<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Abbrennschweissverfahren und einen hydraulischen Schwingantrieb für mindestens eines der Werkstücke an einer Abbrennschweissmaschine zur Durchführung des Ver- fahrens. Die Erfindung kann in allen Zweigen des Maschinenbaus zum Schweissen von Teilen, vorzugsweise mit grossem Querschnitt sowie in solchen Fällen verwendet werden, wenn hohe Leistungsfähigkeit der Schweissmaschine erforderlich ist.
Im Gegensatz zum Stumpfschweissen, bei dem der Strom über die Teile durchgelassen wird, die dicht aneinander mit den Stirnseiten angedrückt sind, wird beim Abbrennschweissen einem der zu verschweissenden Teile eine fortschreitende Bewegung in der Richtung zum andern mitgeteilt, wobei vorher die Schweissspannung eingeschaltet wird.
Wenn die Stirnseiten der Teile bis zur Berührung der Kämme ihrer Mikrounebenheiten genähert werden, werden in diesen Berührungspunkten elektrische Kontakte gebildet. Infolge der hohen Stromdichte in diesen Stellen wird das Metall schnell erwärmt und flüssig. Durch Über- hitzung werden aus flüssigem Metall gebildete Brücken zerstört und bei der weiteren An- näherung der Teile werden Kontakte in andern Stellen gebildet.
Der Prozess der Bildung und der Zerstörung der Kontakte erfolgt ununterbrochen, dabei werden die Berührungsstellen der Teile auch unaufhörlich geändert, wodurch die Erwärmung der
Teile an der gesamten Oberfläche der zusammenzustossenden Stirnseiten gleichmässig erfolgt.
Dadurch wird eine hohe Qualität der Schweissverbindung gesichert, die im Ergebnis der Stauchung der Teile nach dem Erreichen der erforderlichen Erwärmungstemperatur an deren Stirnseiten erhalten wird.
Infolge der Erwärmungsgleichmässigkeit der Stirnseiten der Teile, worin der Vorteil des
Abbrennschweissens gegenüber dem Stumpfschweissen liegt, wurde es möglich, die Teile mit grossem
Querschnitt zu verschweissen, wozu sich das Stumpfschweissverfahren als ungeeignet erwies.
Der Prozess des Abbrennschweissens ist jedoch unvermeidlich mit erheblichen Metall- und
Wärmeverlusten verbunden, die durch explosionsartige Zerstörung der Brücken bedingt sind, welche vom Auswurf des erwärmten Metalls begleitet wird.
Die zur Zeit bestehenden vervollkommneten Verfahren des Abbrennschweissens gewährleisten die Herabsetzung der angegebenen Verluste durch kurzzeitige Erhöhungen der Vorschubgeschwindig- keit eines zu verschweissenden Teiles zum andern während des Abbrennvorgangs.
Es ist insbesondere ein Abbrennschweissverfahren bekannt, bei dem die zu verschweissenden
Teile angenähert werden, indem mindestens einem von ihnen eine fortschreitende Bewegung in der Richtung zum andern Teil mitgeteilt wird. Hier wird mindestens einer dieser Teile in gerad- linige Schwingbewegung längs der Linie der oben erwähnten fortschreitenden Bewegung gebracht, die Spannung den Teilen zu deren Abbrennen und Erwärmen dieser Teile während ihrer An- näherung zugeführt und dann an die zu verschweissenden Teile eine Stauchkraft (siehe
GB-PS Nr. 1, 162, 073) angelegt.
Das angegebene Verfahren wird durch eine Einspannvorrichtung in einer Abbrennstumpf- schweissmaschine durchgeführt, die stromführende Spannbecken zum Einspannen des zu ver- schweissenden Teils enthält, welche mit einem hydraulischen Antrieb zur Erzeugung einer gerad- linigen Schwingbewegung versehen und bewegbar an einer Säule angeordnet sind, die einen selbständigen Antrieb zur Erzeugung einer fortschreitenden Bewegung (siehe GB-PS Nr. 1, 350, 682) aufweist.
