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Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Widerstandsschweissung von Stählen durch Abschmelzung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrischen Widerstands-Stumpfschweissung von Stählen durch Abschmelzung, mit einer Widerstandsvorwärmung der Schweissteile, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung kann bei jeder Widerstands-Stumpfschweissung durch Abschmelzung mit Vorwärmung angewendet werden ; besondere Vorteile bietet sie jedoch bei der Schweissung von chrom- und molybdänlegierten Stählen.
Bei der Stumpfschweissung durch Abschmelzung mit Widerstandsvorwärmung wird durchwegs derart vorgegangen, dass der eine Schweissteil in den festen und der andere in den beweglichen Teil der Maschine eingespannt wird ; beide Teile sind hiebei in den Sekundärkreis des Schweisstransformators eingeschaltet.
Nach dem Anschliessen des Schweisstransformators an das elektrische Netz, beginnt sich der bewegliche Teil der Maschine mit einer Grundgeschwindigkeit, die der für die Abschmelzung notwendigen gleich ist, dem festen Teil zu nähern. Bei gegenseitiger Berührung und Anpressen durch eine regulierbare Anpresskraft werden die Schweissteile zum Teil durch den Kurzschlussstrom erwärmt ; hiebei kommt es an den Backen, in denen die Schweissteile eingespannt sind, zu einer Spannungssenkung, durch die eine Umkehrbewegung hervorgerufen wird.
Die Berührung beider Gegenstände wird unterbrochen, wobei die Spannung wieder den vollen Wert erreicht und eine erneute Umkehrbewegung bewirkt, so dass die Schweissteile einander erneut berühren ; dies wiederholt sich so lange, bis die Temperatur an der Berührungsstelle einen solchen Wert erreicht, dass bei der Berührung kein Kurzschluss entsteht, sondern ein Lichtbogen zündet. Die Schweissteile nähern einander stets mit der ursprünglichen Geschwindigkeit unter gleichzeitiger Abschmelzung ; nach der Abschmelzung einer bestimmten Länge der Schweissteile wird der Strom unterbrochen und die Schweissteile werden mit erhöhter Geschwindigkeit zusammengedrückt, wodurch die Verbindung hergestellt wird.
Die Schweissteile sind während des Schweissvorganges in Backen eingespannt, die intensiv gekühlt werden und somit den Werkstücken Wärme entziehen. Da die Grundgeschwindigkeit des beweglichen Maschinenteiles während der Näherungsberührungen jener der bei der Abschmelzung auftretenden gleich ist-die verhältnismässig gering ist-steigt die Temperatur der herausragenden Enden der Schweissteile nur langsam an ; eine grosse Menge an Wärmeenergie geht durch Abführung in die Einspannbacken verloren.
Die Durchwärmetiefe der herausragenden Enden ist gross. Diese Durchwärmetiefe hat einen bedeutenden Einfluss auf die Güte der Verbindung, insbesondere bei chrom-und molybdänlegierten Stählen. Sofern bei diesen Stählen an den Verbindungsstellen unveränderte physikalische Eigenschaften erhalten werden sollen, ist es notwendig, die Durchwärmetiefe möglichst klein zu halten, d. h. die Vorwärmung muss möglichst schnell durchgeführt werden.
Der Nachteil des Stumpfschweissens durch Abschmelzung mit Vorwärmung besteht bei den bisher laufend verwendeten Einrichtungen darin, dass während der ersten Phase des Schweissvorganges, d. h. während' der Vorwärmung, die Widerstandserwärmung, die durch die Näherungsgeschwindigkeit, durch die Berührungsdauer und durch Abtrennung der Schweissteile gegeben ist, von den Parametern abhängt, die mit Rücksicht auf die Bedürfnisse der zweiten Phase des Schweissvorganges, d. h. die Abschmelzung, einzustellen sind und mit Rücksicht auf die spezifischen Umstände des gegebenen Falles nicht gesondert geregelt werden kann.
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So ist z. B. ein Schweissvorgang durch Abschmelzung mit Vorwärmung bekannt, bei dem eine verän- derliche Vorschubgeschwindigkeit während des Vorwärmens Verwendung findet, wodurch der Zeitpunkt des Überganges aus der Vorwärmung in die Abschmelzung mit grösserer Präzision bestimmt werden kann, dieser Vorgang kann jedoch nicht die Tiefe der Vorwärmungszone beeinflussen. Es ist ferner eine Regelung der Vorwärmung von Schweissgegenständen mittels elektrischer, vom Sekundärkreis des Schweisstransfor- matorsabgeleiteter Grössen bekannt, wodurch die Grösse des Vorwärmungsstromes beschränkt und die Berührungsdauer der Schweissgegenstände geändert wird.
Da jedoch eine veränderliche Anpresskraft bei der Vorwärmung nicht verwendet wird, wird hiedurch die Tiefe der Vorwärmungszone nicht beeinflusst, sondern nur deren Temperatur.
