Verfahren zum elektrischen Zusammenschweissen von zwei Metallteilen in einer überlappten Schweissnaht sowie nach diesem Verfahren hergestellter Gegenstand Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen zum elektrischen Zusammenschweissen der gegenüberlie genden Ränder eines rohrförmig gestalteten Metall streifens mittels Hochfrequenzstroms bekanntgewor den, wobei :die gegenüberliegenden Ränder einen V- förmigen Spalt zwischen sich einschliessen und bei Erreichen dies Schweisspunktes in Berührung mitein ander kommen.
Der Schweisspunkt liegt dabei an der Spitze des Spaltes, und der Hochfrequenzheizstrom wird durch Elektroden zugeführt, die an den gegenüber liegenden Rändern des Spaltes so angeordnet sind, dass der Strom von den Elektroden den Spalträndern entlang zu dem Schweisspunkt und wieder zurück fliesst, wobei die Spalt- bzw. Schweissränder auf Schweisstemperatur erhitzt werden und dann .stumpf zusammengeschweisst werden.
Wenn auch dieses bereits vorgeschlagene Ver fahren zum Schweissen von Rohren, z. B. zum Stumpfschweissen von Rohren oder anderen Metall teilen, gut geeignet ist, so treten doch beim Zusam menschweissen von dünnen Metallteilen Schwierig kei,t'en insofern auf, als die Lage der gegenüberliegen den Ränder genau eingehalten werden russ, -damit die Schweissränder in gleichmässige Berührung kom men und der für eine gleichmässige und regelmässige Schweissnaht erforderliche Anpressdruck ausgeübt werden kann.
Irgendwelche Unregelmässigkeiten in dem Verlauf der gegenüberliegenden Schweissränder verursachen eine unbefriedigende Schweissung, da ledlglich diejenigen Teile der Schweissränder, die tat sächlich in gute Berührung miteinander gebracht werden, miteinander verschweisst werden, und in den Fällen, in denen beispielsweise einer der Schweiss ränder stärker gebogen ist als der andere Schweiss rand, eine unbestimmte und unregelmässige Schwei ssung entsteht, selbst wenn es gelingen würde, die gegenüberliegenden Ränder der dünnen, und bieg samen Metallbleche mit genügendem Anpressdruck gegeneinander zu pressen.
Es sind weiterhin Überlappungsschweissungen unter Anwendung von anderen Beheizungsverfahren vorgeschlagen worden. Die Ergebnisse dieser Ver fahren waren aber im allgemeinen unbefriedigend, unregelmässig und gering. Auch waren diese bereits vorgeschlagenen Verfahren nicht zum überlappten Schweissen von plattiertem Metall, z. B. verzinntem Stahlblech, geeignet, weil mit ihnen eine wirkliche Schweissung dies Metalles gegenüber den verzinnten Oberflächen nicht erreicht werden konnte und auch keine abgeflachte Überlappung hergestellt werden konnte, bei der störende, und, unerwünschte über lappungen mit vorstehenden Rändern vermieden waren.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teile vorwärtsbewegt und dabei einer der Teile mit einem sich allmählich ver ringernden Abstand - von dem anderen Teil derart in eine diesen teilweise überdeckende Überlappungslage gebracht wird:, dass ein:
Streifen der unteren Fläche des überlappenden Metallteiles, mit einem Streifen der oberen Fläche des unten liegenden, überlappten Metallteiles in einem vorbes#bimmten, den Schweiss punkt enthaltenden Bereich in Berührung kommt, wobei diese Flächenstreifen durch elektrischen Hoch frequenzstrom solch hoher Frequenz so erhitzt wer den,
dass sie beim Erreichen des Schweisspunktes nur in ihren äussersten, einander zugekehrten Schichten Schweisstemperatur aufweisen, diese Temperatur aber infolge der grossen Vorschubgaschwindigkeit der Metallteile und der hohen Frequenz des Heizstromes nicht ausreicht,
um die obere Fläche des ü'berl'appen.- den Metallteiles und die untere Fläche des überlapp ten Metallteiles durch Wärmeableitung ebenfalls auf Schweisstemperatur zu erhitzen, und dass die untere Fläche des überlappten Metallteiles im Bereich des Schweisspunktes durch druckaufnehmende Stützmittel unterstützt und die obere Fläche des überlappenden Metallteiles über dem Schweisspunkt durch eine Druckkraft ,derart beansprucht wird,
