Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Widerstandsschweissung von Stählen durch Abschmelzung Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur elektrischen Widerstands-Stumpfschweissung von Stählen .durch Abschmelzung, mit einer Widerstands- vorwärmung der Schweissteile, sowie die dazugehö rige Einrichtung. Die Erfindung kann bei jeder Wi- derstands-Stumpfschweissung durch Abschmelzung mit Vorwärmung verwendet werden ; besondere Vorteile bietet sie jedoch bei der Schweissung von chrom- und molybdänlegierten Stählen.
Bei der bekannten Stumpfschweissung durch Ab schmelzung mit Widerstandsvorwärmung wird durch wegs derart vorgegangen, dass der eine Schweissteil in den festen und der andere in den beweglichen Teil der Maschine eingespannt wird ; beide Teile sind hierbei in den Sekundärkreis des Schweisstrans- formators eingeschaltet. Nach dem Anschliessen des Schweisstransformators an das elektrische Netz be ginnt sich der bewegliche Teil der Maschine mit einer Grundgeschwindigkeit dem festen Teil zu nä hern, welche Geschwindigkeit der für die Abschmel zung notwendigen gleich ist.
Bei gegenseitiger Berüh rung werden die Schweissteile zum Teil durch den Kurzschlusstrom erwärmt ; hierbei kommt es an den Backen, in denen die Schweissteile eingespannt sind, zu einer Spannungssenkung, durch die eine Umkehr bewegung hervorgerufen wird. Die Berührung beider Gegenstände wird unterbrochen, wobei die Spannung wiederum den vollen Wert erreicht und eine erneute Umkehrbewegung bewirkt, so dass die Schweissteile einander erneut berühren ; dies wiederholt sich so lange, bis die Temperatur an der Berührungsstelle einen solchen Wert erreicht, dass bei der Berührung kein Kurzschluss auftritt, sondern ein Lichtbogen überspringt.
Die Schweissteile nähern sich einander stets mit der ursprünglichen Geschwindigkeit unter gleichzeitiger Abschmelzung ; nach der Abschmel- zung einer bestimmten Länge der Schweissteile wird der Strom unterbrochen, und die Schweissteile wer den mit erhöhter Geschwindigkeit zusammengedrückt, wodurch die Verbindung hergestellt wird.
Die Schweissteile sind zweckmässig während des Schweissvorganges in Backen eingespannt; die inten siv gekühlt werden und somit den Werkstücken die Wärme abnehmen. Da die Grundgeschwindigkeit des beweglichen Maschinenteiles während der Näherungs berührungen, jener der bei der Abschmelzung auf tretenden gleich ist - die verhältnismässig gering ist - steigt die Temperatur der herausragenden Enden der Schweissteile nur langsam an ; eine grosse Menge an Wärmeenergie geht durch Abführung in die Einspannbacken verloren. Die Durchwärmetiefe der herausragenden Enden ist gross.
Diese Durch wärmetiefe hat einen bedeutenden Einfluss auf die Güte der Verbindung, insbesondere bei chrom- und molybdänlegierten Stählen ; sofern bei diesen Stählen an den Verbindungsstellen unveränderte physikali sche Eigenschaften erhalten werden sollen, so ist es notwendig, dass die Durchwärmetiefe möglichst klein wird, d. h. die Vorwärmung muss möglichst schnell durchgeführt werden.
Der Nachteil des bisherigen Stumpfschweissens durch Abschmelzung mit Vorwärmung besteht darin, dass während der ersten Phase des Schweissvor- ganges, d. h. während der Vorwärmung, die Wider standserwärmung, die durch die Näherungsgeschwin- digkeit, durch die Berührungsdauer und durch Ab trennung der Schweissteile gegeben ist, von den Parametern abhängt, die mit Rücksicht auf die Bedürfnisse der zweiten Phase des Schweissvorgan- ges einzustellen sind, d. h. die Abschmelzung kann mit Rücksicht auf die spezifischen Umstände des gege benen Falles nicht gesondert geregelt werden.
Die angeführten Nachteile wurden durch die Erfindung beseitigt. Sie betrifft ein Verfahren zur elektrischen Widerstandsschweissung von Stählen durch Abschmelzung, insbesondere von chrom- und molybdänlegierten Stählen, bei welchem Verfahren die Schweissteile vor dem eigentlichen Schweissen dadurch vorgewärmt werden, dass sie mehrmals ein ander bis auf Berührung genähert und beim Strom übergang aneinander angedrückt und wieder von einander entfernt werden.
Das Wesen des erfindungs- gemässen Verfahrens besteht darin, dass während der Vorwärmung durch Einstellen der Anpresskraft, der Berührungsdauer und der Berührungsunterbrechung der Schweissteile sowie der Anzahl dieser Berührun gen die Tiefe der Vorwärmungszone in den Schweiss- teilen geregelt wird. Die Einrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens besitzt einen feststehenden Presszylinder und eine hydraulische, die Kolbenbe wegung in diesem Presszylinder steuernde Einrich tung.
