DE4013882A1 - Butt welding thin sheets together - Google Patents

Abstract

Method of joining together the ends of flat sheet (4, 4') of 0.2-1.5mm thickness consists of clamping the ends between elements (14, 15), cutting the respective ends together in a butting manner with a max. gap of smaller than 0.1mm between them, reclamping and plasma arc welding (21) with a current density of 5-50 Angstroms.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von ebenen Bändern, vorzugsweise Fertigbändern mit einer Dicke von 0,2 bis 1,5 mm nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for connecting flat belts, preferably finished belts with a Thickness from 0.2 to 1.5 mm according to the preamble of Claim 1.

Solche Fertigbänder werden als Bunde (Coils) über­ wiegend im Automobilbau eingesetzt. Zur Schlußkontrolle werden die Coils umgewickelt und dabei überprüft. Werden hierbei Fehler oder Unregelmäßigkeiten in der Beschaffenheit und/oder der Beschichtung (Zink, Farbe, Phenolharz, Phosphat) festgestellt, werden die fehler­ haften Bereiche herausgeschnitten. Hierzu weist die Umwickellinie im Eingang eine Schopfschere auf. Eine sich anschließende kombinierte Schneid- und Schweiß­ station dient zum Vorbereiten und Fügen der Schweißkanten und dem Verbinden der Bandenden durch Schweißen. Such finished strips are called coils mainly used in automotive engineering. For the final check the coils are wrapped and checked. If there are any errors or irregularities in the Condition and / or coating (zinc, color, Phenolic resin, phosphate) are found, the errors stick out areas cut out. The Wrapping scissors at the entrance. A subsequent combined cutting and welding station is used to prepare and join the welding edges and joining the tape ends by welding.  

Derartige kombinierte Schneid- und Schweißstationen (Bandschweißanlagen) sind seit langem bekannt (US 27 82 488) . Die Bandenden von Bändern in Dicken von 0,5 mm (DBP 11 16 034) werden mittels Flamme, Lichtbogen oder Widerstandspunktschweißen verbunden. Dabei bestand immer das Bedürfnis, möglichst glatte Schweißnähte ohne Schweißnahtüberhöhung zu erhalten. Das war früher lediglich durch mechanische Nachbearbeitung der Schweiß­ naht möglich (Broschüre Kontinumat Bandschweißanlagen, Messer Griesheim GmbH, Nr. 27.0001, DE 32 07 625).Such combined cutting and welding stations (Strip welding systems) have long been known (US 27 82 488). The tape ends of tapes in thicknesses of 0.5 mm (DBP 11 16 034) are by means of flame, arc or resistance spot welding. There existed always the need to weld as smooth as possible without Obtain weld superelevation. That was earlier only by mechanical post-processing of the sweat seam possible (brochure Kontinumat band welding systems, Messer Griesheim GmbH, No. 27.0001, DE 32 07 625).

Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden die Bandenden auf einen kurz überlappenden Stoß zusammenge­ fahren und mittels Widerstand-Quetschnahtschweißens verbunden. Die unter der Wirkung des Stromdurchganges teigig werdenden Bandenden werden durch die Elektroden­ kraft preßgeschweißt und so untereinander verquetscht, daß der Überlappungsbereich fast auf Einzelbanddicke eingeebnet wird.In another known method, the Band ends together on a short overlapping joint drive and by means of resistance squeeze welding connected. The under the effect of continuity Band ends becoming doughy through the electrodes force welded and squeezed together, that the overlap area almost to single tape thickness is leveled.

Gemäß praktischer Erfahrung ist es nicht möglich, die beim Widerstand-Quetschnahtschweißen entstehende Naht­ überhöhung durch Tiefziehen, Stanzen, Schneiden usw. weiterzuverarbeiten. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß bei Fertigbändern mit beschichteter Oberfläche diese Beschichtung zum Widerstand-Quetschnahtschweißen im Schweißnahtbereich entfernt werden muß.According to practical experience, it is not possible to seam created during resistance squeeze seam welding increase by deep drawing, punching, cutting etc. to process further. Another disadvantage is that with finished tapes with a coated surface this coating for resistance squeeze welding must be removed in the weld area.

Neben diesem gattungsbildenden Stand der Technik ist es bereits bekannt, Stahlbänder stumpf mit einem Laserstrahl zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird einerseits die Beschichtung während des Schweißens durch die hohe Energieleistung des Laserstrahles wegge­ brannt, so daß auf ein vorhergehendes Entfernen der Beschichtung verzichtet werden kann; andererseits wird mit dem Laserstrahl nur eine unbedeutende Nahtüberhöhung erzeugt, die keiner Nachbearbeitung bedarf (EP 01 51 848 B1, DE 35 02 368 A1).In addition to this generic state of the art it is already known to blunt with steel straps to connect a laser beam. By this measure is the coating during welding wegge by the high energy output of the laser beam burns so that after a previous removal of the  Coating can be dispensed with; on the other hand with the laser beam only an insignificant seam elevation generated that does not require post-processing (EP 01 51 848 B1, DE 35 02 368 A1).