dass die einander zugekehrten Flächen der sich überlappenden Metall teile zur Verschweissung aufeinandergepresst werden, wenn sie durch den Schweisspunkt hindurchbewegt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Über- lappungsschweissen der Ränder eines Längsspaltes in einem aus dünnem, nachgiebigen Metallblech ge bildeten Rohrformling zur Durchführung des Ver fahrens gemäss obiger Erfindung ist gekennzeichnet durch Vorschubmittel, durch die der Rohrformling mit einer Vorschubgeschwindigkeit von wenigstens 90 Meter je Minute unter Bildung einer sich in ihrem Abstand allmählich verringernden Überlappung derart vorwärtsbewcgt wird,
dass ein -schmaler Streifen der unteren Fläche des überlappenden Metallteiles 'mit einem entsprechenden schmalen Streifen der oberen Fläche des unten liegenden, überlappten Metall teiles an einem vorbestimmten Schweisspunkt in Be rührung kommt, ferner gekennzeichnet durch eine elektrische Hochfrequenzstromquelle, durch die den zu verschweissenden Spalträndern Strom mit einer Frequenz von mindestens 100 Kilohertz über an Klemmen dieser Stromquelle angeschlossene, vor dem Schweisspunkt anzuordnende Kontaktglieder zuge führt ist,
damit der Strom von diesen Kontaktgliedern jeweils zu dem Schweisspunkt und zurück entlang den zu :erhitzenden Flächenstreifen fliesst, wobei inner halb des Rohrformlings an einem gegenüber diesem festen Stützlager eine zur Unterstützung der Über lappung beim Durchgang durch den Schweisspunkt dienende Stützrolle und ausserhalb des Rohrformlings eine Druckrolle angeordnet sind, die unmittelbar im Bereich des Schweisspunktes zum Anpressen des überlappenden Metallteiles an den überlappten Me tallteil beim Verschweissen dient.
Der aus zwei Metallteilen zusammengeschweisste, mit einer längsverlaufenden Überlappungsnaht ver sehene Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren gemäss der Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsschweissnaht im Querschnitt schräg zwischen den Oberflächen der Stahlbleche verläuft und diese Oberflächen im Überlappungs bereich bündig oder annähernd bündig mit den an- grenzenden Flächen des Gegenstandes liegen, wobei die eigentliche Schweisslinie in einem geätzten Quer schnitt des Schweissbereiches bei annähernd 100 facher Vergrösserung nicht sichtbar ist.
Die Erfindungen werden anschliessend beispiels weise anhand von Zeichnungen erläutert: Es zeigen: Fig. 1 eine schematische: schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, zum Schweissen von Rohren, z. B. für die Herstellung von Konservenbüchsen, Fig.2 einen senkrechten Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine schaubildliche Teilansicht, in der die Wege bzw.
Schichten dargestellt sind, in denen der Heizstrom fliesst, Fig.4 einen Teilquerschnitt entsprechend der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 in einer der Fig. 1 entsprechenden schema tischen Darstellung eine Anwendungsform zum Schweissen von Metallteilen, die zur Bildung eines anderen Gegenstandes als ein Rohr dienen, wobei hier bestimmte zusätzliche Merkmale dargestellt sind, Fig. 6 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen senkrechten Schnitt, der die Anord nung bestimmter Spreizmittel zeigt, die z. B. in Ver bindung, mit den Ausführungsformen nach den Fig.
1 bis 6 angewendet werden können, um die gegenseitige Lage der sich überlappenden Ränder an bestimmten Stellen vor dem Schweisspunkt zu regeln, und Fig. 8 eine mikrophotographische Aufnahme eines geätzten Querschnittes im Schweissbereich einer Schweissung. (Die dunklen Schichten entlang den Rändern dieser Figur liegen im Hintergrund).
In Fig. 1 ist ein Rohrstück 10 dargestellt, das in Richtung des eingezeichneten Pfeiles z. B. durch die Walzen 11 oder andere nicht dargestellte Walzen oder sonstige Vorrichtungen bekannter Art gegen über der Schweissvorrichtung vorwärtsbewegt wird. Wie es bei Rohrwalzen oder dergleichen bekannt ist, können solche Walzen an verschiedenen Stellen vor der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung angeordnet sein, durch die ein Rohrformling gebildet wird, der im oberen Teil einen in Fig. 1 mit 12 bezeichneten Spalt besitzt, dessen gegenüberliegende Spaltränder hier mit 13 und 14 bezeichnet sind.