Die oben erwähnte Maschine weist einen Hydraulikzylinder mit zwei Arbeitsräumen auf, der zur Verschiebung eines der zu verschweissenden Teile bezüglich des andern dient.
Diese Verschiebung erfolgt als geradlinige Schwingbewegung mit Hilfe eines hydraulischen
Antriebs, der einen Mechanismus für die abwechselnde Zuführung der Druckflüssigkeit in jeden der Arbeitsräume des Hydraulikzylinders der oben erwähnten Maschine darstellt, welcher an diesen Zylinder mittels zwei Hydraulikleitungen angeschlossen ist, die abwechselnd als Druck- und Abflussleitung dienen.
Das Gehäuse des Hydraulikzylinders ist starr mit der Säule der Maschine verbunden und die Stangen zweier Kolben, von denen jeder in einem Einzelraum untergebracht ist, stützen sich gegen die Wände einer Nut, die in der stromführenden Spannbacke ausgeführt ist. Die Schwing- bewegung der stromführenden Spannbacken zusammen mit dem in ihnen eingespannten Teil
<Desc/Clms Page number 2>
erfolgt in den Grenzen des Spielraums zwischen dem Vorsprung einer dieser Spannbacken und der Vertiefung in der Säule, in die dieser Vorsprung eintritt. Die Schwingungsamplitude ist durch den Hub jedes Kolbens begrenzt und für beide Richtungen konstant.
Während des Schweissens wird die resultierende Geschwindigkeit des schwingenden Teils, die sich aus der gleichbleibenden Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung der Säule und der veränderlichen Geschwindigkeit der geradlinigen Schwingbewegung der stromführenden Spann- backen bezüglich der Säule zusammensetzt, zyklisch geändert. Dabei wird die resultierende
Geschwindigkeit in jener Halbperiode der Schwingbewegung des Teils gesteigert, wo nach der
Anfangsberührung der Stirnseiten die Bewegungsrichtung des Teils mit der fortschreitenden
Bewegung der Säule übereinstimmt, wodurch sich die Berührungsfläche vergrössert und den Wert erreicht, bei dem das Abbrennen aufhört und die Erwärmung der zu verschweissenden Teile durch das Widerstandsverfahren erfolgt.
In der nächsten Halbperiode, in der die Laufrichtung des Teils entgegengesetzt ist, wird die Berührungsfläche verkleinert und der Abbrennvorgang setzt wieder ein.
Dank einer solchen kombinierten Erwärmung (durch das Abbrenn- und Widerstandsverfahren) gelingt es, ihre Gleichmässigkeit über die gesamte Oberfläche der anzustossenden Stirnseiten zu gewährleisten und dabei Metall- und Wärmeverluste auf ein Mindestmass herabzusetzen.
Es ist zu bemerken, dass die Effektivität des beschriebenen Verfahrens je höher ist, desto näher die Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung der Säule, durch welche die Gegen- bewegung der zu verschweissenden Teile gekennzeichnet wird, zur Geschwindigkeit des Abbrennens der Stirnseiten der angegebenen Teile liegt.
Bei der Gleichheit dieser Geschwindigkeit sind die Pausen, d. h. die Zeitspannen in jedem
Zyklus der Schwingbewegung, innerhalb deren die zu verschweissenden Teile nicht berührt werden, minimal und die Erwärmung zeigt sich am intensivsten.
Wenn die Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung geringer als die Abbrenngeschwindigkeit ist, wird der Abstand zwischen den Stirnseiten der zu verschweissenden Teile nach jedem Zyklus der Schwingbewegung vergrössert, was die Verlängerung der Pausen beim Stromdurchgang und die Verminderung der Erwärmungszeit hervorruft sowie zur Senkung der Schweissleistung führt.
Wenn die Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung grösser als die Abbrenngeschwindigkeit ist, wird der Abstand zwischen den Teilen nach jedem Zyklus der Schwingbewegung vermindert, was letzten Endes zum Abklingen von Schwingungen und zum Aufhören des Abbrennens führt. Der Erwärmungsvorgang erfolgt nach dem Widerstandsverfahren und es kommt im weiteren zum Kurzschluss, bei dem die Menge der zu entwickelnden Wärme sprungartig herabgesetzt und die Gleichmässigkeit deren Verteilung über die Oberfläche der zu berührenden Stirnseiten verschlechtert wird.
