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Verfahren zum Preßschweißen von ebenen Blechen, Bändern od. dgl. Das
Preßschweißen von Blechen, Bändern oder anderen flachen Bauteilen geschieht heute
meist nach dem Stumpfschweißverfahren mit Ohmscher Widerstandserhitzung oder mit
Hilfe induktiver Erwärmung. Die Widerstandserhitzung verlangt, daß die Kanten der
zu verbindenden Teile metallisch blank und so bearbeitet sind, daß sie sauber aneinanderpassen.
Diese Vorbedingungen sind bei langen Blechen oder praktisch endlosen Bändern und
ähnlichen langgestreckten Teilen nur schwer zu erfüllen. Sie machen auch die Widerstandserhitzung
dem Stumpfschweißen mit induktiver Erhitzung der Kanten, wirtschaftlich unterlegen.
Abgesehen davon besteht bei beiden Verfahren die Schwierigkeit, beim Schweißen der
Teile die sich berührenden Kanten mit einer genügend starken Pressung gegeneinanderzubewegen.
Beim Induktionsverfahren kann zwar auf 'eine Bearbeitung der Kanten verzichtet werden,
man muß hier aber bekanntlich dafür sorgen, daß der den Kantenoberflächen anhaftende
Walzsinter oder sonstige Unreinigkeiten in die sich bildenden Schweißwülste verdrängt
werden. Die nötige seitliche Werkstoffverdrängung und damit die von den Teilen beim
Zusammenpressen zurückzulegende Wegstrecke'sind deshalb bei diesem Verfahren im
allgemeinen größer als beim Widerstandsschweißen von Teilen mit 'sauber bearbeiteten
Kanten.
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Die Übertragung des erforderlichen Pneßdrucks auf die zu verschweißenden
Kanten verursacht beim Preßschweißen von Blechen, Bändern und ähnlichen flachen
Teilen wegen des geringen Widerstands, den solche Teile einem in Richtung ihrer
Oberflächen wirkenden Druck entgegensetzen, selbst dann erhebliche Schwierigkeiten,
wenn man zur Herabsetzung des erforderlichen-' Drucks die Kanten symmetrisch zur
Berührungsebene anschrägt. So würden z. B. Bleche mit einer Breite von 1 ,n und
einer Dicke von 5 mm unter seitlich auf ihre Kanten wirkenden Druck nach oben oder
unten ausknicken. Um das zu verhindern, sind umständliche Einrichtungen nötig. Endlich
ist aber noch zu beachten, daß Bleche, Bänder oder ähnliche flache Teile sich in
der Ebene ihrer Oberflächen praktisch nicht verbiegen lassen, weshalb es auch unmöglich
ist, zwei in einer Ebene neben.enanderliegende und gemeinsam an einer induktiven
Heizduelle vorbeibewegte Bleche oder Bänder jeweils mit den auf Schweißhitze gebrachten
Kantenteilen so. gegeneins anderzudrücken, daß sich eine zuverlässige Preßschweißung
ergibt.
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Es ist zwar bekannt, Bleche und Platten dadurch zusammenzuschweißen,
dafr man sie mit schräg aufwärts gebogenen Randstreifen neben.einanderlegt und die
einander zugekehrten Kanten dieser Randstreifen nach Erhitzen auf Schweißtemperatur
durch gegenläufig zueinander bewegte und seitlich auf die Randstreifen wirkende
Hämmer oder entsprechend wirkende Schrägflächen eines senkrecht zur gemeinsamen
Ebene der Bleche oder Platten bewegten Gesenks miteinander verschweißt. Anschließend
werden dann die miteinander verschweißten, aufgebogenen Randstreifen in die gemeinsame
Ebene der Bleche oder Platten niedergedrückt. Abgesehen davon, daß diese bekannte
Art des Verschweißens von Blechen das vorherige Aufbiegen von Randstreifen notwendig
macht; die später wieder in die Blechebene niedergedrückt werden müssen, ergibt
sie keine Stumpfschweißung, d.h. ein unmittelbares Verschweißen, der gegeneinandergerichteten
Kantenflächen zweier Bleche. Es entsteht vielmehr eine Schweißnaht, in der sich
alle parallel zwischen den Hauptflächen der Bleche verlaufenden Ebenen schneiden.
Innerhalb der Schweißnaht und seitlich neben ihr ist deshalb der Faserverlauf auch
nach dem Niederdrücken der Schweißnaht ein völlig anderer als in den übrigen Teilen
der verschweißten Blech. Außerdem verbleibt bei dem bekannten Verfahren nach dem
Niederdrücken der Schweißnaht an der Unterseite der verschweißten Bleche längs der
Naht eine Rinne, die eine deutlich sickt- und fühlbare Unterbrechung der unteren
Blechebene bedeutet.