Zur Durchführung des Verfahrens wird der Rohrformling mit einer Ge schwindigkeit von vorzugsweise 90 bis 213 m in der Minute oder auch mit einer grösseren Geschwindigkeit, z. B. mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 600 m in der Minute, vorwärts bewegt. Im allgemeinen wird die obere Grenze der Schweiss- bzw. Arbeitsgeschwin digkeit durch die obere Geschwindigkeitsgrenze be stimmt, mit der der geschweisste Gegenstand weg genommen und in einzelne Stücke geschnitten werden kann. Dieses Arbeitstempo wird im allgemeinen mass gebender sein als die Geschwindigkeit, mit der die Schweissung selbst durchgeführt werden kann.
Die Vorschubvorrichtung isst so bemessen und ausgebildet, dass die Ränder 13, 14 des Spaltes 12 in einer be- stimmten Lage, übereinander zur überl'appung kom men, wie es in dem Querschnitt nach Fig.4 dar gestellt ist. Beider Vorschubbewegung verringert sich die Weite des Spaltes 12 vor dem Schweisspunkt, der in Fig. 3 mit W bezeichnet ist, sehr rasch.
Kurz vor dem Schweisspunkt W sind an belie bigen nicht dargestellten Haltemitteln zwei. flüssig keitsgekühlte Kontaktglieder oder Elektroden 15, 16 so angeordnet, dass sie in Gleitberührung mit den miteinander zu verschweissenden Metallteilen stehen. Diese Elektroden 15, 16 sind jeweils an die Klem men einer Hochfrequenzstromquelle angeschlossen und können die gleiche Ausbildung aufweisen wie die Kontaktglieder oder Elektroden des oben erwähn ten bereits vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der ent sprechenden Vorrichtung.
Wie bei diesem Verfahren kann die Hochfrequenzstromquelle einen Strom mit der Frequenz in der Grössenordnung von etwa 100 Kilohertz oder vorzugsweise mehr liefern, z. B. mit einer Frequenz von 300 bis 500 Kilohertz. Der solche Frequenzen aufweisende Strom folgt Wegen in Form von Schichten, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind.
Die Elektrode 15 ist, wie dargestellt, so ange ordnet, dass sie die obere Fläche des überlappenden Teiles berührt, wobei die Elektrode gegebenenfalls etwas hinter der tatsächlichen Kante 13 dieses Teiles angeordnet sein kann. Obgleich die Elektrode 15 die obere Fläche des überlappenden Teiles berührt, folgt der Stromfluss zu und von der Elektrode weg einem Weg an :der Oberfläche des Metaller in Form eines Streifens, :
der sich nach dem Rand 13 in und über diesen weg, wie bei 17 eingezeichnet, erstreckt und dann um den Rand 13 herum an .die Unterseite dies überlappenden Teils läuft, so dass ein erhitzter Strei fen des Heizstromes an der Unterfläche des über lappenden Teiles entsteht, wie er bei 18 eingezeichnet ist. Die Elektrode bzw. das Kontaktglied 16 kann so angeordnet sein, dass es die obere Fläche des unten liegenden Metallteiles berührt, wobei das Kontakt glied ebenfalls vorzugsweise etwas hinter dem Rand 14 angeordnet ist, so dass es nicht mit dem oberen Randteil 13 in Berührung kommen kann.
Der Strom fluss zu und von der Elektrode 16 verläuft unmittel bar von der Elektrode über einen Heizstreifen 19 zu einem Streifen 20 an der oberen Fläche d Dieses unten liegenden Metallteiles. Infolge der starken gegen seitigen Induktionswirkung zwischen den Heizstrom streifen 18 und 20 und infolge der vorerwähnten hohen Arbeitsgeschwindigkeit bzw.
Vorschubge schwindigkeit und der damit verbundenen nur kurz fristigen Anwendung des Heizstromes wird die Er wärmung auf die sich nähernden Streifenflächen beschränkt und konzentriert, so dass diese auf die tatsächliche Schweisstemperatur nur in einer Tiefe von etwa 0,025 mm oder möglicherweise noch weniger erhitzt werden. Auf :diese Weise werden die anderen Metallteile, das heisst die Unterfläche des unten liegenden Metallteiles und die obere Fläche des oben liegenden überlappenden Metallteiles mit Sicherheit gegen Erweichung geschützt.
Demgemäss ist es ohne Beschädigung oder sonstige Beeinträchti gung der Metallfächen möglich, innerhalb des Rohres unmittelbar unter dem Schweisspunkt W Stützmittel, z. B. eine Metallrolle 21, anzuordnen, gegen die der überlappende Metallteil z. B. durch eine obere Druckrolle oder sonstige Anpressmittel 22 fest angepresst werden kann, die unmittelbar über dem Schweisspunkt W angeordnet sind. Die Druck rolle 22 oder das entsprechende Anpressmittel kann durch Feder- oder Gewichtskraft angepresst werden, die in der Richtung des bei 23 eingezeichneten Pfeiles zur Wirkung kommt.