Diese Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass auf den Druckraum der Press- zylinders ein Abschaltschieber derart angeschlossen ist, dass dieser bei den Vorwärmungsberührungen und bei der Abschmelzung den Druckraum mit dem Regulier-Drosselventil für die Einstellung des An- pressdruckes verbindet und bei dem eigentlichen Anpressen den Druckraum von diesem Ventil ab schaltet, und dass ein Doppelregler mit einem Ventil für die Regelung der Berührungsunterbrechungszeit vorgesehen ist, hinter welches Ventil ein den Flüs- sigkeits-Ein- und Auslass in den Reversierzylinder steuernder Blockierungsschieber angeschlossen ist,
wobei der Kolben des Reversierzylinders derart mit dem Zähler der Vorwärmungsimpulse verbunden ist, dass hierdurch der die Reversierbewegung des Kol bens des Presszylinders steuernde Reversierschalter ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Der für die Verdrehung des Vorwärme-Impuls zählers dienende Mechanismus wird vorzugsweise mittels eines Elektromagneten in- bzw. ausser Betrieb gesetzt, oder auch mittels einer anderen, ähnlich wir kenden Einrichtung. Um das Übertragen der Druck spitzen in den Reversierzylinder während der Rück bewegung des Presskolbens zu verhindern, kann der Kolben des Blockierungsschiebers mit einer Zugstange verbunden sein, die an den beweglichen Maschinen teil mittels einer Gleitkupplung und mittels eines Kupplungsarmes derart verbunden ist, dass die Ver bindung dieses Armes mit dem Kolben eingestellt werden kann, um ein bestimmtes Axialspiel mit Rücksicht auf die Bewegung des Armes samt dem Kolben einzuhalten;
dadurch wird erreicht, dass der Kolben jeweils ohne Verzögerung während der bei den Bewegungen, die Bewegung der Zugstange ver folgt, so dass die Druckspitze nicht auf den Rever- sierkolben übertragen wird.
Um zu verhindern, dass die aus dem Druck raum des Presszylinders abfliessende Flüssigkeit die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung in dem Re- versierzylinder beeinflussen kann, ist der Blockie- rungsschieber vorteilhafterweise teils mit einem Rück schlagventil versehen und teils mittels einer Leitung direkt mit einem Behälter verbunden.
Das Rück schlagventil verhindert dann durch Verschieben des Blockierungsschieberkolbens nach rechts den Abfluss der Flüssigkeit aus dem Reversierzylinder über das Regelventil, den Druckraum des Presszylinders und den Verteiler in den Behälter ; die direkte Verbin dung des Blockierungsschiebers mittels einer Lei tung mit dem Behälter ermöglicht, dass bei der Verschiebung des Blockierungsschieberkolbens nach rechts, der Reversierzylinder über das Regelventil auf diesem kürzeren Weg mit dem Behälter verbunden ist.
In der Zeichnung ist ein praktisches Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung schematisch dargestellt. Der feste Teil der Maschine 1 trägt die Einspannbacke 2 und den Einspannzy linder 3 samt der Gegenbacke 4 ; der bewegliche Teil der Maschine 5 trägt den anderen Einspannzylinder 6 samt den Einspannbacken 7, B. Die Einspannzylinder 3 und 6 werden mittels der Verteiler 9, 10 von einer nichteingezeichneten Druckquelle hydraulisch betätigt. Der bewegliche Teil der Maschine 5 wird mittels des Kolbens 11 des Presszylinders 12 betä tigt. Der Presszylinder 12 ist mit einem Druckraum 13 und einem Rückschlagraum 14 versehen.
Der Press- kolben 11 ist als Differentialkolben ausgeführt und wird mittels eines Vierwegverteilers 15 hydraulisch betätigt, der auf bekannte Art mittels zweier Elek tromagneten 16, 17 und eines zweiarmigen Hebels 18 gesteuert wird.
Der Verteiler 15 hat vier Lagen In der I. Lage, wo beide Magneten 16, 17 stromlos sind, überführt der Verteiler 15 die Druckflüssigkeit von der Pumpe 19 in den Rückschlagraum 14 des Presszylinders 12 und gleichzeitig aus dem Druck raum 13 dieses Zylinders überführt er die Flüssigkeit in den Behälter 20 ; der Presskolben bewegt sich hierbei nach rechts.
In der II. Lage, wo die beiden Magnete 16, 17 unter Strom liegen, überführt der Verteiler 15 die Druckflüssigkeit in den Druckraum 13 des Press- zylinders 12 und aus dem Rückschlagraum 14 die ses Zylinders gibt er die Flüssigkeit frei für den Ab- fluss in den Behälter 20 ; der Presskolben 11 bewegt sich mit voller Geschwindigkeit nach links.
In der III. Lage liegt der Magnet 16 unter Strom, während der Magnet 17 stromlos ist. In dieser Lage ist die Druckleitung der Pumpe 19 mit dem in den Behälter 20 führenden Abfall verbunden ; der Press- kolben 11 wird eingestellt.
In der IV. Lage ist der Magnet 17 unter Strom und der Magnet 16 stromlos ; die Flüssigkeit aus der Pumpe 19 strömt in den Druckraum 13 des Press- zylinders 12 und aus dem Rückschlagraum 14 kom mend, wird sie durch den Verteilerschieber 15 gedrosselt und in die Rücklaufleitung des Behälters 20 eingelassen. Der Presskolben 11 bewegt sich hier bei nach links mit einer beliebigen Geschwindigkeit, welche durch Verdrehung des Exzenters 21 geregelt wird, welcher auf die Aufhängung des Magneten 17 einwirkt.