In der Praxis ist es sehr schwierig, die Gleichheit zwischen der Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung und der Abbrenngeschwindigkeit einzuhalten, da die Abbrenngeschwindigkeit von der Temperatur der zu verschweissenden Teile abhängt, welche im Prozess des Schweissens erhöht wird und ihrerseits von der Oberfläche der anzustossenden Stirnseiten, der Rauhigkeit deren Flächen, den zufälligen Schwankungen der Schweissspannung und andern Faktoren beeinflusst wird.
Man kann im Prinzip die angegebene Gleichheit der Geschwindigkeiten während des Schweissens durch zwei Verfahren halten.
Man kann die Geschwindigkeit der Gegenbewegung der Teile erstens je nach dem Wert des
EMI2.1
fahren verwendet wird, bei dem die Teile angenähert werden, indem einem von ihnen nur eine fortschreitende Bewegung (siehe JP-PS Nr. 46-8567) mitgeteilt wird.
Man kann zweitens versuchen, die Selbstregelung des Abstands zwischen den zusammenstossenden Stirnseiten der zu verschweissenden Teile je nach dem Abbrennen dieser Stirnseiten vorzunehmen.
Die Durchführung beider angegebenen Verfahren wird dadurch behindert, dass die zu ver-
<Desc/Clms Page number 3>
schweissenden Teile während der Annäherung zwei unabhängige Bewegungen vollziehen (eine fort- schreitende und eine Schwingbewegung), weshalb es ziemlich kompliziert oder im Falle der
Selbstregelung unmöglich ist, die Anpassung der korrigierenden Änderung der Geschwindigkeit der einen Bewegung an die entsprechenden Parameter der andern vorzunehmen.
Die vorgenommenen Versuche, die Gleichheit zwischen der Geschwindigkeit der Annäherung der Teile und der Geschwindigkeit deren Abbrennens ohne eine solche Anpassung zu gewährleisten, ergaben keine positiven Resultate, da die Trägheit der mechanischen Baugruppen einer Ab- brennstumpfschweissmaschine (in der beschriebenen technischen Lösung die der Säule und ihres
Antriebs) und der elektrischen Ausrüstung, die die fortschreitende Bewegung steuert, zu einer
Verzögerung und linearen Ungenauigkeit bei der Ausführung der Steuerbefehle führte, welche kommensurabel sind oder sogar zeitliche und lineare Parameter der Schwingbewegung überschreiten, was den durch diese Schwingbewegung entstandenen Effekt auf Null brachte.
Zweck der Erfindung ist es, den angegebenen Mangel zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Abbrennschweissverfahren und einen solchen hydraulischen Schwingantrieb für mindestens eines der zu verschweissenden Werkstücke an einer Abbrennschweissmaschine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die
Erhöhung der Schweissleistung und des Wirkungsgrades der Abbrennschweissmaschine im Ergebnis der Selbstregelung des Abstands zwischen den in Berührung zu bringenden Stirnseiten der zu verschweissenden Teile je nach dem Abbrennen dieser Stirnseite gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Abbrennschweissverfahren, bei dem die
Schweissspannung den zu verschweissenden Werkstücken für deren Abbrennen und Erwärmung während der Annäherung dieser Werkstücke zugeführt wird, und bei dem mindestens eines der zu verschweissenden Werkstücke während der Bewegung der Werkstücke zueinander in lineare
Schwingung entlang der Bewegungslinie versetzt wird und dann an die Werkstücke eine Stauch- kraft angelegt wird, erfindungsgemäss eine Schwingung erzeugt wird, deren Amplitude in Richtung zum andern Werkstück grösser ist als in der umgekehrten Richtung.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, durch eine Bewegung die relative Gegen- bewegung der zu verschweissenden Teile nach dem gewünschten Gesetz der Geschwindigkeits- steigerung und-Verminderung zu gewährleisten, das den optimalen Erwärmungsbedingungen der zusammenzustossenden Stirnseiten entspricht. Dadurch wird die Selbstregelung des Abstands zwischen den in Berührung zu bringenden Stirnseiten der zu verschweissenden Werkstücke im
Masse des Abbrennens dieser Stirnseiten erreicht.
