Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen im Ofen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Schweissen im Ofen und ist da durch gekennzeichnet, dass das Werkstück und mindestens ein in der Ofenwand vorge sehenes Schweissfenster relativ zueinander der art bewegt werden, dass die zu schweissende Naht sich vor dem Schweissfenster vorbei bewegt.
Es empfiehlt sich, das Werkstück nach dem Anlegen der Schweissnähte im gleichen Ofen auf eine weiter erhöhte Temperatur zu erwärmen und es alsdann ohne wesentliche Zwischenabkühlung in einen entsprechend vorgewärmten Glühofen zu bringen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Ver fahrens, welche Vorrichtung gekennzeichnet ist durch einen mit mindestens einem Schweiss fenster versehenen Ofen sowie durch Mittel, welche das Werkstück und das Schweiss fenster relativ zueinander derart bewegen, dass die zu schweissende Naht sich vor dem Schweissfenster vorbeibewegt.
Wird das Werkstück durch Heizgase un mittelbar erwärmt, so empfiehlt es sich, die Heizgase unter Überdruck dem das Werkstück enthaltenden Raum des Ofens zuzuführen und sie unter Unterdruck abzuführen, derart, dass der Druck vor den Schweissfenstern im Innern des Ofens mindestens annähernd dem Druck der Atmosphäre gleich ist.
Dient die Vorrichtung nach der Erfin dung zum Schweissen von Ringnähten an Rotationskörpern, so empfiehlt es sich, die Schweissfenster in den Ebenen der Ringnähte anzuordnen und Mittel vorzusehen, durch welche der Rotationskörper um seine Rota tionsachse gedreht werden kann.
Dient die Vorrichtung nach der Erfin dung zum Schweissen von Ringnähten an mindestens annähernd waagrecht im Ofen gelagerten Rotationskörpern, so empfiehlt es sich, ein System den Rotationskörper tragen der Rollen vorzusehen, mit denen der Rota tionskörper um seine Rotationsachse gedreht werden kann. In diesem Fall ist es vorteil haft, die Schweissfenster im obern Teil des Ofens anzuordnen.
An Hand der Zeichnung sollen im nach folgenden Ausführungsbeispiele des Werk stückes; des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt in Längsschnitt und Ansicht einen als Rotor für eine Gasturbine bestimm ten Rotationskörper in fertig geschweisstem und bearbeitetem Zustand.
Fig. 2 zeigt teils in Ansicht, teils in Längsschnitt einen Ofen mit einem darin liegenden, aus seinen nur vorbearbeiteten Teilstücken vorerst nur zusammengehefteten Rotationskörper.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den mittleren Teil des Ofens.
Der Rotationskörper nach Fig. 1 ist durch Ringnahtschweissungen 1 und 2 aus Teilstük- ken 3 bis 11 zusammengefügt.. Zur Herstel lung eines Rotationskörpers dieser Gattung werden die nur vorbearbeiteten Teilstücke zu- nächst durch Heftschweissung an den Ring nähten gruppenweise oder insgesamt mitein ander verbunden und alsdann in mindestens annähernd waagrechter Lage der Rotations achse zum Anwärmen in einen Ofen gelegt, wie dies. in Fig. 2 und 3 für einen insgesamt gehefteten Rotationskörper dargestellt ist, dessen Trommel mit 13 und dessen Wellen stummel mit 12 und 14 bezeichnet sind.
