CH380261A - Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines Bolzens an einem Metallwerkstück durch elektrisches Lichtbogenschweissen und nach diesem Verfahren mit einem Bolzen versehenes Werkstück - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines Bolzens an einem Metallwerkstück durch elektrisches Lichtbogenschweissen und nach diesem Verfahren mit einem Bolzen versehenes Werkstück

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CH380261A
CH380261A CH8046459A CH8046459A CH380261A CH 380261 A CH380261 A CH 380261A CH 8046459 A CH8046459 A CH 8046459A CH 8046459 A CH8046459 A CH 8046459A CH 380261 A CH380261 A CH 380261A
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CH
Switzerland
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workpiece
bolt
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arc
welding
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Application number
CH8046459A
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English (en)
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Pieter Van Den Blink Willem
Herman Ettema Eelke
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Philips Nv
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/20Stud welding
    • B23K9/201Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis
    • B23K9/202Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis by means of portable equipment, e.g. stud welding gun

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  • Arc Welding Control (AREA)

Description


  Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines     Bolzens    an einem Metall  werkstück durch elektrisches     Lichtbogenschweissen    und nach diesem Verfahren mit einem     Bolzen     versehenes Werkstück    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und  eine Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines  Bolzens an einem Metallwerkstück durch elektrisches       Lichtbogenschweissen    und auf ein nach diesem Verfah  ren mit einem angeschweissten Bolzen versehenes Werk  stück.  



  Dieses Schweissverfahren wird nachstehend der  Kürze halber als     Bolzenschweissen    bezeichnet.  



  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum       Bolzenschweissen,    bei dem der Schweissvorgang über  einen ringförmigen, auf dem Werkstück aufruhenden  und mit dem Bolzen zusammenarbeitenden, schlacken  bildenden Körper eingeleitet wird und nach einer be  stimmten Brenndauer des Bogens der Bolzen, im fol  genden auch Stift genannt, durch diesen Körper hin  durch in Richtung des Werkstückes bewegt wird.  



  Bei diesem bekannten Verfahren wird die Bogen  länge durch die Abmessungen des Startkörpers bedingt,  der auch den Bogen einleitet und die Bogendauer regelt.  



  Die Bogendauer und somit das Schweissergebnis  sind stark vom Erweichen und mithin von der Gestalt,  der Zusammensetzung und der elektrischen Leitfähig  keit des Körpers abhängig, der auch als Patrone be  zeichnet wird.  



  Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren und eine  Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, die Bo  gendauer auf jeden gewünschten Wert einzustellen und  diese Dauer somit unabhängig von den Eigenschaften  der Patrone zu machen.  



  Gemäss der Erfindung wird beim Verfahren gleich  zeitig mit der Einleitung des Schweissvorganges oder  kurze Zeit nachher eine vom schlackenbildenden Kör  per getrennte Festhaltevorrichtung in Betrieb gesetzt,  die den Bolzen während des     Erweichens    des Körpers    im Abstand vom Werkstück festhält, wobei nach einer  Startzeit, während welcher Strom den Körper durch  fliesst, jedoch noch kein Bogen vorhanden ist, im  Augenblick der Bogenerzeugung eine Vorrichtung zum  Dosieren der übrigen     Festhaltezeit    betätigt wird.    Es sei bemerkt, dass es bekannt ist, bei einer Bolzen  schweisspistole einen Stift mittels einer Festhaltevor  richtung während des Schweissvorganges einige Zeit im  Abstand vom Werkstück zu halten.

   Bei dieser Vor  richtung findet kein schlackenbildender Körper Ver  wendung, aber der Stift hat an seinem freien Ende einen  vorbearbeiteten Punkt, der     abschmelzbar    ist und die  Bogenlänge mitbestimmt. Diese Vorrichtung arbeitet  mit einem zuvor eingestellten Zeitrelais, das gleich  zeitig mit dem Strom eingeschaltet wird. Die Erregung  des Zeitrelais ist infolgedessen nicht notwendigerweise  an die Erzeugung des Bogens verbunden. Deshalb fällt  die vom Zeitrelais dosierte     Festhaltezeit    nicht notwen  digerweise mit der Bogenzeit zusammen.    Dem Verfahren nach der Erfindung fehlt dieser  Nachteil, während sie den Vorteil hat, dass keine vor  bearbeiteten Stifte verwendet zu werden brauchen.  



  Auch besondere Massnahmen zum Verhüten, dass  der schlackenbildende Körper vorzeitig unter dem  Druck des Stiftes bricht, wie ein     Papphaltering    am  Körper, oder eine besondere Zusammensetzung des  Körpers sind bei Anwendung des Verfahrens nach der  Erfindung nicht mehr unbedingt nötig.  



  Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens  nach der Erfindung ist vom bekannten Typ, der mit  einem in der Längsrichtung beweglichen Halter für den  Bolzen versehen ist, welcher Halter mit einem Glied,  z. B. einer Feder, zusammenarbeitet, um ihn in     Rich=          tung    zu dem Werkstück hin zu bewegen, wobei eine      Vorrichtung, um den Halter zeitweilig im Abstand vom  Werkstück festzuhalten, und eine einstellbare Dosier  vorrichtung für die     Festhaltezeit    vorgesehen sind.  



  Gemäss der Erfindung ist diese     Dosiervorrichtung     so ausgebildet, dass sie auf einen beim Entstehen des  Bogens auftretenden Vorgang wie eine Strom- oder  Spannungsänderung anspricht.  



  Schaltungsanordnungen, die dies bewirken, sowie  weitere Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden  an Hand der Zeichnung näher erläutert.  



       Fig.    1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine       Bolzenschweisspistole,    die sich zum Durchführen des  Verfahrens nach der Erfindung eignet;       Fig.    2 ist eine graphische Darstellung des Verlaufes  der Spannung, der Stromstärke und der Verschiebung  des Stiftes während des Schweissvorganges;       Fig.    3 und 4 sind Schaltbilder.  



  Die Pistole nach     Fig.    1 hat einen Griff 1, durch den  ein Stromkabel 2 und die nicht dargestellten Steuer  leitungen hindurchgeführt sind.  



  In diesem Griff 1 befindet sich auch ein Schalter 3,  der mittels eines Knopfes 4     betätigbar    ist. Mittels dieses  Schalters ist ein nicht dargestellter magnetischer Schal  ter     betätigbar,    der gleichzeitig den Schweissstrom ein  schaltet und eine Spule 5 im Kopf 6 der Pistole erregt.  



  Die Spule 5 hat einen durchbohrten Weicheisen  kern. Dieser besteht aus zwei Teilen, nämlich einem  festen Teil 7 und einem beweglichen Teil B. Der beweg  liche Teil 8 des Eisenkernes ist flexibel, zum Beispiel  durch biegsame Glieder 9, mit kegelförmigen Klemm  segmenten 10 verbunden, die sich in einer kegelförmi  gen Kammer 11 befinden.  



  Wenn die Spule 5 nicht erregt ist, werden die Kern  teile 7 und 8 durch Federn 12     auseinandergedrückt,     wodurch die Klemmsegmente 10 frei in der Kammer 11  liegen. Dabei kann eine verschiebbare Buchse 13, die  durch die Klemmsegmente 10 hindurchgeführt ist,  unbehindert auf und ab bewegt werden.  



  Die Buchse 13 ist in Lagern 14 und 15 geführt und  trägt am unteren Ende einen Halter 16 für einen an ein  Werkstück 17 anzuschweissenden Bolzen 18.  



  Zwischen dem Ende des Bolzens 18 und dem Werk  stück 17 wird ein ringförmiger, schlackenbildender  Körper 19 angeordnet.  



  Die Pistole ruht mit Stützen 20 auf dem Werkstück.  An der Buchse 13 ist ein Flansch 21 befestigt, auf den  eine Feder 22 einwirkt, die bestrebt ist, die Buchse 13  mit dem Halter 16 in Richtung des Werkstückes 17 zu  bewegen.  



  Wenn die Spule 5 erregt wird, ziehen die Kernteile 7  und 8 einander an. Die Segmente 10 werden längs der  kegelförmigen Wand der Kammer 11 emporgezogen.  Infolgedessen wird die Buchse 13 wie dargestellt fest  geklemmt und somit der Stift 18 im Abstand vom  Werkstück gehalten.  



  Die Buchse 13 ist um eine Strecke a angehoben, die  der Höhe des Körpers 19 entspricht, gegebenenfalls  zuzüglich eines bestimmten Masses, das als Vorsprung  bezeichnet wird und einem Abstand entspricht, auf  dem der Bolzen in das Werkstück 17 eindringen kann,    wenn dieses an dieser Stelle flüssig ist, was bei der Bil  dung des Schmelzbades erfolgt.  



  Unter der Einwirkung der Bogenwärme zerfällt der  Körper 19, jedoch erst dann, wenn die Festhaltevor  richtung, das heisst die Klemmvorrichtung 10, ausser  Betrieb gesetzt worden ist; dann kann die Buchse 13  sich unter der Einwirkung der Feder 22 um die Strecke  a verschieben. Dabei wird der Bolzen 18 in das Schmelz  bad gedrückt.  



