<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von Bandstahl, insbesondere von Bandsägeblättern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweissen von legiertem Bandstahl, insbesondere von
Bandsägeblättern für Metall- oder Holzbearbeitungsmaschinen und eine Vorrichtung an einer
Stumpfschweissmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Das Schweissen von Bandstahl, insbesondere von Bandsägeblättern, ist infolge der nur schwer zu beherrschenden Temperaturverhältnisse sehr kompliziert und der Erfolg ist oft nur dem Zufall unterworfen. Das kommt daher, dass einmal die im Verhältnis zur Wanddicke weit grössere Bandbreite eine umfangreiche Abkühlfläche bietet und zum andern der abgestimmte Schweissstrom bei verändertem Übergangswiderstand zwischen Spannbacken und Sägeband ungleiche Schweisstemperaturen erzeugt, wodurch harte und spröde Gefügeausbildungen in der Schweissnaht entstehen, die bei geringster
Beanspruchung brechen.
Man wendet bereits ein Abbrennstumpfschweissen an, bei dem die Enden des Stahlbandes zum Abschmelzen gebracht und die dicht hinter der Schmelzzone liegenden teigigen Materialzonen durch
Staubschub miteinander verschweisst werden. Da die Schweissstelle nach dem Ausspannen aber verhältnismässig schnell ankühlt, bilden sich keine feinkörnigen Strukturen aus, sondern das Gefüge wird martensitisch.
An Schweissmaschinen hat man auch bereits Steuerglieder für den Materialnachschub angeordnet, die in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen im Schweiss stromkreis arbeiten. Auch einen durch Feder vorgespannten Stauchdruck hat man bereits in einer bekannten Vorrichtung erzeugt, die den Strom abschaltet, wenn der Stauchweg durchlaufen ist. Diese Steuer- oder Messorgane richten sich beide nicht nach den erforderlichen Temperaturverhältnissen. Ihr Wirken hat daher auch keinen Einfluss auf die gewünschte Ausbildung der Gefügestruktur.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Schweissstellen in Bandstahl, insbesondere in Bandsägeblättern, die so optimal wie möglich an die Qualität des nicht geschweissten Materials herankommen, so dass erneute Brüche beim Gebrauch der Bandsägeblätter nicht durch unvollkommene Schweiss- oder Abkühlvorgänge hervorgerufen werden.
Es muss daher erreicht werden, dass in und in unmittelbarer Nähe der Schweissstelle ein feinkörniges gleichmässiges sorbitisches Gefüge entsteht, das dem Bandstahl bzw. dem Bandsägeblatt Festigkeit und Elastizität gewährleistet, so dass dieses ohne Gefahr eines erneuten Bruches seinem Zweck entsprechend benutzt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Schweissstelle bis zum Beginn des Schmelzens kurzzeitig durch einen Stromstoss erwärmt wird und dabei beide Enden mit einem dem jeweiligen Querschnitt des Bandmaterials entsprechenden Stauchschub aneinander geschoben werden, daraufhin einer kurzseitigen Glühung bei einer in dem Bereich zwischen a - und ss-Eisen liegenden Umwandlungstemperatur unterworfen und dann einer Pendelglühung um den Aci-Punkt des
<Desc/Clms Page number 2>
Bandmaterials ausgesetzt wird. Die teilsekundliche Abbrennstumpfschweissung benötigt einen wesentlich grösseren Stromstoss und überwindet dadurch die Veränderlichkeit des Übergangswiderstandes, der Temperatur und des Stauchdruckes.
Die darauf folgenden kurzzeitigen Glühungen der Schweissstelle im Bereich der Umwandlungstemperatur zwischen ci-und ss-Eisen vermeiden, dass sich das Gefüge durch rasche Abkühlung in Martensit umwandelt. Das Nachfolgependelglühen um den Aci-Punkt bewirkt die Umwandlung zu einer sorbitischen Gefügestruktur.
Die Zeit für die Schweissung liegt vorteilhaft bei 0, 1 sec. Die anschliessende Glühung zur Vermeidung von Härterissen erfolgt in 2 bis 4 sec bei einer Temperatur zwischen 800 bis 9300C. Das Pendelglühen um den Aci-Punkt dauert 30 bis 60 sec, im Bereich von 710 bis 7400C.
Zur Ausführung des Verfahrens dient erfindungsgemäss eine an sich bekannte Stumpfschweissmaschine, die einen Programmzeitgeber für das Pendelglühen aufweist und deren beweglicher Spannbacken durch eine in ihrer Kraftwirkung einstellbare Feder gegen den feststehenden Spannbacken drückbar ist.
Vorteilhaft besteht die Vorrichtung zum Einstellen der Federkraft, die auf den beweglichen Spannbacken wirkt, aus einer zwischen dem beweglichen Spannbacken und dem an der Maschine vorhandenen Handspannhebel eingesetzten Hebelübersetzung, in die eine durch eine Einstellmutter in ihrer Kraftrichtung einstellbare Feder und zweckmässig eine die Spannbackenbewegung kontrollierende Messvorrichtung eingefügt sind.
Die Zeichnung zeigt diese Vorrichtung zum Einstellen der Federkraft in einem schematischen BeispieL
An einer an sich bekannten Stumpfschweissmaschine befinden sich zumeist ein ortsfester, manchmal auch durch eine Mechanik verstellbarer, jedoch maschinenfest einstellbarer Spannbacken - und ein beweglicher Backen --2-- zur Aufnahme der zu schweissenden Stücke.