An der rechten Seite des Zylinders 12 ist ein Umströmungskanal mit einem Rückschlagventil 49 angeordnet, welches in der rechten Totpunktlage des Kolbens 11, den Rückschagraum 14 mit dem Druckraum 13 verbindet; das Rückschlagventil 49 verhindert, dass am Anfang der Bewegung des Kol bens 11 nach links, die Druckflüssigkeit, die aus dem Verteiler 15 in den Raum 13 eindringt, nicht in den Raum 14 gelangt. Der Höchstdruck der Pumpe 19 wird durch den Druckregler 22 begrenzt. Der Druck raum 13 des Presszylinders 12 ist durchlaufend über den Verteiler 15, der mit dem Abtrennschieber 23 verbunden, welcher mittels des Elektromagneten 24 betätigt wird.
Sobald der Magnet 24 stromlos ist, so verbindet der Schieber 23 den Druckraum 13 des Presszylinders 12 über das Niederdruckventil 25 mit dem Behälter 20; wenn dann der Magnet 24 unter Strom liegt, ist diese Verbindung unterbrochen. Der Druckraum 13 des Presszylinders 12 ist weiters mit dem Doppelregler 28 verbunden, an den der Blockie rungsschieber 27 angeschlossen ist ; der Regler 28 ist mit zwei Regelventilen versehen, von denen mittels des Ventils 29 die Anpressungszeit der Schweissteile und mittels des Ventils 30 die Unterbrechung dieser Berührung geregelt wird. Der Doppelregler 28 ist mit dem Zähler 36 der Vorwärmungsimpulse über einen Reversierzylinder 31 verbunden, der mit dem Kolben 32 und einer Rückschlagfeder 33 versehen ist ; der Kolben 32 betätigt den Reversierschalter 34.
Sobald der Reversierschalter 34 ausgeschaltet ist, verlieren die beiden Magnete 16 und 17 für die Einschaltung des Verteilers 15 des Presskolbens 11 den Strom (der Verteiler 15 befindet sich in der I. Lage) und der Kolben 11 bewegt sich nach rechts. Sobald der Re versierschalter 34 eingeschaltet ist, erhalten die bei den Magnete 16 und 17 Strom (der Verteiler 15 befindet sich in der II. Lage) und der Kolben 11 bewegt sich mit voller Geschwindigkeit nach links. Der Kolben 32 des Reversierzylinders 31 verdreht bei jeder seiner Bewegungen nach oben, mittels des Dau mens 35, den Zähler 36 jeweils um einen Zahn.
Der Zähler 36 wird mittels einer Feder nach rechts ver dreht, d. h. im Uhrzeigersinn und in dieser Richtung wird sie auch durch den Daumen 37 gehalten ; diese Feder ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Beide Daumen 35 und 37 können mittels eines Elektro magneten 38 ausser Betrieb gesetzt werden ; der Elektromagnet 38 wird mittels der parallel geschalte ten Schalter 47, 48, betätigt. Sobald der Elektroma gnet 35 Strom erhält, so kehrt der Zähler 36 infolge Einwirkung der Feder in die Ausgangslage zurück, d. h. der Stift 39, der an dem Zähler 36 befestigt ist, stützt sich um den Arm 40 ab.
Beim Drehen des Zählers 36 nach links, d. h. gegen den Uhrzeigersinn, kann der Stift 39 den Schalter 41 betätigen ; sobald dieser Schalter 41 eingeschaltet ist, wird der Verteiler 15 in die Lage IV. umgeschaltet. Der Kolben 50 des Blockierungsverschiebers 27, der an den Doppel- regier 28 angeschlossen ist, wird mittels der Zugstange 42 umgestellt, die mit dem beweglichen Teil der Maschine 5 verbunden ist. Die Zugstange 42 läuft durch die Gleitkupplung 43 hindurch, die mittels des Armes 44 den Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27 umstellt.
Der Arm 44 der Gleitkupplung 43 ist mit dem Kolben 50 mit einem bestimmten regelbaren Spiel frei verbunden, wodurch das erreicht wird, dass der Kolben 50 die Bewegung der Zugstange 42 in beiden Richtungen mit einer gewissen Verzögerung verfolgt. Der Blockierungsschieber 27 verhindert, dass beim Gangumschalten des Presskolbens 11, die Druckspitzen, die beim Beschleunigen sämtlicher mit dem Kolben 11 verbunden Bewegungsmassen auftre ten, nicht auf den Reversierkolben 32 übertragen werden, um hierdurch einer vorzeitigen Reversierung vorzubeugen, solange die Schweissteile aufeinander nicht aufliegen.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgender- massen: In die Backen 2, 4 des festen Maschinen teiles 1 wird der eine Schweissteil<B>45</B> eingespannt, der mit dem anderen Schweissteil 46, welcher in die Backen 7, 8 des beweglichen Maschinenteiles 5 ein gespannt wird, verbünden werden soll. Der Magnet 24 für die Betätigung des Abschaltschiebers 23 ist stromlos, so dass der Druckraum 13 des Presszylin- ders 12 an das Niederdruck-Drosselventil 25 an geschlossen wird<B>;
</B> durch- dieses Ventil wird der Druck unter dem die Schweissteile aufeinander angedrückt werden sollen, bei gleichzeitigen Vorwärmungsim- pulsen, eingestellt. Der Presskolben 11 befindet sich in der Grundstellung, d. h. in der rechten Randlage ; die Magnete 16 und 17 sind stromlos, der Verteiler 15 befindet sich in der I.