       Fig.    2 zeigt drei Diagramme übereinander. Die  Abszisse deutet die Zeit an.  



  Die obere Linie V zeigt den Verlauf der sekundären  Schweissspannung V in bezug auf die Zeit. Die mittlere  Linie 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Strom I und  der Zeit.  



  Die untere Linie     g'    stellt die Verschiebung des  Bolzens 18 als Funktion der Zeit dar.  



  Bei A wird der Strom eingeschaltet. Die Festhalte  vorrichtung wird in der Regel auch in diesem Zeitpunkt  in Betrieb gesetzt, obgleich dies auch einen Augenblick  später erfolgen kann, jedoch jedenfalls bevor der  schlackenbildende Körper 19 zu zerfallen anfängt.  



  Der Abstand     A-B    stellt die sogenannte Startzeit    dar.  Die     Leerlaufspannung        Vo    bleibt in dieser Zeit  nahezu konstant. Der Strom     Io    wächst langsam.    Bei<I>B,</I> das heisst nach einer Startzeit<I>AB,</I> die völlig  oder teilweise einen Teil der     Festhaltezeit    bildet, zündet  der Bogen. Dabei weist der Strom eine Änderung, und  zwar eine Zunahme auf     IB    auf, während die Spannung  auf<I>VB</I> absinkt. Bei C ist die Bogenzeit verstrichen.  Dann sinkt der Bolzen eine Strecke a in das Schmelz  bad ein. Der Schweisskreis ist dann kurzgeschlossen  und die Spannung fällt auf<I>VK</I> ab. Bei<I>D</I> hört der  Schweissvorgang auf.  



  Gemäss einem wichtigen Merkmal der Erfindung  wird die Zeit     BC,    das heisst die Bogenzeit und gleichzei  tig auch die restliche     Festhaltezeit    des Bolzens<B>18</B> vom  Punkt B an durch einen Zeitschalter dosiert.  



  Zu diesem Zweck findet die in B auftretende Ände  rung des Stromes oder die in diesem Zeitpunkt auftre  tende Abnahme der Spannung Verwendung.  



  Ersteres erfolgt bei der Anwendung der Schaltungs  anordnung nach     Fig.    3, das zweite bei der Anwendung  der Schaltungsanordnung nach     Fig.    4.  



  Das Schalten in Abhängigkeit von der Spannung  erweist sich als universeller, weil für Körper 19 ver  schiedener Grösse der Wert von<I>VB</I> nahezu der gleiche  ist, während der Wert von     IB    von der Stromeinstellung  abhängig ist, die für Schweisspatronen 19 verschiedener  Grösse veränderlich ist.  



  In beiden Schaltungsanordnungen nach     Fig.    3 und       Fig.    4 bezeichnet 23 einen Schweisstransformator, 24  einen magnetischen Schalter, 25 ein für niedrige Steuer  spannung geeignetes Hilfsrelais, 26 einen Gleichrichter,  5 die Sperrspule in der Pistole (siehe     Fig.    1) und 3 den  Druckschalter in der Schweisspistole.  



       Fig.    3 zeigt weiter einen Hilfstransformator 27 für  niedrige Steuerspannung, einen Hilfstransformator 28      zum Speisen der Sperrspule 5, ein Zeitrelais 29 und  einen Stromtransformator 30 für dieses Relais.  



  In beiden Schaltbildern ist die Schaltpistole selbst  fortgelassen. Nur die Spule 5 und der Steuerschalter 3  sind angegeben.  



  Der Bolzen 18 ist um eine Strecke     a1    gegen den  Druck der Feder 22 angehoben.  



  Die Schaltung ist derartig, dass durch Betätigung  des Schalters 3, das heisst durch Eindrücken des Knop  fes 4 an der Pistole, die Spule des Schalters 24 durch  das Relais 25 erregt wird. Infolgedessen wird dem  Transformator 23 Strom aus den Leitungen 31 und  32 zugeführt und der Schweisskreis 33, 34, 18, 19, 17,  35 geschlossen. Auch wird über den geschlossenen  Kontakt 36 des noch nicht erregten Zeitrelais 29 der  Transformator 28 eingeschaltet, so dass über den Gleich  richter 26 die Spule 5 erregt und somit die Festhalte  vorrichtung 10 für den Bolzen betätigt wird. Der Bol  zen 18 kann nunmehr nicht herabsinken.  