Der angeführte Nachteil ist zwar bei einer andern bekannten Einrichtung teilweise beseitigt, die mit separat einstellbaren Drücken für die Vorwärmung und für die Stauchung arbeitet, so dass bei der Vorwärmung die Druckregelung mit Rücksicht auf die spezifischen Ansprüche des gegebenen Falles möglich ist.
Diese Einrichtung bietet jedoch nicht die Möglichkeit, die gewünschte Temperatur und Tiefe der Vorwärmungszone im vorhinein einzustellen. Die Temperatur und Tiefe der Vorwärmungszone ist nämlich bei Vorwärmung von Schweissgegenständen durch nacheinander folgende Berührungen von der Dauer jeder einzelnen Berührung, von der Unterbrechungsdauer zwischen den einzelnen Berührungen und von deren Zahl abhängig. Bei der bekannten Ausführung wird jedoch die Umkehrbewegung bei Vorwärmung durch Schlie- ssen des Sekundärkreises des Schweisstransformators durch die Schweissgegenstände beherrscht, so dass die Reversierbewegung sofort eintritt, sobald es zur Berührung der Gegenstände kommt. Die Berührungsdauer ist folglich nicht regulierbar.
Die Anzahl der Vorwärmungsberührungen kann ebenfalls nicht im vorhinein fix eingestellt werden, da sie direkt von der Abschmelzgeschwindigkeit abhängig ist. Die Annäherungsgeschwindigkeit der Vorwärmungsberührungen ist bei der bekannten Einrichtung mit der Abschmelzgeschwindigkeit identisch,
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lang ist. Es kommt daher zu bedeutenden Wärmeverlusten infolge Wärmeabführung aus den Schweissgegenständen durch die gekühlten Spannbacken.
Alle diese angeführten Nachteile werden bei einem Verfahren zur elektrischen Widerstandsschwei- ssung von Stählen durch Abschmelzung, insbesondere von chrom- und molybdänlegierten Stählen, bei welchem die Schweissteile vor dem eigentlichen Schweissen dadurch vorgewärmt werden, dass sie wiederholt einander bis auf Berührung genähert und beim gleichzeitigen Stromübergang durch eine regulierbare Anpresskraft angedrückt werden, erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass die Tiefe der Vorwärmungszone in den Schweissteilen und deren Temperatur durch die Berührungs- und Berührungsunterbrechungs- dauer der Schweissteile mittels eines Doppelreglers und die Anzahl dieser Berührungen durch einen Zähler der Vorwärmungsimpulse geregelt werden.
Die die Durchführung dieses Verfahrens ermöglichende Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem festen und einem beweglichen Teil der Widerstandsschweissmaschine, aus einem Presszylinder und aus einer hydraulischen, die Kolbenbewegung und die Grösse der Anpresskraft dieses Zylinders steuernden Einrichtung und ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckraum des Presszylinders der Doppelregler angeschlossen ist, der mit einem ersten Ventil für die Regelung der Anpressdauer und mit einem zweiten Ventil für die Regelung der Berührungsunterbrechungsdauer der Schweissteile versehen ist, hinter welches Ventil ein den Flüssigleits-Ein-und Auslass in einen Reversierzylinder steuernder Blockierungsschieber angeschlossen ist, wobei der Kolben des Reversierzylinders derart mit dem Zähler der Vorwärmungsimpulse verbunden ist,
dass der Zähler in Teildrehungen versetzt und gleichzeitig ein die Reversierbewegung des Kolbens des Presszylinders steuernder Reversierschalter ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Der für die Verdrehung des Zählers der Vorwärmungsimpulse dienende Mechanismus, ist zweckmässigerweise mit einer Einrichtung, welche diesen Mechanismus in oder ausser Betrieb setzt, z. B. mit einem Elektromagneten, verbunden. Um das Übertragen der Druckspitzen in den Reversierzylinder während der Rückbewegung des Presskolbens zu verhindern, ist der Kolben des Blockierungsschiebers mit dem beweglichen Teil der Maschine mittels einer Zugstange verbunden, wobei die Verbindung dieses Kolbens mit der Zugstange mittels einer an der Zugstange angeordneten und mit einem Arm versehenen Gleitkupplung durchgeführt ist, wobei die Hubhöhe des Armes derart bemessen ist, dass sie für die Erzielung des minimalen funktionsmässigen Vorschubes des Kolbens des Blockierungsschiebers reicht.
Dadurch wird erreicht, dass der Kolben jeweils ohne Verzögerung während der beiden Bewegungen die Bewegung der Zugstange verfolgt, so dass die Druckspitze nicht auf den Reversierkolben übertragen wird.
