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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines metallischen
Befestigungselements mit einem metallischen Werkstück mittels
Löten unter Verwendung
einer Lotmasse, wobei die in einem Zwischenraum zwischen dem Werkstück und dem
Befestigungselement angeordnete Lotmasse aufgeschmolzen wird und
anschließend
das Befestigungselement und das Werkstück so aufeinander zu bewegt
werden, dass die Verbindung entsteht. Die Erfindung betrifft ferner
ein Befestigungselement zum Auflöten
auf ein Werkstück
nach einem derartigen Verfahren mit einem aufzulötendem Ende.
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Zum
Verbinden eines metallischen Werkstücks mit einem metallischen
Befestigungselement, beispielsweise Bolzen, Schrauben oder Muttern
etc., wird heute häufig
das Schweißen
verwendet. Dieses Verfahren weist jedoch durch die hohen Temperaturen
während
des Schweißprozesses
im Bereich der Schweißnaht
und der daraus unter Umständen
resultierenden Materialumwandlungen Nachteile in Bezug auf die Festigkeit
der Verbindung auf.
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Bei
einer Lötverbindung
zwischen einem metallischen Werkstück und einem metallischen Befestigungselement
werden in der Regel nicht so hohe Temperaturen wie beim Schweißen erreicht,
so dass größere Festigkeiten
der Verbindung erzielt werden können.
Außerdem
ist durch das Löten
eine Verbindung von Materialien möglich, die nicht geschweißt werden
können.
Auch sind Lötverbindungen
optisch ansprechender ausgebildet.
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Ein
Verfahren zum Verbinden eines metallischen Befestigungselements
mit einem metallischen Werkstück
mittels Löten
und ein Befestigungselement ist bereits aus der Druckschrift
DE 101 43 915 A1 bekannt.
Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren ist die Lotmasse
in einer Vertiefung auf dem Befestigungselement angeordnet und dient als
Elektrode für
die Erzeugung des Lichtbogens zwischen Werkstück und Befestigungselement.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass der Lichtbogen
direkt an der Lotmasse endet und so die Lotmasse durch die hohe
Energie des Lichtbogens verbrennt und aus dem Zwischenraum zwischen
Werkstück
und Befestigungselement wegspritzt. Eine zielgerichtete Anordnung
der Lotmasse an dem Ort der Verbindung zwi schen Befestigungselement
und Werkstück
ist somit nicht möglich.
Der Vorgang, der zur Ausbildung der Verbindung zwischen Werkstück und Befestigungselement
dient, kann nur schwer kontrolliert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden
eines metallischen Befestigungselements mit einem metallischen Werkstück mittels
Löten anzugeben,
bei dem die Verteilung des Lots auf dem Werkstück beziehungsweise dem Bolzen
besser kontrolliert werden kann. Durch das Verfahren soll ferner
nur die minimal notwendige Wärmeenergie
auf das Werkstück
oder das Befestigungselement übertragen
werden. Die Aufgabe bestand außerdem
darin, ein Befestigungselement zu schaffen, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit einem metallischen Werkstück
mittels Löten
verbunden werden kann. Das Befestigungselement soll hierfür einfach
und kostengünstig
herstellbar sein sowie im Herstellungsverfahren einfach handhabbar
sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
zum Aufschmelzen des Lots ein elektrischer Lichtbogen zwischen Werkstück und Befestigungselement
ausgebildet wird. Die Aufgabe in Bezug auf das Befestigungselement
wird dadurch gelöst,
dass das Befestigungselement an der dem Werkstück zugewandten Stirnfläche des
aufzulötendem
Endes mindestens einen vorspringenden Abschnitt aufweist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Verbinden eines metallischen Befestigungselements mit einem
metallischen Werkstück
wird durch die Ausbildung des Lichtbogens zwischen Werkstück und Befestigungselement
erreicht, dass der Lichtbogen nicht mehr direkt am Lot endet. Das
Aufschmelzen des Lots erfolgt nun indirekt über die durch den Lichtbogen
erreichte Erwärmung
des Werkstücks und/oder
des Befestigungselements und/oder des im Zwischenraum zwischen Werkstück und Befestigungselements
befindlichen Gases. Dies hat den Vorteil, dass der Aufschmelzvorgang
besser gesteuert werden kann. Gleichzeitig bleibt das Verfahren einfach
und kostengünstig.