Auf diese Weise werden; die Druckrollen 21, 22 oder dergleichen jeweils unmittel- bar unter und über dem Schweisspunkt gegenein andergepresst, so dass, obwohl die miteinander zu verschweissenden Metallteile sehr dünn sind, keine Möglichkeit besteht, dass die sich überlappenden Metallteile keinen Druck erhalten oder vibrieren und ihre Lage in einer solchen Weise ändern, können; dass eine unregelmässige Schweissung entsteht.
Obwohl auf diese Weise die zur Durchführung der Schweissung erweichten Ränder der Metallteile zwischen den Druckrollen liegen, kommen sie zu keinem Zeitpunkt mit diesen Druckrollen in Berührung, da die Druck rallen lediglich diejenigen Flächen der Metallteile berühren, die unter der Schweisstemperatur bleiben.
Es kann daher ein. derart starker und gleichmässiger Anpressdruck ausgeübt werden, dass eine ausgezeich nete Schweissung mit einer sehr guten Verschmiedung der beiden Metallteile entsteht.
In diesem Zusammenhang isst zu bemerken, dass es zweckmässig ist, wenn der Streifen 18 in der Zeit, bis er den Schweisspunkt erreicht, auf dieselbe Schweisstemperatur wie der erhitzte Streifen 20 er hitzt wird. Da jedoch der Stromweg für den Streifen 18 zunächst bei 17 über die Kante des Randes 13 verläuft, ist der Stromweg für diesen Streifen etwas grösser.
Um aber zu gewährleisten, dass :der Streifen 18 auf dieselbe Temperatur erhitzt wie der Streifen 20, wird die Elektrode 16 vorzugsweise etwas näher an dem Schweisspunkt W angeordnet als die Elek trode 15.
Die erhitzten Flächenstreifen 18 und 20 sind in Fig. 4 im Querschnitt durch Anwendung von etwas stärker ausgezogenen Linien dargestellt. Zwischen diesen beiden. Streifen entsteht naturgemäss ein elek tromagnetisches. Feld.
Infolge der kräftigen gegen seitigen Induktionswirkung zwischen diesen beiden Streifen und infolge des Umstandes, dass das elektro magnetische Feld konzentriert und weitestgehend in dem Raum zwischen diesen beiden Streifenbeschränkt wird, kann die Erhitzung der Oberflächenteile auf Schweisstemperatur im wesentlichen gerade auf die Flächenteile begrenzt werden, die sich überlappen. Auf diese Weise werden die überlappten Teile trotz Änderungen, die in der Überlappung vorgenommen werden können,
restlos miteinander verschweisst, ohne dass etwa unverschweisste Randteile oder Spalten an der Innen oder Aussenwandung des Rohres ver bleiben. Demgegenüber wurde bei der bisherigen An wendung von Niederfrequenzstrom zum Erhitzen des Metaller für das Schweissen oder von Gleichstrom der Strom über den gesamten Überlappungsbereich verteilt, so dass das Metall im gesamten überlappungs- bereich erweicht wurde und nur eine langsame,
un sichere und unregelmässige Schweissung erreicht wer den konnte, die im Gegensatz zu der vorbeschriebenen Anwendung von Hochfrequenzstrom nicht auf die sich überlappenden Flächen beschränkt war. Zur Lagerung der inneren Druckmittel, das heisst der Druckrolle 21 können innerhalb des Rohres ge eignete isolierende Lagermittel 30 fest angeordnet sein, die sich mittels Rollen 31 auf der Innenfläche des Rohres 10 abstützen.
Diese Lagermittel werden durch eine Stange 32 in ihrer Stellung gehalten, die an einer vor der Zusammenführung der Spaltränder gelegenen Stelle verankert ist. Gemäss den Fig. 1 und 2 ist die Stützrolle 21 vorzugsweise unmittelbar unter dem Schweisspunkt W angeordnet, sie kann jedoch gegebenenfalls auch etwas vor dem Schweiss punkt derart angeordnet sein, dass sie die untere Fläche des unten liegenden Metallteiles in einer bestimmten Höhe unter der oberen Druckrolle 22 hält.
