deformationer af materialerne. For at afhjælpe dette har der været anvist en 15 fremgangsmåde, hvor man udfører en forudgående spåntagende bearbejdning af svejsefladerne i et vakuumkammer, hvor selve svejseprocessen så også foregår. Det har vist sig, at man på denne måde kan opnå gode resultater, men det er selvsagt besværligt at udføre både den spåntagende bearbejdning og sam-20 menpresningen i et vakuumkammer.

En sådan fremgangsmåde er således beskrevet af W.C. Sherwood og D.R. Milner i en artikel i "Journal of the Institute of Metals" Vol 97, 1969.

25 I samme artikel beskrives også bearbejdning med efterfølgende koldtryksvejsning i luft. Resultaterne viser her, at svejsning opnås ved lavere deformationer end dem, der kræves ved konventionel koldtryksvejsning. Imidlertid er de deformationer, som 30 er nødvendige, når luft er tilstede, meget større end dem, der kræves i vakuum. Ved fremgangsmåden tildækkes imidlertid de afskrællede anlægsflader på emnerne ikke fuldstændigt, inden disse anlægsflader bringes i kontakt med hinanden, hvorfor svejsningens kvalitet forringes.

35

Fra US patentskrift nr. 3.768.718 kendes endvidere en fremgangsmåde og et værktøj til koldtryks vej sning i form af en

2 DK 161124 B

stuksvejsning af massive ledningsender af metal, hvorved de to ender først afskæres på tværs, derefter føres sammen med en pressekraft, og derefter igen gentagne gange presses så hårdt mod hinanden, at materialet flyder sammen til dannelse af 5 en ring af overskydende materiale omkring svejsefladen. Denne ring indeholder blandt andet de urenheder, der måske fandtes i de flader, der førtes sammen, medens det materiale, der befinder sig i svejsefladen, kan være helt rent uden at have været i berøring med luften på grund af den flydning, som materialet 10 har været udsat for. Ringen bortskæres senere, og svejsningen er perfekt og består som nævnt af rent materiale. Denne fremgangsmåde er begrænset til sammensvejsning af metaller med samme hårdhed.

15 Fælles for de kendte fremgangsmåder er, at man klart har indset nødvendigheden af, at de til svejsning bestemte flader skal være meget rene og helst ikke have været i forbindelse med luften i ret lang tid.

20 Det er formålet med opfindelsen at angive en fremgangsmåde til koldtryksvejsning uden anvendelse af vakuumkamre, og hvor svejse- eller anlægsfladerne ikke udsættes for forurening fra den omgivende luft, hvorhos fremgangsmåden skal kunne udøves med enkle og økonomisk overkommelige midler samt kunne anven-25 des inden for et bredt område af teknikken til sammenføjning af to eller flere emner af metal eller metallegeringer med samme eller forskellig hårdhed.

Dette formål opnås ved en fremgangsmåde af den indledningsvist 30 angivne art, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er særegen ved, at afskrælningen af anlægsfladerne foretages ved en relativ bevægelse af emnerne, hvorved de afskrællede anlægsflader bringes i glidende kontakt med hinanden, idet disse anlægsflader dækkes af et afskrælningsværktøj fra det øjeblik 35 afskrælningen påbegyndes og indtil anlægsfladerne er gået over i den glidende kontakt i slutstillingen.

3 DK 161124 B

Herved er der anvist en enkel måde, hvorved man i vid udstrækning kan undgå, at de rene metaloverflader kommer i kontakt med luften, og det har vist sig, at der kan opnås perfekte svejsninger på denne måde.

5

Ifølge opfindelsen kan man, allerede inden slutstillingen er nået, frembringe en normalkraft i anlægsfladen. Ved således at holde de to netop frembragte overflader trykket mod hinanden, kan man yderligere få svejsningen forbedret, idet undersøgel-10 ser har vist, at endog en ganske kortvarig kontakt mellem luften og de friske metaloverflader kan forringe svejsningens kvalitet.