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In
vorteilhafter Weise erfolgt die Zündung des elektrischen Lichtbogens
so, dass zunächst
das Befestigungselement und das Werkstück derart aneinander anliegen,
dass, nachdem eine elektrische Spannung zwischen Werkstück und Befestigungselement
angelegt ist, diese kurz geschlossen sind und schließlich das
Befestigungselement und das Werkstück unter Ausbildung des elektrischen Lichtbogens voneinander
weg bewegt werden. Hierdurch wird auf einfache Weise ein wohldefinierter
Lichtbogen erzeugt.
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Die
Lotmasse befindet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise
an dem Bolzen in einem außerhalb
des Lichtbogens angeordnetem Lotdepot. Ebenso vorteilhaft ist es,
wenn die Lotmasse erst nach Ausbildung des Lichtbogens zwischen
Werkstück
und Befestigungselement eingebracht wird. Hierdurch ist eine Änderung
der für
den Lötvorgang
erforderlichen Lotmenge möglich.
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens kann dadurch erreicht werden,
dass der Lichtbogen in einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird. Auf diese
Weise wird die Bildung von Oxiden verhindert und die Qualität des Lichtbogens
positiv beeinflusst. Die Schutzgasatmosphäre kann besonders einfach dadurch
geschaffen werden, dass der Kurzschluss und die Ausbildung des Lichtbogens
unter einem Mundstück
der Löteinrichtung
erfolgt, wobei das Mundstück
derart auf das Werkstück
abgesenkt wird, dass es den Lötraum
mit dem Befestigungselement von der Umgebung abschließt. Beim
Absenken des Mundstücks auf
das Werkstück
wird durch das Mundstück Schutzgas
auf das Werkstück
geblasen und dieses durch das Mundstück im Zwischenraum zwischen Befestigungselement
und Werkstück
beibehalten.
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Das
erfindungsgemäße Befestigungselement
zum Auflöten
auf ein Werkstück
hat den Vorteil, dass es auf besonders einfache Weise die Ausbildung
des Lichtbogens zwischen Werkstück
und Befestigungselement ermöglicht.
Der Lichtbogen endet somit nicht am Lot. Gleichzeitig ist das Befestigungselement
einfach und kostengünstig
herstellbar und in der Herstellung einfach zu handhaben.
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Auf
besonders einfache Weise kann der Lichtbogen zwischen Befestigungselement
und Werkstück
ausgebildet werden, indem das Befestigungselement an der in Richtung
Werkstück
angeordneten Stirnfläche
des aufzulötenden
Endes mindestens einen vorspringenden Abschnitt aufweist, durch
den der Kurzschluss und die Ausbildung des Lichtbogens mit dem Werkstück erfolgt.
Eine vorteilhaft einfache Deponierung des Lots und eine schnelle
Erwärmung
des Lots durch den Lichtbogen wird dadurch erreicht, dass das Lot
in einer Ausnehmung angeordnet ist, die durch die Stirnfläche gebildet
ist. Für
eine Kontrolle des Schmelzvorgangs des Lots ist es von Vorteil,
wenn die Ausnehmung mindestens einen ersten Abschnitt mit einer
im wesentlichen ersten Tiefe, der das geschmolzene Lot aufnimmt,
und mindestens einen zweiten Abschnitt mit einer im wesentlichen zweiten
Tiefe aufweist, der das feste Lot aufnimmt, wobei die erste Tiefe
kleiner als die zweite Tiefe ist. Beim Schmelzen des Lots durch
die durch den Lichtbogen in das Befestigungselement eingebrachte
Wärme wird
das Lot aus dem tieferen zweiten Abschnitt mittels Kapillarkräften in
den ersten Abschnitt transportiert. Das geschmolzene Lot füllt diesen
ersten Abschnitt vollständig
aus und steht hierdurch in einem breiten Bereich für die Verbindung
mit dem Werkstück
zur Verfügung.
