Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifens und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifens aus Material mit verhältnismässig grossem Dehnungskoeffizienten aus kürzeren Streifenlängen durch Schmelzschweissung.
Bei der Herstellung von Stosschweissungen ist es normalerweise üblich, die zu verschweissenden Me tallstücke auf der Rückseite der zu bildenden Schweissnaht durch ein Auflageelement abzustützen, das gleichzeitig dazu dient, die Metallstücke längs der Schweissnaht zu kühlen und eine glatte Oberfläche der Schweissnaht an der Rückseite zu bewirken.
Ein Nachteil, der sich bei der Schmelzschweissung im Stosschweissverfahren bei Metallen mit verhältnis- mässig grossen Dehnungskoeffizienten zeigte, besteht darin, dass die Dehnung des Werkstückes bewirkt, dass die Platten, Bleche oder Streifen sich werfen und von dem Auflageelement wegkrümmere, so dass an der Unterseite der Schweissnaht sich keine glatte Flä che bildet und das Auflageelement nicht gleichmässig abkühlend auf die Schweissnaht wirken kann.
Das Verfahren nach dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschweissen jedes Paar kürzerer zu verschweissender Streifenlängen in eine Press- und Beschneidestellung gebracht wird, in der jedes der zu verbindenden Enden längs einer Linie, die in der Hauptsache parallel zu der zum Ver- schweissen bestimmten Kante verläuft, um einen be stimmten Winkel in Richtung auf ein Auflageglied hin gebogen und dann beschnitten wird, um eine für Stosschweissung geeignete Endkante zu erhalten,
und dass nach Zuführen jedes Paares so vorbereiteten Streifenlängen in eine Schweisstellung die Endkanten gegen ein Auflageglied festgeklemmt und ver- schweisst werden, indem die Endkanten in ihrer gan- zen Länge in Berührung mit dem Auflageglied festge halten werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für vorzugsweise automatische Verfahren zum Ver- schweissen der Enden einer Anzahl von Messing streifen verwendbar, aus denen ein Streifen grösserer Länge gebildet werden soll.
Bei diesem Verfahren werden Spulen aus Messingstreifen abgewickelt und gestreckt, an ihren Enden unter Anwendung des Ver fahrens nach dieser Erfindung und Verwendung der Vorrichtung nach dieser Erfindung durch Schweissen vereinigt und zu grösseren Spulen wieder aufgewik- kelt. Bei automatischen Schweissverfahren ist es ins besondere zweckmässig, dass die Schweissbedingun- gen, z.
B: die Ausrichtung der zu verschweissenden Streifen gegenüber dem Auflageelement und das Festklemmen der Streifen an dem Auflageelement, für aufeinanderfolgende Schweissvorgänge reprodu- zierbar sind, um befriedigende und widerstandsfähige Schweissungen zu bewirken. Auch ist es zweckmäs- sig, dass das Einrichten der Streifen in der Schweiss- stellung automatisch statt durch eine Bedienungsper son von Hand bewirkt wird.
Die Zuführung kürzerer Messingstreifenstücke in die Schweisstellung kann dadurch unterstützt werden, dass man rückziehbare Anschlag- und Festhalterollen benutzt, die über eine Gleitkupplung angetrieben werden, wobei ein Streifenstück vorgeschoben wird, bis es gegen einen Anschlag gelangt, dann festge klemmt wird, darauf der Anschlag beseitigt und das andere Messingstreifenstück zugeführt wird, bis sein zu verschweissendes Ende gegen das festgeklemmte Ende des ersten Streifenstückes zum Anliegen kommt. Die Erfindung umfasst neben dem Verfahren auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekenn zeichnet durch erste Streifenzuführmittel, die so an geordnet sind, dass sie jedes der zu verschweissenden Streifenenden in eine Press- und Beschneidenstellung bringen, eine oder mehrere Press- und Beschneidein- heiten, die so angeordnet sind, dass sie das Ende einer jeden Streifenlänge längs einer Linie, die in der Hauptsache parallel zu der zum Verschweissen be stimmten Kante verläuft,
um einen vorbestimmten Winkel gegen ein Auflageelement biegen und dann das Ende einer jeden Streifenlänge beschneiden, um eine Kante für gutes gegenseitiges Anliegen zu bilden, zweite Streifenzuführmittel, die so angeordnet sind, dass sie die beschnittenen Streifenenden in eine Schweisstellung bringen, Einstellmittel, die so ange ordnet sind, dass sie die Enden der Streifenlängen in die Schweisstellung bringen, Klemmittel, die so ange ordnet sind,
dass sie die Streifenlängen gegen das Auflageglied und die Streifenenden in der Schweiss- stellung halten, und eine Schweissflamme, die so an geordnet und zugeführt ist, dass sie geeignet ist, die aneinanderstossenden Enden der Streifenlängen mit einander zu verschweissen.