  In dem Augenblick, in dem der Bogen zündet,  ergibt sich im Schweisskreis 33, 34, 18, 19, 17, 35 eine  Stromänderung, wodurch der Stromtransformator 30  das Zeitrelais 29 erregt. Dieses schaltet nach einer ein  gestellten Zeit     (BC    in     Fig.    2) den Transformator 28  mittels des Kontaktes 36 aus, wodurch die Spule 5  spannungslos und der Bolzen losgelassen wird. Dieser  kann dann in das Schmelzbad     hineinsinken.    Dann wird  der Schalter 3 losgelassen und die Pistole vom ange  schweissten Bolzen 18 abgenommen.  



  In der Schaltungsanordnung nach     Fig.    4 findet man  weiter: einen Hilfstransformator 36 für niedrige  Steuerspannung und auch für die Speisung der Sperr  spule 5, einen Gleichrichter 37, Widerstände 38 und 39,  ein spannungsempfindliches Relais 40 und ein sehr  schematisch dargestelltes elektronisches Zeitrelais 41.  Die Speisespannung für dieses muss an 42 und 43 an  gelegt werden. Zwei Kontakte sind mit 44 und 45 be  zeichnet.  



  Im dargestellten Zustand ist das Relais 40     unerregt.     Die Kontakte 44 und 45 des Zeitrelais 41 sind unmittel  bar miteinander verbunden, so dass das Relais 41 erregt  ist.  



  Wenn der Schalter 3 jetzt geschlossen wird, wird  ähnlich wie bei der Anordnung nach     Fig.    3 der  Schweisskreis 33, 34, 18, 19, 17, 35 geschlossen.  



  Die     Sekundärleerlaufspannung    des Schweisstrans  formators 23 schaltet über den Gleichrichter 37 und  den Widerstand 39 (der Widerstand 38 ist kurzge  schlossen) das Relais 40 ein, wodurch die Kontakte 44  und 45 unterbrochen und das Zeitrelais 41 in die     Null-          lage    versetzt wird. Die Spule 5 wird über den Transfor  mator 36 und den Gleichrichter 26 erregt. Auch wird    in den Kreis     37-40    noch der Widerstand 38 eingeschal  tet.  



  Zündet jetzt der Bogen, so fällt die     Leerlaufspan-          nung    auf der Sekundärseite 33 des Schweisstransforma  tors erheblich ab, zum Beispiel auf etwa 30 V (siehe       Fig.    2). Die Widerstände 38 und 39 sind so bemessen,  dass bei etwa 45 V das Relais 40 abfällt, wodurch die  Kontakte 44 und 45 unmittelbar miteinander verbun  den werden und das Zeitrelais 41 wirksam wird. Nach  der eingestellten Zeit wird dann die Spule 5 spannungs  los und der Widerstand 38 wiederum kurzgeschlossen.  Der Schalter 3 wird losgelassen und elektrisch ist der  Zustand jetzt wieder so, wie er in dem Schaltbild der       Fig.    4 dargestellt ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Befestigen eines Endes eines Bol zens an einem Metallwerkstück durch elektrisches Lichtbogenschweissen, bei welchem Verfahren der Schweissvorgang über einen ringförmigen, auf dem Werkstück aufruhenden und mit dem Bolzen zusam menarbeitenden, schlackenbildenden Körper eingeleitet und nach einer bestimmten Brenndauer des Bogens der Bolzen durch diesen Körper hindurch in Richtung des Werkstückes bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Einleitung des Schweissvorganges oder kurze Zeit nachher eine vom schlackenbildenden Körper getrennte Festhaltevorrichtung in Betrieb ge setzt wird, die den Bolzen während des Erweichens des Körpers im Abstand vom Werkstück festhält, wobei nach einer Startzeit,
    während welcher Strom den Kör per durchfliesst, jedoch noch kein Bogen vorhanden ist, im Augenblick der Erzeugung des Bogens eine Vor richtung zum Dosieren der dann noch übrigbleibenden Festhaltezeit betätigt wird. II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, die mit einem in seiner Längs richtung beweglichen Halter für den Bolzen versehen ist, welcher Halter mit einem Glied zusammenarbeitet, das bestrebt ist, ihn in Richtung zu dem Metallwerk stück hin zu bewegen, wobei eine Vorrichtung, um den Halter zeitweilig im Abstand vom Werkstück festzu halten und eine einstellbare Dosiervorrichtung für die Festhaltezeit vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass diese Dosiervorrichtung so ausgebildet ist, dass sie auf einen Vorgang anspricht, der bei der Erzeugung des Bogens auftritt. III. Mit einem nach dem Verfahren nach Patent anspruch I befestigten Bolzen versehenes Metallstück.
CH8046459A 1958-11-14 1959-11-11 Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines Bolzens an einem Metallwerkstück durch elektrisches Lichtbogenschweissen und nach diesem Verfahren mit einem Bolzen versehenes Werkstück CH380261A (de)

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