DE1177756B - Method and device for preheating the end surfaces of workpieces for the purposes of the subsequent butt welding in the immediate passage of current - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen der Endflächen von Werkstücken für Zwecke des anschließenden Stumpfschweißens im unmittelbaren Stromdurchgang Die Erfindung befaßt sich mit dem Stumpfschweißen von Werkstücken im unmittelbaren Stromdurchgang. Für diese Zwecke ist es bereits bekannt, die Endflächen vorzuwärmen, um das Verschweißen im unmittelbaren Stromdurchgang rascher und mit geringerem Energieaufwand durchführen zu können. Hierzu sind schleifenförmige Induktoren bekannt, die zwischen die Endflächen der beiden zusammenzuschweißenden Werkstücke eingefahren werden und diese aufheizen, und zwar handelt es sich sowohl um mäanderförmige als auch spiralförmige Induktoren. Diese Induktoren werden, nachdem das Vorwärmen durchgeführt worden ist, kurz vor dem Zusammenführen der Endflächen zum Zwecke des Verschweißens aus dem Zwischenraum herausgeschwenkt.Method and device for preheating the end faces of workpieces for the purposes of the subsequent butt welding in the direct current passage Die Invention is concerned with the butt welding of workpieces in the direct passage of current. For these purposes it is already known to preheat the end faces in order to weld perform faster and with less energy in the immediate passage of current to be able to. For this purpose, loop-shaped inductors are known, which between the end faces the two workpieces to be welded together are retracted and heat up, namely both meander-shaped and spiral-shaped inductors. These inductors are shortly before the preheating has been carried out the joining of the end faces for the purpose of welding from the space swung out.

Es ist bekannt, daß mit den Heizleiterschleifen ein gleichförmiges Erwärmen der Endflächen nicht erreicht wird, vielmehr besteht die Gefahr, daß die Randzonen höhere Temperaturen annehmen als die Mittelzonen.It is known that with the heating conductor loops a uniform Heating of the end faces is not achieved, rather there is a risk that the Edge zones assume higher temperatures than the central zones.

Es wurde erkannt, daß eine solche Temperaturverteilung unerwünscht ist, und es wurde angenommen, es sei zweckmäßiger, eine gleichförmige Temperaturverteilung auf den Endflächen herbeizuführen, ehe die Flächen zum endgültigen Verschweißen zusammengeführt werden.It has been recognized that such a temperature distribution is undesirable and it was believed that it would be more convenient to have a uniform temperature distribution on the end faces before the faces for final welding be merged.

In Abkehr von diesen bekannten Verfahrensweisen soll gemäß der Erfindung im Mittelbereich der Werkstückenden eine höhere Temperatur erzeugt werden als in den Endbezirken. Wenn dies geschieht, ist sichergestellt, daß beim anschließenden Stumpfschweißen im unmittelbaren Stromdurchgang ein gleichförmiges Binden der beiden Werkzeuge aneinander über dem gesamten Querschnitt sichergestellt ist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Vorwärmtemperatur im Kern auf etwa 1200° C und am Rand auf etwa 1000 bis 1100° C einzustellen, wenn das Vorwärmen beendet ist und das Zusammenschweißen beginnt.As a departure from these known procedures, according to the invention, a higher temperature is to be generated in the middle area of the workpiece ends than in the end areas. When this happens, it is ensured that during the subsequent butt welding in the immediate passage of current, a uniform bonding of the two tools to one another is ensured over the entire cross section. It has proven to be useful to set the preheating temperature in the core to about 1200 ° C. and at the edge to about 1000 to 1100 ° C. when the preheating has ended and the welding together begins.