Das Schweissverfahren, das vorzugsweise benutzt wird, um die Enden der Streifen miteinander zu vereinigen, ist die elektrische Lichtbogenschweissung, die eine nicht abbrennende Elektrode benutzt, die von einem Strom inerten Gases umgeben ist, doch kann ein beliebiges Schweissverfahren benutzt wer den, vorausgesetzt es eignet sich für das Material, aus dem der Streifen besteht.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung für Messingstreifen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Grundriss einer Herstellungsbahn für Messingstreifen, bei der die Streifen allgemein gese hen in horizontaler Richtung bewegt werden, Fig. 2 einen Schnitt vertikal durch die Mittellinie eines Streifens in der Herstellungsbahn nach Fig. 1 und diese Bahn, Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch die Press- und Beschneideinheit nach Fig. 1 längs der Linie III-III in Fig. 1, Fig.
4 einen vertikalen Schnitt durch den Zusam menbau mit den Druckwalzen für die Zufuhr der Streifen zum Schweisshalter; wobei der Schnitt im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Streifens und längs der Linie IV-IV in Fig. 1 verläuft, Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch den Strei- fenschweisshalter längs der Linie V -V in Fig. 1 und Fig. 6 einen Schnitt durch einen Teil eines an deren Streifenschweisshalters, der eine andere Kon struktion des rückziehbaren Anschlages aufweist, wobei der Schnitt dem der Fig. 5 entspricht.
Die Herstellungsbahn der Fig. 1 und 2 ist be stimmt für die Handhabung von Spulen aus Messing streifenstücken bis zu einer Breite von 457,2 mm und für das Vereinigen der Spulen durch Verschweissen des Endes der einen Spule mit dem Anfang der näch sten Spule, um so Streifen grösserer Länge zu bilden, die dann wieder zu grösseren Spulen aufgewickelt werden.
Die Herstellungsbahn der Fig. 1 und 2 um- fasst eine Abwickelmaschine 11, eine mit mehreren Rollen versehene Richtmaschine 12, eine Press- und Beschneideinheit 13, die eine Kanteneinstellvorrich tung und ein doppeltes Schneidesystem aufweist, einen Streifenschweisshalter 14, einen Schweisskopf 15, zwei Sätze Druckwalzen 16 und 17, von denen auf jeder Seite des Schweisshalters 14 je ein Satz an geordnet ist, und eine Aufwickeleinheit 18, die eine Dreirollen-Aufrollmaschine üblicher Bauart sein kann. Die Aufwickeleinheit kann den Hauptantrieb für die Einrichtung darstellen.
Während des Aufwik- kelns beträgt die mittlere Streifengeschwindigkeit etwa<B>9,15</B> m/sec und es sind Antriebssteuerungen vorgesehen, so dass ein ganz langsamer Vorschub und ein Zumessen des Streifens durch die Druckrol len möglich ist, wenn er für das Beschneiden und Sehweissen eingestellt wird. Hydraulich betätigte Sei tenführungen 19 sind ebenfalls vorgesehen.
Die Press- und Beschneideinheit 13 und der Schweisshalter 14 sind in einem Winkel zur Bewe- gungsbahn des Streifens angeordnet, so dass die sich ergebende Schweissnaht nicht senkrecht zur Bewe gungsbahn des Streifens liegt, sondern in einem Win kel zwischen 70 bis 90 , vorzugsweise 75 zur Rich tung der Bewegungsbahn angeordnet ist. Der Grund dafür ist darin zu suchen, dass bei einer Schweissnaht senkrecht zur Bewegungsbahn des Streifens Walzen zum Dünnerwalzen des Streifens eine zu grosse Be anspruchung erfahren würden, da alsdann die Schweissnaht in ihrer ganzen Länge auf einmal durch die Walzen treten würde.
Wenn jedoch die Schweiss- naht in einem kleinen Winkel, z. B. 15 , zur Längs richtung liegt, ist die Belastung für die Walzen bedeu tend herabgesetzt. Die Press- und Beschneideinheit 13 und der Schweisshalter 14 sind so angeordnet, dass der Schnitt der Schneidmesser parallel zur Be wegungsrichtung des Schweisskopfes 15 verläuft.
