METHOD OF TESTING SPOT-WELD CONNECTIONS AS WELL AS APPARATUS FOR CARRYING OUT THE METHOD

Abstract: 1. Method for testing spot-welded joints in which two sheet metal strips are joined to one another by spot-welds positioned in a row and the spot-welds are then tested by peeling, characterized in that the metal sheets are perforated before the peeling in such a way that a hole follows each spot-weld in the direction of testing.

Description: Verfahren zum Prüfen von Punktschweissverbindungen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen von Punktschweissverbindungen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Lebensdauer von Werkzeugen für Punktschweissmaschinen bei verschiedenen Maschineneinstellungen wird an Hand von Elektrodenstandmengenversuchen ermittelt. Dabei wird unter anderem untersucht, bei welcher Maschineneinstellung und welchen Randbedingungen die mechanischen und thermischen Beanspruchungen der Elektroden am geringsten sind und damit ihr Einsatz am wirtschaftlichsten ist. Die am meisten angewandte Methode ist der rein manuelle Elektrodenstandmengenversuch. Dabei Werden auf Blechtafeln Schweisspunkte gesetzt. Zwischendurch werden in regelmässigem Abstand Einzelproben angefertigt und im freien Scherzugversuch geprüft. Wird dabei eine bestimmte, für den jeweiligen Werkstoff festgelegte Mindestfestigkeit unterschritten, ist der Versuch damit beendet. Die bis dahin geschweissten Punkte werden addiert und als Elektrodenstandmenge unter Beachtung der gewählten Schweissparameter registriert. Der bei dieser Methode angewandte manuelle Werkstoffvorschub kann sich nachteilig auf die Qualitätsaussage auswirken, da durch unterschiedliche Punktabstände die Nebenschlüsse bei jeder Schweissung verschieden sind und sich dadurch die eingebrachte Wärmemenge und damit auch die thermische Belastung der Elektroden ständig ändert. Die Erstellung der Einzelproben erlaubt ausserdem keine konstante Taktzeit, so dass durch die entstehenden Pausen eine starke Abkühlung der Elektroden eintritt. Durch die abweichenden Temperaturen im Stromkreis sind die Verhältnisse bei den Versuchen nicht identisch mit denen in der Praxis. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekannt, eine Maschine mit einem automatischen Blechvorschub einzusetzen. Sie umfasst eine Taktvorschubeinheit mit variablem Hub (zur Erzeugung unterschiedlicher Punktabstände) und einstellbarer Taktzeit, so dass einerseits der Einfluss auf die Elektrodenstandmenge erfasst und andererseits ein gleichmässiger Werkstoffvorschub möglich ist. Zur Erstellung der erforderlichen Einzelproben muss jedoch auch hier der Versuch unterbrochen und die damit verbundenen Beeinträchtigungen des Versuchsergebnisses in Kauf genommen werden. Zur Prüfung der Punktschweissverbindungen sind verschiedene, zerstörende Prüfungen bekannt: - der Dauerschwingversuch - die metallographische Untersuchung - der Scherzugversuch - der Kopfzugversuch - der Torsionsversuch - der Schäl-, Abroll- und Meisselversuch Für die praktische Durchführung hat sich gezeigt, dass der Schälversuch zur Beurteilung von Punktschweissverbindungen gut geeignet ist und den Vorteil aufweist, dass im Gegensatz zu den übrigen oben genannten Prüfverfahren keine Einzelproben notwendig sind, deren Herstellung und Prüfung einen hohen technischen und zeitlichen Aufwand erfordern. Beim Schälversuch werden meistens Einzel- oder Ser ienpunktschwe i ssungen in einfachen Prüfvorrichtungen oder direkt am Objekt ohne Erfassen eines bestimmten Messwertes bis zum Bruch beansprucht. Die Art des Bruches und die Grösse des ausgerissenen Schweissbutzens bzw. der abgescherten Fläche sind Beurteilungshilfen für die