Koldtryksvejsning anvendes som bekendt ofte til svejsning af 15 forskelligartede metaller eller metallegeringer, og i sådanne tilfælde vil et af emnerne ofte udvise større hårdhed end det andet eller de øvrige emner. I et sådant tilfælde kan man ifølge opfindelsen anvende det emne, der udviser størst hårdhed, til afskrælningen af det andet emne eller de øvrige em-20 ner, det vil sige emnet med størst hårdhed anvendes som værktøj . Herved forenkles fremgangsmåden.

Såfremt man ønsker at fastgøre en tap, indsats eller nitte i et hul, kan man ifølge opfindelsen let realisere denne frem-25 gangsmåde ved, at man lader tapemnet have større hårdhed end det materiale, hvori hullet er udformet.

Her er det fordelagtigt, at man over hullet placerer et ydre afskrælningsværktøj, at man presser tappen gennem det ydre 30 afskrælningsværktøj og ind i hullet, hvorunder afskrælningsværktø jet udformer tappen med en skærekant langs dens omkreds på dens mod hullet vendende ende, og at man efterpresser på tappen og samtidigt udøver modhold på det omkring hullet liggende materiale for derved at tilvejebringe ringspændinger om-35 kring hullet.

Opfindelsen angår også et værktøj til brug ved udøvelse af

4 DK 161124 B

fremgangsmåden, og dette værktøj er ifølge opfindelsen særegent ved, at værktøjet har midler til i en relativ bevægelse af emnerne at afskrælle og føre anlægsfladerne videre i glidende kontakt med hinanden samt midler til at dække de af-5 skrællede anlægsflader fra det øjeblik afskrælningen påbegyndes og indtil anlægsfladerne er gået over i den glidende kontakt i slutstillingen.

En udførelsesform for dette værktøj er ejendommeligt ved, at 10 afskrælningsværktøjet har en afskrælningskant med en frigangsvinkel, der i hovedsagen er lig nul. Med et sådant af-skrælningsværktøj er det muligt at holde den bearbejdede, friske anlægsflade dækket ved hjælp af selve afskrælningsværktøjet, så anlægsfladen kan glide fra en stilling med anlæg mod 15 afskrælningsværktøjet direkte over i en anden stilling med anlæg mod den flade, som den skal sammenføjes med.

Afskrælningsværktøjet kan endelig være ejendommeligt ved, at afskrælningskanten har form af en ring, eventuelt en delt 20 ring. Et sådant afskrælningsværktøj er meget enkelt i sin udformning. Det er ligeledes let at fremstille, og endelig er det enkelt at arbejde med.

Ved en videreudvikling, hvor et tapemne skal fastgøres i et 25 med et hul forsynet emne, er dette afskrælningsværktøj ejendommeligt ved, at det består af en klods med en større hårdhed end tapemnet, hvilken klods har en gennemgående boring til styring af tapemnet, hvor den i bevægelsesretningen fjerneste ende af boringen har den nævnte afskrælningskant og den nærme-30 ste ende af boringen har en styringskant, og at der mellem disse kanter er rum til optagelse af fra tapemnet afskrællet materiale, f.eks. spåner, hvilket rum eventuelt har afløbskanaler herfor.

35 Den opfindelsesmæssige fremgangsmåde kan anvendes til sammenføjning af flere emner ved hjælp af et samlingsemne ved svejsning af samlingsemnet til de nævnte emner.

5 DK 161124 B

Den opfindelsesmæssige fremgangsmåde kan også med fordel anvendes til sammenføjning af flere emner af et blødere materiale ved hjælp af et tapemne af et hårdere materiale ved ind-5 svejsning af tapemner i de nævnte emner.

Ligeledes kan fremgangsmåden anvendes til anbringelse af en flange af et hårdere materiale til enden af et rør af et blo-dere materiale.

10

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor: fig. 1 viser to klodsformede legemer anbragt i 15 startstilling før en sammensvejsning, fig. 2 de to legemer i slutstilling efter sammensvejsning, fig. 3 et snit i et udsnit af en plade med en indsvejset 20 prop eller tap, fig. 4 et snit i et værktøj i startstilling til indsvejs-ning af en prop eller tap som vist i fig. 3, 25 fig. 5 dette værktøj i slutstilling, fig. 6 et snit i et udsnit af en plade, hvori der er indsvejset en bøsning, 30 fig. 7 et snit i et udsnit af to plader, der er sammenholdt med en indsvejset tap, fig. 8 det samme, men hvor tappen er hul eller i form af en bøsning, 35 fig. 9 et snit i en rørende med en påsvejset flange, og

6 DK 161124B

fig. 10 et snit i et værktøj til fremstilling af denne rørende med flange.

