Verfahren zur elektrischen Widerstands-Nahtschweissung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrischen Wider- stands-Nalitsehweissuxig von zwei metallenen Werkstückteilen zwischen zwei rotierenden Elektroden, welche Werkstückteile aus einem Stoff mit einem elektrischen, spezifischen Widerstand von höchstens
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0,1-Q <B>mm</B> 2 be stehen, z. B. aus Aluminium oder einer seiner Legierungen.
Bei bekannten Nahtschweissverfahren wer den die zwei zusammenzuschweissenden Werk stückteile gemeinsam zwischen zwei Elektro den hindurchgeführt, welche die Form von drehbaren Scheiben, gewöhnlich aus Kupfer, haben, welche gegeneinander auf die Werk stückt-eile gepresst werden, so dass eine innige Berührung zwischen den zu schweissenden Teilen und zwischen diesen und den Elektro- den erhalten wird. Der Schweissstrom kann kontinuierlich oder intermittierend sein. In dem letzteren. Fall besteht der Schweissvor gang darin, eine Reihe von dicht benachbar ten, sich überlappenden Schweissstellen her zustellen.
Es ist bei Werkstücken aus Metall mit niedrigem elektrischem, spezifischem Widerstand, z. B. Aluminium, schwierig, eine zufriedenstellende Naht herzustellen, da ein dichter Abstand der Schweissstellen nicht leicht erhalten werden kann. Wenn z. B. eine Maschine so eingestellt ist, dass sie zwanzig Schweissstellen auf 25 mm ergeben soll, so wurde gefunden, dass nur ungefähr die Hälfte der erforderlichen Anzahl Schweiss- stellen tatsächlich vorhanden war.
Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn versucht wird, eine zweite Schweissstelle nahe einer fertigge stellten herzustellen, der Widerstandsweg für die neue Schweissstelle im Nebenschluss mit dem benachbarten Schweissweg steht und der Strom derart verteilt wird, dass die Schweiss temperatur nicht erreicht wird.
Durch die Erfindung wird diese Schwie rigkeit weitgehend überwunden. Erfindungsgemäss wird zwischen jede Elektrode und einen der beiden zusammen zuschweissenden erkstückteile ein Streifen eines Metalles von höherem elektrischem, spe zifischem iderstand und höherem Schmelz punkt als das Metall der Werkstückteile ein gelegt und mit dem zugehörigen Werkstück relativ zu den Elektroden bewegt. Eisen o er Stahl ist ein geeignetes Material für die Streifen.
Die Streifen können am. Werkstück tiefe sägt sein oder sie können getrennt abgestützt sein. Nach der Herstellung einer Nahtschwei ssung werden die Streifen mit Vorteil vom Werkstück entfernt.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird bei sonst gleichen Verhältnissen der von einer andern Elektrode fliessende Strom kleiner als wenn die Werkstückteile ohne die zusätz- liche darstellenden Streifen ge- schweisst würden. Dies gestattet, Maschinen, mit niedrigerer Leistung, z. B. für das Schweissen von Eisen oder weichem Stahl auch für Metalle mit niedrigerem, spezifischem Widerstand zum Verschweissen zu benutzen.
Das Verfahren erlaubt, wie sich praktisch gezeigt hat, eine bessere Ausnützung der elek trischen Energie, da, wenn der Hauptteil der Schweisswärme in den beigegebenen Streifen entsteht, welche die Wärme weniger gut lei ten, als die Werkstückteile, weniger Wärme verluste entstehen. Dagegen wurde gefunden, dass durch die Wärmeausbreitung in Rich tung der unverschweissten Werkstückteile diese in zweckdienlicher Weise vorgewärmt werden können, wodurch zwischen den Werk stückteilen an der Schweissstelle ein kleinerer elektrischer Übergangswiderstand auftritt, was das Verschweissen erleichtert.