Güte der Verbindung. Bei der Durchführung des Schälversuches - insbesondere bei tief- ziehfähigen Blechen - kann es vorkommen, dass der zuerst geprüfte Schweisspunkt ausknöpft und die Fahne am Butzen nicht abreisst. Im weiteren Verlauf reisst dadurch der Blechwerkstoff zu beiden Seiten der Schweisspunkte auf, so dass das Messergebnis nicht auf die erzielte Festigkeit der Schweisspunkte, sondern sich auf die Festigkeit des verwendeten Blechwerkstoffes bezieht. Dieser Effekt ist insbesondere bei dünnen Blechen, insbesondere solchen bis 1 mm Dicke zu beob- achten. Diese Blechstärke ist jedoch für Punktschweissverbindungen - beispielsweise im Automobilbau - sehr bedeutsam. Wie Versuche gezeigt haben, kann das unerwünschte Schälen der Bleche durch Änderung der Abstände der Schweisspunkte oder durch eine angepasste Abzugsgeschwindigkeit nicht immer beeinflusst werden. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Verfahren anzugeben, durch welches das unerwünschte Schälen der Bleche vermieden wird. Ausserdem soll eine Vorrichtung geschaffen werden, durch welche Schweisspunkte konti nuierlich im Schälverfahren geprüft werden. Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Lochung wird bewirkt, dass die entstehende Fahne zerreisst und somit eine Prüfung des nächsten Schweisspunktes möglich ist. Von grossem Vorteil ist, dass es durch das erfindungs- gemässe Verfahren möglich wird, eine kontinuierliche Prüfung einer langen Reihe von Schweisspunkten durchzuführen und dabei für jeden Schweisspunkt eine Aussage zu erhalten. Diese Aussage kann beispielsweise durch einen X- Y-Schreiber aufgezeichnet werden, so dass die erforderliche Schälkraft für jeden einzelnen Schweisspunkt dokumentiert wird. Die Art und die Grösse der Lochung läBt sich in Versuchen leicht ermitteln. Gute Ergebnisse wurden mit einem Lochdurchmesser erzielt, welcher etwa 75 % des Durchmessers der Schweisslinse betrug. Es hat sich gezeigt, dass es zweckmässig ist, die Lochung der Bleche jeweils nach dem Setzen der Schweisspunkte durchzuführen, da in der umgekehrten Reihenfolge während des Schweissens ein unvermeidbarer Nebenschluss auftreten würde, unter anderem aufgrund des durch das Lochen entstehenden Grats. Die erforderlichen Löcher können besonders wirtschaftlich durch Stanzen erzeugt werden. Der auf die Vorrichtung gerichtete Teil der Erfindungsaufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst. Durch diese Vorrichtung ist es möglich, einen Elektrodenstandmengenversuch vollautomatisch durchzuführen. Dabei können zwei Blechbänder beispielsweise mit Hilfe einer pneumatisch arbeitenden Taktvorschubeinheit von Coils abgewickelt, anschliessend geschweisst und gelocht werden. Ein Elektromotor kann den weiteren Transport der Blechbänder übernehmen. In der Prüfvorrichtung werden die Blechbänder nach dem Schälprinzip getrennt und können anschliessend - zur besseren Abfallbeseitigung mit einer Schlagschere zerkleinert werden. Bezüglich der Steuerung für den Vorschub/Transport der Blechbänder sind viele Antriebe und Steuerungen möglich. Wenn geeignete Massnahmen getroffen werden, ist es ohne weiteres möglich, die Schälkraft jedes einzelnen Schweisspunktes aufzuzeichnen und/oder auszuwerten. So können beispielsweise die beim Prüfen der Schweisspunkte auftretenden Drehmomente von einer Drehmomentenmesswelle aufgenommen und in einem Rechner über den Drehwinkel integriert werden. Der so ermittelte Wert wird mit einem in Vorversuchen (Eichung) errechnetem Mindestwert für die Schweisspunktfestigkeit verglichen. Ein Unterschreiten dieses Mindeatwertes hat automatisch eine sofortige Unterbrechung des Elektrodenstandmengenversuchs oder eine entsprechende