Der Nachteil dieses Verfahrens ist in den für viele Anwendungsbereiche zu hohen Investitions- und Betriebs­ kosten zu sehen.The disadvantage of this procedure is that for many Areas of application for high investment and operating to see cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bän­ der nach einem Verfahren zu verbinden, mittels dem diese kostengünstig stumpf geschweißt werden können und bei dem die Schweißnaht nicht nachbearbeitet werden muß.The invention has for its object the banks who connect according to a method by means of which these can be butt welded inexpensively and where the weld is not reworked got to.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Das seit den 60er Jahren bekannte Mikroplasmaschweiß­ verfahren mit seinem Strombereich zwischen 0,5 und 50 Ampere wurde trotz des oben angesprochenen Bedürfnisses nie in Betracht gezogen, wahrscheinlich deshalb, weil die Bandbreiten von in Bandschweißanlagen verarbeiteten Bändern 600 bis 2500 mm betragen, während Mikroplasma­ schweißen dem Fachmann für das Schweißen von Kleinteilen bekannt war. Auch in DE-Z "Schweißtechnik" 26, 1976, 3, Seite 108 und DE-Z "Der Praktiker" 3/89, Seite 115, 118 ist im wesentlichen von Kleinteilen die Rede ("Schweiß­ technik" 2, rechte Spalte, vorletzter Absatz; Praktiker, Seite 115 rechte Spalte, 3. Zeile, Seite 118 rechte Spalte, unten).The micro plasma welding known since the 1960s proceed with its current range between 0.5 and Despite the need mentioned above, 50 amps was reached never considered, probably because the bandwidths of those processed in strip welding systems Bands range from 600 to 2500 mm, while microplasma welding the specialist for welding small parts was known. Also in DE-Z "welding technology" 26, 1976, 3, Page 108 and DE-Z "Der Praktiker" 3/89, page 115, 118 is essentially about small parts ("sweat technik "2, right column, penultimate paragraph; practitioner, Page 115 right column, 3rd line, Page 118 right Column, below).

Auch in der DE-Z Metzler, Jürgen "Plasmaschweißen" in Technische Rundschau Nr. 41, 06.10.1972, Seiten 25, 27, 29 ist es ebenfalls nur bekannt, das Mikroplasmaschweiß­ verfahren zum Verbinden von schmalen Bändern zu ver­ wenden, hier im Dickenbereich von 0,1 mm. Die Bänder werden in einer Sonder-Spannvorrichtung - nicht aber in einer Bandschweißanlage - zu einem rohrförmigen Gebilde verschweißt.Also in DE-Z Metzler, Jürgen "Plasma welding" in Technische Rundschau No. 41, 06.10.1972, pages 25, 27, 29, it is also only known to use the micro plasma welding method for connecting narrow strips, here in the thickness range of 0.1 mm. The bands are in a special clamping device - but not in a band welding system - are welded to form a tubular structure.

Weiterhin ist aus der Informationsschrift "Plasma welding thicknesses of the order of 0,1 mm; Reprint 12/70 from the "Schweißtechnik" text book serries, Vol 58, Deutscher Verlag für Schweißtechnik GmbH" bekannt, das Plasmaverbindungsschweißen für die Fertigung konti­ nuierlich längsnahtgeschweißter Rohre im Wanddickenbe­ reich von 0,2 - etwa 6 mm anzuwenden.Furthermore, from the information document "Plasma welding thicknesses of the order of 0.1 mm; Reprint 12/70 from the "Welding Technique" text book serries, Vol 58, German publishing house for welding technology GmbH "known, the plasma connection welding for production continuous of longitudinally welded pipes in the wall thickness range from 0.2 - about 6 mm.

Beim Rohrlängsnahtschweißen mittels der Plasmatechnik entstehen jedoch die Probleme der genauen Führung des Brenners und der genauen Positionierung der Stobfuge nicht, da einerseits der Brenner ortsfest angeordnet ist und andererseits aufgrund der dreidimensionalen Ausbildung die elastischen Wände des Rohres zu einem O-Spalt am Schweißpunkt zusammengedrückt werden können, was bei ebenen Teilen nicht möglich ist.For longitudinal pipe welding using plasma technology However, the problems of accurate management of the Brenners and the exact positioning of the butt joint not, because on the one hand the burner is fixed and on the other hand because of the three-dimensional Training the elastic walls of the tube into one O-gap can be compressed at the welding point which is not possible with flat parts.

