CH656337A5

CH656337A5 - Verfahren und vorrichtung zum elektrischen pressstumpfschweissen.

Info

Publication number: CH656337A5
Application number: CH66382A
Authority: CH
Inventors: Dieter Brammer
Original assignee: Blohm Voss Ag
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1986-06-30
Also published as: GB2091616A; JPS57152381A; DE3102732A1; GB2091616B; FR2498506A1; FR2498506B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Pressstumpfschweissen, insbesondere von Werkstücken mit grosser Schweissquerschnitts-Ausdehnung, z.B. vom Blechen oder Rohren.

D.h. es handelt sich vornehmlich um Werkstücke, deren Querschnittform von der eines Kreises oder eines Quadrates mit einem im Verhältnis zur Fläche kleinsten Umfang weitgehend abweicht, d.h. bei gleicher Querschnittsfläche grosse äussere Abmessungen aufweist.

Bei einer elektrischen Pressstumpfschweissung sollen die zu verschweissenden Blechenden durch Stromdurchgang auf Schweisstemperatur erhitzt und anschliessend durch Anein-anderpressen verschweisst werden. Die Voraussetzung für eine Pressstumpfschweissung ist die gleichmässige Erwärmung beider Werkstücksenden über den gesamten Schweiss-querschnitt. Hier liegt das eigentliche Problem. Ausserdem muss die Erwärmimg so schnell erfolgen, dass sich an den Stirnflächen kein Zunder bildet, der dann beim Aneinander-pressen oder Stauchen in der Schweissnaht verbleibt. Nur sehr geringfügiger Zunder wird beim Stauchen aus der Naht herausgepresst.

Für eine gleichmässige Erwärmung ist ein über den ganzen Schweissquerschnitt gleichmässiger Kontaktwiderstand und eine gleichmässige Stromverteilung erforderlich. Durch immer vorhandene Unebenheiten der aneinanderstossenden Querschnittsflächen ist ein gleichmässiger Kontakt nicht gegeben.

Eine Möglichkeit eine gleichmässige Berührung der aneinanderstossenden Querschnittsflächen zu erreichen; besteht darin, die Unebenheiten der zu verschweissenden Flächen durch Stromdurchgang bis zum teigigen Zustand zu erwärmen und dann breitzudrücken, so dass ein gleichmässiger Kontakt der beiden zu verschweissenden Querschnittsflächen zustande kommt. Anschliessend würde dann die Erwärmung und das Aneinanderpressen oder Stauchen der Werkstücke, d.h. der eigentliche Schweissvorgang erfolgen. Aber auch dieses Verfahren führt — wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde — nicht zu einem befriedigenden Ergebnis.

Denn die zunächst vorstehenden Unebenheiten, die dann in teigigem Zustand breitgedrückt werden, haben dann schon eine so hohe Temperatur, dass bei der anschliessenden Erwärmung über den gesamten Schweissquerschnitt diese Stellen wesentlich eher die Schweisstemperatur erreichen als die übrigen Stellen. Eine gleichmässige Erwärmung wird also nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe die geschilderten Nachteile vermieden werden und mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Pressstumpfschweissung erzielt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dem eigentlichen Schweissprogramm, bestehend aus Erwärmen und Stauchen, ein Kontaktprogramm zur Erzielung eines über die ganze Schweissquerschnittsfläche gleichmässigen Kontaktes vorzuschalten.

Durch die zeitliche Trennung des die Schweissung vorbereitenden Kontaktprogramms von dem nachfolgenden Schweissprogramm werden einerseits übermässige Druckkräfte beim Breitdrücken der Unebenheiten und andererseits ungleiche Temperaturen bei dem eigentlichen Schweissvorgang vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kontaktprogramm aus einer hohen Kontaktkraft und einer grossen Stromstärke, wodurch Unebenheiten in der Kontaktebene erwärmt und breitgedrückt werden. Das Kontaktprogramm wird dann durch eine kurzzeitige, stromlose Abkühl- und Wärmeausgleichzeit beendet. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Berührung über die gesamte Schweissquerschnittsfläche und eine gleichmässige Ausgangstemperatur und ein gleichmässiger Kontaktwiderstand für das nachfolgende Schweissprogramm erzielt.

Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung die zu verschweissenden Werkstücke sehr kurz zwischen gut gekühlten Elektroden eingespannt werden.

Die Erfindung ermöglicht, das Kontaktprogramm zeitlich so kurz zu halten, dass die Gefahr einer Zunderbildung vermieden wird.

Hierzu werden die beiden Enden, z.B. eines Felgenringes, in zwei sich gegenüber angeordnete Spannvorrichtung einer Stumpfschweissmaschine mit je einer wassergekühlten Elektrode und einer Spannbacke eingespannt.

Die eine Spannvorrichtung ist auf einem Schütten angeordnet, der so angetrieben wird, dass die Blechkanten mit einem vorgewählten Kraftprogramm gegeneinander gedrückt werden. Der einen Elektrode wird der vorwählbare Strom zugeführt, der über die Blechkanten und die andere Elektrode zur Stromquelle zurückfliesst.

Um von äusseren Einflüssen weitgehend unabhängig zu sein und um eine gleichmässig reproduzierbare Schweisstemperatur zu erhalten besteht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahren darin, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweissprogramms durch das Durchfahren eines einstellbaren Weges gegeben ist, wobei der Weg bei gegebener Kontaktkraft ein Mass für die Schweisstemperatur ist.

Dies ist ebenfalls erreichbar durch eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweissprogramms durch das Erreichen einer vorgegebenen quadratischen Strommenge (I2t) gegeben ist.

Der Schweissvorgang gemäss der Erfindung gliedert sich nun in:

1. Kontaktzeit:

In dieser Zeit wird durch Erwärmen und Breitdrücken

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der Unebenheiten ein gleichmässiger Kontakt über die ganze Blechbreite erzeugt.

2. Abkühlzeit:

In dieser Zeit kühlt die von der Kontaktzeit herrührende ungleichmässige Wärme ab.

3. Erwärm- und Stauchzeit:

In dieser Zeit werden die Blechkanten über die ganze Breite gleichmässig auf Stauchtemperatur gebracht und gestaucht.

5 Erst die Abkühlzeit brachte den Erfolg.

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Claims

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1. Verfahren zum elektrischen Pressstumpfschweissen, insbesondere von Werkstücken mit grosser Schweissquer-schnitts-Ausdehnung, z.B. Blechen oder Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass dem eigentlichen Schweissprogramm, bestehend aus Erwärmen und Stauchen, ein Kontaktprogramm zur Erzielung eines über die ganze Schweissquer-schnittsfläche gleichmässigen Kontaktes vorgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Kontaktprogrammes durch eine hohe Kontaktkraft und eine grosse Stromstärke Unebenheiten in der Kontaktebene erwärmt und breitgedrückt werden, und dass das Kontäktprogramm durch eine kurzfristige, stromlose Abkühl- und Wärmeausgleichszeit beendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweissprogramms durch das Durchfahren eines einstellbaren Weges gegeben ist, wobei der Weg bei gegebenen Kontaktkraft ein Mass für die Schweisstemperatur ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des eingentlichen Schweissprogramms durch das Erreichen einer vorgegebenen quadratischen Strommenge (I2t) gegeben ist.