Die Lötverbindung wird
durch die große
Fläche
des ersten Abschnitts in der Qualität positiv beeinflusst, wobei
gleichzeitig das Lot im festen Zustand in radialer und/oder axialer Richtung
möglichst
weit entfernt von dem Lichtbogen angeordnet ist, so dass die Ausbildung
des Lichtbogens über
das Lot besonders wirksam verhindert wird. In einem besonders vorteilhaften
Ausführungsbeispiel
ist der zweite Abschnitt derart ausgebildet, dass er als eine durch
das Befestigungselement durchgehende Bohrung gebildet wird und das
Lot durch die durchgehende Bohrung in den Zwischenraum zwischen
Werkstück
und Befestigungselement eingeführt
wird. Auch hierdurch ist eine gezielte Lotmengenzufuhr im Verlauf
des Verfahrens zum Verbinden des metallischen Befestigungselements
mit dem metallischen Werkstück
möglich.
In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der zweite
Abschnitt zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet, so dass das
feste Lot besonders einfach in den zweiten Abschnitt eingebracht
werden kann. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel
ist der vorspringende Abschnitt, an dem der Lichtbogen am Befestigungselement
ausgebildet wird, ringförmig gestaltet.
Hierdurch wird für
den Lichtbogen eine große
Fläche
angeboten und die Gefahr der Ausbildung des Lichtbogens zwischen
dem Lot und dem Werkstück
wird vermindert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der
vorspringende Abschnitt in vorteilhafter Weise mindestens zwei an
der Außenseite
der Stirnfläche
angeordnete, insbesondere zylindrische oder quaderförmige Nasen.
Hierdurch kann genau vorgegeben werden, wo der Lichtbogen am Befestigungselement
endet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, welche
anhand von Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen
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1 und 2 ein
erfindungsgemäßes Befestigungselement
im Längsschnitt,
schematisch,
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3 und 4 weitere
Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Befestigungselements
in Längsschnitt,
schematisch
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Befestigungselements
in einer Ansicht von unten mit mehreren Lotdepots, schematisch,
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Befestigungselements
im Längsschnitt,
schematisch,
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7 einen
Längsschnitt
durch einen mit Lot versehenen Draht für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungselements,
schematisch,
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8 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Befestigungselement
im Längsschnitt,
schematisch,
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9 bis 13 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden
eines metallischen Befestigungselements mit einem metallischen Werkstück in Schnittdarstellungen,
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14 Zuführung des
Lots durch das Befestigungselement hindurch in einer schematischen Schnittdarstellung
und
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15 bis 19 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Verbinden eines metallischen Befestigungselements mit einem metallischen
Werkstück
in schematischen Schnittdarstellungen.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Befestigungselement,
welches in Form eines Bolzens 1 ausgebildet ist. In weiteren
Ausführungsbeispielen
könnte
das Befestigungselement auch als eine Schraube oder eine Hutmutter
oder dergleichen ausgebildet sein. Der Bolzen 1 ist im
wesentlichen zylinderförmig gestaltet
und weist eine Symmetrieachse 5 auf. An seinem aufzulötenden Ende 3 ist
ein Abschnitt 2 angeordnet, welcher gegenüber der übrigen Länge des Bolzens 1 einen
größeren Durchmesser
hat. Der Abschnitt 2 ist stufenförmig von dem übrigen Teil
des Bolzens abgesetzt. An dem dem aufzulötenden Ende 3 gegenüber liegenden
Ende 6 weist der Bolzen 1 einen sich verjüngenden
kegelförmigen
Abschnitt auf.