Die Trommel 13 des Rotationskörpers ist auf Rollen 15 gelagert und kann mit diesen mit Hilfe eines Getriebes 16 in beiden Dreh richtungen gedreht werden. Der nicht gezeich nete Antrieb der Welle 17 des Getriebes 16 ist derart zu wählen, dass er die Welle 17 sowohl im Sinn des Pfeils 18 wie auch ent gegengesetzt zu diesem anzutreiben vermag, und zwar mit verschieden einstellbarer Ge- schwindigkeit. Der Rotationskörper 12, 13, 14 kann somit während des Anwärmens bzw. während der Unterbrechungen des Schwei ssens mit erhöhter Geschwindigkeit gedreht werden, um, insbesondere längs seines Um fanges,
eine mindestens annähernd gleiche Temperatur zu erzielen bzw. dieselbe wieder herbeizuführen. Während des Schweissens da gegen kann er mit einer derart verminderten Geschwindigkeit gedreht werden, dass die selbe dem Fortschreiten der Schweissraupe entspricht. Nach Anlegen eines Stückes einer Schweissraupe kann er ferner mit erhöhter Geschwindigkeit gewendet werden, z. B., um unter Vermeidung wesentlicher Abkühlung dieses Stückes sogleich das gegenüberliegende Stück anlegen zu können. Ferner kann. der Rotationskörper jederzeit zum Stillstand ge bracht werden, z.
B., um bereits hergestellte Teile der Ringschweissnaht wieder entfernen zu können.
Die Rollen 15 sind auf der Ofensohle 19 gelagert. Letztere bildet zusammen mit den senkrecht zur Rotationsachse heranschiebbaren Seitenteilen 20 und 21 den Mittelteil des Ofens, welcher die Trommel 13 des Rotationskörpers umgibt. Über die Wellenstummel 12 und 14 des Rotationskörpers sind die Endteile 22 und 23 des Ofens in Richtung der Rotationsachse an den. Mittelteil des. Ofens herangeschoben.
Im obern Teil des Ofens sind Schweiss fenster 24 und 25 vorgesehen, welche in den Ebenen der auf der Trommel 13 bzw. auf den Wellenstummeln 12 und 14 des Rotationskör pers zu schweissenden Ringnähte angeordnet sind und nach Bedarf geöffnet und geschlos sen werden können. Der Rotationskörper kann im Ofen durch Strahlung erwärmt werden. Er kann auch, wie in Fig. 2 und 3 gezeichnet, unmittelbar durch Heizgase erwärmt werden. Im letzteren Fall ist es wichtig, die Heizgase unter Überdruck dem: das Werkstück enthaltenden Raum des Ofens zuzuführen.
Würde nämlich in diesem Raum ein Unterdruck entstehen, so würde durch ein geöffnetes Schweissfenster 24, 25 ein kalter Luftstrom eindringen und Span nungen im Werkstück hervorrufen. Ebenso muss aber auch vermieden werden, dass in die sem Raum ein Überdruck entsteht, denn sonst würde durch das geöffnete Schweissfenster ein. Heizgasstrom austreten und den Schweisser belästigen. Es ist daher ausserdem wichtig, die Heizgase unter Unterdruck aus dem das Werk stück enthaltenden Raum des Ofens abzufüh ren.
Der Überdruck der Zuführung und der Unterdruck der Abfühxatng der Heizgase sind derart einzustellen, dass der Druck vor den Schweissfenstern im Innern des Ofens minde stens annähernd dem Druck der Atmosphäre gleich ist.
Die Heizgase können durch Brenner 26 er zeugt werden, denen durch das Rohr 27 Brenn stoff und durch das Rohr 28 Luft unter ein stellbarem Überdruck zugeführt wird. Der Unterdruck in der in Fig. 2 und 3 nicht ge zeichneten Abführleitung der Heizgase kann durch einen drosselbaren Kamin oder durch eine andere einstellbare Saugvorrichtung er zeugt werden.
Der wie beschrieben geheftete und im Ofen gelagerte Rotationskörper wird mit Hilfe der Brenner 26 unter ständigem Drehen um seine Rotationsachse bei noch geschlossenen Schweiss fenstern 24, 25 auf eine vorbestimmte, unter halb der Schweisstemperatur liegende Tempe ratur erwärmt. Ist die vorbestimmte Tempe- ratur erreicht, so wird das in der Ebene der als die erste zu schweissenden Ringnaht ange ordnete Schweissfenster, z.
