DE69615578T2

DE69615578T2 - Verfahren zum schweissverbinden von zwei elementen

Info

Publication number: DE69615578T2
Application number: DE69615578T
Authority: DE
Inventors: Rehn Berger; Trygve Berget
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2016-10-26
Also published as: EP0865340A1; EP0865340B1; NO954277D0; DE69615578D1; WO1997015418A1; NO954277L; AU7345796A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines ersten Elements aus einem ersten Material an einem zweiten Element aus einem zweiten Material durch einen Schweißvorgang, welches erste Element mit einem dritten Element aus dem zweiten Material verbunden ist, welches dritte Element mit dem zweiten Element in Kontakt gebracht wird, woraufhin das dritte Element mit dem zweiten Element durch ein Durchgangsloch in dem ersten Element verschweißt wird.

Stand der Technik

Aus der DK-Patentveröffentlichung 29716 ist eine Verbindung von Objekten aus schweißbarem Metall mit nicht schweißbaren oder kaum schweißbaren Objekten bekannt, wobei vorgeschlagen wird, daß an den kaum schweißbaren Objekten mechanisch angebrachte Elemente beliebiger Form, beispielsweise Ringe, Stopfen, Leisten oder ähnliches aus leicht schweißbarem Metall befestigt werden, mit welchen der Gegenstand aus schweißbarem Metall verschweißt werden kann.
Aus der SE-B-309352 ist eine Schweißtechnik zum Einschweißen einer Auskleidung in einen Container bekannt, wobei buchsenförmige Verbindungselemente verwendet werden, die ebenfalls aus der SE-B-309526 bekannt sind.
Die DE-A1-20 10 785 zeigt das Verschweißen von unterschiedlichen Metallen auf, insbesondere von Stahl, welcher mit Titan oder Zirkon bedeckt wurde.
Die US 2 985 747 bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen eines Titangegenstandes an einem Eise nenthaltenden Metallhauptkörper, in welchem Eisen enthaltenden Metallhauptkörper eine Einlage aus Vanadium eingesetzt ist, woraufhin in dem Titangegenstand ein Loch hergestellt wird, um den Titangegenstand durch dieses Loch mit der Vanadiumeinlage zu verschweißen.
In Verbindung mit Strukturen, bei welchen ein Material, das mit Stahl nicht verschweißt werden kann, mit einem Stahlaufbau punktverschweißt oder verschweißt werden soll, beziehen sich die Lösungen nach dem Stand der Technik auf den Vorgang des Anbringens einer Stahlplatte an dem zu verschweißenden Produkt entweder durch Schrauben oder Nieten, und anschließend über ein Durchgangsloch in dem Produkt, um den Schweißvorgang zu bewirken.
Die Nachteile in Verbindung mit derartigen Lösungen liegen darin, daß das Gewicht zu hoch ist, teilweise hohe Zusatzkosten im Zusammenhang mit den erforderlichen Befestigungselementen verursacht werden und die Montage weitere Kosten verursacht.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft somit die Konstruktion und die Montage eines Körpers, der mit einem Hauptaufbau verschweißbar ist, beispielsweise aus Stahl, und welcher das Trägerelement für ein drittes Material ist, welches nicht mit Stahl verschweißbar ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schweißverfahren zu schaffen, bei welchem das Element ein niedriges Gewicht hat, wobei das Element in einem automatischen Gerät leicht zu montieren ist und wobei das Element vor dem Verschweißen lastbeständig ist, das heißt daß die Auspreßkraft ausreichend hoch ist.
Dies wird in Zusammenhang mit einem gemäß dem Oberbegriff angegebenen Verfahren gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das dritte Element im wesentlichen als eine becherförmige Einrichtung geformt ist, die einen erweiterten Kragen an ihrem offenen Ende hat, welche Einrichtung in enger Passung in dem Loch angeordnet ist, woraufhin der Boden dieser im wesentlichen becherförmigen Einrichtungen mit dem zweiten Element verschweißt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden, sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen sowie aus den beigefügten Patentansprüchen ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A und 1B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung, die einen von ihrem offenen Ende ausgehenden Kragen hat.
