DE2752122C2 - Direct flash-off welding process - Google Patents
Direct flash-off welding processInfo
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- B23K11/04—Flash butt welding
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Direktabbrennschweißverfahren. bei welchem die Schweißstücke in den Klemmen einer Schweißmaschine eingespannt die Stromzuführungen der Sekundärwicklung eines Schweißtransformators an die Schweißstücke angeschlossen werden, die Primärwicklung des Schweißtransformators an eine Rechteckwechselstromquelle angeschlossen wird, die spannungsführenden Schweißstücke mit veränderlicher Geschwindigkeit während des Abbrennens kontinuierlich einander entgegengerückt, im Abbrennvorgang erwärmt und durch Stauchen plastisch verformt werden.The invention relates to direct flash welding processes. in which the weldments in the clamps of a welding machine clamped the power supply lines of the secondary winding of a Welding transformer to be connected to the weldments, the primary winding of the welding transformer to a square-wave alternating current source is connected, the live weldments with variable speed during the Burning continuously moved towards each other, heated in the burning process and by upsetting be plastically deformed.
Direktabbrennschweißverfahren unter Anschluß der Schweißstücke an eine Gleichstromquelle, wie sie beispielsweise aus dem UdSSR-Erfinderschein 354 955 bekannt sind, eignen sich nicht für das Schweißen von Gegenständen großen Querschnitts. Dies folgt aus Schwierigkeiten der Schaffung einer Gleichstromquelle mit lOOOOOten ,ATipere bei einer Niederspannung von bis 9 Volt und einem begrenzten Widerstand des Schweißstromkreises von nicht über 40 Mikroohm.Direct flash-butt welding processes with connection of the welding pieces to a direct current source, as they are known, for example, from the USSR Inventor's Certificate 354 955, are not suitable for welding objects with a large cross section. This follows from difficulties in creating a DC power source of 100,000, A Tipere at a low voltage of up to 9 volts and a limited resistance of the welding circuit not exceeding 40 microohms.
Schweißstücken sinusförmigen Wechselstrom mit Netzfrequenz zuzuführen. Dabei ergibt sich jedoch ein geringer Wärmewirkungsgrad, der auf einem kleinen Effektivstrom im Abbrennvorgang zurückzuführen ist Das ergibt seinerseits eine Herabsetzung des Kosinus φ sowie beträchtliche Verzerrungen von Strom- und Spannungsverlauf während des Abbrennens der Schweißstücke. Hinzu kommt daß durch die konstante Stromfrequenz beim Abrennstrumpfschweißen während des gesamten Abbrennvorgangs die Wärmeeinbringung in die Schweißstücke gering istFeed weld pieces sinusoidal alternating current with mains frequency. However, this results in a low thermal efficiency, which is due to a small effective current in the burn-off process. This in turn results in a reduction in the cosine φ as well as considerable distortions of the current and voltage curve during the burn-off of the weldments. In addition, due to the constant current frequency during break-away welding, the heat input into the welding pieces is low during the entire burn-off process
Gemäß einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag (DE-OS 27 03 127) ist die Anlegung einer Spannung mit einer Rechteckwellenform oder einer rechteckförmigen Wellenform an Elektroden zur Zuführung des Stroms an die Werkstücke bei Abbrennstumpfschweißverfahren vorgesehen.According to a not previously published older proposal (DE-OS 27 03 127) is the creation of a Voltage with a square waveform or a square waveform on electrodes The current is supplied to the workpieces in flash butt welding processes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe Tugrunde, ein Direktabbrennschweißverfahren zu entwickeln, bei welchem der Wärmewirkungsgrad des ununterbrochenen Abbrennvorgangs durch die Frequenz des den ScnweiBtransfurmaiür speisenden Stromes gesteigert wird.The invention is based on the task of Tugrunde To develop direct flash welding processes in which the thermal efficiency of the uninterrupted flash process is determined by the frequency of the Increased white transfer rate for feeding electricity will.
Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht daß man die Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Rechteckwechselstroms im Abbrennvorgang der Schweißstücke ändert.In a method of the type mentioned at the outset, this is achieved according to the invention in that the frequency of the square-wave alternating current feeding the welding transformer is changed during the welding process.
Je nach der vorgeschlagenen Regelung des Schweißvorganges, die nach einem starren Programm bzw. einem Rückkopplungsalgonthmus ablaufen kann, können verschiedene Regelmethoden für die Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Stromes verwendet werden.Depending on the proposed regulation of the welding process, which is based on a rigid program or can occur in a feedback algonthmus, various control methods can be used for the frequency of the the welding transformer feeding current can be used.