Lage, die Pumpe 19 arbeitet leer und die Druckflüssigkeit, welche über den Verteiler 15 - in den Rückschlagraum 14 des Presszylinders 12 zugeführt wird, drückt den Press- kolben 11 in eine solche Lage ab, dass dessen Kopf die Zuleitung über das Rückschlagventil 49 freigibt und die Flüssigkeit strömt über den Raum 13 und den Verteiler 15 in den Behälter 20.
Der Schalter 48 ist eingeschaltet, so dass der die Daumen 35, 37 beherrschende Magnet unter Strom liegt und beide Daumen 35, 37 ausser Betrieb liegen ; der Zähler 36 ist in seine Ausgangslage zurückgekehrt, d. h. der Stift 39 stützt sich um den Arm 40 ab: Dieser Arm 40 wird in einer solchen Lage fixiert, dass nach Ver drehung des Zählers 36 um eine solche Zähnezahl, die der verlangten Anzahl der Vorwärmungsimpulse entspricht, der Schalter eingeschaltet wird.
Der Kol ben 50 des Blockierungsverschiebers 27 befindet sich in der rechten Lage ; der Reversierzylinder 31 ist über .die Leitung<I>a,</I> das Ventil 30, die Leitung b, den Blockierungsverschieber 27 und die Leitung c mit dem Abfall verbunden, wie durch den Pfeil angedeu tet ; der Schalter 34 ist eingeschaltet.
Durch Niederdrücken des Anlasserknopfes (nicht eingezeichnet) werden die Backen 2, 4, 7, 8 unter Strom gelegt, der Verteiler 15 in die Lage II umge stellt, und das Arbeitsmedium strömt in den Druck- raum 13 des Presszylinders 12 ein ; die Druckspitze, die durch die Beschleunigung der mit dem Press- kolben <B>11</B> verbundenen Bewegungsmassen entsteht, kann nicht in den Reversierzylinder 31 übertragen werden, da dies der Blockierungsschieber 27 ver hindert.
Die Schweissteile 45, 46 werden mit einem Druck, der durch das Drosselventil 25 bestimmt wird, aneinander gedrückt; bei der Bewegung des Kolbens 11 hat sich der Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27 umgestellt und die Verbindung des Druckraumes 13 des Presszylinders 12 über das Regelventil 29 und das Rückschlagventil 26, den Schieber 27 und das Ventil 30, in den Reversierzylinder 31 hergestellt. Gleichzeitig wurde der Schalter 48 ausgeschaltet und da der Schalter 47 ebenfalls abgeschaltet ist, ist der Magnet 38 stromlos und die Daumen 35 und 37 fallen in das Sperrad des Zählers 36 ein. Der Kol ben 32 des Reversierzylinders 31 wird mit einer Ge schwindigkeit herausgedrückt, die von der Einstellung des Drosselventils 29 abhängt. Dadurch ist die An pressungszeit der Schweissteile 45 und 46 bei der Widerstandsvorwärmung gegeben.
Der Kolben 32 verdreht bei seiner Aufwärtsbewegung den Zähler 36 um einen Zahn ;sobald der Schalter 34 abgeschaltet wird, verlieren die Magnete 16, 17 Strom, der Vertei ler 15 wird in die Lage I gebracht und der Presskol- ben bewegt sich nach rechts ; die Zugstange 42 ver stellt den Kolben 50 des Blockierungsschiebers 27 nach rechts in die, in der Zeichnung dargestellte Lage. Die Flüssigkeit aus dem Reversierzylinder 31 wird infolge Wirkung der Feder 33 auf den Kolben 32 durch die Leitung a über das Ventil 30 gedrückt. In dieser Leitung wird sie infolge des eingestellten Durchflusses gebremst und läuft durch die Leitung b über den Blockierungsschieber 27 und weiter durch die Leitung c in den Behälter 20, wie in der Zeich nung durch Pfeil angedeutet.
Das Rückschlagventil 26 verhindert, dass die Flüssigkeit aus dem Rever- sierzylinder 31 vor dem Verschieben des Kolbens 50 des Blockierungsschiebers 27 durch die Leitung a, über das Regelventil 29, die Leitung d in den Druck raum 13 des Presszylinders und aus diesem über den Verteiler 15 in den Behälter 20, abfliessen kann. Die Bedeutung dieser Ausführung besteht darin, dass die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung 32 des Reversierzylinders 31 beim Abfluss der Flüssigkeit, nicht durch die aus dem Druckraum 13 über den Verteiler 15 in den Abfall abfliessende Flüssigkeit beeinflusst wird.