Damit bei der Durchführung der Schweissung der Verlust an Heizstrom durch Abfliessen desselben in der Umfangsrichtung des Rohres. auf ein Geringst- mass zurückgeführt wird, können in dem festen Rol lenlager 30 Kernelemente 33, 33' angeordnet sein, durch welche die Induktanz der Stromwege in der Um fangsrichtung :des Rohrmaterials gesteigert wird. Diese Kernmittel können, wie bei dem bereits vorgeschla genen Verfahren bzw. der entsprechenden Vorrich tung in bestimmter Anzahl angeordnet sein, und aus gesintertem, magnetisierbarem Oxyd bestehen, einem elektrischen Isoliermaterial, das vorzugsweise be kannter Art sein kann und einen niedrigen Verlust faktor sowie einen hohen spezifischen Widerstand hat.
Beispielsweise kann das unter der Handels bezeichnung Ferramic bekannte Material der General Ceramic und Steatite Corporation verwendet werden. Im Hinblick auf die grossen Verluste, die sonst bei der Anwesenheit .des oben erwähnten Hochfrequenzfeldes entstehen würden, soll das Kern material derart sein, dass in ihm Wirbelstromverluste verringert werden, während die Permeabilität des Materiales wesentlich grösser als 1 sein soll. Damit das Überhitzen dieser Kernmittel verhindert wird, kann in dem festen Rollenlager 30 an ihnen eine Kühlflüssigkeit, z. B.
Wasser, zirkulieren, das durch die Rohre 35 und 36 zu- und abgeführt wird.
Die Vorteile dieses Verfahrens sind in erster Linie bedeutend für die Durchführung von Überlappungs schweissungen bei Material, das nur etwa 0,1 mm dick ist und das z. B. auch eine Dicke in der Grössen- ordnung von 0,002 mm haben kann. In vielen Fällen kann man aber auch dickeres Metall gut zusammen- schweissen.
Zum Schweissen von z. B. aus dünnem Stahlblech bestehenden Rohrformlingen, wie sie für die Herstel lung von Büchsen aus Metallblech mit einer Wand dicke von beispielsweise etwa 0,07 mm bis etwa 0,35 mm benötigt werden, kann das zu dem Rohr- formling geformte Material so vorwärtsbewegt wer den, dass die Ränder des Metalles sich an dem Schweisspunkt etwa um 0,35 mm bis etwa 0,5 mm überlappen.
Das Kontaktglied 16, das den unten lie genden Metallteil berührt, kann dabei so angeordnet sein, dass sein dem Schweisspunkt W zugekehrter Rand von dem Schweisspunkt etwa 25 mm entfernt isst. Dieses Kontaktglied kann dabei z. B. 3 mm hinter der Kante 14 des unten liegenden Metallteiles an geordnet sein. Das andere Kontaktglied 15 kann an oder dicht an dem Rand 13 des oben liegenden Ûberlappungsmetalles in einem etwas weiteren Ab stand von dem Schweisspunkt als das Kontaktglied 16 angeordnet sein, z. B. 1,5 mm vor dem Schweiss punkt.
Die sich überlappenden Metallteile können in einem solchen Winkel zusammengebracht werden, dass in einer Entfernung von 5 cm vor dem Schweiss punkt W die gegenüberliegenden Flächen der sich überlappenden Bereiche etwa 6 mm auseinander liegen. Bei dieser Anordnung bzw. Ausbildung kann Hochfrequenzstrom mit einer Frequenz von z. B. 400 Kilohertz den Kontaktgliedern zugeleitet werden, wobei ein Hochfrequenzgenerator von 50 kW ver wendet wird, der den Strom mit einer Spannung von 200 Volt über einen Hochfrequenztransformator lie fert, der eine Abwärtstransformierung im Verhältnis von 8 : 1 bewirkt.
Unter diesen Bedingungen wird der Rohrformling vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 91 bis 152, gegebenenfalls auch einer Geschwin digkeit bis zu 600 m in der Minute vorwärtsbewegt. Wenn der Rohrformling aus Aluminium statt aus Stahl besteht, können diese Faktoren: wie folgt ge ändert werden: Der Abstand der Kontaktglieder von dem Schweisspunkt kann verkürzt werden. Die Vor- schubgesehwindigkeit kann gesteigert und der Druck an den Druckrollen reduziert werden.
Bei der in Fig. 5 ,dargestellten abgeänderten Aus führungsform sind die miteinander durch Überlap- pungsschweissung zu verschweissenden Metallteile mit 10a un<I>d</I> 10b bezeichnet, während die anderen Teile, die auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 vor handen sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in den anderen Figuren. Fig. 6 zeigt in einem senkrechten Querschnitt, in welcher Weise die Druck rollen die überlappten Metallteile an dem Schweiss punkt berühren.