Änderung der Maschineneinstellung zur Folge. Uber einen X Y-Schreiber lassen sich alle Werte in einfacher Weise registrieren. Gemäss e;nem, we; teren Merkmal der Erfindung kann ein gesteuerter Antrieb zum Vorschub von auf Coils aufgewickelten Blechstreifen Verwendung finden, wenn die Haspel mit einer Bremse ausgestattet ist, um die beschleunigten Massen auf kurzem Weg abzubremsen. Die Erfindung wird in der Zeichnung näher dargestellt und beschrieben. Es zeigt Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Schälversuch mit mehreren Schweisspunkten in herkömmlicher Weise, Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm, welches die Verhältnisse bei der Durchführung des Versuches nach Fig. 1 wiedergibt, Fig. 3 nebeneinander angeordnet eine Schälprobe, wobei die Probe zuvor mit Löchern versehen wurde, Fig. 4 ein Kraft-Weg-Diagramm, entstanden bei dem Schälversuch nach Fig. 3, Fig. 5 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Durchführung von Elektrodenstandmengenversuchen, Fig. 6 die Prüfeinrichtung der Vorrichtung aus Fig. 5 Versucht man, während eines Schälversuches nicht nur einen Schweisspunkt, sondern mehrere, hintereinander angeordnete Schweisspunkte zu prüfen, tritt folgendes, in Fig. 1 dargestelltes Problem auf: Beim Schälen knöpft der zuerst geprüfte Schweisspunkt 9 aus, die verbleibende Fahne 11 am Butzen reisst jedoch nicht ab. Dadurch schält sich im weiteren Verlauf der Blechwerkstoff zu beiden Seiten der Schweisspunkte mit Richtung auf die Blechkanten auf, so dass eine Messung nicht die gewünschte Punktfestig keit, sondern einen Hinweis auf die Festigkeit des Blechwerkstoffes ergeben würde. In Fig. 2 ist der in Fig. 1 dargestellte Versuchsablauf auf einen X- Y-Schreiber wiedergegeben. Wie daraus zu ersehen ist, kann die Schälkraft (auf der Ordinate angetragen) für den ersten Schweisspunkt 9 noch eindeutig ermittelt werden. Sie ist in Fig. 2 mit 13 gekennzeichnet. Die Lage der folgenden Punkte ist zwar andeutung weise (Spitzen) zu erkennen, eine Aussage über ihre Festigkeit und Arbeitsaufnahmevermögen kann jedoch nicht erfolgen. In den Fig. 3 und 4 ist der gleiche Schälversuch wiedergegeben, jedoch mit dem Unterschied, dass vor Durchführung des Schälversuches nach jedem Schweisspunkt ein Loch 15 gebohrt wurde. Es hat sich gezeigt, dass ein Lochdurchmesser, der etwa 75 > des Durchmessers der Schweisslinse beträgt, bei den Versuchen mit 1 mm starken Blechen voll auf genügte. In Fig. 3 deutlich erkennbar ist das Zerreissen der jetzt durch die Löcher 15 ge schwächten, restlichen Fahnen 17. In dem Kraft-Weg-Diagramm nach Fig. 4 ist mit 19 das Ausknöpfen eines Schweisspunktes markiert, während das Bezugszeichen 21 die Kraftspitzen kennzeichnet, welche beim Zerreissen der restlichen Fahne 17 entstehen. Das Bild 5 gibt die Systemkomponenten wieder, welche für einen automatischen Elektronenstandmengenversuch notwendig sind. Zwei Blechbänder 23 werden mit Hilfe einer pneumatisch arbeitenden Taktvorschubeinheit 25 von Coils 27 abgewickelt, anschliessend durch eine Schweisseinrichtung 29 geschweisst und durch eine Stanze 31 gelocht, Die Taktvorschubeinheit 25 ist so gesteuert, dass während der Stillstandphasen gleichzeitg SchweiB- punkte gesetzt und Löcher gestanzt werden. Die Anordnung der Schweisspunkte folgt in Reihe hintereinander, die Anordnung der Löcher so, dass nach jedem Schweisspunkt in Transportrichtung ein Loch folgt. Der Stanze 31 nachgeordnet ist ein Elektromotor 33, welcher den weiteren Transport der Blechbänder 23 übernimmt. In einer Prüfeinrichtung 35 werden sie nach dem Schälprinzip getrennt und zur problemloseren Abfallbeseitigung mit einer nachgeschalteten Schlagschere 37 