Eine Funktionsstörung des Rever- sierzylinders 31 würde dann eintreten, wenn in dem Blockierungsschieber 27 kein Rückschlagventil 26 so wie keine Abfalleitung e vorhanden wäre, welche den Blockierungsschieber 27 direkt mit dem Behälter 20 verbindet. Nach einer bestimmten Zeit, die durch die Einstellung des Ventils 30 gegeben ist, wird der Schal ter 34 eingeschaltet; die Magnete 16 und 17 erhal ten wiederum Strom, der Verteiler 15 wird erneut in die Lage II verstellt und es entsteht eine zweite Berührung der Teile 45, 46 sowie eine wiederholte Widerstandsvorwärmung ; der Zähler 36 verdreht sich um einen weiteren Zahn und es kommt zu einer neuen Rückbewegung des Presskolbens 11.
Diese Rückbewegungen, die mit Widerstandsvor- wärmungen verbunden sind, wiederholen sich so lange, solange die Anzahl der durch den Arm 40 eingestellten Impulse nicht erschöpft wird. Bei der letzten Widerstandsvorwärmung wird der Schalter 41 eingeschaltet; da vorher der Schalter 34 ausgeschal tet wurde, entfernen sich voneinander nochmals die Schweissteile 45 und 46 und der Verteiler 15 verstellt sich in die Lage IV. Der Presskolben 11 beginnt sich mit der Abschmelzgeschwindigkeit nach links zu bewegen, deren Grösse durch den Exzenter 21 ein gestellt wird. Es kommt zu einer Abschmelzung durch den kontinuierlich brennenden elektrischen Lichtbo gen; hierbei steigt die Abschmelzgeschwindigkeit in folge weiterer Drehung des Exzenters 21 progressiv an.
Nach Abschmelzung einer bestimmten Länge der Schweissteile 45, 46 wird der nichteingezeichnete Kontakt eingeschaltet und die Magnete 16, 17, 24 unter Strom gelegt ; der Verteiler 15 wird in die Lage II verstellt, der Schieber 23 nach rechts ver schoben und das Niederdruck-Regelventil 25 ausser Betrieb gestellt. Die Schweissteile werden mit einem durch den Druckregler 22 eingestellten Druck zu sammengepresst.
Nach Lockerung der Backen 2, 4, 7, 8 kehrt der Kolben 11 in seine rechte Ausgangslage zurück<B>-,</B> durch Schliessen des Schalters 48 erhält der, die Daumen 35 und 37 beherrschende Magnet 38 Strom und bringt diese Daumen ausser Eingriff mit dem Zähler 36 ; der Zähler 36 kehrt mittels einer nicht eingezeichneten Feder in die Ausgangslage zurück, in welcher sich der Stift 39 um den Arm 40 abstützt.
Bei der Anzahlbestimmung der Vorwärmungs- impulse wird derart vorgegangen, dass der Schalter 47 eingeschaltet und der Arm 40 in einer solchen Lage fixiert wird, die einem Impuls entspricht ; in dieser Lage ist der Schalter 41 bereits abgeschaltet. Im weiteren ist dann der Vorgang wie bereits vorn beschrieben. Was die Funktion anbetrifft, so kommt es lediglich zu einer Änderung in dem Sinne, dass bei den Reversierungen - da die Daumen 35 und 37 infolge Magnetwirkung 38 ausser Betrieb gestellt sind - keine Verdrehung des Zählers 36 eintritt.
Während der Vorwärmungsimpulse wird die Tempe ratur der herausragenden Teile der Werkstücke 45, 46 beobachtet und gleichzeitig werden die Impulse gezählt. Sobald die Temperatur den geeigneten Wert erreicht, so wird der Schalter 47 ausgeschaltet, der Magnet 38 wird stromlos, die Daumen 35 und 37 fallen in die Zähne des Zählersperrades 36 ein, es entsteht noch ein Impuls, der Zähler 36 dreht sich um einen Zahn weiter, der Stift 39 verbindet den Schalter 41, wodurch es zu einer Abschmelzung und Zusammendrückung kommt. Nach der festgestellten Impulsanzahl wird dann der Arm 40 in der zuge hörigen Lage fixiert.
Das beschriebene Verfahren samt der dazu gehörigen Einrichtung stellt einen technischen Fort- schritt auf dem Gebiet der Widerstandsschweissung dar, der vor allem in der Regelbarkeit der Nähe rungsgeschwindigkeit, sowie jener der Abtrennung der Schweissteile besteht. Ferner wird ermöglicht, die Tiefe der Vorwärmung der Schweissteile durch Än derung der Anpressungskraft, der Anpressungszeit und der Berührungsdauer, sowie der Berührungs unterbrechung einzustellen.
Ein weiterer Vorteil be steht sodann in der Möglichkeit der Einstellung einer beliebigen Anzahl der Vorwärmungsimpulse, wobei nach deren Erschöpfung die Maschine auf den Ab- schmelzungsprozess umgeschaltet wird. Schliesslich ist es möglich, die bestgeeignete Anzahl der Vor- wärmungsimpulse einzustellen, wobei auch bei der Schweissung von Probestücken eine an Qualität her vorragende Verbindung erzielt wird.
Method and device for electrical resistance welding of steels by melting. The object of the invention is a method for electrical resistance butt welding of steels .by melting, with resistance preheating of the welded parts, as well as the associated device. The invention can be used for any resistance butt welding by melting with preheating; However, it offers particular advantages when welding chromium and molybdenum alloyed steels.