Für den Fall, dass die miteinander zu verschweissenden Metallteile aus demselben Metall be stehen und ihre, Randteile dieselbe Dicke haben, können die Elektroden. 15' und 16' nach Fig. 5 etwa in dem gleichen Abstand von dem Schweisspunkt an geordnet werden. Wenn jedoch der eine oder der andere der Metallteile eine grössere Wärmestreuung oder wärmeabsorbierende Eigenschaft hat, als der andere, so dass er eine etwas längere Zeit braucht, um auf die genaue Schweisstemperatur erhitzt zu werden, so wird die Elektrode für diesen Metallteil in etwas grösserem Abstand von dem Schweisspunkt an geordnet als die andere Elektrode.
Dies ist auch dann erforderlich, wenn einer der Metallteile aus einem Metall besteht, das zur Durchführung einer wirkungs vollen Schweissung auf eine höhere Schweisstemperatur erhitzt werden muss als das andere Metall.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, Mittel zur weiteren Konzentrierung des Stromes ent lang den zu erhitzenden Flächenstreifen anzuordnen und den höchstmöglichen Grad der in Fig. 4 dar gestellten und in bezug auf diese Figur erläuterten Bedingungen zu erreichen. Wenn Schwierigkeiten für die Beschränkung der Erhitzung auf diese Ober flächenstreifen in der erläuterten Weise auftreten, so können Elemente 38 und 39 aus dem bereits oben beschriebenen magnetisierbaren Material angeordnet werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.
Die Elemente werden etwas hinter dem Rand der sich überlappenden Metallteile angeordnet und haben jeweils auch einen geringen Abstand von den oberen bzw. der unteren Flächen der Metallteile 10a und 10b. Hierdurch wird die Impedanz der Stromwege hinter den sich über lappenden Metallteilen gesteigert.
Damit das Mass der Ûberlappung der zu ver schweissenden Metallteile bei ihrer Annäherung an die Schweissvorrichtung genau eingehalten werden kann, können an geeigneten nicht dargestellten Trä gern isolierende Abstandhalter 40, 41 in den aus Fig. 7 ersichtlichen Stellungen angeordnet sein. Diese Elemente 40, 41 können z. B. aus Kunstharz oder einem keramischen Material bestehen, das temperatur- und verschleissfest ist. Die Elemente 40, 41 können kurz vor den Elektroden 15, 16 bzw. 15', 16' an geordnet sein.
Gegebenenfalls können die zu verschweissenden Ränder statt mit rechtwinklig zu den Oberflächen des Metallbleches verlaufenden Kanten mit gegenseitig abgeschrägten Schweisskanten versehen sein. Auch können die tatsächlichen Schweissränder des einen oder der beiden miteinander zu verschweissenden Metallteile in dem Ûberlappungsbereich in Richtung auf den anderen Metallteil leicht gefaltet sein. Hier durch wird gewährleistet, dass die tatsächlichen Schweisskanten bei ihrer Annäherung dicht vor dem Schweisspunkt in dem für eine gute Schweissung er forderlichen Masse erhitzt werden.
In Fig. 8 ist eine mikrophotographische Aufnahme eines geätzten Querschnittsteiles im Bereich einer Schweissung dargestellt. Dabei wurden zwei Teile aus dünnem Stahlblech, wie es gewöhnlich für die Her stellung von Büchsen verwendet wird, miteinander verschweisst, die an beiden Flächen mit einer sehr dünnen Schicht aus Zinn überzogen bzw. plattiert waren. Das Metallblech hatte dabei eine Dicke von etwa 0,28 mm. Bei der Herstellung der Schweissung wurde durch die Druckrollen ein solcher Anpressdruck auf die überlappten Teile ausgeübt, dass sie beim Zu sammenschweissen im wesentlichen auf eine Stärke zusammengepresst wurden, die der Dicke eines ein zigen Metallbleches entsprach.
Die obere und die untere Fläche im Schweissbereich lagen daher im wesentlichen bündig mit den oberen und unteren Flächen des Metallbleches in den übrigen Bereichen. Hierbei ergab sich eine Schweissung, die im Quer schnitt gesehen, entlang einer schrägen Linie zwischen den Oberflächen des Metallbleches und im wesent lichen in der durch die Pfeile 45 angedeuteten Rich tung verlief.