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An
der Stirnfläche 8 des
aufzulötenden
Endes 3 ist ein vorspringender Abschnitt in Form eines umlaufenden
Kreisrings 10 angeordnet, wobei die äußere Mantelfläche des
Rings 10 ohne die Ausbildung einer Stufe in die Mantelfläche des
Abschnitts 2 am aufzulötenden
Ende 3 des Bolzens 1 übergeht. Hierbei wird als Stirnfläche 8 die
außen
liegende Kreisringfläche
des Kreisrings 10 bezeichnet.
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Die
innere Mantelfläche
des Rings 10 begrenzt eine Ausnehmung, die aus zwei Abschnitten 11, 12 besteht.
Der erste Abschnitt 11 hat im wesentlichen die Form einer
zylindrischen Scheibe und endet an dem Ring 10. Die Bodenfläche 13 des
ersten Abschnitts 11 ist gegenüber der Stirnfläche 8 zurückversetzt.
Die Ausnehmung weist außerdem
einen zweiten Abschnitt 12 auf, welcher ebenfalls im wesentlichen
zylinderförmig
ausgebildet ist, jedoch einen kleineren Durchmesser hat und sich
in Richtung Bolzeninneres an den ersten Abschnitt 11 anschließt. Sowohl
der erste Abschnitt 11 als auch der zweite Abschnitt 12 sind
symmetrisch zur Achse 5 angeordnet. Ihre Rotationssymmetrieachsen
fallen mit der Achse 5 des Bolzens 1 zusammen.
Die Tiefe, die der erste Abschnitt von der Stirnfläche 8 aus
gesehen sich in den Bolzen 1 hinein erstreckt, ist geringer
als die Tiefe, in welcher der zweite Abschnitt 12, von
der Bodenfläche 13 aus
gemessen, im Bolzen endet. Vorzugsweise ist die Tiefe des zweiten
Abschnitts 12 mindestens so groß, dass das Volumen des zweiten Abschnitts 12 gleich
oder größer ist
als das Volumen des ersten Abschnitts 11. Der zweite Abschnitt 12 endet
an seinem dem aufzulötenden
Ende 3 des Bolzens 1 gegenüberliegenden Ende mit einem
kegelförmigen
Abschnitt 18. Der erste Abschnitt 11 und der zweite
Abschnitt 12 gehen in Form einer rotationssymmetrisch um
die Achse 5 angeordneten Stufe ineinander über.
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Bei
der Herstellung des Bolzens oder kurz vor dem Verbinden des Befestigungselements 1 mit dem
Werkstück
wird ein Lot 15 in Form eines zylinderförmigen festen Körpers in
den zweiten Abschnitt 12 der Ausnehmung eingesetzt und
mit dem Bolzen verpresst. Der Vorgang ist mittels eines Pfeils 16 angedeutet.
Das feste Lot 15 weist vorzugsweise einen Durchmesser auf,
der nur wenig größer als
der Durchmesser des zweiten Abschnitts 12 der Ausnehmung
ist, so dass das Lot 15 in den zweiten Abschnitt 12 der
Ausnehmung einpressbar ist und reibschlüssig darin gehalten wird.
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Das
Ergebnis des Einsetzvorgangs ist anhand von 2 dargestellt.
Das Lot 15 ist nun in dem zweiten Abschnitt 12 der
Ausnehmung angeordnet.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Befestigungselements dargestellt.
Die Ausnehmung des Bolzens weist nun einen kegelstumpfförmigen ersten
Abschnitt 11' auf. Dieser
ist ebenfalls symmetrisch zur Rotationsachse 5 angeordnet.
