166229. lajstromszámú szabadalom • Hegesztési eljárás, előnyösen erősáramú alkatrészek összeerősítésére

166229 4 — ellenálláshegesztési eljárások közül főleg a dudor-és tompahegesztés jöhet számításba, de az előzőnél a költséges kötésfelület-előkészítés, az utóbbinál — ha a darab egyáltalán befogható és a leolvadási hossz nem nagyobb a hegesztendő szelvényvastagságnál — ezen túlmenően több milliméteres leolvasztási veszteség, valamint a kötés mentén az alkatrész felületére sülő nagymennyiségű, nehezen eltávolítható szivacsos oxidálódott fém miatt az anyagkihozatal nem jobb, mint szegecselésnél, felületminőség tekintetében pedig a forrasztásnál említett hátrányok itt is jelentkeznék. A két utóbbi eljárásnál, jó hővezető és elektromos vezetőképességű anyagok hegesztésénél, igen nagy az elektromos teljesítményigény, igen nagy az áramfelvétel. Az ebben rejlő hátrány leolvasztó tompahegesztés esetében csökkenthető a hegesztendő felületek közé helyezett, általában az összehegesztendő darabokénál alacsonyabb olvadáspontú fémfóliával, amint azt a 26.467 számú NDK szabadalmi leírás ismerteti. A fémfólia behelyezése azzal a haftással jár, hogy az összehegesztendő alkatrészek között az átmeneti ellenállás megnövekszik, ami egyrészt az áramerősség csökkenését idézi elő, vagyis a teljesítményfelvétel kedvező csökkenésére vezet, másrészt az összehegesztendő felületek a fóliabetét elolvadása közben hokiegyenlítés mellett teljes felületükön előmelegednek. A fóliának az összehegesztendő darabok közé történő fentiek szerinti behelyezése kedvező a hőmérséklet-kiegyenlítés és az áramfelvétel csökkenése szempontjából, de a hegesztési idő elnyúlik, miértis nagy a leolvadási veszteség, a kötés mentén jelentős vastagságú övezetben hőokozta kilágyulás következik be és a felületre sülő oxidálódott fém olyan nagy hátrányt jelent, hogy igényesebb alkatrészek hegesztésére ez az eljárás is alkalmatlan. A dudorhegesztéá eljárások között ismeretes olyan megoldás, amelynél a dudor szerepét huzalból készített gyűrűk, vagy kisebb alkatrészek is átvehetik, melyeket az összehegesztendő felületek közé helyeznek. A betétanyag a rajta átfolyó áram hatására felmelegszik, megolvad és a sajtoló erő hatására a felhevített három elem összeheged. Ezen eljárás lényeges hátránya, hogy egyrészt a betétanyag hozaganyagként a kötés részét képezi (beötvöződés is előáll), másrészt fémes kötés csak a behelyezett betét közvetlen közelében jön létre. További hátránya ezen megoldásnak, hogy betétanyagként csak olyan fém használható fel, mely a két kötendő fémmel hegeszthető. Tehát ezen az úton csak addig lehet előre jutni, ameddig azt az alkalmazott betétanyag és a hegesztendő munkadarabok egymásközötti hegeszthetőségi feltételei megengedik. Továbbá, mivel a betét is a kötésben résztvevő egyik hegesztendő elem, ezért összetétele, anyagtulajdonságai meghatározóak a kötés minőségére nézve. Az ismert villamos hegesztési eljárásoknál általánosságban még egy további hátrányt jelent az is, hogy a kötésfelület növelése együtt jár a hőbehatolási mélység jelentős növekedésével, amely anyagszerkezeti változásokat (pl. kilágyulás) és méretbeli deformációkat idézhet elő, továbbá, igen nagy villamosenergia-ráfordítást is igényel. A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölése olyan eljárás és berendezés alkalmazásával, amelyek révén elsősorban az említett erősáramú alkatrészek ellenállás-hegesztése gazdaságosan elvégezhető, és így szegecselt forrasztott, vagy mechanikusan egyesített összekötés helyett igen rövid hegesztési idő alatt, jó felületminőség és kedvező anyagkihozatal mellett megfelelő kötés hozható létre. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen 5 alapszik, hogy ha a két összehegesztendő fémes anyag közé azok kötésfelületéhez viszonyítva lényegesen kisebb keresztmetszetű hengeres, vagy prizmatikus betétet helyezünk, nagy erősségű áram átfolyása esetén, megfelelő anyagtulajdonságok és méretviszo-10 nyok biztosítása mellett olyan hőkoncentrációt hozhatunk létre, hogy a másodperc tört részei alatt a betétanyag felhevülve elgőzölög és a fejlődő gázok és gőzök nyomására, valamint az elektromágneses erőtér hatására gyakorlatilag teljes egészében kisodródik a 15 munkadarabok összehegesztendő felületei közül. Ezzel egyidejűleg a hőkoncentráció eredményeképpen az összehegesztendő felületek közötti rész ionizálódik és millszekundum nagyságrendű időtartam alatt robbanásszerű ívkisülés keretében az összeszorított alkat-20 részek között hegesztett kötés jön létre. A nagymérvű impulzusszerű hőkoncentráció, valamint az összeszorító nyomóerő eredményeképpen a létrejött kötésnél a megolvadt ötvözet vastagsága csupán néhány tized milliméter. Ez a körülmény azzal az előnnyel jár, 25 hogy galvánbevonatos, hőkezelt, méretre munkált alkatrészek is hegeszthetők ilyen módon, a bevonat megsérülése, a munkadarab káros kilágyulása vagy deformálódása nélkül. A találmány szerinti eljárásnál alkalmazott betéttel 30 szemben a fizikai tulajdonságok és a geometriai viszonyok tekintetében lényeges követelményeket kell támasztani, éspedig: a betét legalább az egyik összehegesztendő alkatrésznél magasabb olvadáspontú és ugyancsak legalább az egyiknél nagyobb (szélső esetben azonos) keménységű legyen, keresztmetszete a hegesztendő felület 20%-ánál kisebb legyen, s annak egy-egy oldalán az elősajtolás folyamán palástfelületének 40%-ánál kisebb lenyomatot adjon. Ezen követelmények teljesítésére az alábbiak miatt van szükség: A betétnek nem szabad alacsony olvadáspontúnak lenni a hegesztendő alkatrészekhez viszonyítva, nehogy a betét idő előtt elolvadjon és összeroskadjon és ilyen módon az alkatrészek között létrejövő ív létideje és hossza túlzott mértékben lecsökkenjen. A betét keménységére (és részben hőállóságára, illetve viszonylag magas olvadáspontjára) azért is szükség van, hogy az összehegesztendő darabok és a hegesztő berendezésnek ahhoz csatlakozó alkatrésze között megfelelő nyomás legyen létesíthető és ilyen módon az ívhossz és a villamos jellemzők által szükségessé tett nyomásprogram legyen kialakítható. A betét keresztmetszetének a hegesztendő felület 20%-ában való korlátozására, illetve az összesimuló palástfelületnek a teljes palástfelület 40%-ában való határolására azért van szükség, hogy a méretek az ellenállás növekedését és a hőkoncentrációt kellő mértékben biztosítsák, ezáltal a felmelegedés millszekundum nagyságrendben bekövetkezzék az alkatrészek felületi rétegeinek leolvadása és kilágyulása nélkül. Mindezen feltételek biztosítják a betétanyag exploziós kisodrását, az alkatrészek közötti tér ionizálását és hegesztett jellegű kötés létrehozását. A találmány tárgyát képező eljárás lefolyásában és hatásában alapvetően különbözik az ismert és az előzőkben leírt villamos hegesztési megoldásoktól. Megoldásunkban a betétanyag csupán a folyamatot 2