I fig. 1 er vist to metalklodser 1 og 2, hvor den første 5 klods 1 på oversiden har et skærestål 3, der strækker sig i hele klodsens bredde, medens den anden klods 2 på undersiden på tilsvarende måde har et skærestål 4. De skærende kanter 5 og 6 ligger an mod hinanden, idet frigangsvinkelen er nul. Den skærende kant 5 ligger lidt indenfor endefladen 7 på klodsen 10 1, og den skærende kant 6 ligger ligeledes lidt tilbagetruk ket i forhold til endefladen på klodsen 2. Når nu klodserne 1 og 2 bevæges sideværts i forhold til hinanden som vist ved pilene 8 og 9, vil skærestålene 3 og 4 skrælle en spån af endefladerne i deres fulde bredde, samtidigt med at skærestålene 15 vil dække de friske skæreflader, indtil disse vil glide over i hinanden og således dække hinanden som vist i fig. 2, hvor der tillige er vist et par spåner 10 og 11. Hvis man derefter presser klodserne 1 og 2 mod hinanden som vist ved pilene 12 og 13 til frembringelse af en normalkraft på endefladerne, op-20 nås en koldtryksvejsning af endefladerne indbyrdes. Det er i og for sig kendt, at man med koldtryksvej sning kan fremstille svejsninger mellem uens metaller eller metallegeringer, men ved at gå frem på den opfindelsesmæssige måde opnår man svejsninger af meget fin kvalitet.

25

Fig. 3 viser et tværsnit i en metalplade 14, hvori der efter fremgangsmåden ifølge opfindelsen er indsvejset en cylindrisk prop eller tap 15. En sådan indsvejsning kan fremstilles med et værktøj 17 som vist i fig. 4 og 5. I fig. 4 er værktøjet 30 vist i en udgangsstilling, hvor det er centreret over et hul 16 i pladen 14. Værktøjet 17 består af en klods, der er udformet med en gennemgående boring til styring af tapemnet 15a, idet boringen foroven har en cylindrisk styreflade 18 for tapemnet 15a, medens den forneden har en skærekant 20 med en fri-35 gangsvinkel, der er lig nul. Denne skærekant 20 har i øvrigt en diameter, der er lidt mindre end diameteren på tapemnet 15a, og som er lidt større end diameteren på hullet 16. Værk-

7 DK 161124 B

tøjet omfatter også et pressestempel 19. I øvrigt er værktøjet lavet af et materiale, der er hårdere end det materiale, som tapemnet 15a består af. Dette materiale er til gengæld hårdere end det materiale, som pladen 14 er lavet af. Højden af tapem-5 net 15a kan eventuelt være større end tykkelsen af pladen 14. Centreringsmidler for klodsen og pressestemplet i forhold til hullet er ikke vist, da de kan være af enhver kendt art. Det samme gælder de fastholdelsesmidler, der holder pladen 14 fast til underlaget.

10 Når nu pressestemplet 19 aktiveres, vil den yderste del af tapemnets 15a cylindriske flade blive skrællet af under den nedadgående bevægelse. Når tapemnet 15a kommer i berøring med pladen 14, vil dets diameter stadig være en smule større end 15 diameteren af hullet 16 i pladen 14, og da tapemnet 15a udviser større hårdhed end pladen 14, vil den fortsatte nedadgående bevægelse medføre en afskrælning af hullets 16 cylindriske flade, samtidigt med at de afskrællede flader glider i direkte kontakt med hinanden, idet begge disse flader på intet 20 tidspunkt har været frilagte eller blottede og således heller ikke har været i kontakt med luften. Den videre nedpresning af pressestemplet 19 vil føre til den i fig. 5 viste slutstil-ling, hvor diameteren af hullet 16 kan være vokset ved ind-presningen af tapemnet 15a i hullet 16, især hvis tapemnet 25 havde større højde end hullet. Derved er der opstået ringspændinger omkring hullet, som ved passende dimensionering kan tilvejebringe det nødvendige tryk til opnåelse af den tilstræbte svejsning.