Fig. 2A und 2B sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines ersten Elements aus einem ersten Material, das mit einem Durchgangsloch versehen ist.
Fig. 3A und 3B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines zweiten Elements aus einem zweiten Material, das mit dem ersten Element verschweißt werden soll.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht, welche die im wesentlichen becherförmige Einrichtung zeigt, die in dem Loch des ersten Elements angeordnet ist.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die das zweite Element in dichter Nähe zu dem ersten Element und in dichter Nähe zu dem Boden der im wesentlichen becherförmigen Einrichtung, die in dessen Loch angeordnet ist, plaziert darstellt.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht ähnlich Fig. 5, welche das erste Element, die darin angeordnete im wesentlichen becherförmige Einrichtung sowie das zweite Element, das mit dem Boden der im wesentlichen becherförmigen Einrichtung verschweißt ist, zeigt.
Fig. 7A und 7B zeigen perspektivische Ansichten einer zweiten Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung bzw. eines zugehörigen ersten Elements, insbesondere zum Aufnehmen von großen Drehmomenten ausgelegt.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche die in Fig. 7A gezeigte im wesentlichen becherförmige Einrichtung in das erste Element von Fig. 7B eingebaut darstellt.
Fig. 9 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung mit einer bestimmten Kragenform zeigt, die in einem Loch eines ersten. Elements montiert ist.
Fig. 11 ist eine Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer becherförmigen Einrichtung, die an ein erstes Element angepaßt ist, das eine variierende Plattendicke hat oder aus verschiedenen Elementen mit unterschiedlichen Abmessungen zusammengesetzt ist.
Fig. 12 ist eine Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung, die einen speziellen Bodenabschnitt hat, der zu einem vorteilhaften Halteeffekt beiträgt, wenn er in einem zugehörigen ersten Element angeordnet ist.
Fig. 13A und 13B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Längsschnittansicht entlang der Linie XIIIB-XIIIB in Fig. 13A einer weiteren Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung, die als eine doppelte Einrichtung mit einem speziellen dazwischenliegenden Mittelabschnitt gestaltet ist.
Fig. 14A ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14B ist eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 14A, die in einem zugehörigen ersten Element angeordnet ist und mit einem einzigartigen Kragen zum weiteren Befestigen an dem ersten Element ausgerüstet ist.
Fig. 15A ist eine weitere Ausführungsform einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einem weiteren einzigartigen Kragen ausgerüstet ist.
Fig. 15B ist eine Längsschnittansicht durch die Ausführungsform der in Fig. 15A dargestellten Einrichtung, die in einem Durchgangsloch in einem zugehörigen ersten Element angeordnet ist, welcher einzigartige Kragen zum weiteren Anbringen an dem ersten Element oder möglicherweise an einem Zwischenelement zur weiteren Verbindung mit diesem ausgelegt ist.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

In Fig. 1 bis 6 sind die verschiedenen Teile dargestellt, die in einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung eingeschlossen sein können, nämlich ein Verfahren zum Befestigen eines ersten Elements 1 aus einem ersten Material, siehe Fig. 2A und 2B, an einem zweiten Element 2 aus einem zweiten Material, siehe Fig. 3A und 3B, durch einen Schweißvorgang, wobei die Materialien der beiden Elemente 1 bzw. 2 im wesentlichen nicht miteinander verschweißbar sind.
Fig. 1A und 1B zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines dritten Elements 3, welches aus demselben Material wie das zweite Element 2 ist, welches dritte Element 3 im wesentlichen als becherförmige Einrichtung 3a geformt ist, die einen erweiterten Kragen 3b an ihrem offenen Ende 3c hat. Dieses dritte Element 3, siehe Pfeile A und B, wird mit enger Passung in ein Loch 4, das, wie Fig. 4 zeigt, in dem ersten Element 1 hergestellt ist, eingesetzt, womit das erste Element 1 und das dritte Element 3 aneinander angebracht wurden.