B. eines der Schweiss fenster 24, geöffnet, die Umdrehungsgeschwin digkeit des Rotationskörpers wird vermindert und gegebenenfalls zeitweise auf Null gebracht, und die Ringnaht wird durch das Schweiss fenster hindurch geschweisst, wobei das Werk stück und das Schweissfenster relativ zuein ander derart bewegt werden, dass die zu schweissende Naht sich vor dem Schweissfenster entweder stetig oder schrittweise vorbei bewegt.
.Dabei kann es sich empfehlen, im Stillstand oder in verminderter Drehgeschwin digkeit des Rotationskörpers zunächst nur einen kleinen Bruchteil des Umfanges der Ringnaht mit einer kurzen Schweissraupe zu belegen, den Rotationskörper alsdann mit stark erhöhter Drehgeschwindigkeit um etwa 180 zu drehen und alsdann bei wiederum verminderter oder auf Null gebrachter Dreh geschwindigkeit eine zweite, der ersten gegen überliegende kurze Schweissraupe anzulegen und, in dieser Weise fortfahrend, den Umfang der Ringnaht zunächst mit gleichmässig ver teilten kurzen Schweissraupen zu belegen, dann das Schweissfenster zu schliessen, bei wieder erhöhter Drehgeschwindigkeit einen Aus gleich der Temperatur abzuwarten, dann das Schweissfenster wieder zu öffnen,
den Rota tionskörper in verschiedenen Stellungen zum Stillstand zu bringen, einzelne Teile der Schweissraupen durch das Schweissfenster hindurch wieder zu entfernen und erst dann die entsprechende Lage der Schweissung zu vollenden.
Sollen Ringnähte geschweisst werden, wel che nicht auf der Trommel 13, sondern auf den Wellenstummeln 12 und 14 des Rota tionskörpers liegen, soll also statt der Schweiss fenster 24 eines der Schweissfenster 25 ge öffnet werden, so ist -zu beachten, dass die letzteren auf einer geringeren Höhe liegen als die ersteren und dass daher der Druck im Ofen etwas höher eingestellt werden muss, da mit der Druck vor dem zu öffnenden Schweiss fenster 25 im Innern des Ofens dem Druck der Atmosphäre gleich wird. Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens würden zum Teil vernichtet werden, wenn das Werkstück nach dem Anlegen der Schweiss nähte ohne vorheriges Glühen auf eine Tem peratur erkalten würde, welche unterhalb der vorbestimmten Temperatur liegt, auf der das Werkstück während des Schweissens im Ofen gehalten wurde.
Um dies zu verhüten, wird das Werkstück nach dem Anlegen der Schweiss nähte im gleichen Ofen auf eine weiter er höhte Temperatur erwärmt und alsdann ohne wesentliche Zwischenabkühlung in einen ent sprechend vorgewärmten Glühofen gebracht. Die weiter erhöhte Temperatur wird zweck mässigerweise derart gewählt, dass die Tempe ratur des Werkstückes, während dieses aus dem Ofen genommen und in den Glühofen gebracht wird, an keiner Stelle des Werk stückes unter die vorbestimmte Temperatur sinkt.
Es ist ein Vorteil des beschriebenen Ofens, dass das Werkstück durch Auseinan derschieben der Ofenteile 20 bis 23 sehr rasch zum Transport in den Glühofen frei zulegen ist, wodurch die Zwischenabkühlung sehr vermindert wird.
Die vorstehend gegebenen Erläuterungen und Vorschriften beziehen sich in der Haupt sache auf den Fall eines Rotationskörpers, der, im Ofen waagrecht gelagert, aus Teilstük- ken durch Ringnahtschweissung zusammen gefügt wird. Die Erfindung beschränkt sieh nicht auf diesen Fall.
An Hand dieser Er läuterungen und Vorschriften ist ein Fach mann vielmehr imstande, das Verfahren nach der Erfindung auch auf andere Fälle anzu wenden und insbesondere die Vorrichtung nach der Erfindung derart abzuändern, dass sie ein Schweissen in senkrechter Lage der Rotationsachse gestattet., ein Schweissen von Längsnähten und schliesslich ein Schweissen beliebig gestalteter Nähte an beliebig gestalte ten Werkstücken, wobei nicht ausschliesslich das Werkstück, sondern statt seiner auch der das Schweissfenster enthaltende Ofen oder auch ein als Schweissfenster enthaltender Ofenteil derart bewegt werden kann, dass die zu schweissende Naht sich vor dem Schweiss fenster vorbeibewegt.