Die Ausnehmung weist analog zu dem anhand der 1 und 2 erläuterten
Ausführungsbeispiel
einen im Wesentlichen zylinderförmigen
zweiten Abschnitt 12 auf, in dem das zylinderförmige Lot 15 angeordnet
ist. Der zweite Abschnitt 12 schließt sich dabei an das Ende des
kleineren Durchmessers 11' des
ersten Abschnitts an. Der vorspringende Abschnitt des aufzulötenden Endes 3 des
Bolzens 1 wird durch die kegelförmige Bodenfläche 13' des ersten
Abschnitts 11 der Ausnehmung und die äußere Mantelfläche des
Endes 3 in Form einer am äußeren Rand des Endes 3 angeordneten
ringförmigen
Kante 10' gebildet.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Befestigungselements
in Form eines Bolzens 1 ist anhand von 4 in
einem Längsschnitt
dargestellt. Analog zu dem anhand der 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist dieser Bolzen 1 am aufzulötenden Ende 3 einen
vorspringenden Abschnitt in Form eines Rings 10 auf. Ferner
ist an dem Ende 3 eine Ausnehmung mit einem ersten Abschnitt 11 in
Form eines flachen Zylinders ausgebildet. Der zweite Abschnitt 12' dieser Ausnehmung
wird durch einen ringförmigen
Einstich in der Bodenfläche 13 gebildet,
der unmittelbar an die innere Mantelfläche des Rings 10 angrenzt.
Das Lot 15 füllt
hierbei den Einstich ringförmig
aus.
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Bei
einem weiteren, in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel,
welches eine Ansicht des Bolzens 1 von unten, d.h. eine
Ansicht auf die Stirnfläche 8 des
aufzulötenden
Endes 3 mit der Ausnehmung zeigt, sind in einem Abstand
voneinander drei zylinderförmige
Ausnehmungen als zweite Abschnitte 12'' gebildet.
In diesen ist das feste Lot 15 angeordnet. Die drei zylinderförmigen Ausnehmungen 12'' sind rotationssymmetrisch zum
Bolzen 1 auf einem Kreisring angeordnet, und haben einen
Abstand von dem vorspringenden Ring 10. In Abwandlung der
gezeigten Ausführungsbeispiele
können
die zweiten Abschnitte der Ausnehmung auch eine andere Form, beispielsweise
eine Halbkugelform aufweisen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Befestigungselement
in Form eines Bolzens 1 ist anhand von 6 in
einer schematischen Längsschnittdarstellung
gezeigt. Hierbei ist der zweite Abschnitt 12''' der Ausnehmung
in Form einer durch den Bolzen 1 koaxial hindurchgehenden Bohrung
ausgebildet, welche in dem ersten Abschnitt 11 der Ausnehmung
mündet.
Wie weiter unten noch gezeigt werden wird, kann durch diese durchgehende
Bohrung 12''' das Lot einfach zugeführt werden. Die
durchgehende Bohrung ist im Wesentlichen zylinderförmig gestaltet.
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Anhand
der 7 und 8 soll beschrieben werden, wie
ein erfindungsgemäßes Befestigungselement
hergestellt werden könnte. 7 zeigt einen
runden Draht 20, in dessen Kern bereits runder Strang aus
Lotmaterial 21 enthalten ist. Beispielsweise mittels Kaltumformung
wird der Draht 20 mit dem Lotmaterial 21 zu einem
Befestigungselement verformt. Durch das bereits im Draht enthaltene
Lotmaterial 21 ist dieses nun zylinderförmig im Kern des Bolzens 1 enthalten.
Es füllt
einen Bereich 12''', welcher der durchgehenden Bohrung
des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht,
vollständig
aus.
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Anhand
der nachfolgend beschriebenen 9 bis 13 soll
nun ein erstes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Verbinden eines metallischen Befestigungselements mit einem
metallischen Werkstück
mittels Löten
gezeigt werden.
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In 9 ist
ein analog zu den 1 bis 2 gestaltetes
Befestigungselement in Form eines Bolzens 1 über einem
Werkstück 30 angeordnet. Das
Werkstück
ist hierbei plattenförmig
ausgebildet und der Bolzen 1 liegt mit der Stirnfläche 8 des
vorspringenden Rings 10 des aufzulötenden Endes 3 dem
Werkstück 30 gegenüber. Das
Lot 15, das zu diesem Zeitpunkt noch in festem Zustand
vorliegt, ist im zweiten Abschnitt 12 der Ausnehmung des
Bolzens 1 angeordnet. Das Befestigungselement wird mittels
eines Greifers 32 gehalten, welcher den Bolzen 1 an
dem Ende, das dem aufzulötenden
Ende 3 gegenüber
liegt, umfasst. Der Bolzen 1 mit Greifer 32 ist
in einem gewissen radialen Abstand von einem im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten
Mundstück 34 umgeben.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Bereich innerhalb des Mundstücks 34 mit Schutzgas 36 gefüllt, welches
die Qualität
des später
ausgebildeten Lichtbogens positiv beeinflusst.