Durch die Erfindung werden die anteiligen Kosten der Schweißeinrichtung für eine Fertigbandschneid- und Schweißstation um den Faktor 20 verbilligt, weil die Stumpfschweißnaht mit einem an sich bekannten Mikro­ plasmaschweißbrenner hergestellt werden kann. Für den Anwender liegt der Vorteil in den niedrigen Investitions- und Betriebskosten. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung die nahezu gleiche Schweißnahtgüte wie mit einem Laserstrahl erreicht werden kann. Auf eine mechanische Nachbearbeitung der Schweißnaht kann verzichtet werden.The proportionate cost of the Welding device for a finished strip cutting and Welding station cheaper by a factor of 20 because the Butt weld with a known micro plasma welding torch can be produced. For the The advantage for users is the low investment and operating costs. Surprisingly, it has been shown that with the invention almost the same weld quality how can be achieved with a laser beam. On mechanical reworking of the weld seam can to be dispensed with.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher beschrieben:In the following the invention is based on an embodiment Example described in more detail:

In der Zeichnung ist das Coil 1 auf einem Haspel 2 ange­ ordnet und wird über einen nicht näher dargestellten Antrieb von dieser abgewickelt. Auf dem Fertigband 4 sind Vorschub- oder Wegmeßeinheiten 3 angeordnet. Dabei werden die Ober- und Unterseiten des Fertigbandes 4 mittels optischer Einrichtungen 5 oder visuell kontrolliert. Die optischen Einrichtungen 5 und die Vorschub- oder Wegmeßeinheiten 3 sind über Leitungen 6 mit einer Steuerung 7 verbunden. Die Steuerung 7 kon­ trolliert eine Schopfschere 11 und eine Vorrichtung 8 zum Schneiden und Schweißen. Das Fertigband 4 läuft durch diese Vorrichtung 8 und wird nach dem Austritt auf einem Haspel 9 wieder zu einem Coil mit Sollgewicht aufgewickelt.In the drawing, the coil 1 is arranged on a reel 2 and is handled by a drive, not shown, of this. Feed or displacement measuring units 3 are arranged on the finished belt 4 . The top and bottom sides of the finished strip 4 are checked by means of optical devices 5 or visually. The optical devices 5 and the feed or displacement measuring units 3 are connected to a controller 7 via lines 6 . The controller 7 controls a cropping shear 11 and a device 8 for cutting and welding. The finished strip 4 runs through this device 8 and, after exiting on a reel 9 , is wound up again into a coil with a target weight.

