DE971707C

DE971707C - Verfahren zum elektrischen Stumpfschweissen von Litzen oder Seilen

Info

Publication number: DE971707C
Application number: DEG2068D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Guenther
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-07-27
Filing date: 1942-10-18
Publication date: 1959-03-19
Also published as: DE970870C

Description

Verfahren zum elektrischen Stumpfschweißen von Litzen oder Seilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Stumpfschweißen von Litzen oder Seilen, und zwar handelt es sich um eine Fortentwicklung des Verfahrens nach Patent 97o 870, nach dem die stumpf aneinanderstoßenden Enden der miteinander zu verschweißenden Stromleiter im Innern einer Kammer durch elektrische Widerstandserhitzung zum Schmelzen gebracht und entsprechend dem Abschmelzen einander genähert werden, worauf der Schweißstrom in Abhängigkeit vom Nachschubweg selbsttätig abgeschaltet wird.
Ein Mangel aller elektrischen Widerstands= schweißungen der früher üblichen Art ist es, daß infolge der raschen Abkühlung nach einer Schweißung die Schweißstelle ungünstige Eigenschaften besitzt. Sie weist eine störende Steifigkeit auf und ist sehr spröde, so daß sie nicht in der Lage ist, die geforderten Beanspruchungen aufzunehmen. Aus diesem Grunde hat man schon, nach Möglichkeiten gesucht, um diesen- Mangel zu beseitigen. So ist beispielsweise vorgeschlagen )worden, den Schweiß-Strom nicht plötzlich zu unterbrechen, sondern statt dessen die Stromstärke allmählich zu verringern, um auf diese Weise auch eine allmähliche Abnahme der Temperatur an der Schweißstelle zu erzielen und dadurch zu erreichen, daß die Materialeigenschaften etwas besser sind als bei plötzlichem Abschalten und dadurch sich ergebender ruckartiger Abkühlung auf Raumtemperatur.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß. durch eine solche allmähliche Verminderung der Temperatur noch keineswegs die günstigsten Materialeigenschaften erzielt werden können, und zwar besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß anschließend an den Schweißvorgang die Temperatur der Schweißstelle stufenweise bis zum vollständigen Erkalten so gesenkt wird, daß die Schweißstelle die für eine Vergütung erforderliche Temperatur bzw. in mehreren Stufen nacheinander die betreffenden Temperaturen annimmt und je- weils für die dafür notwendige Zeitspanne etwa konstant beibehält. Bei diesem Verfahren wird also eine Vergütung des Materials erreicht. Wenngleich eine solche Vergütung auch schon bei den bekannten Stumpfschweißverfahren, bei denen nur eine mäßige Erhitzung - nämlich bis zum Erweichen des Materials - erfolgt, von Vorteil sein kann, so ist dieses doch von ganz besonderer Bedeutung für das Verfahren nach dem Hauptpatent, bei dem das Material bis zum Schmelzen erhitzt wird, so daß das Materialgefüge in wesentlich stärkerem Maße verändert wird. Für diesen Fall kann es zweckmäßig sein, die dort beschriebene Kammer so auszubilden, daß sie zur Ermöglichung der Temperaturherabsetzung leicht und schnell entfernt werden kann, beispielsweise durch geteilte Ausführung dieser Kammer.
Die durch die Erfindung bezweckte Vergütung der Schweißstelle beruht auf einer Verwendung der in der Metallurgie bekannten Erkenntnisse: Es gibt für jedes Material einen oder mehrere metallurgisch ausgezeichnete Temperaturbereiche, bei deren Einhaltung über eine gewisse Zeitspanne das Material die gewünschten Eigenschaften annimmt. Infolgedessen besteht der Grundgedanke der' Erfindung also darin, die Schweißstelle im Anschluß an den Schmelzvorgang einer solchen Temperaturbehandlung zu unterwerfen, indem die Temperatur nicht allmählich, sondern in den durch das betreffende Material geforderten Vergütungsstufen herabgesetzt wird, worauf die Schweißstelle nach erfolgter Temperaturherabsetzung dieser neuen, metallurgisch ausgezeichneten Temperatur für die erforderliche Zeitspanne ausgesetzt wird, um erst danach völlig abgekühlt zu werden. Sind für die Materialeigenschaften zwei ausgezeichnete Temperaturen bestimmend, so werden dementsprechend zwei Abkühlungsstufen erforderlich. In vielen Fällen genügt allerdings eine einzige Stufe.
Für die praktische Verwirklichung dieses Grundgedankens der Erfindung bestehen verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise die, daß bei sofortiger Abschaltung des Schweißstromes die stufenweise Temperatursenkung durch Zuhilfenahme anderer Wärmequellen erreicht wird oder aber durch entsprechende Beeinflussung der Wärmeabfuhr. Der einfachste Weg ist jedoch der, die Stromstärke, ausgehend von der vollen Schweißstromstärke, stufenweise zu verringern, um schließlich den Stromkrens ganz zu unterbrechen. Dieser Weg ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es sich bei Seilen und insbesondere Litzen um Körper geringer Masse, d. h. geringer Wärmekapazität handelt, bei denen d,ie einzelnen Zeitabschnitte verhältnismäßig kurz sind, so daß die genaue Einhaltung der jeweils richtigen Behandlungszeiten sich durch Anwendung selbsttätig arbeitender Schaltelemente besonders zuverlässig gewährleisten läßt. So kann man zu diesem Zweck Relais- bzw. Schützensteuerungen mit Verzögerungsfortschaltungen benutzen. Der Übergang von einer höheren Stromstärke auf die nächstniedrigere erfolgt dabei zweckmäßig durch verzögerten Abfall eines Schützes, das vorher einen geeigneten Vorschaltwiderstand kurzgeschlossen hatte.