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Wie
anhand der parallel zur Achse 5 verlaufenden und in Richtung
Werkstück 30 zeigenden Pfeile 42 angedeutet
wird, werden in dem in 9 dargestellten Verfahrensschritt
der Bolzen 1 durch den Greifer 32 und das Mundstück 34 in
Richtung Werkstück
bewegt bis, wie in 10 dargestellt, sowohl der Bolzen 1 als
auch das Mundstück 34 an dem
Werkstück 30 anliegt.
Hierbei liegt der Bolzen nur mit der Stirnfläche 8 des vorspringenden
Abschnitts in Form des Kreisrings 10 auf dem Werkstück 30 auf.
Bei der Bewegung des Mundstücks
in Richtung Werkstück 30 wird
in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
Schutzgas 36 auf das Werkstück geblasen.
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Nachdem
der Bolzen 1 mit dem Werkstück 30 in Kontakt ist,
werden Werkstück 30 und
Bolzen 1 mit je einem Pol einer Spannungsquelle verbunden. Durch
den Kontakt dieser beiden metallischen Teile sind Bolzen 1 und
Werkstück 30 und
damit die Spannungsquelle zunächst
kurzgeschlossen.
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Anschließend wird
jedoch, wie in 11 dargestellt ist, der Bolzen 1 durch
den Greifer 32 von dem Werkstück 30 in Richtung
des Pfeils 43 abgehoben. Hierdurch bildet sich ein Lichtbogen
zwischen dem ringförmigen,
vorspringenden Abschnitt 10 des Bolzens 1 und
dem Werkstück 30 aus.
Der Lichtbogen wird durch gezackte Pfeile 38 symbolisiert.
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Durch
die von dem Lichtbogen 38 erzeugte Wärmeenergie werden das Werkstück 30 und
der Bolzen 1 und damit auch das Lot 15 erwärmt, so
dass dieses schmilzt. Das geschmolzene Lot 15 bewegt sich
durch die Schwerkraft und Kapillarkräfte langsam vom zweiten Abschnitt 12 in
den Bereich des ersten Abschnitts 11 der Ausnehmung hinein.
Der erste Abschnitt 11 der Ausnehmung bildet somit einen
Lötspalt.
Gleichzeitig wird, wie anhand von 12 dargestellt,
der Bolzen wieder durch den Greifer 32 auf das Werkstück 30 abgesenkt
(siehe Pfeil 44).
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Nachdem
das Lot vollständig
geschmolzen ist, füllt
dieses, wie in 13 gezeigt, den ersten Abschnitt 11 der
Ausnehmung vollständig
aus, nachdem der Bolzen 1 auf das Werkstück 30 aufgesetzt wurde.
Das Lot 15 liegt hierdurch an der Bodenfläche 13 und
an dem Werkstück 30 an
und bildet nach dem Erkalten eine Lötverbindung zwischen dem Werkstück 30 und
dem Bolzen 1. Abschlie ßend
werden Mundstück 34 und
Greifer 32 von dem Bereich der Verbindung entfernt, wie
durch Pfeil 46 als Bewegungsrichtung angedeutet ist.
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In 14 ist
dargestellt, wie eine Zuführung des
Lots 15 während
des Verfahrens zum Verbinden des Bolzens 1 mit dem in dieser
Figur nicht gezeigten Werkstück
erfolgen kann. Das Lotmaterial 15 wird von dem Ende, das
dem aufzulötenden
Ende gegenüber
liegt, in die den zweiten Abschnitt 12''' der Ausnehmung
bildende durchgehende Bohrung eingeführt. Hierbei wird das Lotmaterial 15 von
einer Rolle 48 abgewickelt und in Richtung Lötstelle
bewegt.