Zur Ausführung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine Heizleiterspirale zu verwenden, die im Bereich des Zentrums eben und zum Rand hin konvex gekrümmt ist. Mit einem solchen Balligen Induktor können größere Durchmesserbereiche der zu verschweißenden Werkstücke erfaßt werden, als dies bei ebenen Induktoren der Fall ist. Es ist ferner möglich, eine Heizleiterschleife zu verwenden, die im Bereich des Zentrums mit einem rotationssymmetrischen, aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellten Kern besetzt ist, der in das Zentrum der Spirale eingreift. Auch Kombinationen dieser beiden Anordnungen sind möglich. Um beide Werkstückenden gleichzeitig erwärmen zu können, werden zwei solcher Heizleiterspiralen axial ausgerichtet gegeneinandergelegt. Sie können elektrisch sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet sein.To carry out the method, it is proposed according to the invention, to use a heating conductor spiral that is flat in the area of the center and towards the edge is curved convexly. With such a crowned inductor larger diameter ranges can be achieved of the workpieces to be welded are detected than is the case with flat inductors the case is. It is also possible to use a heating conductor loop that is included in the Area of the center with a rotationally symmetrical, made of magnetically good conductive Material made core is occupied, which engages in the center of the spiral. Combinations of these two arrangements are also possible. Around both ends of the workpiece To be able to heat at the same time, two such heating conductor spirals are axially aligned placed against each other. They can be connected electrically both in series and in parallel be.

An Hand der Zeichnungen wird der Erfindungsgedanke näher erläutert.The concept of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.

A b b. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt; A b b. 2 ist eine Aufsicht auf einen Induktor gemäß der Erfindung.A b b. Fig. 1 is a side view, partly in section; A b b. 2 is a plan view of an inductor according to the invention.

Gemäß A b b. 1 sollen zwei Werkstücke 1 und 2 von zylindrischem Querschnitt mit ihren Stirnenden zusammengeschweißt werden. Es kann sich dabei z. B. um zylindrische Brammen handeln oder auch um Zapfen von Großkurbelwellen.According to A b b. 1 are two workpieces 1 and 2 of cylindrical cross-section be welded together with their front ends. It can be, for. B. to cylindrical It is about slabs or the journals of large crankshafts.

Um die Stirnflächen zu erwärmen, sind spiralförmige Heizleiter vorgesehen. Im gewählten Beispiel ist es die Heizleiterspirale 3, die in A b b. 2 in Aufsicht dargestellt ist. Es handelt sich um eine fünfwindige, aus wassergekühltem Kupferrohr spiralförmig aufgewundene Heizleiterschleife. Die drei mittleren Windungen 4 liegen in einer Ebene.Spiral heating conductors are provided to heat the end faces. In the example chosen, it is the heating conductor spiral 3, which is shown in A b b. 2 under supervision is shown. It is a five-turn, water-cooled copper pipe spiral wound heating conductor loop. The three middle turns 4 lie in one plane.

Die äußeren Windungen 5 sind aus der Ebene herausverlegt. Es entsteht auf diese Weise eine Spirale, die einen ebenen Mittelabschnitt aufweist und am Rand konvex gekrümmt ist.The outer turns 5 are laid out of the plane. It arises in this way a spiral that has a flat central section and at the edge is convexly curved.

Es ist außerdem im Bereich des Zentrums ein rotationssymmetrischer Kern 6 vorgesehen, der aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellt ist. Der Kern ragt mit einem zylindrischen Mittelstück 7 in die Mitte der Spirale hinein. Durch die Maßnahme, die Windungen 4 näher an das Werkstück heranzubringen als die Windung 5, wird erreicht, daß in der Mitte eine stärkere Temperaturerhöhung eintritt als an den Rändern.It is also rotationally symmetrical in the area of the center Core 6 is provided, which is made of magnetically highly conductive material. Of the The core protrudes with a cylindrical center piece 7 into the center of the spiral. By the measure of bringing the turns 4 closer to the workpiece than the turn 5, it is achieved that a greater temperature increase occurs in the middle than at the edges.