Die Selbstregelung besteht in folgendem : Die Bewegung eines Teiles in der Richtung zum andern, die von einer äusseren Bewegungskraft (mit der Kraft des hydraulischen Antriebs) bewirkt wird, erfolgt so lange, bis der Widerstand gegen diese Bewegung seitens des andern Teils diese Kraft übersteigt. Wenn dieser Zeitpunkt eher kommt, als der erstgenannte Teil den Weg zurücklegt, der der Amplitude in der Richtung dessen Annäherung mit dem zweitgenannten Teil gleich ist, sind diese Teile in bezug aufeinander in einer solchen Zeitspanne unbeweglich, wie sie zum Zurücklegen des Wegs erforderlich ist, der der Differenz zwischen der angegebenen Amplitude und dem faktisch zurückgelegten Weg gleich ist.
Nach Ablauf dieser Zeit beginnt die Bewegung des ersten Teils in entgegengesetzter Richtung. Da für die Bewegung in dieser Richtung keine Hindernisse vorhanden sind, ist dabei die Grösse des Abstands, den der erste Teil in der angegebenen Richtung zurückgelegt hat, immer ein und dieselbe und der verdoppelten Grösse der für Schwingungsbewegung in genannter Richtung angegebenen Amplitude gleich.
So bleibt bei beliebigen Änderungen der Abbrenngeschwindigkeit der Abstand zwischen den Stirnseiten der zu verschweissenden Teile zum Zeitpunkt deren maximalen Auseinanderführung voneinander konstant, was es gestattet, die Pausen auf ein Mindestmass herabzusetzen und die erwärmende Stromwirkung maximal auszunutzen. Dadurch wird die Schweissleistung und der Wirkungsgrad der Abbrennschweissmaschine erhöht.
Weiterhin zeugt die Unveränderlichkeit des angegebenen Abstands davon, dass in allen Phasen der Schwingbewegung die Stabilität relativer Stellungen der zu verschweissenden Teile während des ganzen Schweissvorganges erreicht ist. Infolgedessen werden Kurzschlüsse ausgeschlossen und
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<Desc/Clms Page number 5>
dieses Teils in der Richtung dessen Annäherung mit dem andern Teil mitgeteilt wird, als bei der Bewegung desselben Teils in der entgegengesetzten Richtung (in der Richtung der Aus- einanderführung). Ein solches Gesetz der Annäherung der Teile gewährleistet deren periodische
Annäherung und Auseinanderführung.
Bei der Auswahl der Amplitude wird die Masse der beweglichen Säule der Abbrennstumpf- schweissmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Reibungskräfte, die bei der Bewegung dieser Säule entstehen, Material der zu verschweissenden Teile, Oberfläche und
Form deren Querschnitte sowie Frequenz der Schwingbewegung berücksichtigt.
Vom Zeitpunkt der Berührung der Stirnseiten der Teile beginnt der Schweissstrom sie zu durchfliessen. In diesem Zeitpunkt besteht die Berührungszone der Teile aus einzelnen Punkt- kontakten zwischen den Kämmen der Mikrounebenheiten. Diese Kontakte werden unter Einwirkung des die letzteren durchfliessenden Stroms allmählich erwärmt und gesprengt. Die Explosionen der
Kontakte werden vom Metallauswurf begleitet. An der Stelle der gesprengten Kontakte werden Krater gebildet und, da die Teile fortsetzen, sich zu nähern, in andern Stellen des zu verschweissen- den Querschnitts entstehen neue Kontakte von verschiedener Grösse. Diese neuen Kontakte werden wieder erwärmt und gesprengt. Es erfolgt der Abbrennvorgang der Stirnseiten der zu ver- schweissenden Teile.
Im Ergebnis der Explosionen kleiner Kontakte wird die Berührungszone ausgeglichen und die neuen Kontakte werden in der Fläche vergrössert. Die Vergrösserung der Kontaktfläche führt zur Verlängerung der Zeit deren Existenz und folglich zu deren bedeutenden Verformung wegen der fortlaufenden Annäherung der Teile.