Die Press- und Beschneideinheit 13 ist in Fig. 3 genauer gezeigt und umfasst zwei genau gleiche Bau einheiten 31 und 32, wobei die in Bewegungsrichtung der Streifen zuerst durchlaufene Einheit 31 ein Schneidmesser 33 umfasst, um das Vorderende des zu verschweissenden Streifens zu beschneiden, und die in Bewegungsrichtung des Streifens zuletzt durch laufene Einheit 32 ein (nicht gezeigtes) Schneidmes- ser aufweist, um das Hinterende des (vorausgehen den) Streifens zu beschneiden.
In einer weiteren Ausführungsform der Herstel lungsbahn kann die Press- und Beschneideinheit 13 in zwei gleiche Hälften aufgeteilt sein und diese hälf- tigen Baueinheiten 31 und 32 können so angeordnet sein; dass eine Baueinheit in Bewegungsrichtung des Streifens gesehen vor dem Schweisshalter und die andere nach dem Schweisshalter liegt. Doch wird in der Ausführungsform nach Fig. 3 der Streifen längs einer Ebene 35 durch Rollen 34 zugeführt und wird so stillgesetzt, dass das zu beschneidende Ende zwi schen der Schneide 33 und der Schneide im Gehäuse 32 sitzt.
Alsdann wird der hydrauliche Zylinder 38 betätigt, so dass der bewegliche Formgebungsstab 36 sich hebt und den Messingstreifen gegen den festste henden Formgebungsstab 37 presst. Die Arbeitsflä chen 36 und 37 dieser Stäbe sind bei 36a und 37a so ausgebildet, dass ein schmaler Streifen am Ende des Messingstreifens um einen Winkel von etwa 5 nach unten gebogen wird, wobei die so erzeugte Falzlinie parallel zu der zu verschweissenden Kante verläuft und sich über die ganze Breite des Messingstreifens erstreckt. Befriedigende Ergebnisse wurden bei Win keln im Bereich von 3 bis 10 erreicht.
Die Formge- bungstäbe 36 und 37 sind so dimensioniert, dass sie nach dem Beschneiden der Enden abwärtsgebogene Teile der Enden der Streifen ergeben, die noch etwa 4,763 mm breit sind: Der hydrauliche Zylinder 39 wird alsdann betätigt und bewirkt das Anheben der Schneide 33 und das Beschneiden des Streifenendes. Beide Formgebungsstäbe und Schneidmesser können einzeln oder gemeinsam betätigbar sein, wenn beide Streifen so eingestellt sind, dass ihre Enden für die Formgebung und das Beschneiden in der richtigen Lage sind. Das vom Streifen abgeschnittene Stück fällt frei abwärts und der Formgebungsstab 36 und das Messer 33 werden in ihre neutrale Stellungen zu rückgeführt.
Das Streifenende ist dann für das Schweissen hergerichtet und kann durch die Druck walzenanordnung 16 und 17 dem Schweisshalter zu- geführt werden.
Der Schweisshalter 14 ist in Fig. 5 gezeigt und benützt zwei Stützrahmen 51 und 52, an denen Klemmstäbe 53 und 54 montiert sind. Diese Klemm- Stäbe werden in ihrer zurückgezogenen Stellung durch die Kompressionsfedern 55 gehalten, die an den Rah men 51 und 52 sitzen, und werden in Klemmeingriff mit den Messingstreifen gebracht durch Aufblähen der Schläuche 56. Der Halter ist mit flachen Flächen stücken 57 versehen, um das Vorderende des einen Streifens und das Hinterende des anderen Streifens aufzunehmen, der bei der Annäherung an den Halter von Walzen 58 geführt ist.
In der Zeichnung ist nur ein Paar Walzen 58 gezeigt, das in Durchtrittsrich tung des Streifens gesehen nach dem Halter angeord net ist, doch ist ein gleiches Paar Walzen für den glei chen Zweck auch vor dem Halter angeordnet. Hy draulisch betätigte Seitenführungen (19 in Fig. 1, in Fig. 5 nicht gezeigt) sind an beiden Seiten des Strei fens vorgesehen, um den Streifen richtig zu führen, wenn er in den Schweisshalter eintritt. Der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seitenführun gen kann eingestellt werden, um ihn der jeweiligen Breite des Messingstreifens anzupassen.