Das Verfahren ist vorteilhaft, wenn es sich um das Aufbringen einer Umhüllung aus dem eingangs erwähnten Material auf; ein elektrisches Kabel handelt, bei welchem ein Streifen dieses Materials um den Kabelkör per gebogen wird und radial abstehende Flanschen gebildet werden, welche dann längs des Kabels zusammenzuschweissen sind.
Dadurch, dass nach dem Verfahren gemäss der Erfindung die sich drehenden Elektroden die Oberfläche der zwischengelegten Metall streifen berühren, ist es, wie sich ergeben hat, nicht nötig, Schiritte zu -unternehmen, um Oxyde oder andere Unreinigkeiten von den zu schweissenden Oberflächen zu entfernen. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, wenn eine Umhüllung auf einen elektrischen Kabelkör per aufgebracht wird, da hier das Entfernen von Unreinigkeiten auf der Umhüllung eine schädliche Wirkung auf das dielektrische Material haben kann.
Zwei beispielsweise Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Ausübung des erfin dungsgemässen Verfahrens sind auf der bei liegenden Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist ein Grundriss der Vorrichtung für Nahtschweissung von Kabelumhüllungen. Fig. 2 ist ein: senkrechter Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, in grösserem Massstab. Fig. 3 ist eine nochmals vergrösserte An sicht eines Teils der Fig. 2; Fig. 4 ist ein Teilaufriss einer Maschine für Nahtsehweissung von Blechen, und Fig. 5 ist eine grössere Ansicht eines Teils der Fig. 4.
Nach Fig. 1, 2 und 3 besitzt die Naht schweissmaschine 1 zwei aus Kupferscheiben bestehende Elektroden 2 und 3, von welchen die Elektrode 2 auf einem Träger 4 angeord net ist, der am Körper der Maschine 1 fest ist, und die Elektrode 3 an einem angelenkten Arm 5 gelagert ist, welcher um einen Zapfen drehbar ist, der durch das Gehäuse der Ma schine 1 getragen wird. Die Drehung des Armes 5 wird durch eine hydraulische Ein richtung in der üblichen Weise gesteuert, um den durch die Elektrode 3 auf das Werkstück ausgeübten Druck einzustellen. Die Vorrich tung wird für das Anbringen einer Alumi niumumhüllung auf einem Kabelkörper 6 be nutzt.
Die Umhüllung besteht aus einem Streifen Aluminium 7, der um den Kabelkör per 6 gebogen ist und dessen zwei Längsrän der zu zwei aufstehenden Flanschen 8 und 9 umgebogen werden. Diese zwei Flansche und zwei zwischen den Teilen 2, 8 bzw. 3, 9 ange ordnete Stahlstreifen 10 bzw. 11 gehen zwi schen den Elektroden 2 und 3 hindurch.
Die Streifen 10 und 11 gehen in der Rieh tung der Pfeile von Spulen 12 und 13 über Führungsscheiben 14 und 15, die auf einer Grundplatte 16 angeordnet sind, und werden gegen die Flansche 8 und 9 durch einstellbare Führungsglieder 17, 18 gepresst, welche auch auf der Grundplatte 16 angeordnet sind. Während des Schweissvorganges haften die Streifen 10 und 11 leicht an den Flanschen 8 und 9 an. Sie werden bei Beendigung der Schweissung durch zwei zugespitzte Füh rungsglieder 19, 20 entfernt, die auf einer Grundplatte 21 einstellbar angeordnet. sind. Die Streifen gehen dann über weitere Füh rungsscheiben 22, 23 bis zu Aufnahmespulen 24, 25.