Dies führt zur weiteren Vergrösserung der Fläche der Berührungszone der Teile und zum all- mählichen Aufhören der Explosionen der Kontakte, d. h. zur Unterbrechung des Abbrennvorganges.
Während der Auseinanderführung der Teile wird die Berührungszone verkleinert, und nimmt eine Form der einzelnen Punktkontakte an.
Diese Kontakte werden allmählich dünner, bis der diese durchfliessende Strom sie so erwärmt, dass die Kontakte sich zu sprengen beginnen. Es kommt zu einer neuen Etappe des
Abbrennvorganges der Teile.
Nach Beendigung der Auseinanderführung der Teile wird zwischen ihnen eine unbedeutende
Funkenstrecke gebildet. Darauf folgt die nächste Schwingungsperiode und, da die Amplitude bei der Bewegung des schwingenden Teils in der Richtung dessen Annäherung mit dem andern Teil grösser ist, als bei der Bewegung desselben Teils in entgegengesetzter Richtung, erfolgt die Annäherung der Teile. Danach wiederholt sich der Prozess der Bildung, der Erwärmung und der Explosionen von Kontakten von neuem.
Da die Amplitude bei der Bewegung des Teils in der Richtung der Auseinanderführung für alle Schwingungsperioden immer die gleiche ist, so bleibt die Grösse der Funkenstrecke zwischen dem zu verschweissenden Teilen immer stabil. Mit andern Worten wird der Abstand zwischen den anzustossenden Stirnseiten der angegebenen Teile im Masse des Abbrennens dieser Stirnseiten selbsteingestellt.
Die Stabilität der Funkenstrecke gestattet es, die letztere auf ein Mindestmass herabzusetzen und somit die Pausen beim Durchfliessen eines Schweissstroms durch die Teile maximal zu verkürzen. Dies beschleunigt den Abbrennvorgang der Teile und damit intensiviert deren Erwärmung, was die Schweissleistung erhöht.
Da vor Beginn jedes Zyklus der Schwingungen ein und dieselbe Funkenstrecke gebildet wird, so sind die Flächengrössen (und folglich die Widerstandswerte) der Berührungszone der Teile, die ein und derselben Phase verschiedener Perioden der Schwingbewegung entsprechen, für alle Perioden einander gleich. Dies zeugt von der Gleichheit der Annäherungsgeschwindigkeit der Teile und deren Abbrenngeschwindigkeit in jedem Zyklus der Schwingbewegung und folglich von den erreichten rationalsten Schweissbedingungen.
Es wird die Differenz zwischen der Amplitude bei der Bewegung des schwingenden Teils in der Richtung der Annäherung des letzteren mit dem andern Teil und der Amplitude bei der Bewegung desselben Teils in entgegengesetzter Richtung in Grenzen von 0, 01 bis 2 mm gewählt. Bei solchen Werten der Amplitudendifferenz ist der Abbrennvorgang der Teile stabil, wodurch
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
<Desc/Clms Page number 7>
02- 21 und 22-- sowie Rückschlagventile --23 und 24-- eingeschaltet werden.
Die Rückschlagventile-23 und 24-- sind an den hydraulischen Leitungen --19 und 20-- so angeordnet, dass jedes von ihnen die Zuführung der Druckflüssigkeit aus der Druckleitung in die Abflussleitung gewährleistet und die Überströmung dieser Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung verhindert.
Die Drossel --22-- dient zur Einstellung des Hubs des Kolbens nach links (in den Zeich- nungen) und die Drossel-21-zur Hubeinstellung des angegebenen Kolbens nach rechts. Die besagten Drosseln sind so eingestellt, dass das in den Hydraulikzylinder --2-- zuzuführende
Volumen der Druckflüssigkeit, das die Bewegung des Teils in der Richtung der Annäherung des letzteren mit dem andern Teil gewährleistet, grösser ist als das Volumen der Flüssigkeit, das die Bewegung desselben Teils in entgegengesetzter Richtung sichert, d. h. in der Richtung der Auseinanderführung (in den Zeichnungen - die Bewegung des Kolbens --3-- nach rechts). Infolgedessen ist der Hub des Kolbens --3-- nach links grösser als der dieses Kolbens nach rechts.