Um zu verhindern, dass die aus dem Druckraum des Presszylinders abfliessende Flüssigkeit die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung in dem Reversierzylinder nicht beeinflussen kann, ist der Blockierungs-
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schieber teils mit einem Rückschlagventil versehen, teils ist er mittels einer Leitung direkt mit dem Abfluss verbunden. Das Rückschlagventil verhindert durch Verschieben des Blockierungsschieberkolbens nach rechts den Abfluss der Flüssigkeit aus dem Reversierzylinder über das Regelventil, den Druckraum des Presszylinders und den Verteiler in den Abfluss ; die direkte Verbindung des Blockierungsschiebers mittels einer Leitung mit dem Abfluss ermöglicht, dass bei der Verschiebung des Blockierungsschieberkolbens nach rechts der Reversierzylinder über das Regelventil auf diesem kurzen Weg mit dem Abfluss verbunden ist.
In der Zeichnung ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung schematisch dargestellt. Der feste Teil der Maschine 1 trägt die Einspannbacke 2 und den Einspannzylinder 3 samt der Gegenbacke 4 ; der bewegliche Teil der Maschine 5 trägt den andern Einspannzylinder 6 samt den Einspannbacken 7,8. Die Einspannzylinder 3 und 6 werden mittels der Verteiler 9,10 von einer nicht eingezeichneten Druckquelle hydraulisch betätigt. Der bewegliche Teil der Maschine 5 wird mittels des Kolbens 11 des Presszylinders 12 betätigt. Der Presszylinder 12 ist mit einem Druckraum 13 und einem Rückschlagraum 14 versehen.
Der Presskolben 11 ist als Differentialkolben ausgeführt und wird mittels eines Vierwegverteilers 15 hydraulisch betätigt, der auf bekannte Art mittels zweier Elektromagnete 16, 17 und eines zweiarmigen Hebels 18 gesteuert wird.
Der Verteiler 15 hat vier Lagen :
In der 1. Lage, wo beide Magnete 16,17 stromlos sind, überführt der Verteiler 15 die Druckflüssigkeit von der Pumpe 19 in den Rückschlagraum 14 des Presszylinders 12 und gleichzeitig überführt er aus dem Druckraum 13 dieses Zylinders die Flüssigkeit in den Behälter 20 ; der Presskolben bewegt sich hiebei nach rechts.
In der 2. Lage, in welcher beide Magnete 16,17 unter Strom sind, überführt der Verteiler 15 die Druckflüssigkeit in den Druckraum 13 des Presszylinders 12 und aus dem Rückschlagraum 14 dieses Zylinders gibt er die Flüssigkeit frei für denAbfluss in den Behälter 20 ; der Presskolben 11 bewegt sich mit voller Geschwindigkeit nach links.
In der 3. Lage ist der Magnet 16 unter Strom, während der Magnet 17 stromlos ist. In dieser Lage ist die Druckleitung der Pumpe 19 mit dem in den Behälter 20 führenden Abfluss verbunden, so dass weder in den Druckraum 13 noch in den Rückschlagraum 14 des Presszylinders 12 Druckflüssigkeit zugeführt wird ; der Kolben 11 ist somit druckentlastet und verbleibt in derselben Lage, in der er sich vor der Verstellung des Verteilers 15 in die 3. Lage befand.
In der 4. Lage ist der Magnet 17 unter Strom und der Magnet 16 stromlos ; die Flüssigkeit aus der Pumpe 19 strömt in den Druckraum 13 des Presszylinders 12 und aus dem Rückschlagraum 14 kommend, wird sie durch den Verteilerschieber 15 gedrosselt und in die Abflussleitung des Behälters 20 eingelassen. Der Presskolben 11 bewegt sich hiebei nach links mit einer beliebigen Geschwindigkeit, welche durch Verdrehung des Exzenters 21 geregelt wird, welcher auf die Aufhängung des Magneten 17 einwirkt.
An der rechten Seite des Zylinders 12 ist ein Umströmungskanal mit einem Rückschlagventil 49 angeordnet, welches in der rechten Totpunktlage des Kolbens 11 den Rückschlagraum 14 mit dem Druckraum 13 verbindet ; das Rückschlagventil 49 verhindert, dass am Anfang der Bewegung des Kolbens 11 nach links die Druckflüssigkeit, die aus dem Verteiler 15 in den Raum 13 eindringt, nicht in den Raum 14 gelangt.
Der Höchstdruck der Pumpe 19 wird durch den Druckregler 22 begrenzt. Der Druckraum 13 des Presszylinders 12 ist stets über den Verteiler 15 mit dem Schieber 23 verbunden, welcher mittels des Elektromagneten 24 betätigt wird. Sobald der Magnet 24 stromlos ist, verbindet der Schieber 23 den Druckraum 13 des Presszylinders 12 über das Niederdruckventil 25 mit dem Behälter 20 ; wenn dann der Magnet 24 unter Strom liegt, ist diese Verbindung unterbrochen. Die Höhe des Druckes im Raum 13 ist somit entweder durch den Druckregler 22 oder durch das Niederdruckventil 25 beschränkt. Der Druckregler 22 bestimmt die Höhe des Stauchdruckes, das Niederdruckventil 25 bestimmt die Druckhöhe bei den Vorwärmungsberührungen, welche immer niedriger ist als die Höhe des durch den Druckregler 22 bestimmten Stauchdruckes.