EMI2.1
eines zweiten Winkelhebels --9-- angelenkt ist. Auf dem Federteller --7-- stützt sich eine Zylinderfeder --10-- ab, die durch eine auf dem Federbolzen-8-verschraubbare Einstellmutter - gespannt werden kann.
Der zweite Arm des Winkelhebels --9-- trägt den fest an ihm angebrachten Handspannhebel --12-- der Stumpfschweissmaschine. Weiterhin ist an dem Winkelhebel
EMI2.2
ein Zeiger--13--befestigt,Anschläge--15 und 16-.
Das Schweissen des Bandstahls geschieht nun auf folgende Weise : Entsprechend der Grösse des Querschnitts des zu schweissenden Bandes werden an der Stumpfschweissmaschine die Schweissstufe und die Glühstufe eingestellt. Das geschieht in bekannter Weise an Hand einer Tabelle, und mit dieser Einstellung wird die zur Erzeugung der gewünschten Temperaturen erforderliche Stromstärke und die Zeitdauer ihrer Einwirkung festgelt. Dann werden die Anschläge--15 und 16-auf der Skala - eingestellt, wodurch die Bewegung des beweglichen Spannbackens nach beiden Richtungen hin festgelegt ist. Da diese Einstellung material-und dimensionsabhängig ist, wird ebenfalls nach Tabelle gearbeitet. Schliesslich wird durch Schrauben an der Einstellmutter --11-- die Federspannung nach Tabellenwert eingestellt.
Nunmehr werden die zu verschweissenden Enden des Sägeblattes in die Spannbacken-l und 2--so eingespannt, dass eine grösstmögliche Ausnutzung des Stauchweges erreicht wird. Der Zeiger --13-- muss dabei am Anschlag --16-- anliegen. Die Feder --10-- drückt dann die Enden des Sägeblattes mit einer gewissen Vorspannung gegeneinander. Eine saubere und parallele Anlage der beiden Stirnflächen des Sägeblattes ist natürlich Voraussetzung.
Durch Schwenken des Handspannhebels in Richtung des Pfeiles 17 wird der Strom eingeschaltet, so dass die eingespannten Enden des Sägeblattes auf Schweisstemperatur kommen. Durch weiteres Bewegen des Handspannhebels wird das im beweglichen Spannbacken eingesetzte Ende des Sägeblattes gegen das feststehende gedrückt, wobei sich Handkraft und Federkraft im entsprechenden Hebelübersetzungsverhältnis als Summenkraft auswirken und das teigig-flüssig gewordene Sägebandmaterial homogen und über die gesamte Querschnittsfläche verschweissen. Dabei bildet sich an der Schweissstelle ein austenitisches Gefüge. Nach Erreichen der Endlage des Handspannhebels, die durch das Anlegen des Zeigers-13-an dem Anschlag --15-- angezeigt wird, schaltet sich der Strom auf eine weniger hohe Amperezahl um.
Dadurch erfolgt unmittelbar nach dem Schweissen ein kurzzeitiges Glühen im Temperaturbereich von 800 bis 9300C.
<Desc/Clms Page number 3>
Durch dieses nur 2 bis 4 sec lang währende Glühen wird verhindert, dass sich das austenitische Gefüge durch ein zu schnelles Abkühlen zu Martensit ausbildet und die Schweissstelle hart, spröde und dadurch leicht brüchig macht.
Nach dem Glühen wird die Einspannung an dem Spannbacken --2-- gelöst und der Handspannhebel in seine Ausgangsstellung zum Anschlag --16-- zurückgeführt. Nach erneutem Spannen des Sägebandblattes in dem beweglichen Spannbacken --2-- wird ein Pendelglühen etwa 30 bis 60 sec lang in einem Temperaturbereich von 710 bis 7400C durchgeführt. Dieses Pendelglühen um den Aei-Punkt wird durch einen nicht dargestellten Programmzeitgeber od. dgl gesteuert. Es bewirkt eine Gefügeumbildung des Austenits bzw. des schon vorhandenen feinnadeligen Martensits in ein gleichmässiges feinkörniges sorbitisches Gefüge. Nach dem Pendelglühen wird das Sägeband ausgespannt und die Schweissstelle mechanisch bearbeitet.
Zerreissversuche, die an auf die beschriebene Art geschweissten Sägebändern vorgenommen wurden, zeigten, dass die Bruchstelle nicht in der Schweissnaht liegt, sondern etwas von ihr entfernt in einer Zone mit dem höchsten Ferrit-Gehalt. Die erreichten Festigkeiten betragen dabei im Mittel 86, 7% der Zugfestigkeit des nicht geschweissten Materials bei Sägeblättern aus unlegiertem Kohlenstoffstahl, die für Holzzerspanung angewendet werden, und bei Sägeblättern aus legiertem Kohlenstoffstahl, die für die Metallbearbeitung gebraucht werden, sind sogar im Mittel 90% der Zugfestigkeit des ungeschweissten Werkstoffes erreicht worden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verschweissen von Bandstahl, insbesondere von Bandsägeblättern für Metall-
EMI3.1
Schweissstelle bis zum Beginn des Schmelzens kurzzeitig durch einen Stromstoss erwärmt wird und dabei beide Enden mit einem dem jeweiligen Querschnitt des Bandmaterials entsprechenden Stauchschub aneinandergeschoben werden, daraufhin einer kurzzeitigen Glühung bei einer in dem Bereich zwischen a-und ss-Eisen liegenden Umwandlungstemperatur unterworfen und dann einer
EMI3.2