Da der Hub des Kolbens --3-- die Amplitude der Schwingungsbewegung des Teils bestimmt, die mit dem oben beschriebenen hydraulischen Antrieb erzeugt wird, ist die besagte Amplitude in der Halbperiode, die der Bewegung des Teils in der Richtung der Annäherung des letzteren mit dem andern Teil entspricht, grösser als in der Halbperiode, die der Bewegung desselben Teils in der Richtung der Entfernung entspricht. Die Werte dieser Amplitude werden in beiden Halbperioden durch die Einstellung des Querschnitts der Drosseln --21 und 22-- vorgegeben.
Zum Ausgleich der möglichen Leckverluste der Druckflüssigkeit sind die Leitungen --9 und 10-- über die Drosseln --25 bzw. 26-- an das Speisesystem --27-- angeschlossen.
Der oben beschriebene hydraulische Antrieb arbeitet wie folgt. Beim Einschalten des Antriebs beginnt die Welle --16-- das Exzenterwerk --15-- zu drehen. Das letztere verdrängt, indem es auf die Plunger --13 und 14-- einwirkt, die Druckflüssigkeit abwechselnd aus den Arbeitsräumen --17 und 18-- in die Leitungen --9 bzw. 10--. Das Volumen der verdrängten Flüssigkeit werden durch die Grösse der Exzentrizität "e" des Exzenterwerks --15-- und durch die Durchmesser der Plunger --13 und 14-bestimmt.
Angenommen, dass vor dem Beginn des Drehens das Exzenterwerk --15-- in der Stellung ist, die in Fig. l gezeigt ist. Bei dem Drehen um 1800 verdrängt das Exzenterwerk --15- aus dem Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11- in die Leitung --9- ein Flüssigkeitsvolumen und nimmt die Stellung ein, die in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei wird, da der Plunger --14-- stetig an das Exzenterwerk --15-- angedrückt ist, der Arbeitsraum --18-- des Hydraulikzylinders --12- um dasselbe Volumen vergrössert.
Der Strom der Flüssigkeit mit dem Inhalt V wird in zwei Ströme V, und V2 geteilt. Der Strom V fliesst aus der Leitung --9-- in die hydraulische Leitung --19-- und gelangt über das Rückschlagventil --23-- und die Drossel --21-- in den Arbeitsraum --18-- des Hydraulikzylinders --12--. Der Strom V2 fliesst durch die Leitung --9-- in den Arbeitsraum --6-- des Hydraulikzylinders --2-- und verschiebt den Kolben --3- nach rechts, indem er aus dem Arbeitsraum --7-- die Flüssigkeit
EMI7.1
--10-- inArbeitsraum --18-- des Hydraulikzylinders --12-- abgeleitet.
Da die Durchmesser der Stangen --4 und 5-- einander gleich gross sind, ist die Arbeits-
EMI7.2
-3- seitens- 18-- des Hydraulikzylinders --12-- in die Leitung --10--. Der Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11-- wird um dasselbe Volumen V vergrössert.
Der Strom der Flüssigkeit mit dem Volumen V wird in zwei Ströme V3 und V4 geteilt. Der Strom V 3 fliesst aus der Leitung --10-- in die hydraulische Leitung --20-- und gelangt über das Rückschlagventil --24-- und die regelbare Drossel --22-- in den Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11--. Der Strom V4 verschiebt, nachdem er durch die Leitung --10-- in den
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
verdrängt. Diese Flüssigkeit wird durch die Leitung --9-- in den Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11-- abgeleitet.