Die genaue Lage der Schweissnaht im mittleren Teil des Metallbleches ist dabei, wie sich aus Fig. 8 ergibt, nicht zu erkennen, obwohl diese Figur eine mikrophotographische Aufnahme mit einer über 100fachen Vergrösserung darstellt. Berücksich tigt man, dass die überlappten und zur Herstellung der Schweissung in Berührung miteinander gebrachten Flächen ursprünglich mit einem Zinnüberzug versehen waren, so ergibt sich, dass die schnelle und konzen trierte Erhitzung der tatsächlichen Schweissflächen der sich überlappenden Streifen auf.
Schweisstemperatur ein Abschmelzen des Zinnüberzuges an diesem Strei fen hervorgerufen haben russ, und dass der Druck der Druckrollen die Zinnüberzüge zwischen diesem Streifen herausgequetscht hat, wodurch ermöglicht wurde, dass die entsprechenden Streifen des Stahl bleches auf Schweisstemperatur erhitzt wurden.
Diese Streifen werden als in unmittelbare Berüh rung miteinander gebracht und miteinander ver schweisst, ohne dass sich Zinn von dem Zinnüberzug zwischen ihnen befindet. Beim Erhitzen der Ober flächen dieser Streifen auf Schweisstemperatur wird das Metall, das sich dichter an der oberen und unteren Fläche des Stahlbleches befindet, ebenfalls in be trächtlichem Masse erhitzt. Es bleibt jedoch auf einer unter der Schweisstemperatur liegenden Temperatur, die tief genug ist, um zu verhindern, dass die von den Druckrollen berührten Metallflächen erweichen.
Trotzdem kann aber das Metall an diesen Flächen durch den Druck der Rollen leicht verschmiedet wer den, so dass das Metall im überlappungsbereich auf die Dicke des Metallbleches zusammengepresst wird, wobei sich die oben erläuterte schräg verlaufende Schweissnaht bildet. Der Zinnüberzug wird dabei aus dem Bereich der Schweissnaht herausgequetscht und bildet Mulden, die bei 46 und 47 in Fig. 8 ersichtlich sind.
Diese Mulden gewährleisten, dass der dünne Zinnüberzug im Schweissbereich an den Oberflächen des Metalles kontinuierlich durchgeht, und gewähr leistet ferner, dass etwaige Risse, Spalten oder feine Randteile, die sich sonst entlang der Schweissung bilden könnten, überdeckt und gegen. Korrosion ge schützt werden. Es werden somit im Schweissbereich völlig glatte Oberflächen gebildet, zumal dpa die Aussenflächen dieser Mulden mit den Metallflächen in anderen Bereichen bündig gepresst werden.
Wenn das Stahlblech nicht plattiert oder mit einem Zinn überzug versehen ist, treten die Mulden 46, 47 nicht auf.
Zusätzlich zu den vorher erläuterten Vorteilen bietet dieses Verfahren die weitere Möglichkeitseiner Anwendung zum Längsverschweissen von Rohrform- lingen, wie sie für die Herstellung von Konserven büchsen oder dergleichen verwendet werden, und die vor dem Schweissen auf ihre Aussenfläche mit Aufdruck versehen sind.
Zum Beispiel kann ein solcher Aufdruck sich bis zum Rand des überlappen den Teiles .der Schweissnaht und an dem unten liegen den Teil des Metalle bis zu dem von dem überlappen den Teil frei gelassenen Rand erstrecken, wobei die Elektroden oder Kontaktglieder 15, 16 die Lage ein nehmen können, wie sie in den Fig. 1 und 3 dar gestellt und im Zusammenhang mit diesen Figuren beschrieben ist.
Wenn bei dieser Anordnung der Kon- taktglieder Hochfrequenzstrom in der erläuterten Weise angewendet wird, so wird der Strom, obwohl die Elektroden oder Kontaktglieder nicht das reine Metall, sondern die Aufdruckteile berühren, auf das Metall übergeleitet. Wenn der Aufdruck stromleiten- den Charakter hat, wird der Strom von den Kontakt gliedern auf das Metall übergeleitet, ohne dass bei den erwähnten Frequenzen Lichtbogenstörungen eintre ten.
Wenn der Aufdruck mehr oder weniger isolieren der Art ist, so wird doch ein erheblicher Teil des Stromeis von den Kontaktgliedern dem Metall zu- geführt, da verschiedene Faktoren in günstiger Weise zusammenwirken.. Diese Faktoren sind z. B. Durch schlageffekt, der Überschlagwiderstand, Kapazität oder durch andere Ursachen.
Das dargelegte Verfahren und die hiermit her- gestellten Schweissurigen beziehen sich nicht nur auf das Schweissen von mit Zinn plattierten oder über zogenem Stahlblech, sondern sind für Schweissurigen von zwei Metallteilen überhaupt anwendbar.