Bei der Regelung einer Momentangeschwindigkeit des Abbrennens ausgehend von der Abbrenndauer bzw. -grötie lohnt es sich mehr, die Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Stromes im Abbrennvorgang in Abhängigkeit von der Abbrenngröße bzw. der -zeit der Schweißstücke zu ändern.When regulating an instantaneous speed of burning based on the burning time or -grötie it is more worth the frequency of the den Welding transformer feeding current in the burning process depending on the burning size or change the time of the workpieces.
Falls der Abbrennvorgang nach dem Wärmezustand der Schweißstücke geregelt wird, ist es sinnvoll, cie Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Stromes je nach der Temperatur der abzubrennenden Stirnflächen der Schweißstücke zu verändern.If the burn-off process is regulated according to the heat condition of the weldments, it makes sense to use cie Frequency of the current feeding the welding transformer depending on the temperature of the one to be burned To change the end faces of the weldments.
Zur besten Ausnutzung der Stromquelle ist es günstig, die Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Stromes je nach der Annäherung an die Stauchung ständig ansteigen zu lassen, wobei die Stromfrequenz ihren Größtwert am Anfang der S'-uchung zu erreichen hat.In order to make the best use of the power source, it is beneficial to the frequency of the current feeding the welding transformer depending on the approach to the upset to let rise continuously, with the current frequency reaching its maximum value at the beginning of the search Has.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Direktabbrennschwpißverfahrens werden die Sclrweißstücke vor dem in den Klemmen einer Schweißmaschine eingespannt Hierbei werden die .Schweißstücke in den Klemmen der Schweißmaschine derart angeordnet, daß zwischen ihnen ein Mindestspalt vorhanden ist. Anschließend werden die Schweißstücke mit den Stromzuführungen der Sekundärwicklung des Schweißtransformators verbunden. Dann gibt man für die Schweißmaschine einen Schweißbetrieb vor, derIn order to carry out the direct burn-off welding process according to the invention, the welding pieces are in front of clamped in the clamps of a welding machine Clamps of the welding machine arranged so that there is a minimum gap between them. The welding pieces are then connected to the power supply lines of the secondary winding of the welding transformer. Then you give for them Welding machine before a welding company that
— eine Einstellung einer Stufe des Schweißtransformators (die Leerlaufsekundärspannung),- an adjustment of one stage of the welding transformer (the no-load secondary voltage),
— ein Programm für die Änderung der Abbrenngeschwindigkeit (ein Programmnocken oder ein Algorithmus für die Änderung der Abbrenngeschwindigkeit),- a program for changing the burn rate (a program cam or a Algorithm for changing the burning speed),
— ein Programm für die Änderung der Frequenz des- a program for changing the frequency of the
den Schweißtransformator speisenden Stromes während des Abbrennens der Schweißstücke,
— einen Stauchgrad oder einen Algorithmus für den Stauchgrad beinhaltetcurrent feeding the welding transformer while the welding pieces are being burned off,
- Contains a degree of compression or an algorithm for the degree of compression
Darüber hinaus wird der Druck im Hydrauliksystem der Einspannvorrichtung für die Schweißstücke sowie der Verstelleinrichiung für die Verstellung der Schweißstücke beim Abbrennen und Stauchen eingestelltIn addition, the pressure in the hydraulic system is the clamping device for the weldments as well the adjustment device for adjusting the welding pieces when burning and upsetting
Sodann erfolgt unter Zuhilfenahme eines Relaissystems der Anschluß der Primärwicklung des Schweißtransformators an die Rechteckwechselstromquelle. Man betätigt nun den Abtrieb, durch welchen die Schweißstücke im Verlauf des Abbrennens und der Stauchung ewtgegeneinander gerückt werden, und der Schweißvorgang beginntThe primary winding of the welding transformer is then connected with the aid of a relay system to the square wave AC power source. You now operate the output, through which the Weldments are moved against each other in the course of the burning off and the upsetting, and the The welding process begins
Im Abbrenn Vorgang ändert sich die Frequenz des den Schweißtransformator speisenden Stromes dank den automatischen Einrichtungen. Hierbei läßt man, wenn der Abbrennvorgang nach einem starren Programm abläuft, bei welchem sich die Momentangeschwindigkeit je nach der Abbrcinzeit bzw. der -größe verändert, die Strosnfrequen.7 nach der Verlängerung der Abbrenndauer oder der Vergrößerung des Abbrennausmaßes ansteigen. So kann man sich zum Beispiel einer Abhängigkeit der Stromfrequenz f von der Abbrenngröße Io oder der Abbrennzeit mach den FormelnIn the burning process, the frequency of the current feeding the welding transformer changes thanks to the automatic devices. Here, if the burning process runs according to a rigid program, in which the instantaneous speed changes depending on the burning time or size, the Strosnfrequen.7 increase after the extension of the burning time or the increase in the degree of burning. For example, a dependency of the current frequency f on the burn-off quantity Io or the burn-off time can be made using the formulas
bedienen, wobeioperate, whereby
ai, 32, k\, ki, η Koefnzienten darstellen, die sich nach den technischen Daten der Schweißmaschine (dem Widerstand des Kurzschlusses des Schweitstromkreises), dem Werkstoff der Schweißstücke {der Temperaturleitzahl und dem spezifischen elektrischen Wid TStand) und dem zu schweißenden Querschnitt richten.ai, 32, k \, ki, η Coef n coefficients representing, according to the technical data of the welding machine (the resistance of the short circuit of the Schweitstromkreises), the material of the welding pieces {of the thermal diffusivity and the specific electrical wid TStand itself) and to be welded to the Align the cross-section.