Die Aufnahmespulen 24, 25 werden mit einer solchen Geschwindigkeit angetrie ben, dass die Streifen zwischen den Elektro den 2 und 3 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Kabelkörper 6 hindurchgehen. Beide Elektroden 2 und 3 können sich auf ihren Spindeln 26, 27 frei drehen, wobei die Ge schwindigkeit des Durchganges des Kabels durch die Schweissvorrichtung durch die Ge schwindigkeit gesteuert wird, mit welcher die Aufnahmetrommel für das Kabel angetrieben wird. In Fig. 4 und 5 ist die Schweissvorrich tung 31 der Art, bei welcher die obere Elek trode 32 durch einen Elektromotor angetrie ben wird. Der Antrieb wird auf die Elektrode 32 über eine Welle 33, über Getriebe 34, 35 und eine senkrechte Welle übertragen, die durch ein Gehäuse 36 hindurchgeht.
Das Ge häuse 36 kann sich frei in senkrechter Rich tung im Kopf 37 der Vorrichtung unter der Wirkung eines Hebels 38 bewegen, welche Be wegung durch hydraulische Mittel mit Steue rung durch ein Fusspedal 39 in der üblichen Weise erreicht wird, um den auf das Werk stück durch die Elektrode 32 ausgeübten Druck zu steuern. Die untere Elektrode 40 kann sich frei in ihrem Lager 41. drehen. Zwei Metallbleche 42 und 43 werden. zwi schen den Elektroden 32 und 40 nahtge schweisst, wobei (las obere Blech 42 das Blech 43 überlappt. Ein Stahlstreifen 44 geht zwi schen dein Blech 42 und der Elektrode 32 hindurch, und ein gleicher Streifen 45 gebt zwischen dein untern Blech 43 und der Elek trode 40 hindurch.
Die Streifen 44 und 45 werden mit den Blechen 42 und 43 durch ein nicht gezeigtes System von Führungsgliedern und Scheiben in Verbindung gebracht, wel ches gleich dein in Fig. 1 gezeigten ist. Bei dieser Vorrichtung werden jedoch die Auf nahmespulen für die zwei Streifen 4-I, 45 intermittierend durch Steuerung der An triebsmittel für die Elektrode 32 angetrieben. so dass die Streifen zwischen den Elektroden 32 lind 40 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Bleche 42 und 43 hindurchgehen.
Es folgen Angaben über Schweissvor gänge, welche mit der in bezug auf Fig. 4 und 5 beschriebenen Vorrichtung durchge führt werden. In. einem ersten Fall war die geschweisste Aluminiumlegierung eine Aluminium-Magne sium-Legierung mit 1. ?! 0/o Magnesium und die elektrische Leistung 16 kVA. Bei einem zwei ten Fall war das geschweisste Metall handels übliches reines Aluminium und die Leistung 22 kVA. Die kVA-Werte wurden durch Mul tiplizieren der Ablesungen von Voltmeter und Amperemeter im Primärkreis des Schweiss transformators erhalten. Der Strom war intermittierend, indem er nur in der einen Halbperiode des 50 periodigen Wechselstro mes floss.
In jedem Fall wurden Nahtschwei ssungen bei einer Geschwindigkeit von 3,9 m/Min. zwischen zwei Blechen von je 0,9 mm Dicke gemacht, wobei als Widerstände zwei Streifen aus ausgeglühtem Stahl mit 10/0 Kohlenstoffgehalt benützt wurden, von wel chen auch jeder 0,9 mm. Dicke hatte. Zugprü fungen, welche an den erzielten Schweissstel len gemacht wurden, zeigten, dass Nähte mit 930/o der Festigkeit des Metalles erhalten werden. Obschon in diesen beiden Fällen Stahlstreifen von gleicher Dicke wie die des zu schweissenden Metalles benützt wurden, wurde gefunden, class die relative Dicke der Streifen und des Werkstückes in Übereinstim mung mit den elektrischen Erfordernissen verändert werden kann. Wenn z.
B. bei den beschriebenen Fällen der Strom während einer Stromperiode fliesst und nur für eine halbe Periode unterbrochen wird, kann die Dicke der Streifen auf 0,4 mm herabgesetzt werden. Eine geeignete Dicke für die Streifen kann bei irgendwelchen gegebenen Verhält nissen leicht durch Versuche ermittelt werden.