Das zweite Element 2, siehe Pfeil C, wird anschließend an der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Elements 1 in Position gebracht, das heißt das zweite Element 2 wird mit dem ersten Element 1 in Berührung gebracht und in Berührung mit dem Boden 3d des dritten Elements 3, siehe Fig. 5, welche eine Anordnung unmittelbar vor Beginn des Schweißvorganges darstellt.
Nachdem das erste Element 1 mit seiner im wesentlichen becherförmigen Einrichtung 3a mit einem erweiterten Kragen 3b, die in dessen Loch 4 angeordnet ist, mit dem zweiten Element 2 in Berührung gebracht wurde, wird der Boden 3d der becherförmigen Einrichtung 3a mit einer Schweißverbindung 5 an dem zweiten Element 2 angeschweißt, wie Fig. 6 zeigt.
Es versteht sich, daß das erste Element 1 und das zweite Element 2 nicht miteinander verschweißt werden können, wobei das erste Element aus einem Material hergestellt ist, das beispielsweise mit Stahl nicht verschweißbar ist, wohingegen Element 2 und die becherförmige Einrichtung 3 beispielsweise aus Stahl hergestellt sein können.
In Fig. 7A ist in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsform eines im wesentlichen becherförmigen dritten Elements 103 dargestellt, welches dritte Element 103 hie r ebenfalls die Form einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung 103a annimmt, die einen oberen erweiterten Kragen 103b hat, der ein vielkantiges offenes Ende 103c und einen entsprechenden Boden 103d umgibt.
In Fig. 7B ist eine weitere Ausführungsform eines ersten Elements 101 aus einem ersten Material perspektivisch dargestellt, das mit einem Durchgangsloch 104 versehen ist, das eine Vielzahl von geraden Kanten hat, welches so ausgelegt ist, daß die im wesentlichen becherförmige Einrichtung 103c von Fig. 7A darin mit einem engen Sitz angeordnet werden kann. Dies ist weiter in Fig. 8 und 9 dargestellt.
Es sei angemerkt, daß die vielkantige Form des dritten Elements 103, die in das mehrkantige Loch 104 in dem ersten Element 101 paßt, insbesondere im Zusammenhang mit der Anbringung an einem zweiten Element vorteilhaft ist, wenn an dem Befestigungspunkt größere Drehmomentkräfte auftreten.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines im wesentlichen becherförmigen dritten Elements 203 dargestellt, das einen erweiterten Kragen 203b hat, der aus scharfen Zähnen oder Zacken hergestellt ist, die zu einer weiteren Befestigung beitragen können, wenn die becherförmige Einrichtung 203 in einem Durchgangsloch 204 in einem zweiten Element 201 in Position gebracht wird, wobei die Plazierung darin ebenfalls mit einem engen Sitz ausgeführt wird.
In Fig. 11 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines im wesentlichen becherförmigen Elements 303 dargestellt, welches Element eine becherförmige Einrichtung 303a hat, die mit einem Kragen mit variierenden Abmessungen versehen ist, zum Beispiel einem Kragenabschnitt 303b, der dickere Abmessungen hat, und einem anderen Kragenabschnitt 303b', der kleinere Abmessungen hat. Das becherförmige Element 303 kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß es in ein Loch in einem ersten Element 301 paßt, das eine unterschiedliche Dicke hat, beispielsweise eine erste Dicke 301a und eine zweite Dicke 301b, oder möglicherweise an erste Elemente angepaßt sein, die aus zwei oder mehr Teilen aufgebaut sind.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform eines dritten Elements 403 dargestellt, das in einem ersten Element 401, das heißt in einem Durchgangsloch 404, das in dem ersten Element 401 hergestellt ist, positioniert wird. Bei dieser spezifischen Ausführungsform kann der Bodenabschnitt 403d in geeigneter Weise in am Umfang verlaufende Ausnehmungen 404a des Bodenabschnittes des Loches 404 in dem ersten Element 401 gepreßt werden, um eine weitere Befestigung darin vor dem Verschweißen mit einem vorstehend angeführten zweiten Element (nicht dargestellt) zu schaffen.