Bei der Regelung des Schweißvorgangs in Abhängigkeit von dem Wärmezustand der Schweißstücke erhöht man die Stromfrequenz im Maße des Temperaturanstieges Tk an den Stirnflächen der Schweißstücke z. B. nach der FormelWhen regulating the welding process as a function of the heat condition of the weldments, the current frequency is increased in proportion to the temperature rise Tk at the end faces of the weldments, for example. B. according to the formula
/= 3j + ki Tk" / = 3j + ki Tk " (3)(3)
wobei 3l· ki und η Koeffizienten sind, die von den "' technischen Daten der Schweißmaschine, dem Werkstoff der Schweißstücke und deren Querschnitt abhängig sind.where 3l · ki and η are coefficients which depend on the technical data of the welding machine, the material of the welded pieces and their cross-section.
Sobald an den Stirnflächen der Schweißstücke eine vorgegebene Temperatur Kk oder — beim Schweißen As soon as a predetermined temperature Kk or - during welding at the end faces of the welding pieces
'" nach einem starren Programm — eine vorgegebene Abbrenngröße I0 erreicht ist, gibt die automatische Einrichtung ein Kommando zum Stauchen. Das Stauchen der Schweißstücke verläuft unter Spannung mit Hilfe von Kräften, die senkrecht zur Stumpfebene'"According to a rigid program - a specified burn-off size I 0 has been reached, the automatic device gives a command to upset. The upset of the weldments takes place under tension with the aid of forces that are perpendicular to the plane of the stump
ι > gprichtet sind. Bei der Stauchung wird der Strom nach eir.^r bestimmten Zeit, also 0,1 bis 0,2 see vor dem Abschluß der Stauchung abgeschaltet Gestaucht weiden die Schweißstücke um einen vorgegebenen Wert bei der Regelung des Schweißvorgangs nachι> are approved. In the case of compression, the current is increased after a certain time, i.e. 0.1 to 0.2 seconds before the Completion of the upsetting switched off Compressed, the welding pieces graze around a specified value Value when regulating the welding process
-" einem starren Programm oder um eine Größe, die gleich dem Abstand zwischen den Querschnitten mit einer vorgegebenen Temperatur Tg an der Stumpfgrenze ist, bei der Regelung des Schweißvorganges nach dem Wärmezustand. Damit endet der Schweißvorgang.- "a rigid program or by a size that is equal to the distance between the cross-sections with a predetermined temperature T g at the butt limit, when regulating the welding process according to the heat state. This ends the welding process.
-i Anschließend werden die geschweißten Gegenstände aus den Klemmen der Schweißmaschine und den Stromzuführungen der Sekundärwicklung des Schweißtransiormators herausgenommen. Schließlich läßt man die Verstelleinrichiung, die für die Verstellung der-i Then the welded items from the terminals of the welding machine and the power supply lines of the secondary winding of the welding transformer taken out. Finally, the Verstelleinrichiung, which is responsible for the adjustment of the
»ι Schweißstücke beim Abbrennen und Stauchen verantwortlich ist, wieder ihre Ausgangslage einnehmen. »Ι weldments are responsible for burning off and upsetting to return to their original position.
Mittels des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens, das sich durch die Form des den Schweißtransformator speisenden Stromes und die Änderung der Stromfrequenz im Abbrennvorgang auszeichnet, werden eine Verkürzung der Schweißzeit um 20 bis 30%, eine Verminderung des Abbrennens um 10 bis 12% und eine beachtliche Senkung der installierten Leistung eines ortsveränderlichen Stromerzeugers beim SchweißenBy means of the welding process according to the invention, which is characterized by the shape of the welding transformer feeding current and the change in current frequency in the burning process are a Reduction of welding time by 20 to 30%, a reduction in burn-off by 10 to 12% and a considerable reduction in the installed power of a portable power generator when welding
•to von großen Rohrleitungen im Gelände/rreicht• to of large pipelines in the area
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