In der in der Zeichnung dargestellten Lage, in welcher der Magnet 24 stromlos ist, ist die Druckhöhe im Druckraum 13 durch das Niederdruckventil 25 bestimmt. Der Druckregler 22, der in dieser Lage ebenfalls an den Druckraum 13 angeschlossen ist, kann nicht in Tätigkeit treten, da er auf einen höheren Druck als das Niederdruckventil 25 eingestellt ist. Das ist die Lage bei Vorwärmung. Bei Stauchung erhält der Magnet 24 Strom, der Schieber 23 wird verstellt, so dass das Niederdruckventil 25 ausser Tätigkeit gesetzt wird und an den Raum 13 bleibt dann nur der Druckregler 22 angeschlossen, der die Höhe desStauchdruckes bestimmt.
Der Druckraum 13 des Presszylinders 12 ist weiters mit dem Doppelregler 28 verbunden, an den der Blockierungsschieber 27 angeschlossen ist. Der Regler 28 ist mit zwei Regelventilen versehen, von denen
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mittels des Ventils 29 die Anpressungszeit der Schweissteile und mittels des Ventils 30 die Unterbrechung dieser Berührung geregelt wird. Der Doppelregler 28 ist mit dem Zähler 36 der Vorwärmungsimpulse über einen Reversierzylinder 31 verbunden, der mit dem Kolben 32 und einer Rückschlagfeder 33 versehen ist.
Der Kolben 32 betätigt den Reversierschalter 34. Sobald der Reversierschalter 34 ausgeschaltet ist, verlieren die beiden Magnete 16 und 17 für die Einschaltung des Verteilers 15 des Presskolbens 11 den Strom (der Verteiler 15 befindet sich in der 1. Lage) und der Kolben 11 bewegt sich nach rechts. Sobald der Reversierschalter 34 eingeschaltet ist, erhalten die beiden Magnete 16 und 17 Strom (der Verteiler 15 befindet sich in der 2. Lage) und der Kolben 11 bewegt sich mit voller Geschwindigkeit nach links. Der Kolben 32 des Reversierzylinders 31 verdreht bei jeder seiner Bewegungen nach oben, mittels des Daumens 35, den Zähler 36 jeweils um einen Zahn. Der Zähler 36 wird mittels einer Feder nach rechts verdreht, d. h. im Uhrzeigersinn und in dieser Richtung wird er auch durch den Daumen 37 gehalten ; diese Feder ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Beide Daumen 35 und 37 können mittels eines Elektromagneten 38 ausser Betrieb gesetzt werden ; der Elektromagnet 38 wird mittels der parallelgeschalteten Schalter 47,48 betätigt. Sobald der Elektromagnet 38 Strom erhält, kehrt der Zähler 36 infolge Einwirkung der Feder in die Ausgangslage zurück, d. h. der Stift 39, der an dem Zähler 36 befestigt ist, stützt sich an dem Arm 40 ab. Beim Drehen des Zählers 36 nach links, d. h. gegen den Uhrzeigersinn, kann der Stift 39 den Schalter 41 betätigen ; sobald dieser Schalter 41 eingeschaltet ist, wird der Verteiler 15 in die Lage 4 umgeschaltet. Der Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27, der an den Doppelregler 28 angeschlossen ist, wird mittels der Zugstange 42 umgestellt, die mit dem beweglichen Teil der Maschine 5 verbunden ist.
Die Zugstange 42 läuft durch die Gleitkupplung 43 hindurch, die mittels des Armes 44 den Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27 umstellt. Der Arm 44 der Gleitkupplung 43 ist mit dem Kolben 50 mit einem bestimmten regelbaren Spiel frei verbunden, wodurch erreicht wird, dass der Kolben 50 der Bewegung der Zugstange 42 in beiden Richtungen mit einer gewissen Verzögerung folgt. Der Blockierungsschieber 27 verhindert, dass beim Gangumschalten des Presskolbens 11, die Druckspitzen, die beim Beschleunigen sämtlicher mit dem Kolben 11 verbundenen Bewegungsmassen auftreten, nicht auf den Reversierkolben 32 übertragen werden, um hiedurch einer vorzeitigen Reversierung vorzubeugen, solange die Schweissteile aufeinander nicht aufliegen.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermassen : In die Backen 2,4 des festen Maschinenteiles 1 wird der eine Schweissteil 45 eingespannt, der mit dem andern Schweissteil 46, welcher in die Bakken 7,8 des beweglichen Maschinenteiles 5 eingespannt wird, verbunden werden soll.