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Demgegenüber ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Preßschweißen
von ebenen Blechen, Bändern od. dgl., das sich dadurch auszeichnet, daß die beiden
zu verbindenden Teile (Bleche oder Bänder mit unbearbeiteten, d. h. zu den Oberflächen
rechtwinkligen Kanten) in zwei Ebenere dachförmig bzw. schräg gegeneinandergestellt
und die beiden nebeneinanderliegenden Kanten dieser Teile nach Erhitzen auf Schweißtemperatur
zum Verschweißen. in eine gemeinsame Ebene unter Sicherung gegen seitliches Verschieben
geschwenkt werden. Auf diese Weise
wird je nach Lage der-Schwenkachse
- gewissermaßen selbsttätig - eine geringere oder stärkere Aaspressung der zu verschweißenden
Kanten gegeneinander bewirkt. Für das Einschwenken der Teile in eine -gemeinsame
Ebene sirid@-üx- .geringe Druckkräfte erforderlich, da auch unbearbeitete, d.-h.-zu
den Oberflächen senkrechte Kantenflächen der Teile sich anfänglich nur etwa linienförmig
berühren. Erst bei weiter fortschreitender Dreung der Teile nimmt der erforderliche
Druck zu, ahne jedoch unerwünscht hohe Werte anzunehmen. Beim .-eindrücken in die
Ebene ,verden - wie Versuche erg-eben haben - der an den Kantenoberflächen haftende:.
Walzsinter und sonstige Unreinigkeitten in die sich bildenden Schweißwülste verdrängt,
so daß nach d.°ren Beseitigung ein völlig einwandfreies Gefüge. an der, Schweißstelle
vorhanden ist. Der Faserverlauf ist iiiijerbalb der Schweißnaht der gliche wie in
den Bletlien selbst-. Im Gegensatz zu Bändern mit aufwärts gebogenen Randstreifen
können die bei dem Verfahren nach der Erfindung zu verbindenden ebenen Bänder von
einem Haspel abgezogen werden, also- nahezu. beliebige Länge haben.
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Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zum : Stumpfschweißen.
-hon. Blechen und Bändern sei an den Fig. 1 bis ..9 näher erläutert.
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Fig. 1 veranschaulicht das übliche Verfahren. Die Bleche oder Bänder
1, 2 sind in bekannter Weise an den- zu verschweißenden Kanten aasgeschrägt. Infolgedessen
genügen verhältnismäßig geringe, in Richtung der Pfeile wirkende Kräfte,`die gewünschte
Pressung und den angestrebten Werkstofffluß zu erzielen. Da das _Anschrägen aber
unwirtschaftlich ist, vor allem aber ein seitliches Verschieben in einer Ebene liegender
Teil. von nennenswerter Breite gegeneinander nur im ganzen möglich ist, setzt das
Verschweißen von Tafeln und -Bändern größerer Länge umständliche Einrichtungen voraus.
Das Verbinden langer, z. B. von einem Haspel ablaufender Bänder durch Preßschweißen
im kontinuierlichen Verfahren ist auf diese, Weise überhaupt nicht möglich. Dagegen
werden -wie Fig. 2 zeigt - nach der Erfindung die Bleche im ganzen in zwei Ebenen
schräg bzw. dachförmig gegeneinandergestellt, und zwar mit unbearbeiteten, also
nicht aasgeschrägten Kanten. Es kann dann durch Einschwenken der an der Berührungsstelle
erhitzten und gegen seitliches Verschieben gesicherten Bleche in eine gemeinsame
Ebene die notwendige Kantenpressung erzielt werden. Je nachdem, in welcher Entfernung
beiderseits der Schweißnaht bei gegebener Neigung der Bleche die Schwenkachsen verlaufen,
ist diese Pressung geringer oder stärker. Der Grad der Pressung läßt sich also sowohl
durch die Neigung der Bleche als auch durch die Lage der Schwenkachsen bestimmen.