30 Det skal understreges, at det er vigtigt, at man samtidigt med at udøve den nedadrettede kraft på stemplet i slutfasen også udøver et modhold på pladen 14, f.eks. ved, at værktøjet presses nedad som vist ved pilene A og B. Derved opnås de ønskede ringspændinger, idet man forhindrer uønskede deformationer om-35 kring hullet. Værktøjet kan til samme formål tænkes at blive forsynet med spor eller riller i overfladen. Ved undersiden af pladen 14 vil der være en ring 21 af spåner, som eventuelt kan

s DK 161124 B

bortslibes eller bortfræses. Man kan også tænke sig en ringformet rende udformet i underlaget til optagelse af ringen 21 bestående af spånmateriale. Denne ring vil så fremtræde som en vulst, der let kan fjernes. I værktøjet 17 vil der ligge en 5 ring 22 af løse spåner. Værktøjet kan eventuelt udformes med afløbsspalter for disse spåner. Man kan endelig tænke sig, at den nævnte centrering af værktøjet 17 i forhold til hullet 16 i pladen 14 tilvejebringes ved, at tapemnet 15a forsynes med en nedadragende centreringstap, der passer ned i hullet 16 i 10 dets oprindelige størrelse.

Fig. 6 viser en plade 23, hvori der er indsvejset en bøsning 24 af andet materiale. En sådan plade kan fremstilles ved det i fig. 4 og 5 viste værktøj, når blot man gør brug af en dorn, 15 der udfylder hullet i bøsningen.

Fig. 7 viser to plader 25 og 26, der er lagt ovenpå hinanden, og hvori der er fastsvejset en tap 27 på samme måde som i fig.

3, og som således i realiteten sammenholder de to plader som 20 en nitte ville have gjort det. Der er således anvist en ny fremgangsmåde til sammenføjning af plader, hvor der ikke er udragende dele som ved nitter. Dette kan have betydning f.eks. ved flykonstruktion.

25 Fig. 8 viser en konstruktion, hvor to plader 28 og 29 sammenholdes af en bøsning eller popnitte, og for fremstillingen gælder det samme som for konstruktionen ifølge fig. 6.

Fig. 9 viser en konstruktion, hvor der til en rørende 31 er 30 fastsvejset en flange 32 af et andet og tykkere materiale.

Fig. 10 viser et værktøj til fremstilling af en sådan rørende med flange. Værktøjet udgøres af et værktøj 33 som det i fig.

4 og 5 viste. Dertil kommer en holdedel 34, en dorn 35 og et 35 modhold 36 med et hul 37 til optagelse af dornen 35. Modholdet 36 er forsynet med en centreringskrave 38 for flangen 32. Værktøjet virker i hovedsagen som værktøjet ifølge fig. 4 og

9 DK 161124 B

5. Det skal dog bemærkes, at hvis rørenden 31 er af blødere materiale end flangen 32, således som det ofte vil være tilfældet, når man vil sætte en hård flange fast på et blødt rør, vil det være nødvendigt at indskyde en ring på dornen 35 nede-5 fra. Denne ring skal så have samme inderdiameter og yderdiameter som røret 31 og en hårdhed, der er større end flangens 32 og mindre end værktøjets 33. Denne ring er ikke vist på tegningen, men den kunne for eksempel udfylde det ringformede rum ved 39 med i hovedsagen kvadratisk tværsnit. Denne ring kan 10 også tænkes at være loddet på rørenden 31.

Som det fremgår af de beskrevne udførelsesformer for opfindelsen, vil der være vide rammer for den bearbejdning, der finder sted inden sammenføringen af svejsefladerne. Det afgø-15 rende er naturligvis, at der foretages en sådan bearbejdning, at der fremkommer rene metaloverflader og at disse flader i en glidende bevægelse holdes tildækkede, indtil de ligeledes i en glidende bevægelse bringes i kontakt med hinanden.