Fig. 13A und 138 zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt entlang der Linie XIIIB-XIIIB in Fig. 13A einer weiteren Ausführungsform eines dritten Elements 503, das auch im wesentlichen becherförmig ist, wobei diese Ausführungsform ein Paar von becherförmigen Elementen 503A bzw. 5038 aufweist. Jedes Paar der im wesentlichen becherförmigen Elemente 503A und 5038 ist durch einen Mittelteil 507 verbunden, der im wesentlichen die gleiche Dicke wie der Kragenabschnitt 503b jedes Paares von Elementen 503A und 5038 hat und mit einem Loch 508 darin versehen ist. Der Bodenabschnitt 503d jedes der becherförmigen Elemente 503A und 5038 kann geringfügig gewölbt und/oder in bestimmtem Ausmaß flexibel sein, in Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet.
Es versteht sich, daß derartige Paare von im wesentlichen becherförmigen Elementen in entsprechenden Löchern in einem zweiten Element (nicht dargestellt) mit einem engen Sitz befestigt werden können. Ferner versteht sich, daß derartige Paare von dritten Elementen 503A und 5038 gleichermaßen in entsprechenden Löchern durch Paare von ersten Elementen angeordnet sein können, wobei diese Paare von Elementen oder jede andere Anzahl von Elementen zusammengehalten werden und mit den vorstehend angeführten zweiten Elementen (nicht dargestellt) verschweißt werden, mit oder ohne einer weiteren Befestigungseinrichtung durch das Loch 508 in dem Mittelabschnitt 507 zwischen den beiden becherförmigen Elementen 503A und 503B.
In Fig. 14A ist eine weitere Ausführungsform eines im wesentlichen becherförmigen dritten Elements 603 perspektivisch dargestellt, das eine becherförmige Einrichtung 603a enthält, die von einem Kragen 603b an ihrem offenen Ende umgeben ist, welcher Kragen 603b eine weitere Erweiterung 607 mit einem darin vorgesehenen Loch hat.
In Fig. 14B ist ein Längsschnitt durch das Element 603 gezeigt, das in einem ersten Element 601 angeordnet ist, das heißt in einem darin hergestellten Loch 604, wobei der erweiterte Kragen 607 in Kontakt mit der oberen Oberfläche desselben ist, und das darin ausgeführte Loch 608 in Flucht mit einem entsprechenden Loch 609 ist, das in dem ersten Element 601 hergestellt ist.
Es versteht sich, daß die becherförmige Einrichtung 603a auch in dem größeren Loch 604 in dem ersten Element 601 mit einem engen Sitz eingesetzt werden kann, und zusätzlich kann das dritte Element 603 durch eine weitere Befestigungseinrichtung, die durch das Loch 608 in dem erweiterten Kragen 607 des dritten Elements 603 und das Loch 609 in dem ersten Element 601 verläuft, an dem ersten Element 601 befestigt werden, um das dritte Element in dem ersten Element 601 vor dem Verschweißen mit einem zweiten Element (nicht dargestellt) auf diese Weise sicher zu verbinden.
In Fig. 15A ist eine weitere Ausführungsform eines dritten Elements 703 dargestellt, das eine im wesentlich becherförmige Einrichtung 703a enthält, die mit einem Kragen 703b versehen ist, der um die obere Öffnung 703c desselben verläuft, welcher Kragen 703c mit einer abgestuften Erweiterung 707 mit einem Loch 708 darin versehen ist.
Bei der Anbringung an einem ersten Element 701 wird, wie Fig. 15B zeigt, die im wesentlichen becherförmige Einrichtung 703A des dritten Elements 703 in einem Loch 704 in dem ersten Element 701 in engem Sitz angeordnet, wohingegen die abgestufte Erweiterung 707 an einem erhöhten Element 701A des ersten Elements 701 oder einem davon unabhängigen Element befestigt werden kann.
Auch hier wird ein zweites Element (nicht dargestellt) mit dem ersten Element 701 in Berührung gebracht und mit dem Boden 703b des dritten Elements in Berührung gebracht, und zwar im wesentlichen in derselben Weise wie in Zusammenhang mit Fig. 6 dargestellt und erörtert, so daß der Böden 703d der becherförmigen Einrichtung 703a durch eine Schweißverbindung mit dem vorstehend angeführten zweiten Element verschweißt werden kann.