Method and device for welding in a furnace. The invention relates to a method for welding in the furnace and is characterized in that the workpiece and at least one welding window provided in the furnace wall are moved relative to one another in such a way that the seam to be welded moves past the welding window.
It is advisable to heat the workpiece to a further increased temperature in the same furnace after creating the weld seams and then to bring it to an appropriately preheated annealing furnace without significant intermediate cooling.
The invention also relates to a device for carrying out the process, which device is characterized by a furnace provided with at least one welding window and by means which move the workpiece and the welding window relative to one another in such a way that the seam to be welded is in front moved past the welding window.
If the workpiece is heated directly by heating gases, it is advisable to supply the heating gases to the space of the furnace containing the workpiece under positive pressure and to discharge them under negative pressure, so that the pressure in front of the welding windows inside the furnace is at least approximately the pressure of the atmosphere is equal to.
If the device is used according to the invention for welding ring seams on bodies of revolution, it is advisable to arrange the welding window in the planes of the ring seams and to provide means through which the body of revolution can be rotated about its axis of rotation.
If the device according to the invention is used to weld ring seams on at least approximately horizontally mounted rotational bodies in the furnace, it is advisable to provide a system to carry the rotational body of the roles with which the rotational body can be rotated about its axis of rotation. In this case it is advantageous to arrange the welding windows in the upper part of the furnace.
On the basis of the drawing should piece in the following embodiments of the work; of the method and the device according to the invention are explained in more detail.
Fig. 1 shows a longitudinal section and a view of a rotor for a gas turbine determined th rotary body in the finished welded and machined state.
Fig. 2 shows partly in view, partly in longitudinal section, a furnace with a rotary body located therein, initially only stapled together from its only pre-processed parts.
Fig. 3 shows a cross section through the middle part of the furnace.
The rotary body according to FIG. 1 is joined together from partial pieces 3 to 11 by ring seam welds 1 and 2. To produce a rotary body of this type, the only pre-processed partial pieces are first connected to one another by tack welding on the ring seams in groups or as a whole then placed in an at least approximately horizontal position of the axis of rotation for heating in an oven, like this. is shown in Fig. 2 and 3 for a total of stapled rotary body, the drum with 13 and the shaft stub with 12 and 14 are designated.
The drum 13 of the rotating body is mounted on rollers 15 and can be rotated with the aid of a gear 16 in both directions of rotation. The drive, not shown, of the shaft 17 of the gear 16 is to be selected in such a way that it is able to drive the shaft 17 both in the direction of the arrow 18 as well as in the opposite direction to this, namely at different adjustable speeds. The rotary body 12, 13, 14 can thus be rotated at increased speed during the heating process or during the interruptions in the welding process, in order, in particular along its circumference, to
to achieve an at least approximately the same temperature or to bring about the same again. During welding, on the other hand, it can be rotated at such a reduced speed that the same corresponds to the progress of the welding bead. After creating a piece of a welding bead, it can also be turned at increased speed, e.g. B. to be able to immediately create the opposite piece while avoiding significant cooling of this piece. Furthermore can. the rotational body can be brought to a standstill at any time, z.
B. in order to be able to remove parts of the welded ring that have already been produced.
The rollers 15 are mounted on the furnace sole 19. The latter, together with the side parts 20 and 21 which can be pushed up perpendicular to the axis of rotation, forms the central part of the furnace, which surrounds the drum 13 of the rotating body. About the stub shaft 12 and 14 of the rotating body, the end parts 22 and 23 of the furnace in the direction of the axis of rotation to the. Middle part of the oven.