In the known butt welding by melting with resistance preheating, the procedure is such that one welding part is clamped in the fixed and the other in the movable part of the machine; both parts are connected to the secondary circuit of the welding transformer. After the welding transformer has been connected to the electrical network, the moving part of the machine begins to approach the fixed part at a basic speed, which is the same speed as that required for melting.
If they touch each other, the welded parts are partially heated by the short-circuit current; this leads to a reduction in tension on the jaws in which the welded parts are clamped, causing a reversal of movement. The contact between the two objects is interrupted, whereby the voltage again reaches its full value and causes another reversal movement, so that the welded parts touch each other again; this is repeated until the temperature at the point of contact reaches such a value that there is no short circuit when touching, but an arc jumps over.
The welded parts always approach each other at the original speed with simultaneous melting; After a certain length of the welded parts has melted off, the current is interrupted and the welded parts are pressed together at increased speed, whereby the connection is established.
The welded parts are expediently clamped in jaws during the welding process; which are intensively cooled and thus remove the heat from the workpieces. Since the basic speed of the moving machine part during the approximation contacts is the same as that which occurs when melting occurs - which is relatively low - the temperature of the protruding ends of the welded parts rises only slowly; a large amount of thermal energy is lost through dissipation into the clamping jaws. The penetration depth of the protruding ends is great.
This thermal depth has a significant influence on the quality of the connection, especially with chrome and molybdenum alloyed steels; if unchanged physical properties are to be retained at the connection points of these steels, it is necessary that the heat penetration depth is as small as possible, i.e. H. preheating must be carried out as quickly as possible.
The disadvantage of the previous butt welding by melting with preheating is that during the first phase of the welding process, ie. H. During preheating, the resistance heating, which is given by the approach speed, the duration of contact and the separation of the welded parts, depends on the parameters that are to be set with regard to the needs of the second phase of the welding process, d. H. the meltdown cannot be regulated separately, taking into account the specific circumstances of the given case.
The stated disadvantages have been eliminated by the invention. It relates to a method for electrical resistance welding of steels by melting, in particular chromium- and molybdenum-alloyed steels, in which method the welded parts are preheated before the actual welding by bringing them closer to one another several times and pressing them against each other during the current transition and then again be removed from each other.
The essence of the method according to the invention is that the depth of the preheating zone in the welded parts is regulated during the preheating by adjusting the contact pressure, the duration of contact and the interruption of contact of the welded parts and the number of these contacts. The device for implementing this method has a fixed press cylinder and a hydraulic device that controls the piston movement in this press cylinder.
According to the invention, this device is characterized in that a shut-off slide is connected to the pressure chamber of the press cylinder in such a way that it connects the pressure chamber to the regulating throttle valve for the adjustment of the contact pressure during the preheating contact and during the melting process and during the actual pressing switches off the pressure chamber from this valve, and that a double regulator with a valve for regulating the contact interruption time is provided, behind which valve a blocking slide is connected to control the liquid inlet and outlet in the reversing cylinder,
wherein the piston of the reversing cylinder is connected to the counter of the preheating pulses in such a way that the reversing switch controlling the reversing movement of the piston of the press cylinder is switched on or off.
The mechanism used to rotate the preheating pulse counter is preferably put into or out of operation by means of an electromagnet, or by means of some other similar device. In order to prevent the transfer of the pressure peaks in the reversing cylinder during the return movement of the plunger, the plunger of the blocking slide can be connected to a pull rod that is connected to the moving machine part by means of a sliding coupling and a coupling arm in such a way that the connection is established this arm can be adjusted with the piston in order to maintain a certain axial play with regard to the movement of the arm together with the piston;
This ensures that the piston follows the movement of the pull rod without any delay during the movements, so that the pressure peak is not transmitted to the reversing piston.
In order to prevent the liquid flowing out of the pressure chamber of the press cylinder from influencing the speed of the piston movement in the reversing cylinder, the blocking slide is advantageously partly provided with a non-return valve and partly connected directly to a container by means of a line.
The non-return valve then prevents the flow of the liquid from the reversing cylinder via the control valve, the pressure chamber of the press cylinder and the distributor into the container by moving the blocking slide piston to the right; The direct connection of the blocking slide to the container by means of a line enables the reversing cylinder to be connected to the container via the control valve when the blocking slide piston is shifted to the right.
In the drawing, a practical Ausfüh approximately example of the device according to the invention is shown schematically. The fixed part of the machine 1 carries the clamping jaw 2 and the Einspannzy cylinder 3 together with the opposing jaw 4; the moving part of the machine 5 carries the other clamping cylinder 6 together with the clamping jaws 7, B. The clamping cylinders 3 and 6 are hydraulically actuated by means of the distributors 9, 10 from a pressure source not shown. The moving part of the machine 5 is actuated by means of the piston 11 of the press cylinder 12. The press cylinder 12 is provided with a pressure chamber 13 and a non-return chamber 14.
The compression piston 11 is designed as a differential piston and is hydraulically actuated by means of a four-way distributor 15 which is controlled in a known manner by means of two electromagnets 16, 17 and a two-armed lever 18.
The distributor 15 has four layers. In the I. position, where both magnets 16, 17 are de-energized, the distributor 15 transfers the pressure fluid from the pump 19 into the non-return chamber 14 of the press cylinder 12 and at the same time from the pressure chamber 13 of this cylinder, it transfers the Liquid in the container 20; the plunger moves to the right.