Der Magnet 24 für die Betätigung des Schiebers 23 ist stromlos, so dass der Druckraum 13 des Presszylinders 12 an das Niederdruck-Drosselventil 25 angeschlossen wird ; durch dieses Ventil wird der Druck unter dem die Schweissteile aufeinander angedrückt werden sollen, bei gleichzeitigen Vorwärmungsimpulsen, eingestellt. Der Presskolben 11 befindet sich in der Grundstellung, d. h. in der rechten Randlage ; die Magnete 16 und 17 sind stromlos, der Verteiler 15 befindet sich in der 1. Lage, die Pumpe 19 arbeitet leer und die Druckflüssigkeit, welche über den Verteiler 15 dem Rückschlagraum 14 des Presszylinders 12 zugeführt wird, drückt den Presskolben 11 in eine solche Lage, dass dessen Kopf die Zuleitung über das Rückschlagventil 49 freigibt und die Flüssigkeit strömt über den Raum 13 und den Verteiler 15 in den Behälter 20.
Der Schalter 48 ist eingeschaltet, so dass der die Daumen 35,37 beherrschende Magnet unter Strom liegt und beide Daumen 35,37 ausser Betrieb liegen ; der Zähler 36 ist in seine Ausgangslage zurückgekehrt, d. h. der Stift 39 stützt sich an dem Arm 40 ab. Dieser Arm 40 wird in einer solchen Lage fixiert. dass nach Verdrehung des Zählers 36 um eine solche Zähnezahl, die der verlangten Anzahl der
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Pfeil angedeutet ; der Schalter 34 ist eingeschaltet.
Durch Niederdrücken des Anlasserknopfes (nicht eingezeichnet) werden die Backen 2, 4, 7, 8 unter Strom gelegt, der Verteiler 15 in die Lage 2 umgestellt, und das Arbeitsmedium strömt in den Druckraum 13 des Presszylinders 12 ein ; die Druckspitze, die durch die Beschleunigung der mit dem Presskolben 11 verbundenen Bewegungsmassen entsteht, kann nicht in den Reversierzylinder 31 übertragen werden, da dies der Blockierungsschieber 27 verhindert.
Die Schweissteile 45, 46 werden mit einem Druck der durch das Drosselventil 25 bestimmt wird, an- einandergedrückt ; bei der Bewegung des Kolbens 11 hat sich der Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27 umgestellt und die Verbindung des Druckraumes 13 des Presszylinders 12 über das Regelventil 29 und das Rückschlagventil 26, den Schieber 27 und das Ventil 30, in den Reversierzylinder 31 hergestellt. Gleich-
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Das erfindungsgemässe Verfahren samt der dazugehörigen Einrichtung, stellt einen technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Widerstandsschweissung dar, der vor allem in der Regelbarkeit der Näherungsgeschwindigkeit, sowie jener der Abtrennung der Schweissteile, besteht.
Weiters ermöglicht die Erfindung die Tiefe der Vorwärmung der Schweissteile durch Änderung der Anpressungskraft, der Anpressungszeit und der Berührungsdauer sowie der Berührungsunterbrechung einzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht dann in der Möglichkeit der Einstellung einer beliebigen Anzahl der Vor- wärmungsimputse, wobei nach deren Erschöpfung die Maschine auf den Abschmelzungsprozess umgeschaltet wird. Schliesslich ist es möglich, die bestgeeignete Anzahl der Vorwärmungsimpulse einzustellen, wobei auch bei der Schweissung von Probestücken, eine an Qualität hervorragende Verbindung erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur elektrischen Widerstandsschweissung von Stählen durch Abschmelzung, insbesondere von chrom- und molybdänlegierten Stählen, bei welchem die Schweissteile vor dem eigentlichen Schwei- ssen dadurch vorgewärmt werden, dass sie wiederholt einander bis auf Berührung genähert und beim gleichzeitigen Stromübergang durch eine regulierbare Anpresskraft angedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vorwärmungszone in den Schweissteilen und deren Temperatur durch die Berührungsund Berührungsunterbrechungsdauer der Schweissteile mittels eines Doppelreglers (28) und die Anzahl dieser Berührungen durch einen Zähler (36) der Vorwärmungsimpulse geregelt werden.
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Process and device for electrical resistance welding of steels by melting
The invention relates to a method for electrical resistance butt welding of steels by melting, with resistance preheating of the welded parts, and to a device for carrying out this method. The invention can be applied to any resistance butt welding by melting with preheating; However, it offers particular advantages when welding chromium and molybdenum alloyed steels.
In the case of butt welding by melting with resistance preheating, the procedure is consistently in such a way that one welding part is clamped in the fixed and the other in the movable part of the machine; both parts are connected to the secondary circuit of the welding transformer.