Ein horizon taler Auflagestab 59 erstreckt sich quer über die ganze Breite des Schweisshalters unter den Spitzen der Klemmstäbe 53 und 54. Die obere Auflagefläche des Auflagestabes 59 kann eben sein, aber eine Nut 60 für die Aufnahme eines rückziehbaren Anschlag gliedes 61 aufweisen, wie Fig. 5 zeigt, doch ist der Auflagestab 59 vorzugsweise in passender Weise mit Nuten versehen, um die Enden der Messingstreifen aufzunehmen, die in der Press- und Beschneideinheit 13 nach unten gebogen wurden.
Als geeignete Nut wurde eine solche von 9,525 mm Breite und 3,175 mm Tiefe gefunden, die sich natürlich über die ganze Breite des Schweisshalters erstreckt. Dabei war der Abstand zwischen den Klemmstäben ebenfalls 9,525 mm.
Das rückziehbare Anschlagglied 61 ist ver- schwenkbar an dem Stützrahmen 51 montiert -und erstreckt sich über die ganze Breite-des -Halters; die von dem Streifen überdeckt wird: Es besitzt einen Handgriff 62 und kann aus seiner -wirksamen Stel lung, die in Fig. 5 gezeigt ist, in seine zurückgezogene Stellung verschwenkt werden, in der es ausserhalb des Bewegungsweges des Messingstreifens und des Bewegungsweges des Schweisskopfes ist.
In der in Fig.5 gezeigten Stellung stellt das rückziehbare Anschlagglied 61 den Messingstreifen, der zugeführt wird, so ein, dass er von der Zuführseite des Halters 14 gegen das Anschlagglied 61 zum Anschlag kommt. Wenn das beschnittene Ende des Messing streifens gegen den Anschlag 61 gelangt, befindet sich der Messingstreifen genau in der Schweisstellung und wird bei Aufblähen des Schlauches 56 durch den Stab 53 gegen den Auflagestab<B>59</B> festgeklemmt.
Das Anschlagglied 61 wird alsdann zurückgezogen und das Vorderende des zweiten zu verschweissenden Streifens wird dann von der Austrittsseite des Halters zugeführt, bis es gegen- den ersten, bereits festge klemmten Streifen anstösst, und dann durch den Stab 54 in der Schweisstellung festgeklemmt. Der Schweisskopf 15 ist an einem (in Fig. 5 nicht gezeig ten) Wagen befestigt, der längs einer Schiene 63 be weglich ist, die genau parallel zur Schweisslinie liegt;
und die mit ihren Enden gegeneinanderliegenden Messingstreifen werden durch Zünden des Lichtbo gens, der als Schweissflamme wirkt, und Querver- schieben des Wagens längs der Schiene 63 ver- schweisst. Es kann ein beliebiges Schweissverfahren angewandt werden und es ist für die vorliegende Er findung nicht wesentlich,
welcher Art die jeweiligen Vorrichtungen für den Beginn des Verschweissens das Steuern des Lichtbogens und der Fertigstellung der Schweissnaht sind. Das bevorzugte Schweissver- fahren für Messingstreifen ist das Schweissen mit nicht abbrennender Elektrode in inerter Gashülle.
Der Messingstreifen wird der Eingangsseite des Halters durch eine Walzenanordnung 16 zugeführt, die hinsichtlich der Konstruktion gleich der in Fig. 4 gezeigten Walzenanordnung 17 auf der Ausgangsseite ist.
Die Walzenanordnung umfasst koaxiale zylindri sche Walzen 41 und 42, die eine über der anderen angeordnet sind: Die untere Walze ist eine Leerlauf walze und in Lagern 43 gelagert; die in einem Rah men 44- montiert sind, der durch hydräuliche Betäti gung eines Kolbens in einem Zylinder 45 - gehoben oder gesenkt werden kann.
Der Spalt oder Ab- stand zwischen den Walzen kann dadurch ein gestellt der jeweiligen Dicke des Streifens angepasst werden und der von den Walzen 41 und 42 auf den treifen ausgeübte Druck kann verändert werden.
Die obere Walze 42 wird über ein Reduktionsgetriebe von einem Elektromotor 46 angetrieben und der An trieb der Walze 42 erfolgt über eine Schleifkupplung. Diese Kupplung 47 besteht aus einer ringförmigen Hülle 48, die an der Welle 49 befestigt ist, die ihrer seits durch den Elektromotor angetrieben wird, wobei ein ringförmiges Reibungsglied 80 fest an dem Innern der Hülle und einer Reihe Rollenlager 81 und jedes Lager an einer (nicht gezeigten) Spindel sitzt,
die an einem Stützarm 84 befestigt ist. Die Stützarme 84 sind in Abständen rund um eine Hülse 82 an der Welle 83 der Walze 42 an der Hülse 82 befestigt.