In the second position, where the two magnets 16, 17 are energized, the distributor 15 transfers the pressure fluid into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 and releases the fluid from the non-return chamber 14 of this cylinder for drainage into the container 20; the plunger 11 moves to the left at full speed.
In the III. The magnet 16 is energized, while the magnet 17 is de-energized. In this position, the pressure line of the pump 19 is connected to the waste leading into the container 20; the plunger 11 is adjusted.
In the fourth position, the magnet 17 is energized and the magnet 16 is de-energized; the liquid from the pump 19 flows into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 and coming out of the non-return chamber 14, it is throttled by the distributor slide 15 and let into the return line of the container 20. The plunger 11 moves here at to the left at any desired speed, which is regulated by rotating the eccentric 21, which acts on the suspension of the magnet 17.
On the right side of the cylinder 12 there is a flow passage with a check valve 49 which, in the right dead center position of the piston 11, connects the rebound chamber 14 with the pressure chamber 13; the check valve 49 prevents that at the beginning of the movement of the piston 11 to the left, the hydraulic fluid that penetrates from the distributor 15 into the space 13 from not entering the space 14. The maximum pressure of the pump 19 is limited by the pressure regulator 22. The pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is continuous via the distributor 15, which is connected to the isolating slide 23, which is actuated by means of the electromagnet 24.
As soon as the magnet 24 is de-energized, the slide 23 connects the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 to the container 20 via the low-pressure valve 25; when the magnet 24 is energized, this connection is interrupted. The pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is further connected to the double regulator 28 to which the blocking slide 27 is connected; the controller 28 is provided with two control valves, of which the contact time of the welded parts is controlled by means of the valve 29 and the interruption of this contact is controlled by the valve 30. The double controller 28 is connected to the counter 36 of the preheating pulses via a reversing cylinder 31 which is provided with the piston 32 and a return spring 33; the piston 32 actuates the reversing switch 34.
As soon as the reversing switch 34 is switched off, the two magnets 16 and 17 lose the current for the switching on of the distributor 15 of the plunger 11 (the distributor 15 is in position I) and the piston 11 moves to the right. As soon as the reverse switch 34 is switched on, the magnets 16 and 17 receive power (the distributor 15 is in the II position) and the piston 11 moves at full speed to the left. The piston 32 of the reversing cylinder 31 rotates with each of its movements upwards, by means of the Dau mens 35, the counter 36 in each case by one tooth.
The counter 36 is rotated to the right by means of a spring, i. H. clockwise and in this direction it is also held by the thumb 37; this spring is not shown in the drawing. Both thumbs 35 and 37 can be put out of operation by means of an electric magnet 38; the electromagnet 38 is operated by means of the parallel switches 47, 48 th. As soon as the electroma 35 receives power, the counter 36 returns to the starting position as a result of the action of the spring, i.e. H. the pin 39, which is attached to the counter 36, is supported on the arm 40.
When the counter 36 is rotated to the left, i. H. counterclockwise, the pin 39 can operate the switch 41; as soon as this switch 41 is switched on, the distributor 15 is switched to position IV. The piston 50 of the blocking slide 27, which is connected to the double governor 28, is repositioned by means of the pull rod 42 which is connected to the movable part of the machine 5. The pull rod 42 runs through the sliding coupling 43 which, by means of the arm 44, moves the piston 50 of the blocking slide 27.
The arm 44 of the sliding coupling 43 is freely connected to the piston 50 with a certain controllable play, which means that the piston 50 follows the movement of the pull rod 42 in both directions with a certain delay. The blocking slide 27 prevents the pressure peaks, which occur when all the moving masses connected to the piston 11 are accelerated, from being transferred to the reversing piston 32, in order to prevent premature reversal as long as the welded parts do not rest on each other.
The device described works as follows: One welded part 45 is clamped into the jaws 2, 4 of the fixed machine part 1, and that with the other welded part 46, which is inserted into the jaws 7, 8 of the movable machine part 5 one is excited to be allied. The magnet 24 for actuating the shut-off slide 23 is de-energized, so that the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 is closed to the low-pressure throttle valve 25 <B>;
</B> - this valve is used to set the pressure under which the welded parts are to be pressed against each other, with simultaneous preheating pulses. The plunger 11 is in the basic position, d. H. in the right marginal position; the magnets 16 and 17 are currentless, the distributor 15 is located in the I.
Position, the pump 19 works empty and the pressure fluid, which is supplied via the distributor 15 - into the non-return chamber 14 of the press cylinder 12, presses the press piston 11 into such a position that its head releases the supply line via the non-return valve 49 and the liquid flows into the container 20 via the space 13 and the distributor 15.
The switch 48 is switched on so that the magnet controlling the thumbs 35, 37 is energized and both thumbs 35, 37 are out of operation; the counter 36 has returned to its original position; H. the pin 39 is supported by the arm 40: this arm 40 is fixed in such a position that after the counter 36 has been rotated by such a number of teeth that corresponds to the required number of preheating pulses, the switch is switched on.
The Kol ben 50 of the blocking slide 27 is in the right position; the reversing cylinder 31 is connected to the waste via .the line <I> a, </I> the valve 30, the line b, the blocking slide 27 and the line c, as indicated by the arrow; the switch 34 is switched on.