Werden von den optischen Einrichtungen 5 Unregelmäßig­ keiten auf der Ober- oder Unterseite des Fertigbandes 4 festgestellt, wird dies der Steuerung 7 gemeldet. Diese errechnet an Hand der von den Vorschub- oder Wegmeß­ einheiten 3 ermittelten Lage der Unregelmäßigkeiten den Zeitpunkt, an dem der Anfang der Unregelmäßigkeiten unter der Schopfschere 11 angeordnet ist. Mit dieser wird das Fertigband 4 am Beginn des fehlerhaften Be­ reiches getrennt. Nach dem ersten Trennschnitt wird das mit dem zweiten Haspel 9 verbundene Fertigband 4 über einen weiteren Antrieb so weit verfahren, bis das Band­ ende die Mittellinie 13 der Vorrichtung 8 zum Schweißen und Schneiden überquert hat. Mittels der Schopfschere 11 werden in Abhängigkeit von der Länge der Unregel­ mäßigkeiten 2 bis 3 m lange Streifen abgeschnitten und das Bandende des Fertigbandes 4 in Durchlaufrichtung vor der Mittellinie 13 positioniert. Anschließend wer­ den die während des vorgehend beschriebenen Vorganges geöffneten Spannbacken 14, 15 auf den Klemmbalken 16, 17 geklemmt. Nach dem seitlichen Ausrichten der Band­ enden zur Bandlängsachse erfolgt das Spannen der Spann­ backen 14, 15 auf den unteren Schermessern 18, 19. Dieser Vorgang ist in der Zeichnung nicht näher darge­ stellt. Mit der Schere 10 werden die auf den Klemmbal­ ken 16, 17 festgeklemmten und auf den unteren Scher­ messern 18, 19 festgespannten Bandenden gleichzeitig mit einer Genauigkeit von kleiner als 0,1 Millimeter, vorzugsweise kleiner 0,05 Millimeter, bezogen auf eine Bandbreite zwischen 600 und 2500 mm geschnitten. Danach werden die Spannbacken 14, 15 von den Schermessern 18, 19 gelöst, die beiden geschnittenen Bandenden werden aus dem Schneidkantenbereich der Schermesser 12 in geklemmter Anordnung zurückgezogen und die Schere wird hochgefahren bis die Schweißunterlage 20 auf gleicher Höhe mit den unteren Schermessern 18, 19 steht. Danach wird das eine ebene Bandende in Schweißstellung, d.h. in Richtung Mittellinie 13 verfahren und mittels der Spannbacken 14 auf der Schweißunterlage 20 festgespannt. Das zweite ebene Bandende wird gegen die Schnittfläche des ersten Bandendes auf Stumpfstoß gefahren und eben­ falls mittels Spannbacken 15 auf der Schweißunterlage festgespannt. Die auf Stumpfstoß zusammengelegten Bandenden weisen dabei entlang der Bandbreite einen maximalen Zwischenraum von kleiner 0,1 mm, vorzugsweise kleiner 0,05 mm auf. Anschließend werden die Bänder mit einem Mikroplasma-Schweißbrenner 21 mit einer Strom­ stärke zwischen 5 und 50 Ampere verschweißt. Über­ raschenderweise hat sich dabei gezeigt, daß sich mit diesem Plasma-Schweißlichtbogen keine Bandüberhöhungen ausbilden.If irregularities are detected by the optical devices 5 on the top or bottom of the finished belt 4 , this is reported to the controller 7 . On the basis of the position of the irregularities determined by the feed or displacement measuring units 3, this calculates the point in time at which the beginning of the irregularities is arranged under the cropping shears 11 . With this, the finished strip 4 is separated at the beginning of the faulty loading area. After the first separating cut, the finished strip 4 connected to the second reel 9 is moved via a further drive until the strip has crossed the center line 13 of the device 8 for welding and cutting. Using the cropping shears 11 , depending on the length of the irregularities, 2 to 3 m long strips are cut off and the end of the finished strip 4 is positioned in the direction of travel in front of the center line 13 . Then who the clamped open during the above-described process jaws 14 , 15 on the clamping bar 16 , 17 . After lateral alignment of the band ends to the longitudinal axis of the band, the clamping jaws 14 , 15 are tensioned on the lower shear blades 18 , 19 . This process is not shown in the drawing Darge. With the scissors 10 on the Klemmbal ken 16 , 17 clamped and on the lower shear blades 18 , 19 clamped band ends simultaneously with an accuracy of less than 0.1 millimeter, preferably less than 0.05 millimeter, based on a bandwidth between 600 and cut 2500 mm. Then the clamping jaws 14 , 15 are released from the shear blades 18 , 19 , the two cut ends of the band are pulled back from the cutting edge area of the shear blades 12 in a clamped arrangement and the shears are raised until the welding pad 20 is level with the lower shear blades 18 , 19 . Then the one flat strip end is moved into the welding position, ie in the direction of the center line 13, and is clamped onto the welding base 20 by means of the clamping jaws 14 . The second flat end of the band is driven against the cut surface of the first end of the band on a butt joint and, if necessary, clamped on the welding base by means of clamping jaws 15 . The band ends that are collapsed on the butt joint have a maximum space of less than 0.1 mm, preferably less than 0.05 mm, along the bandwidth. The strips are then welded using a micro plasma welding torch 21 with a current of between 5 and 50 amperes. Surprisingly, it has been shown that no band peaks form with this plasma welding arc.

Claims (2)

1. Verfahren zum Verbinden von ebenen Bändern, vorzugs­ weise Fertigbändern, mit einer Dicke von 0,2 bis 1,5 mm, welche mit vorstehenden Bandenden jeweils zwischen Elementen geklemmt und festgespannt und in dieser Anordnung geschnitten werden, danach die Spannung gelöst und die Bänder in geklemmter Anordnung auf Stumpfstoß gefügt und anschließend wieder gespannt werden, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Plasmaschweißlichtbogens mit einer Stromstärke zwischen 5 und 50 Ampere zum Verschweißen von Bändern (4, 4′), deren Bandenden eine Breite zwischen 600 und 2500 mm aufweisen und die auf Stumpfstoß zusammengelegt entlang der Band­ breite einen maximalen Zwischenraum von kleiner als 0,1 mm aufweisen.1. A method of connecting flat belts, preferably finished tapes, with a thickness of 0.2 to 1.5 mm, which are clamped with protruding ends of the tape between elements and clamped and cut in this arrangement, then the tension is released and the tapes Joined in a clamped arrangement on a butt joint and then tensioned again, characterized by the use of a plasma welding arc with a current of between 5 and 50 amperes for welding strips ( 4 , 4 '), the strip ends of which have a width between 600 and 2500 mm and which on Butt joint folded along the band width have a maximum gap of less than 0.1 mm. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum kleiner/gleich 0,05 mm ist.2. The method according to claim 1, characterized, that the gap is less than or equal to 0.05 mm.