Die gleiche Wirkung wie durch diese enge Kopplung wird erreicht durch die Anordnung des Kerns 6/7. Im gewählten Beispiel sind beide Maßnahmen gleichzeitig angewendet. Es ist aber auch möglich, nur die eine oder die andere Maßnahme zu benutzen.The same effect as this close coupling is achieved by the arrangement of the core 6/7. In the example chosen, both measures are simultaneous applied. But it is also possible to only use one or the other measure.

Die Beschreibung beschränkt sich bis hierher auf den Induktor, der gegenüber dem Stirnende des Werkstückes 1 angeordnet ist. Gegenüber dem Stirnende des Werkstückes 2 ist der gleiche Induktor vorgesehen, und zwar in spiegelbildlicher Anordnung. Im gewählten Beispiel sind beide Induktoren in Reihe geschaltet. Sie sind an einen Mittelfrequenzumformer 8 angeschlossen, wobei zur Kompensation der Blindströme eine Kondensatorbatterie 9 parallel zu den in Reihe geschalteten Heizinduktoren angeordnet ist. Die Reihenschaltung der Induktoren ist durch die Verbindung 10 dargestellt, die zwischen den Zentren der beiden Spiralen vorgesehen ist. Die beiden Heizleiterschleifen könnten auch parallel geschaltet sein.So far, the description is limited to the inductor, the is arranged opposite the front end of the workpiece 1. Opposite the forehead of the workpiece 2, the same inductor is provided, in a mirror-inverted manner Arrangement. In the example chosen, both inductors are connected in series. she are connected to a medium frequency converter 8, with the compensation of the Reactive currents a capacitor bank 9 in parallel with the heating inductors connected in series is arranged. The series connection of the inductors is shown by connection 10, which is provided between the centers of the two spirals. The two heating conductor loops could also be connected in parallel.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Vorwärmen der Endflächen von Werkstücken für Zwecke des anschließenden Stumpfschweißens im unmittelbaren Stromdurchgang unter Verwendung von spiralförmigen Induktoren, die kurz vor dem Verschweißen aus dem Zwischenraum zwischen den Werkstückenden herausgeschwenkt werden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß im Mittelbereich der Werkstückenden eine höhere Temperatur erzeugt wird als in den Randbezirken. Claims: 1. Method for preheating the end faces of workpieces for the purpose of the subsequent butt welding in the direct current passage below Use of spiral inductors that are removed from the The space between the workpiece ends can be swiveled out, which means that g e - indicates that a higher temperature in the central area of the workpiece ends than in the outskirts. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmtemperatur im Kern etwa l200° C und am Rand etwa 1000 bis 1100° C beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the preheating temperature in the core is around 1200 ° C and around 1000 to 1100 ° C at the edge amounts to. 3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale im Bereich des Zentrums (4) eben und zum Rand hin konvex (5) gekrümmt ist. 3. Apparatus for performing the method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the heating conductor spiral in the area of the center (4) flat and to Edge is curved convexly (5). 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale im Bereich des Zentrums mit einem rotationssymmetrischen, aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellten Kern (6/7) besetzt ist, der in das Zentrum der Spirale hineingreift. 4. Apparatus for performing the procedure according to Claim 1 and 2, characterized in that the heating conductor spiral in the area of the Center with a rotationally symmetrical, magnetically highly conductive material manufactured core (6/7) is occupied, which reaches into the center of the spiral. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale sowohl konvex gekrümmt als auch mit einem magnetisch leitenden Kern besetzt ist. 5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized in that the heating conductor spiral is both convexly curved and occupied with a magnetically conductive core. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Heizleiterspiralen axial ausgerichtet gegeneinandergelegt und elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 606 476, 657 167, 942 043, 952 488, 969 898.6. Device according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that that two heating coils are axially aligned and placed against each other electrically are connected in series or in parallel. Publications considered: German Patent Nos. 606 476, 657 167, 942 043, 952 488, 969 898.