20 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil naturligvis ud over anbringelse af bøsninger og tappe i gennemgående huller også kunne anvendes til fastgørelse af sådanne emner i bundhuller.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til samling ved koldtryksvejsning af to eller flere emner (1, 2) af metal eller metallegeringer, eventu- 5 elt af uens art, hvor der først foretages en af skrælning af emnernes (1, 2) anlægsflader, som derefter bringes i kontakt med hinanden, medens en normalkraft (12, 13) frembringes mellem anlægsfladerne, kendetegnet ved, at afskræl-ningen af anlægsfladerne foretages ved en relativ bevægelse af 10 emnerne (1, 2), hvorved de afskrællede anlægsflader bringes i glidende kontakt med hinanden, idet disse anlægsflader dækkes af et af skrælningsværktøj fra det øjeblik af skrælningen påbegyndes og indtil anlægsfladerne er gået over i den glidende kontakt i slutstillingen. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der frembringes en normalkraft (12, 13) mellem anlægsfladerne allerede inden slutstillingen af bevægelsen er nået.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, hvor et af emnerne har større hårdhed end det andet emne eller de øvrige emner (1,2), kendetegnet ved, at emnet med størst hårdhed anvendes som værktøj til afskrælning af det andet emne eller de øvrige emner. 25

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, hvor et tapemne (15a) skal fastgøres i et med et hul (16) forsynet emne (14), kendetegnet ved, at man lader tapemnet (15a) have størst hårdhed og størst tværsnitsdimension. 30

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at man over hullet (16) placerer et ydre afskrælningsværktøj (17), at man presser tappen (15a) gennem det ydre afskrælningsværktøj (17) og ind i hullet (16), hvorunder det ydre af- 35 skrælningsværktøj (17) udformer tappen (15a) med en skærekant langs dens omkreds på dens mod hullet (16) vendende ende, og at man efterpresser på tappen (15a) og samtidigt udøver mod-

6. Værktøj til brug ved udøvelse af den i krav 1 omhandlede fremgangsmåde til samling ved koldtryksvejsning af to eller 5 flere emner (1, 2) af metal eller metallegeringer, eventuelt af uens art, hvor der først foretages en afskrælning af emnernes (1,2) anlægsflader, som derefter bringes i kontakt med hinanden, medens der frembringes en normalkraft (12,13) mellem anlægsfladerne, kendetegnet ved, at værktøjet 10 har midler til i en relativ bevægelse af emnerne (1,2) at af-skrælle og føre anlægsfladerne videre i glidende kontakt med hinanden samt midler til at dække de afskrællede anlægsflader fra det øjeblik afskrælningen påbegyndes og indtil anlægsfladerne er gået over i den glidende kontakt i slutstillingen. 15

7. Værktøj ifølge krav 6, kendetegnet ved, at afskrælningsværktøjet har en afskrælningskant (5, 6) med en frigangsvinkel, der i hovedsagen er lig nul. 20

8. Værktøj ifølge krav 7, kendetegnet ved, at af skrælningskanten (5, 6, 20) har form af en ring, eventuelt en delt ring.

9. Værktøj ifølge krav 7-8, hvor et tapemne (15a) fastgøres i 25 et med et hul (16) forsynet emne (14), kendetegnet ved, at af skrælningsværktø jet består af en klods (17) med en større hårdhed end tapemnet (15a), hvilken klods har en gennemgående boring til styring af tapemnet (15a), hvor den i bevægelsesretningen fjerneste ende af boringen har den nævnte 30 af skrælningskant (20) og den nærmeste ende af boringen har en styringskant (18), og at der mellem disse kanter er rum til optagelse af fra tapemnet (15a) afskrællet materiale (22), f.eks. spåner, hvilket rum eventuelt har afløbskanaler herfor.

10. Anvendelse af den i krav 1-5 omhandlede fremgangsmåde til sammenføjning af flere emner ved hjælp af et samlingsemne ved svejsning af samlingsemnet til de nævnte emner.

12 DK 161124 B

10 DK 161124 B

11. Anvendelse af den i krav 1-5 omhandlede fremgangsmåde til sammenføjning af flere emner af et blødere materiale ved hjælp af et tapemne af et hårdere materiale ved indsvejsning 5 af tapemnet i de nævnte emner.

11 DK 161124 B hold på det omkring hullet (16) liggende materiale.

12. Anvendelse af den i krav 1-5 omhandlede fremgangsmåde til anbringelse af en flange af et hårdere materiale til enden af et rør af et blødere materiale.