zerkleinert. Die beim Prüfen der Schweisspunkte auftretenden Drehmomente werden von einer Drehmomentmesswelle 39 erfasst und in einem Rechner über den Drehwinkel integriert. Der ermittelte Wert wird mit einem in Vorversuchen (Eichung) errechneten Mindestwert für die Schweisspunkt- festigkeit verglichen. Ein Unterschreiten dieses Mindestwertes kann automatisch eine sofortige Unterbrechung des Elektrodenstandmengenversuchs zur Folge haben. In Fig. 6 ist das Funktionsprinzip der Prüfeinrichtung 35 bei Anwendung des Schälverfahrens näher dargestellt. Nachdem die Blechbänder 23 verschweisst und gestanzt sind und die Taktvorschubeinheit 25 verlassen haben, werden sie zwischen zwei Rollen 41 und 43 geführt und dabei in gegensätzlicher Richtung umgelenkt, wobei das Schälen in Erscheinung tritt. Durch ein nochmaliges Umlenken mit Hilfe von zwei weiteren Rollen 45 und 47 sowie durch eine Antriebsrolle 49 und eine Druckrolle 51 werden die Blechbänder 23 in ihre ursprüngliche, horizontale Lage zusammengeführt. Da es durch die Taktvorschubeinheit 25 nur möglich ist, relativ geringe Kräfte, und nicht die erforderlichen Schälkräfte aufzubringen, scheidet die Möglichkeit aus, die Taktvorschubeinheit 25 hinter die Prüfeinrichtung 20 zu setzen und damit sowohl den Blechvorschub als auch das Schälen zu übernehmen. Deshalb ist für den Schälvorgang ein gesonderter Antrieb notwendig, wobei es wichtig ist, dass die Blechbänder 23 gleichmässig und synchron bewegt werden, da andernfalls der Ort, an dem das Schälen stattfindet, sich unkontrolliert verändert und damit eine Messwertverfälschung nicht ausgeschlossen werden kann. Gemäss dem Ausführungs- beispiel wird der gesonderte Vorschub dadurch erzeugt, dass die Blechbänder 23 von den Rollen 49 und 51 zusammengedrückt werden, so dass eine reib- und formschlüssige Kraftübertragung durch die antreibende Rolle (Antriebsrolle 49) möglich ist.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Prüfen von Punktschweissverbindungen, wobei zwei Blechstreifen durch in Reihe angeordnete Schweisspunkte miteinander verbunden werden und anschliessend die Schweiss punkte durch Schälen geprüft werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t b dass die Bleche vor dem Schälen gelocht werden, derart, dass in Prüfrichtung jedem Schweisspunkt ein Loch folgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lochung der Bleche jeweils nach dem Setzen der Schweisspunkte erfolgt. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 9 e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) die Vorrichtung umfasst eine Punktschweisseinrichtung (29),.eine Stanze (31), eine Prüfeinrichtung (35) sowie eine Taktvorschubeinheit (25); b) die Taktvorschubeinheit (25) bewegt zwei übereinander angeordnete Blechstreifen (23) nacheinander durch - die Punktschweisseinrichtung (29), in der die Blech streifen (23) durch in Reihe angeordnete Schweisspunkte miteinander verbunden werden, - die Stanze (31), welche nach jedem Schweisspunkt ein Loch stanzt und - die Prüfvorrichtung (35), welche nach dem Schälprinzip die Blechstreifen (23) auftrennt; c) die Taktvorschubeinheit (25) ist so gesteuert, dass während der Stillstandsphasen die Schweissung und das Stanzen der Blechstreifen (23) erfolgt und während der Phasen gleichförmiger Vorschubbewegung das Prüfen durchgeführt wird. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Blechstreifen (23) von Coils (27) abgewickelt werden und für den Vorschub an Stelle einer Takt vorschubeinheit ein gesteuerter Antrieb der Coils (27) einge setzt ist.

Inventors: SINGH, SUMANJIT, DR.-ING.
Applicants: AUDI AG
Application year: 1985
Main classification: G01N3
IPC codes: G01N3, G01N19