In the upper part of the furnace welding windows 24 and 25 are provided, which are arranged in the planes of the ring seams to be welded on the drum 13 or on the stub shafts 12 and 14 of the Rotationskör pers and can be opened and closed as required. The rotating body can be heated by radiation in the furnace. It can also, as shown in FIGS. 2 and 3, be heated directly by heating gases. In the latter case, it is important to supply the heating gases under positive pressure to the area of the furnace containing the workpiece.
If a negative pressure were to arise in this space, a cold air stream would penetrate through an open welding window 24, 25 and cause tension in the workpiece. However, it must also be avoided that an overpressure is created in this space, otherwise the open welding window would cause a. The flow of heating gas escapes and annoys the welder. It is therefore also important to remove the heating gases under negative pressure from the space of the furnace containing the workpiece.
The overpressure of the supply and the underpressure of the discharge of the heating gases are to be set in such a way that the pressure in front of the welding windows in the interior of the furnace is at least approximately the same as the pressure of the atmosphere.
The heating gases can be generated by burner 26, which is fed through the pipe 27 fuel and through the pipe 28 air under an adjustable pressure. The negative pressure in the in Fig. 2 and 3 not ge recorded discharge line of the heating gases can be generated by a chimney that can be throttled or by another adjustable suction device.
The stapled as described and stored in the oven rotating body is heated with the help of the burner 26 with constant rotation about its axis of rotation with the welding windows 24, 25 still closed to a predetermined temperature below half the welding temperature. Once the predetermined temperature has been reached, the welding window arranged in the plane of the first ring seam to be welded, e.g.
B. one of the welding window 24 is opened, the speed of rotation of the rotating body is reduced and possibly temporarily brought to zero, and the ring seam is welded through the welding window, the workpiece and the welding window are moved relative to one another in such a way that the seam to be welded moves past the welding window either continuously or step by step.
It may be advisable to initially cover only a small fraction of the circumference of the ring seam with a short welding bead when the rotating body is at a standstill or at a reduced rotational speed, then to rotate the rotating body by about 180 at a greatly increased rotational speed and then again at a reduced or With the rotation speed brought to zero, apply a second short welding bead opposite the first and, continuing in this way, first cover the circumference of the ring seam with evenly distributed short welding beads, then close the welding window, and when the rotation speed is increased again a compensation Wait for the temperature, then open the welding window again,
to bring the Rota tion body to a standstill in various positions, to remove individual parts of the weld beads through the welding window again and only then to complete the corresponding position of the weld.
If ring seams are to be welded that are not on the drum 13, but on the stub shafts 12 and 14 of the Rota tion body, so instead of the welding window 24 one of the welding windows 25 is to be opened, it should be noted that the latter is on a lower height than the former and that the pressure in the furnace must therefore be set somewhat higher, since the pressure in front of the welding window 25 to be opened inside the furnace becomes equal to the pressure of the atmosphere. The advantages of the method described would be partially destroyed if the workpiece, after creating the weld seams, would cool to a temperature below the predetermined temperature at which the workpiece was held in the furnace during welding without prior annealing.
To prevent this, the workpiece is heated to a further increased temperature in the same furnace after the welding seams have been created and then brought into a preheated annealing furnace without significant intermediate cooling. The further increased temperature is expediently chosen such that the temperature of the workpiece, while it is being removed from the furnace and brought into the annealing furnace, does not drop below the predetermined temperature at any point on the workpiece.
It is an advantage of the furnace described that the workpiece is very quickly exposed for transport to the annealing furnace by derschieben the furnace parts 20 to 23, whereby the intermediate cooling is very reduced.
The explanations and regulations given above mainly relate to the case of a body of revolution which, stored horizontally in the furnace, is joined together from parts by means of ring welds. The invention is not limited to this case.
On the basis of these explanations and regulations, a person skilled in the art is able to apply the method according to the invention to other cases and in particular to modify the device according to the invention in such a way that it allows welding in a vertical position of the axis of rotation Longitudinal seams and finally a welding of arbitrarily designed seams on arbitrarily designed workpieces, whereby not only the workpiece, but instead also the furnace containing the welding window or a furnace part containing the welding window can be moved in such a way that the seam to be welded moves before the welding window moved past.