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Anhand
der 15 bis 19 soll
im Folgenden ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Verbinden eines metallischen Befestigungselements mit einem
Werkstück
beschrieben werden. Analog zudem anhand von 9 beschriebenen
Verfahrensschritt des ersten Ausführungsbeispiels wird auch in
diesem Ausführungsbeispiel,
wie in 15 gezeigt, ein Bolzen 1 durch
einen Greifer 32 gehalten, wobei beide von einem Mundstück 34 mit
Schutzgas 36 umgeben sind. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist
der Bolzen 1 an seiner Stirnseite keine Ausnehmung auf.
Stattdessen ist das aufzulötende
Ende des Bolzens 3 durch einen kegelförmigen Abschnitt gebildet,
welcher eine Spitze 50 ausbildet, die in Richtung Werkstück 30 zeigt.
Der vorspringende Abschnitt könnte
alternativ auch wie bei einem der in den 1 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiele
ausgebildet sein. Der Pfeil 42 deutet an, dass in dem in 15 dargestellten
Verfahrensschritt der Bolzen 1 mittels des Greifers 32 in
Richtung Werkstück 30 bewegt
wird. Diese Bewegung endet, wenn der Bolzen 1 das Werkstück 30 mit
der Spitze 50 berührt.
Anschließend
werden der Bolzen und das Werkstück 30 mit
einer Spannungsquelle verbunden.
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In
dem folgenden Verfahrensschritt wird, wie in 16 dargestellt,
der Bolzen 1 von dem Werkstück abgehoben (siehe Pfeil 43),
so dass ein Lichtbogen 38 entsteht. Dieser ist in 17 gezeigt.
Dort ist zu erkennen, dass sich der Lichtbogen zwischen dem Werkstück 30 und
der Spitze 50 des Bolzens 1 ausbildet. Gleichzeitig
wird seitlich in den Zwischenraum zwischen Bolzen 1 und
Werkstück 30 das
Lotmaterial 15 in Form eines Drahtes eingeführt. Der Vorschub
des Drahtes in den Zwischenraum erfolgt durch gegeneinander bewegte
Rollen 52, zwischen denen sich der Lotdraht befindet. Durch
die in dem Zwischenraum zwischen Werkstück 30 und Bolzen 1 durch
den Lichtbogen 38 produzierte Wärmeenergie werden Bolzen 1 und
Werkstück 30 auf
Löttemperatur
gebracht und das in den Zwischenraum eingeführte Lotmaterial 15 wird
geschmolzen. Gleichzeitig wird Lotmaterial nachgeschoben.
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Das
geschmolzene Lotmaterial 15 lagert sich dann aufgrund der
Schwerkraft auf dem Werkstück, wie
in 18 gezeigt ist, ab. Ist genügend Lotmaterial eingeführt worden,
wird der Lotdraht wieder aus dem Zwischenraum zwischen Bolzen 1 und
Werkstück 30 herausgezogen
(siehe Pfeil 53). Gleichzeitig erfolgt die Bewegung des
Bolzens mittels Greifer 32 in Richtung Werkstück 30,
wie mittels des Pfeils 55 angedeutet ist. Der Bolzen 1 taucht
mit seinem aufzulötenden
Ende 3, insbesondere mit der Spitze 50, in die
Lotmasse 15 ein und die stoffschlüssige Lötverbindung mit dem Werkstück 30 ist
nach Erkalten der Lotmasse hergestellt. Dieser Endzustand ist anhand von 19 dargestellt.
Anschließend
werden noch Mundstück 34 und
Greifer 32 von Bolzen und Lötstelle entfernt.
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Während des
gesamten, anhand der 15 bis 19 dargestellten
Verfahrens wird Schutzgas 36 vom Mundstück 34 auf das Werkstück 30 geblasen.
Dies dient auch zur Kühlung
der Lötstelle.