After the welding transformer has been connected to the electrical network, the moving part of the machine begins to approach the fixed part at a basic speed that is the same as that required for melting. With mutual contact and pressing by an adjustable contact force, the welded parts are partially heated by the short-circuit current; This leads to a reduction in tension on the jaws in which the welded parts are clamped, causing a reverse movement.
The contact between the two objects is interrupted, whereby the voltage reaches its full value again and causes another reversal movement, so that the welded parts touch each other again; this is repeated until the temperature at the point of contact reaches such a value that there is no short circuit when touched, but an arc ignites. The welded parts always approach each other at the original speed with simultaneous melting; After a certain length of the welded parts has melted, the current is interrupted and the welded parts are compressed at increased speed, whereby the connection is established.
During the welding process, the welded parts are clamped in jaws, which are intensively cooled and thus remove heat from the workpieces. Since the basic speed of the moving machine part during the approaching contacts is the same as that which occurs during melting - which is relatively low - the temperature of the protruding ends of the welded parts rises only slowly; a large amount of thermal energy is lost through dissipation into the clamping jaws.
The penetration depth of the protruding ends is great. This depth of heat penetration has a significant influence on the quality of the connection, especially in the case of chromium and molybdenum alloyed steels. If unchanged physical properties are to be retained at the connection points of these steels, it is necessary to keep the heat penetration depth as small as possible, i.e. H. preheating must be carried out as quickly as possible.
The disadvantage of butt welding by melting with preheating consists in the devices that have been used up to now that during the first phase of the welding process, i. H. during the preheating, the resistance heating, which is given by the approach speed, by the duration of contact and by the separation of the welded parts, depends on the parameters that take into account the needs of the second phase of the welding process, i.e. H. the melting must be discontinued and cannot be regulated separately, taking into account the specific circumstances of the given case.
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So is z. B. a welding process by melting with preheating is known, in which a variable feed rate is used during preheating, whereby the time of the transition from preheating to melting can be determined with greater precision, but this process cannot determine the depth of the preheating zone influence. It is also known to regulate the preheating of welding objects by means of electrical variables derived from the secondary circuit of the welding transformer, whereby the magnitude of the preheating current is limited and the duration of contact with the welding objects is changed.
However, since a variable contact pressure is not used during preheating, the depth of the preheating zone is not influenced by this, but only its temperature.
The mentioned disadvantage is partially eliminated in another known device that works with separately adjustable pressures for preheating and for upsetting, so that during preheating the pressure control is possible with consideration of the specific requirements of the given case.
However, this device does not offer the possibility of setting the desired temperature and depth of the preheating zone in advance. The temperature and depth of the preheating zone is dependent on the duration of each individual contact, on the duration of the interruption between the individual contacts and on the number of them, when welding objects are preheated through successive touches. In the known embodiment, however, the reverse movement is controlled during preheating by closing the secondary circuit of the welding transformer through the welding objects, so that the reversing movement occurs immediately as soon as the objects come into contact. The duration of contact cannot therefore be regulated.
The number of preheating contacts cannot be set in advance either, as it is directly dependent on the melting speed. The approach speed of the preheating contacts is identical to the melting speed in the known device,
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is long. There is therefore significant heat loss as a result of heat dissipation from the welding objects through the cooled clamping jaws.
All these disadvantages mentioned are in a method for electrical resistance welding of steels by melting, in particular of chromium and molybdenum alloyed steels, in which the welded parts are preheated before the actual welding by repeatedly approaching each other until they touch and at the same time current transfer are pressed on by an adjustable contact pressure, eliminated according to the invention in that the depth of the preheating zone in the welded parts and their temperature are controlled by the contact and interruption duration of the welded parts by means of a double controller and the number of these contacts by a counter of the preheating pulses.
The device that enables this method to be carried out essentially consists of a fixed and a movable part of the resistance welding machine, a press cylinder and a hydraulic device which controls the piston movement and the size of the contact pressure of this cylinder and is characterized according to the invention in that the pressure chamber of the The double regulator is connected to the press cylinder, which is provided with a first valve for regulating the pressing duration and with a second valve for regulating the contact interruption duration of the welded parts, behind which valve a blocking slide is connected which controls the liquid inlet and outlet in a reversing cylinder, the piston of the reversing cylinder being connected to the counter of the preheating pulses
that the counter is set in partial rotations and at the same time a reversing switch that controls the reversing movement of the piston of the press cylinder is switched on or off.
The mechanism used to rotate the counter of the preheating pulses is expediently provided with a device that puts this mechanism in or out of operation, e.g. B. with an electromagnet connected. In order to prevent the transfer of the pressure peaks into the reversing cylinder during the return movement of the plunger, the piston of the blocking slide is connected to the moving part of the machine by means of a pull rod, the connection of this piston to the pull rod by means of an arm arranged on the pull rod and an arm provided sliding coupling is carried out, wherein the lifting height of the arm is dimensioned such that it is sufficient to achieve the minimum functional advance of the piston of the blocking slide.