Es versteht sich, daß eine beliebige geeignete Art des Schweißverfahrens selbst verwendet werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Befestigen eines ersten Elements (1) aus einem ersten Material an einem zweiten Element aus einem zweiten Material durch einen Schweißvorgang, welche beiden Materialen im wesentlichen nicht miteinander verschweißbar sind, wobei das erste Element (1) mit einem dritten Element (3) aus dem zweiten Material verbunden ist, welches dritte Element (3) mit dem zweiten Element (2) in Kontakt gebracht wird, woraufhin das dritte Element (3) mit dem zweiten Element (2) durch ein Durchgangsloch (4) in dem ersten Element (1) verschweißt wird, wobei das Verfahren die Verwendung eines dritten Elements (3) einschließt, das eine im wesentlichen becherförmige Einrichtung (3a) umfaßt, die einen erweiterten Kragen (3b) an ihrem offenen Ende (3c) hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine becherförmige Einrichtung (3a) verwendet wird, die einen im wesentlichen flachen Boden (3d) und einen Außendurchmesser hat, der einen sattes Anliegen in dem Loch (4) des ersten Elements (1) ermöglicht, so daß es möglich ist, das erste Element (1) mit darin befestigten becherförmigen Elementen (3a) vor dem Verschweißen in engen Kontakt mit dem zweiten Element zu bringen, woraufhin der Boden (3d) der im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (3a) mit dem zweiten Element (2) verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Element (2) und ein drittes Element (3) verwendet werden, die miteinander verschweißt werden können, vorzugsweise aus Stahl hergestellt, wohingegen das erste Element (1) aus einem Material hergestellt ist, das als mit Stahl nicht verschweißbar betrachtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Element (1) verwendet wird, das aus synthetischem Material hergestellt ist, beispielsweise aus Kunststoff, und gegebenenfalls verstärktem synthetischen Material.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (103a), die mit einem vieleckigen oder polygonalen Wandabschnitt versehen ist, sowie eines korrespondierenden vieleckigen oder polygonalen Loches (104) in dem ersten Element (101).

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (203a), die einen erweiterten Kragenabschnitt (203b) hat, der scharfe Zähne oder Zacken enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (303a), die einen Kragenabschnitt hat, der eine variierende Dicke (303b, 303b') aufweist, die an ein erstes Element angepaßt ist, das eine variierende Dicke (301a, 301b) hat oder aus mehreren Stücken zusammengesetzt ist,

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (403a), deren Bodenabschnitt (403d) in Vertiefungen (404a) in dem Loch (404) gepreßt wird, nachdem sie in dem korrespondierenden Loch (404) in dem ersten Element (401) plaziert wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von im wesentlichen becherförmigen Einrichtungen, die paarweise verbunden sind (503A, 503B), welche Paare (503A, 503B) durch einen Zwischenabschnitt (507) zusammengehalten werden, der gegebenenfalls mit einem kleineren Loch (508) versehen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im wesentlichen becherförmigen Einrichtung (603a), die einen erweiterten Abschnitt (607) des Kragens (603b) hat, welcher erweiterte Kragen (607) mit einem Loch (608) versehen ist, wobei dann, wenn die im wesentlichen becherförmige Einrichtung (603a) in einem größeren Loch (604) in dem ersten Element (601) in Position gebracht wurde, das kleinere Loch (608) in dem erweiterten Kragen (607) mit einem korrespondierenden zweiten Loch (609) in dem ersten Element (601) in Übereinstimmung kommt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines im wesentlichen becherförmigen Elements (703a), das mit einem Kragenabschnitt (707) versehen ist, der mit einem stufenartig erhöhten Abschnitt (707) gestaltet ist, in dem ein Loch (708) vorgesehen ist, so daß es um einen erhöhten Abschnitt (701A) des ersten Elements (701) oder um ein davon unabhängiges Element paßt, wenn die becherförmige Einrichtung (703a) in dem Loch (704) des ersten Elements angeordnet wurde.