Einige Ausführungs- und Anwendungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren seien an Hand der Abbildungen näher erläutert. In diesen Abbildungen ist die Temperatur in ° C als Funktion der Zeit dargestellt.
Die Abb. i zeigt einen zweckmäßigen Temperaturverlauf für manche Stahlsorten, z. B. einen kohlenstoffarmen Stahl. Nach dem Einschalten des Schweißstromes steigt die Temperatur zunächst schnell auf die Schweißtemperatur von etwa i4oo °. Sie bleibt dann bis zur Beendigung des Schweißvorganges und bis zum Absenken des Stromes konstant. Jetzt sinkt die Temperatur und geht asymptotisch in die durch den verringerten Stromfluß bedingte Temperaturhöhe über. Ist der Stromfluß richtig bemessen, so ist dies die Anlaßtemperatur von z. B. 300 °. Diese Temperatur wird so lange eingehalten, bis die Schweißstelle vergütet ist. Die Zeit richtet sich nach der Stahlsorte, nach der Vorgeschichte des Stahles und nach den Abmessungen der Schweißstelle und liegt im allgemeinen in der Größenordnung von einigen Sekunden.
Nach dem Anlassen wird der Schweißstrom ganz abgeschaltet, und die Temperatur geht dann auf Raumtemperatur zurück.
Bei anderen Stahlsorten, z. B. bei Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt, kann es zweckmäßiger sein, den Temperaturgang etwas anders zu wählen. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb. a dargestellt. Nach dem Abschluß des Schweißvorganges wird die Stromstärke zunächst nur so weit gesenkt, daß die Schweißstelle einige Zeit oberhalb des oberen Umwandlungspunktes (etwa 7oo bis 8oo° je nach Kohlenstoffgehalt) bleibt. Dann wird abgeschreckt und anschließend wieder, z. B. bei etwa 3oo°, angelassen. Auch die Zeit für das Glühen oberhalb des oberen Umwandlungspunktes wird im allgemeinen einige Sekunden betragen. Durch das Glühen wird die schädliche Wirkung der Überhitzung des Werkstoffes durch den Schmelzvorgang beim Schweißen aufgehoben.
Auch bei Aluminiumleitern läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung mit Vorteil anwenden; beispielsweise bewährt es sich. bei aushärtbaren Aluminiumknetlegierungen, wie z. B. der unter dem NamenAldrey bekannten Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierung. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb. 3 dargestellt. Die Schweißung der für Leiterzwecke verwendeten Aluminiumlegierungen erfolgt im allgemeinen bei etwa 65o'. Nach Beendigung der Schweißung wird die Schweißstelle dann kurze Zeit (einige Sekunden) bei 50o ° geglüht und anschließend abgeschreckt. Vorteilhaft schließt sich ein mehrtägiges Altern bei Raumtemperatur an.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum elektrischen Stumpfschweißen von Litzen oder Seilen nach Patent 970 87o, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend. an den Schweißvorgang die Temperatur der Schweißstelle stufenweise bis zum vollständigen Erkalten so gesenkt wird, daß die Schweißstelle die für eine Vergütung erforderliche Temperatur bzw. in mehreren Stufen nacheinander die betreffenden Temperaturen annimmt und jeweils für die dafür notwendige Zeitspanne etwa konstant beibehält.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Herabsetzung der Temperatur durch stufenweises Herabschalten der Stromstärke von der vollen Schweißstromstärke. bis zum vollständigen Abschalten bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2 für Leiter aus aushärtbaren Aluminiumknetlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur nach dem Schweißen einige Sekunden auf etwa 50o° gehalten und die Schweißstelle dann abgeschreckt wird.
4. Verfahren nach Anspruch i oder 2 für Leiter aus Stahllegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur nach dem Schweißen einige Sekunden auf der Anläßtemperatur, z. B. 300°, gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch i oder 2 für Leiter aus Stahllegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zunächst einige Sekunden auf etwa 750', die Schweißstelle darauf abgeschreckt und die Temperatur dann einige Sekunden auf der Anlaßtemperatur, z. B. 300 °, gehalten wird.
6. Schweißgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder folgenden, gekennzeichnet durch Relais- bzw. Schützensteuerungen mit Verzögerungsfortschaltungen, die die Herabschaltung der Stromstärke von einer Zwischenstufe zur nächsten und zum Schluß das Unterbrechen des Stromes selbsttätig unter Einhaltung der einzelnen Stufenzeiten durchführen.
7. Schweißgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch während des Schweißvorganges kurzgeschlossene Vorschaltwiderstände sowie durch Verzögerungsschütze, die den Kurzschlußüberbrückungen der Stufenwiderstände zugeordnet sind und nach um die erforderliche Zeitspanne verzögertem Abfall jeweils die betreffende Kurzschlußüberbrückung unterbrechen, so daß infolge der dadurch bewirkten Einschaltung des Vorschaltwiderstandes die Stromstärke entsprechend herabgesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 376 i99, 297 348; USA.-Patentschrift Nr. 2 018 379.