This ensures that the piston follows the movement of the pull rod without delay during the two movements, so that the pressure peak is not transmitted to the reversing piston.
In order to prevent the liquid flowing out of the pressure chamber of the press cylinder from influencing the speed of the piston movement in the reversing cylinder, the blocking
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The slide is partly equipped with a non-return valve, partly it is connected directly to the drain by means of a pipe. By moving the blocking slide piston to the right, the check valve prevents the liquid from flowing out of the reversing cylinder via the control valve, the pressure chamber of the press cylinder and the distributor into the drain; the direct connection of the blocking slide by means of a line to the drain enables the reversing cylinder to be connected to the drain via the control valve when the blocking slide piston is shifted to the right.
A practical embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the drawing. The fixed part of the machine 1 carries the clamping jaw 2 and the clamping cylinder 3 together with the opposing jaw 4; the moving part of the machine 5 carries the other clamping cylinder 6 together with the clamping jaws 7, 8. The clamping cylinders 3 and 6 are hydraulically actuated by means of the distributors 9, 10 from a pressure source (not shown). The moving part of the machine 5 is actuated by means of the piston 11 of the press cylinder 12. The press cylinder 12 is provided with a pressure chamber 13 and a non-return chamber 14.
The press piston 11 is designed as a differential piston and is hydraulically actuated by means of a four-way distributor 15, which is controlled in a known manner by means of two electromagnets 16, 17 and a two-armed lever 18.
The distributor 15 has four layers:
In the 1st position, where both magnets 16, 17 are de-energized, the distributor 15 transfers the pressure fluid from the pump 19 into the non-return chamber 14 of the press cylinder 12 and at the same time it transfers the fluid from the pressure chamber 13 of this cylinder into the container 20; the plunger moves to the right.
In the 2nd position, in which both magnets 16, 17 are energized, the distributor 15 transfers the pressure fluid into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 and from the non-return chamber 14 of this cylinder it releases the fluid for drainage into the container 20; the plunger 11 moves to the left at full speed.
In the 3rd position, the magnet 16 is energized, while the magnet 17 is de-energized. In this position, the pressure line of the pump 19 is connected to the drain leading into the container 20, so that pressure fluid is not fed into either the pressure chamber 13 or the non-return chamber 14 of the press cylinder 12; the piston 11 is thus relieved of pressure and remains in the same position in which it was before the adjustment of the distributor 15 to the 3rd position.
In the 4th position, the magnet 17 is energized and the magnet 16 is de-energized; the liquid from the pump 19 flows into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 and coming out of the non-return chamber 14, it is throttled by the distributor slide 15 and let into the discharge line of the container 20. The plunger 11 moves to the left at any desired speed, which is regulated by rotating the eccentric 21, which acts on the suspension of the magnet 17.
On the right side of the cylinder 12 there is a flow passage with a check valve 49 which, in the right dead center position of the piston 11, connects the check chamber 14 to the pressure chamber 13; the check valve 49 prevents the hydraulic fluid that penetrates from the distributor 15 into the space 13 from not entering the space 14 at the beginning of the movement of the piston 11 to the left.
The maximum pressure of the pump 19 is limited by the pressure regulator 22. The pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is always connected via the distributor 15 to the slide 23, which is actuated by means of the electromagnet 24. As soon as the magnet 24 is de-energized, the slide 23 connects the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 to the container 20 via the low-pressure valve 25; when the magnet 24 is energized, this connection is interrupted. The level of pressure in space 13 is thus limited either by pressure regulator 22 or by low-pressure valve 25. The pressure regulator 22 determines the level of the upset pressure, the low-pressure valve 25 determines the pressure level at the preheating contacts, which is always lower than the level of the upset pressure determined by the pressure regulator 22.
In the position shown in the drawing, in which the magnet 24 is de-energized, the pressure level in the pressure chamber 13 is determined by the low-pressure valve 25. The pressure regulator 22, which is also connected to the pressure chamber 13 in this position, cannot come into action because it is set to a higher pressure than the low-pressure valve 25. That is the situation with preheating. In the event of compression, the magnet 24 receives current, the slide 23 is adjusted so that the low-pressure valve 25 is deactivated and only the pressure regulator 22, which determines the level of the compression pressure, remains connected to the space 13.
The pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is also connected to the double regulator 28 to which the blocking slide 27 is connected. The regulator 28 is provided with two control valves, one of which
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by means of the valve 29 the pressing time of the welded parts and by means of the valve 30 the interruption of this contact is regulated. The double controller 28 is connected to the counter 36 of the preheating pulses via a reversing cylinder 31 which is provided with the piston 32 and a return spring 33.