Es ist leicht zu verstehen, dass das Volumen der Flüssigkeit, die aus dem Arbeitsraum - des Hydraulikzylinders-12-- (V3 + V,) verdrängt ist, dem Volumen der Flüssigkeit
EMI8.2
Durch Einstellung des Durchgangsquerschnitts der Drosseln --21 und 22-- werden die Werte der Volumina V, bzw. V3 vorgegeben. Bei Vorgabe V3 < Vi wird V4 > V2 erhalten. Mit andern Worten ist der Hub des Kolbens --3-- nach links, der die Amplitude der Schwingungen des Teils in der Halbperiode bestimmt, in der die Bewegung des Teils in der Richtung der Annäherung erfolgt, grösser als der Hub nach rechts, der die angegebene Amplitude in der Halbperiode bestimmt, in der sich derselbe Teil in der Richtung der Auseinanderführung bewegt.
Den oben beschriebenen hydraulischen Antrieb kann man auch zur Erzeugung der gegenläufigen Schwingbewegungen der beiden zu verschweissenden Teile ausnutzen. Dazu wird teilweise die konstruktive Ausführung der Abbrennstumpfschweissmaschine so geändert, dass die unbewegliche Säule der angegebenen Maschine, die, wie es oben beschrieben wurde, mit dem Gehäuse des Hydraulikzylinders --2-- verbunden ist, in der Richtung zur beweglichen Säula dieser Maschine verschiebbar angeordnet ist, d. h. beide Säulen beweglich ausgeführt werden.
Im Falle, wenn die Abbrennstumpfschweissmaschine konstruktiv so ausgeführt ist, dass der Kolben --3-- deren Hydraulikzylinder --2-- eine Stange --4-- aufweist, wodurch die Arbeitsflächen des Kolbens seitens des Arbeitsraums --6-- und seitens des Arbeitsraums --7-- ungleich sind, wird der hydraulische Antrieb-l-entsprechend der in Fig. 3 und 4 bezeigten Variante verändert.
Der oben beschriebene hydraulische Antrieb-l-ist gemäss dieser Variante mit einer hydraulischen Leitung --28-- versehen (Fig. 3), deren eines Ende mit jener der Leitungen verbunden ist, welche mit einem grösseren (gegenüber der Grösse der Arbeitsfläche des Kolbens --3--) der
EMI8.3
- mit- geschaltet.
Der hydraulische Antrieb-l-arbeitet gemäss der oben beschriebenen Variante wie folgt.
Beim Drehen des Exzenterwerks-15-aus der Stellung, die in Fig. 3 gezeigt ist, in die Stellung, welche aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird aus dem Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11-- in die Leitung --9-- die Flüssigkeit mit dem Volumen V verdrängt. Der Arbeitsraum - -18-- des Hydraulikzylinders --12-- wird um dasselbe Volumen vergrössert.
Der Strom der Flüssigkeit mit dem Volumen V wird in zwei Ströme V5 und V6 ähnlich geteilt, wie es oben beschrieben wurde. Der Strom V5 fliesst durch die hydraulische Leitung --19-- in den Arbeitsraum --18-- des Hydraulikzylinders --12--. Der Strom V6 gelangt in den Arbeitsraum - 6-- des hydraulikzylinders --2-- und verschiebt den Kolben --3-- nach rechts, indem er aus
EMI8.4
ist, wird durch die hydraulische Leitung --28-- in den Abflussbehälter --29-- geleitet.
Beim weiteren Drehen des Exzenterwerks --15-- in die Stellung, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Flüssigkeit mit dem Volumen V aus dem Arbeitsraum --18-- des Hydraulikzylinders --12-- in die Leitung-10-- verdrängt. Der Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11-- wird um denselben Inhalt V vergrössert.
Der Strom der Flüssigkeit mit dem Volumen V wird in drei Ströme Vg, V10 und Vll geteilt.
Der Strom V 9 gelangt durch die hydraulische Leitung --20-- in den Arbeitsraum --17-- des
<Desc/Clms Page number 9>
Hydraulikzylinders --11--. Der Strom Vlo wird durch die hydraulische Leitung --28-- (da die Drossel --30-- offen bleibt) in den Abflussbehälter --29-- geleitet. Der Inhalt des Stroms V10 wird durch die Grösse des vorgegebenen Durchgangsquerschnitts der Drossel --30-- bestimmt und ist dem Volumen des Stroms V 8 (Fig. 4) gleich.