By pressing the starter button (not shown), the jaws 2, 4, 7, 8 are energized, the distributor 15 is switched to position II, and the working medium flows into the pressure chamber 13 of the press cylinder 12; the pressure peak, which arises from the acceleration of the moving masses connected to the plunger 11, cannot be transferred to the reversing cylinder 31, since this is prevented by the blocking slide 27.
The welded parts 45, 46 are pressed against one another with a pressure which is determined by the throttle valve 25; During the movement of the piston 11, the piston 50 of the blocking slide 27 has moved and the connection between the pressure chamber 13 of the press cylinder 12 and the reversing cylinder 31 via the control valve 29 and the check valve 26, the slide 27 and the valve 30 has been established. At the same time, the switch 48 was switched off and since the switch 47 is also switched off, the magnet 38 is de-energized and the thumbs 35 and 37 fall into the ratchet wheel of the counter 36. The piston 32 of the reversing cylinder 31 is pushed out at a speed that depends on the setting of the throttle valve 29. As a result, the pressing time of the welded parts 45 and 46 is given in the resistor preheating.
The piston 32 rotates the counter 36 by one tooth during its upward movement: as soon as the switch 34 is switched off, the magnets 16, 17 lose power, the distributor 15 is brought into position I and the plunger moves to the right; the pull rod 42 ver represents the piston 50 of the blocking slide 27 to the right in the position shown in the drawing. As a result of the action of the spring 33 on the piston 32, the liquid from the reversing cylinder 31 is pressed through the line a via the valve 30. In this line it is braked as a result of the set flow rate and runs through the line b over the blocking slide 27 and on through the line c into the container 20, as indicated by the arrow in the drawing voltage.
The check valve 26 prevents the liquid from the reversing cylinder 31 from moving through the line a, via the control valve 29, the line d into the pressure chamber 13 of the press cylinder and from there via the distributor 15 before the piston 50 of the blocking slide 27 is moved can flow into the container 20. The significance of this embodiment is that the speed of the piston movement 32 of the reversing cylinder 31 when the liquid is drained is not influenced by the liquid flowing out of the pressure chamber 13 via the distributor 15 into the waste.
A malfunction of the reversing cylinder 31 would occur if there were no check valve 26 in the blocking slide 27 and no waste line e which connects the blocking slide 27 directly to the container 20. After a certain time, which is given by the setting of the valve 30, the scarf ter 34 is turned on; the magnets 16 and 17 again receive current, the distributor 15 is again moved to position II and there is a second contact of the parts 45, 46 and repeated resistance preheating; the counter 36 rotates by a further tooth and there is a new return movement of the plunger 11.
These return movements, which are associated with resistance preheating, are repeated as long as the number of pulses set by arm 40 is not exhausted. The last time the resistor is preheated, the switch 41 is switched on; Since the switch 34 was switched off beforehand, the welded parts 45 and 46 move away from each other again and the manifold 15 moves to position IV. The plunger 11 begins to move to the left at the melting speed, the size of which is set by the eccentric 21 becomes. The continuously burning electric arc melts; here the melting speed increases progressively as a result of further rotation of the eccentric 21.
After a certain length of the welded parts 45, 46 has melted, the contact not shown is switched on and the magnets 16, 17, 24 are energized; the distributor 15 is adjusted to position II, the slide 23 is pushed to the right and the low-pressure control valve 25 is put out of operation. The welded parts are pressed together with a pressure set by the pressure regulator 22.
After loosening the jaws 2, 4, 7, 8, the piston 11 returns to its right starting position. By closing the switch 48, the magnet 38 controlling the thumbs 35 and 37 receives current and brings this thumb out of engagement with the counter 36; the counter 36 returns by means of a spring (not shown) to the starting position in which the pin 39 is supported around the arm 40.
When determining the number of preheating pulses, the procedure is such that switch 47 is switched on and arm 40 is fixed in a position that corresponds to one pulse; in this position the switch 41 is already switched off. The process is then as described above. As far as the function is concerned, there is only a change in the sense that during the reversals - since the thumbs 35 and 37 are put out of operation as a result of magnetic action 38 - no rotation of the counter 36 occurs.
During the preheating pulses, the temperature of the protruding parts of the workpieces 45, 46 is observed and the pulses are counted at the same time. As soon as the temperature reaches the appropriate value, the switch 47 is switched off, the magnet 38 is de-energized, the thumbs 35 and 37 fall into the teeth of the counter locking wheel 36, another pulse is generated, the counter 36 rotates one tooth further , the pin 39 connects the switch 41, causing melting and compression. After the determined number of pulses, the arm 40 is then fixed in the associated position.
The method described, together with the associated equipment, represents a technical advance in the field of resistance welding, which primarily consists in the controllability of the approximation speed and that of the separation of the welded parts. It is also made possible to adjust the depth of the preheating of the welded parts by changing the contact force, the contact time and the contact time, as well as the contact interruption.
Another advantage is the possibility of setting any number of preheating pulses, with the machine being switched to the melting process after they have been exhausted. Finally, it is possible to set the most suitable number of preheating impulses, a connection of outstanding quality being achieved even when welding test pieces.