Die Walzenlager 81 stehen in Kontakt mit dem ring förmigen Reibungsglied 80 und wenn die Welle 49 angetrieben wird, bewirkt die Reibung zwischen dem Glied 80 und den Walzenlagern 81 und die Reibung zwischen diesen Lagern und ihren Spindeln, die an den Stützen 84 befestigt sind, dass die Welle 83 und deswegen die Walze 42 umläuft und den Messing streifen zuführt.
Wenn der Vorschub des Messing- Streifens behindert wird, beispielsweise durch Anlie- gen gegen das Vorderende eines Streifens, der schon in dem Halter 14, wie beschrieben, festgeklemmt ist, wird das Umlaufen der Walze 42 unterbrochen und die Kupplung schleift, während die Welle 49 und damit das Reibungsglied 80 weiter umlaufen, die Lager 81 sich frei auf ihren Spindeln drehen und die Stützen 84 stehen bleiben.
Die Walzenanordnung 16 auf der Eingangsseite arbeitet in ähnlicher Weise, wobei die Kupplung dann schleift, wenn der Mes singstreifen gegen das rückziehbare Anschlagglied 61, wie beschrieben, anliegt.
Eine weitere Ausführungsform des Auflagegliedes und rückziehbaren Anschlaggliedes des Schweisshal- ters ist in Fig. 6 gezeigt. Der Halter, der teilweise in Fig. 6 gezeigt wird, ist in der Hauptsache der gleiche wie der in Fig. 5 und gleiche Teile führen das gleiche Überweisungszeichen.
Der Auflagestab 59 besitzt eine Nut von V-förmigem Querschnitt für die Auf nahme der nach unten gebogenen Enden der Mes- singstreifen. In Abständen sind längs der Breite des Halters Anschlagglieder 90 vorgesehen, die eine obere Fläche 93 aufweisen, die mit dem Auflagestab in der in der Zeichnung dargestellten zurückgezoge nen Stellung eben ausgerichtet ist.
Diese Anschlag glieder 90 werden durch einen hydraulichen Zylinder 91 angehoben, wenn ein Messingstreifen durch die Eingangswalzen in den Halter zu fördern ist, und die Anschläge 90 ragen dann aus dem Auflagestab 59 nach oben und bringen den Messingstreifen in die Schweisstellung, in der er durch den Stab 54 festge klemmt wird.
Die oben beschriebene Herstellungsbahn ist ins besondere bestimmt für das Verarbeiten von Mes singstreifen mit folgenden Daten:
EMI0004.0059
Zusammensetzung <SEP> 64 <SEP> % <SEP> Kupfer <SEP> 32 <SEP> % <SEP> Zink
<tb> bis
<tb> 90 <SEP> 0/o <SEP> Kupfer <SEP> 10 <SEP> 0/o <SEP> Zink
<tb> Dicke <SEP> 0,0032 <SEP> bis <SEP> 0,005 <SEP> mm
<tb> Breite <SEP> 101,6 <SEP> bis <SEP> 457,22 <SEP> mm
<tb> Härte <SEP> maximal <SEP> 200 <SEP> V. <SEP> P.
<SEP> N.
<tb> Zugfestigkeit
<tb> bei <SEP> Höchstlast <SEP> maximal <SEP> 63 <SEP> Tonnen/cm3 Kleine Spulen aus Messingstreifen mit einer Länge von 24 bis 28 m und bis zu einem Gewicht von 226,80 kg können vereinigt werden, um fertige Spu len von einem Gewicht von 680,4 bis 725,76 kg zu bilden.
Natürlich ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt auf die Verbindung von Messingstreifen mit den oben beschriebenen Daten. Sie kann für die Schmelzschweissung eines beliebigen Materials mit verhältnismässig grossem Dehnungs koeffizienten Anwendung finden.
Doch ist anzuneh men, dass sie in erster Linie für Metalle mit einem linearen Dehnungskoeffizienten benutzt wird, der grösser ist als 0,00014 pro C, denn es sind gerade diese Materialien, deren Dehnung die grösseren Schwierigkeiten schafft, insbesondere beim automa tischen Schweissen.