The piston 32 actuates the reversing switch 34. As soon as the reversing switch 34 is switched off, the two magnets 16 and 17 lose power for the switching on of the distributor 15 of the plunger 11 (the distributor 15 is in the 1st position) and the piston 11 moves to the right. As soon as the reversing switch 34 is switched on, the two magnets 16 and 17 receive current (the distributor 15 is in the 2nd position) and the piston 11 moves to the left at full speed. The piston 32 of the reversing cylinder 31 rotates the counter 36 by one tooth with each of its upward movements by means of the thumb 35. The counter 36 is rotated to the right by means of a spring; H. clockwise and in this direction it is also held by the thumb 37; this spring is not shown in the drawing.
Both thumbs 35 and 37 can be put out of operation by means of an electromagnet 38; the electromagnet 38 is actuated by means of the switches 47, 48 connected in parallel. As soon as the electromagnet 38 receives current, the counter 36 returns to its starting position as a result of the action of the spring, i.e. H. the pin 39, which is attached to the counter 36, is supported on the arm 40. When the counter 36 is rotated to the left, i. H. counterclockwise, the pin 39 can operate the switch 41; as soon as this switch 41 is switched on, the distributor 15 is switched to position 4. The piston 50 of the blocking slide 27, which is connected to the double regulator 28, is switched over by means of the pull rod 42 which is connected to the moving part of the machine 5.
The pull rod 42 runs through the sliding coupling 43 which, by means of the arm 44, moves the piston 50 of the blocking slide 27. The arm 44 of the sliding coupling 43 is freely connected to the piston 50 with a certain controllable play, which means that the piston 50 follows the movement of the pull rod 42 in both directions with a certain delay. The blocking slide 27 prevents the pressure peaks, which occur when all the moving masses connected to the piston 11 are accelerated, from being transferred to the reversing piston 32 when changing gear of the plunger 11, in order to prevent premature reversal as long as the welded parts do not rest on each other.
The device described works as follows: One welding part 45 is clamped into the jaws 2, 4 of the fixed machine part 1, which is to be connected to the other welding part 46, which is clamped into the jaws 7, 8 of the movable machine part 5.
The magnet 24 for actuating the slide 23 is de-energized, so that the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is connected to the low-pressure throttle valve 25; This valve sets the pressure at which the welded parts are to be pressed against one another, with simultaneous preheating pulses. The plunger 11 is in the basic position, d. H. in the right marginal position; The magnets 16 and 17 are de-energized, the distributor 15 is in the 1st position, the pump 19 is idle and the pressure fluid, which is fed to the non-return chamber 14 of the press cylinder 12 via the distributor 15, pushes the plunger 11 into such a position that its head releases the supply line via the check valve 49 and the liquid flows via the space 13 and the distributor 15 into the container 20.
The switch 48 is switched on, so that the magnet controlling the thumbs 35,37 is energized and both thumbs 35,37 are out of operation; the counter 36 has returned to its original position; H. the pin 39 is supported on the arm 40. This arm 40 is fixed in such a position. that after rotating the counter 36 by such a number of teeth that the required number of
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Arrow indicated; the switch 34 is switched on.
By pressing the starter button (not shown) the jaws 2, 4, 7, 8 are energized, the distributor 15 is switched to position 2, and the working medium flows into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12; the pressure peak, which arises from the acceleration of the moving masses connected to the plunger 11, cannot be transferred to the reversing cylinder 31, since this is prevented by the blocking slide 27.
The welded parts 45, 46 are pressed against one another with a pressure which is determined by the throttle valve 25; During the movement of the piston 11, the piston 50 of the blocking slide 27 has moved and the connection of the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 to the reversing cylinder 31 via the control valve 29 and the check valve 26, the slide 27 and the valve 30 has been established. Equal-
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The method according to the invention, including the associated device, represents a technical advance in the field of resistance welding, which primarily consists in the controllability of the approach speed and that of the separation of the welded parts.
Furthermore, the invention enables the depth of preheating of the welded parts to be adjusted by changing the contact pressure, the contact time and the contact duration and the contact interruption. Another advantage is the possibility of setting any number of preheating impulses, with the machine being switched to the melting process after they have been exhausted. Finally, it is possible to set the most suitable number of preheating impulses, whereby a connection of excellent quality is achieved even when welding test pieces.
PATENT CLAIMS:
1. Process for electrical resistance welding of steels by melting, in particular of chromium and molybdenum alloyed steels, in which the welded parts are preheated before the actual welding by repeatedly bringing them closer to each other and pressing them against each other by means of an adjustable contact force during the simultaneous current transfer are, characterized in that the depth of the preheating zone in the welded parts and their temperature are regulated by the contact and interruption time of the welded parts by means of a double controller (28) and the number of these contacts by a counter (36) of the preheating pulses.