EMI9.1
Inhalt Vil ist, gelangt in den Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11--. In denselben Arbeitsraum --17-- wird auch der Strom V12 eingelaufen, der aus dem Speisesystem --27-- kommt.
Dabei wird die Grösse des Durchgangsquerschnitts der Drossel --25-- so vorgegeben, dass die Gleichheit eingehalten wird :
EMI9.2
gleich ist, welche in den Arbeitsraum --17-- des Hydraulikzylinders --11-- eingelaufen ist.
Weiter sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Abbrennstumpfschweissverfahrens unter Laborbedingungen mit Hilfe verschiedener Abbrennstumpfschweissmaschinen mit der Leistung der Schweisstransformatoren von 150 bis 300 kVA angeführt.
Beispiel 1 : Es wurden zwei Halbringe geschweisst, die aus legiertem Stahl hergestellt sind, deren Stirnseitenfläche 900 mm2 betrug.
Einem dieser Halbringe wurde die Schwingbewegung mit einer Frequenz von f = 14 Hz mitgeteilt. Die Schwingungsamplitude betrug in der Halbperiode, die der Bewegung des Teils in der Richtung der Annäherung entspricht, Al = 0, 25 mm und in der Halbperiode, die der Bewegung des Teils in der Richtung der Auseinanderführung entspricht, A2=0,15 mm. Somit war die Differenz der Werte der Amplitude A A 0, 10 mm gleich.
Als die Teile abgeschmolzen und bis auf die erforderliche Temperatur erwärmt wurden, wurde an die letzteren die Schwingungskraft angelegt.
Die Schweisszeit betrug 4 bis 5 s. Nach bekannter Technologie, bei der die Schwingungsamplitude für beide Halbperioden dieselbe ist, wurden für die Schweissung der genannten Teile 10 s in Anspruch genommen.
Beispiel Z : Es wurden zwei Rohre aus niedriggekohltem Stahl geschweisst, deren Querschnitt 4000 mm2 betrug.
Die Parameter des Schweissvorganges waren : f = 16 Hz ;
EMI9.3
gebenen Teile 60 s aufgewandt.
Beispiel 3 : Es wurden zwei Eisenbahnschienen aus hochgekohltem Stahl geschweisst, deren Querschnitt 8600 mm2 betrug.
EMI9.4
<Desc/Clms Page number 10>
Die Schweisszeit betrug 35 s. Nach bekannter Technologie wurden dafür 80 s aufgewandt.
Beispiel 4 : Es wurden zwei Walzprofile von quadratischem Querschnitt geschweisst, die aus Titanlegierung hergestellt sind, deren Querschnitt 2000 mm'betrug.
Die Parameter des Schweissvorganges waren : f = 5 Hz ;
EMI10.1
5 mm ;A2 = 0, 5 mm ; A A = 2 mm.
Die Schweisszeit betrug 30 s. Nach bekannter Technologie wurden dafür 50 s aufgewandt.
EMI10.2
deren Querschnitt 25000 mm3 betrug.
Die Parameter des Schweissvorganges waren : f = 24 Hz ; A 1 = 0, 7 mm j
EMI10.3
A A = 0, 5 mm.
Die Schweisszeit betrug 180 s. Nach bekannter Technologie wurden für die Schweissung der angegebenen Werkstücke 400 s aufgewandt.
EMI10.4
Die Parameter des Schweissvorganges waren : f = 40 Hz ;
EMI10.5
55 mm ;A2 = 0, 30 mm A A = 0, 25 mm.
Die Schweisszeit betrug 25 s. Nach bekannter Technologie wurden dafür 35 s aufgewandt.
EMI10.6
Die Parameter des Schweissvorganges waren : f = 20 Hz ;
Al = 1, 5 mm ;
EMI10.7
Profile 70 s aufgewandt.
Oben sind konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung angeführt, die verschiedene Änderungen und Modifikationen zulassen, welche für den Fachmann auf diesem Gebiet der Technik offensichtlich sind.
Es sind auch andere Modifikationen der Erfindung möglich, welche von dem Wesen und dem Ln den Patentansprüchen festgelegten Umfang der Erfindung nicht abweichen.