Auch kann anderes Metall als Stahl verschweisst werden, das entweder auf einer oder auf beiden Seiten mit Metall plattiert ist, das einen niedrigeren Schmelz punkt als das Grundmetall hat, auf das :der Überzug oder die Planierung aufgebracht ist.
Ferner kann das Verfahren zur Herstellung von Schweissurigen bei sogenannten galvanisierten Eisen dienen, das heisst die Verschweissung von Eisen- oder Stahlblechen, die beispielsweise mit einem Zink- überzug versehen sind.
Das Verfahren wurde in der vorstehenden Be schreibung in Verbindung mit Anordnungen beschrie- ben, bei .denen die Schweissurig eines Rohrformlings bei seiner Vorwärtsbewegung in seinem oberen Teil erfolgt oder .bei denen die obere Randfläche eines unten liegenden Streifens mit einem oben liegenden Streifen verschweisst wird.
Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Anordnung kann jedoch auch in anderer Lage angewendet werden. Demgemäss sind die verwendeten Ausdrücke unten liegende oder oben liegende Teile oder obere und untere Flächen relativ zu verstehen und gelten sinngemäss für alle Lagen der dargestellten Vorrichtungen, bei denen diese um die Längsachse der vorwärtsbewegten Metallteile verschwenkt sind.
durch elektrischen Hochfrequenzstrom solch hoher .Frequenz so erhitzt werden, dass sie beim Erreichen des Schweisspunktes (W) nur in ihrem äussersten, ein ander zugekehrten Schichten Schweisstemperatur auf weisen, diese Temperatur aber infolge der grossen Vor- schubgeschwindigkeit der Metallteile (13, 14) und der hohen Frequenz des Heizstromes nicht ausreicht, um die obere Fläche des überlappenden Metallteiles (13) und die untere Fläche des überlappten Metallteiles (14) durch Wärmeableitung ebenfalls auf Schweiss temperatur zu erhitzen, und dass die untere Fläche des überlappten Metallteiles (14)
im Bereich des Schweisspunktes (W) durch druckaufnehmende Stütz mittel (21) unterstützt und .die obere Fläche des über lappenden Metallteiles (13) über dem Schweisspunkt (W) durch eine Druckkraft (23) derart beansprucht wird, dass die einander zugekehrten Flächen (18, 20) der sich überlappenden Metallteile (13, 14) zur Ver schweissung aufeinandergepresst werden, wenn sie durch den Schweisspunkt ( W) hindurchbewegt werden.
II. Vorrichtung zum Ûberlappungsschweissen der Ränder eines Längsspaltes in einem aus dünnem, nachgiebigen Metallblech gebildeten Rohrformling zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Vorschubmittel (11), durch die der Rohrformling (10) mit einer Vorschub geschwindigkeit von wenigstens 90 Meter je Minute unter Bildung einer sich in ihrem Abstand .allmählich verringernden Ûberlappung derart vorwärtsbewegt wird, dass ein schmaler Streifen. (18) der unteren Fläche des überlappenden Metallteiles (13) mit einem entsprechenden schmalen Streifen (20)
der oberen Fläche des unten liegenden, überlappten Metallteiles (14) an einem vorbestimmten Schweisspunkt (W) in Berührung kommt, ferner gekennzeichnet durch eine elektrische Hochfrequenzstromquelle, durch die den zu verschweissenden Spalträndern (13, 14) Strom mit einer Frequenz von mindestens 100 Kilohertz über an Klemmen dieser Stromquelle angeschlossene, vor dem Schweisspunkt (W) anzuordnende Kontaktglieder (15, 16) zugeführt ist, damit der Strom von diesen Kontaktgliedern (15, 16) jeweils zu dem Schweiss punkt (W)
und zurück entlang den zu erhitzenden Flächenstreifen (18, 20) fliesst, wobei innerhalb des Rohrformlings (10) an einem gegenüber diesem festen Stützlager (30) eine zur Unterstützung der Über lappung beim Durchgang durch den Schweisspunkt (W) dienende Stützrolle (21) und ausserhalb des Rohr- formlings (10) eine Druckrolle (22) angeordnet sind, die unmittelbar im Bereich des Schweisspunktes (W) zum Anpressen des überlappenden Metallteiles (13) -an den überlappten Metallteil (14) beim Verschweissen dient.
III. Aus zwei Metallteilen zusammengeschweisster, mit einerlängsverlaufenden Überlappungsnaht versehe ner Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsschweissnaht im Querschnitt schräg zwi schen den Oberflächen der Stahlbleche- verläuft und diese Oberflächen im überlappunggbereich bündig