Wollte man lange, z. B. von einem Bund oder Haspel ablaufende Streifen auf übliche
Weise verschweißen, dann müßte man sie gemäß Fig. 3 im Bogen gegeneinanderführen,
kurz vor Berührung ihrer Kanten in deren Bereich erhitzen und nach ihrer Berührung
durch seitlich von außen wirkenden Druck gegeneinanderpressen. Es leuchtet ein,
daß dies bei Bändern nennenswerter Breite nicht möglich ist. Dagegen lassen sich
zum Stumpfschweißen nach der Erfindung gemäß Fig. 4 Bänder 1 und 2 von schräg gegeneinandergestellten
Bunden I und II mit leichtem Durchhang derart abziehen, daß sich ihre Kantenflächen
in. spitzem Winkel-etwa bei der Linie A-A-einander nähern und kurz darauf dachartig
aneinanderlegen. Im keilförmigen Spalt bei A-A werden die sich nähernden Kanten
-auf Schweißwärme erhitzt und etwa von der Linie B-B an durch Niederdrücken in eine
gemeinsame Ebene unter gleichzeitigem Abstützen der Außenkante gegen seitliches
Ausweichen miteinander verschweißt.
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Dieses Verfahren ist mit Hilfe einer oder mehrerer Walzenanordnungen
der in Fig.5 wiedergegebenen Bauart und wenigstens einer Walzenanordnung nach Fig.
6 durchführbar. Die Einrichtung nach Fig. 5 besteht aus zwei Walzenpaaren 3, 4 und
3', 4', die mit ihren Walzenachsen in einer Ebene liegen, aber gegeneinander derart
geneigt sind, daß die zwischen ihnen geführten Bänder 1 und 2 in der gewünschten
Schräglage aneinandergeführt und gehalten werden. Gegen seitliche Verschiebung sind
die Bänder 1 und 2 durch seitliche Führungsrollen 5 und 5' gesichert. Oberhalb der
Annäherungs- bzw. Berührungsstelle ist mindestens ein sogenannter Linien- oder Stabinduktor
6 angeordnet. Der Walzenanordnung nach Fig. 5 nachgeschaltet ist ein Walzenpaar
7,,8 mit seitlichen Stützrollen 9, 9'. Durch die Walzen 7, B werden die Bänder 1,
2 in eine Ebene gedrückt und, da sie durch die seitlichen Stützrollen
9,9' am Ausweichen nach außen gehindert sind, mit den die Naht begrenzenden
Kanten gegeneinandergepreßt. Zur Aufnahme der sich dabei unter- und oberhalb der
Naht bildenden Schweißwülste sind in die Walzen 7, 8 mittlere ringförmige Ausnehmungen
10, 10' eingedreht.
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Zwischen der von den Bändern 1, 2 zuerst durchlaufenen Walzenanordnung
nach Fig. 5 und dem auf eine Walzebene ausgerichteten Walzenpaar gemäß Fig. 6 können
noch weitere Walzenanordnungen der in Fig. 5 gezeigten Art, jedoch mit zunehmend
schwächerer Neigung der Walzenpaare gegeneinander, vorgesehen sein, die einen allmählichen
Übergang der Bänder aus der in Fig. 5 gezeigten Lage in die flache Lage bewirken.
Auch kann es - z. B. bei dünneren Bändern - notwendig sein, die Bänder im Verlauf
der die Naht begrenzenden Kante durch eine Leiste od. dgl. zu unterstützen.
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Die Bänder 1 und 2 können auch von den Randstreifen eines einheitlichen
Bandes gebildet sein, das zu einem mehrkantigen rohrähnlichen Körper derart gebogen
ist, daß die Randstreifen sich zu einer Seite dieses Körpers ergänzen. Die Fig.
7 bis 9 veranschaulichen die Bildung eines Vierkantrohres aus einem Band. Dieses
Band mit den Randstreifen 11 und 12 ist zunächst in bekannter. Weise
zu einem offenen Hohlkörper der in Fig. 7 dargestellten Form gebogen worden. Die
Randstreifen 11 und 12 sind zusammengenommen um das Maß des in der Schweißnaht auftretenden
Schwundes breiter gewählt. Dieser Hohlkörper läuft dann auf einen Dorn 15 auf, der
die Unterwalzen zweier Walzenpaare 13, 13' und 14, 14' in einer Ebene gegeneinander
geneigter Achsen trägt. Stützrollen 16, 16' stützen den Körper seitlich ab. Nach
Erhitzen der Randstreifen 11, 12 durch einen oder mehrere Induktoren 17 gerät der
Körper mit der die Schweißnaht tragenden Seitenwand zwischen die Walzen 18, 19 einer
Einrichtung nach Fig. 9, von denen sie in eine Ebene gedrückt werden. Auch hier
können zwischen einer Walzenanordnung nach Fig. 8 und einem Walzenpaar nach Fig.
9 Übergangswalzen eingeschaltet sein. Auch kann der Dorn 15 eine die Naht unterstützende
Erhöhung aufweisen.
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Den Walzenpaaren 7, 8 oder 18, 19 können Vorrichtungen zum Beseitigen
der Schweißwülste und etwa erforderliche Glättwalzen nachgeordnet sein.