Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung geschweisster Rohrkrümmer Rohrkrümmer für den Rohrleitungsbau werden entweder gegossen oder durch autogenes Verschweis- sen zweier sich längs einer Ebene berührender, gezo gener Blechteile gebildet, die für einen 90- oder 180-Grad-Krümmer die Form einer um 90 oder 180 Grad gekrümmten Rinne mit dem Profil eines halben Kreisringes besitzen.
Das Giessen von Krümmern erfordert teuere Gussformen und Kerne, das Schweissen der Krüm mer ist an viel teuere Handarbeit gebunden. Eine verbilligte Herstellung ohne Qualitätsverminderung wäre erwünscht.
Die Erfindung erlaubt es, die Herstellung ge- schweisster Krümmer zu verbilligen, die Qualität des Endproduktes zu verbessern, sowie die Erzeugung weitgehend zu automatisieren. Das erfindungsge- mässe, zu diesem Zweck vorgeschlagene Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass das Verschweissen durch elektrisches Stumpfschweissen erfolgt, wobei jede Krümmerhälfte auf den Schweissbacken der Stumpfschweissmaschine mittels je eines elektroma gnetischen Spannfutters fixiert wird, welches eine der räumlichen Aussenform der Krümmerhälfte angepas- ste Auflagerfläche besitzt,
wobei die Spannfutter mit Kühleinrichtungen versehen sind und wobei die Zu fuhr des Schweissstromes direkt über die die Krüm merhälften festhaltenden Spannfutter erfolgt. Zweck- mässig wird dabei das Werkstück in einem Zwischen stück gelagert. Das Spannfutter zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest in seinen dem Werkstückauflager benach barten Bereichen massive Ein- und Auflagen aus gut wärmeleitendem, nicht magnetisierbarem Metall trägt und in diesen Bereichen von ein Kühlmittel führen den Kanälen durchsetzt ist.
Das erfindungsgemässe Spannfutter löst das Pro- blem des automatischen Festhalters der zu ver- schweissenden Krümmerhälften auf elektromagneti schem Wege. Eine einfache mechanische Lösung die ses Problems ist im Hinblick auf die Unmöglichkeit die Krümmerhälften mechanisch zu erfassen (sie bie ten hierfür keine Flächen dar, an denen mechanische Spanneinrichtungen angreifen können) nicht vorstell bar, es sei, man schweisst an die Krümmerhälften eigene Halteglieder an oder man nimmt starke Defor mationen in Kauf, aber solche Massnahmen führen zu einer kostenerhöhenden Nacharbeit.
Das Spannfutter kann, was die Erzeugung des magnetischen Feldes anbelangt, von bekanntem Auf bau sein, doch erweist sich eine Abänderung gegen über dem Bekannten aus dem Grunde erforderlich, weil das Spannfutter im vorliegenden Fall einerseits einer starken Erhitzung im Betriebe ausgesetzt ist und daher Massnahmen zur Kühlung des Futters ge troffen werden müssen, andererseits die Zufuhr der sehr starken Schweissströme durch das Futter hin durch erfolgen muss, weil die Oberflächen, die am Werkstück nicht für dessen Fixierung an dem Futter benötigt werden, zu klein sind, um durch sie allein die erforderlichen Schweisströme leiten zu können.
Zweckmässig ist es, wenn das Spannfutter im wesent lichen aus einer Magnetplatte und aus einem das Werkstückauflager bildenden Teil besteht, der nur der Weiterleitung der magnetischen Kraftlinien zum Werkstück und der Aufnahme der Kühlmittelkanäle dient, aber von jenen Einrichtungen freigehalten ist, die dem Aufbau des magnetischen Feldes dienen.
Es ist an sich bekannt, in der Schweisstechnik magnetische Spannfutter zu verwenden. So ist bereits eine magnetische Spannvorrichtung zum Schweissen bekannt geworden, die im wesentlichen aus einem einzigen Dauermagneten mit an seinen Polen angrei- fenden verstellbaren Weicheisenleitstücken besteht. Es handelt sich dabei aber nur um eine Vorrichtung, die dazu dient, planliegende Konstruktionsteile lage richtig zu fixieren und es ist nicht möglich, mit dieser Vorrichtung Teile zu sichern, die dem Angriff der Haltemittel nur sphärische Flächen darbieten.
Ferner sind magnetische Haltevorrichtungen ähnlicher Art bekannt, die anstelle des Dauermagneten einen Elek tromagneten verwenden und dazu eingerichtet sind, über die beiden Werkstücke, deren gegenseitige Lage sie fixieren sollen, hinwegzufahren; einen besonderen Bezug auf das Elektroschweissen haben diese Spann einrichtungen nicht.
Auch hier ist nicht ersichtlich, wie man das Problem der gegenseitigen Fixierung von gekrümmten Teilen ohne ebene Halteflächen lösen könnte, und es ist vor allem bei diesen bekann ten Haltevorrichtungen nicht erforderlich, die Schweissstelle in die Haltevorrichtung selbst zu legen, wie dies im vorliegenden Falle der Kleinheit der zu verschweissenden Teile wegen nötig ist; erst damit entstehen aber die Probleme, die sich aus der Hitze entwicklung innerhalb der magnetischen Spannein richtung in Verbindung mit der Notwendigkeit der Stromzufuhr an die Schweissstelle ergeben.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Futters sind in der schematischen Zeichnung darge stellt. Es zeigen: die Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung zu verwendenden magneti schen Spannfutters in Draufsicht und in Fig. 2 im Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1; die Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform, ebenfalls in Draufsicht bzw. im Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3 und 5 eine dritte Ausführungsart.
In den Fig. 1 und 2 ist die Krümmerhälfte 1 an gedeutet; sie wird magnetisch gegen eine ihrer Aus senform angepasste rinnenförmige Ausnehmung, die in den Kernen dreier Magnetpaare 2, 3 und 4 vorge sehen ist, gepresst. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird jedes dieser Paare von den Schenkeln 3, 3a eines lamellierten Kernes von U-Form gebildet, und es sind die Magnetspulen 5 auf jedem Schenkel des Kernes aufgebracht; die Stromzuführungen sind nicht darge stellt.
Die im Oberteil des Spannfutters zwischen den Kernen befindlichen Räume sind mit massiven Kupferstücken 6, 7 oder Teilen aus einem anderen nichtmagnetisierbaren Metall hinreichender Wärme festigkeit und guter elektrischer Leitfähigkeit ausge- füllt. In diese Blöcke sind Kanäle 8 gebohrt, die ein Kühlmittel führen, das seinen Zulauf bei 9 und sei nen Ablauf bei 10 haben möge.
Die Teile 6 schlies- sen das Magnetsystem ein und bilden sein Gehäuse, das auch der Wärmeableitung dient, wozu auch noch andere Massnahmen, wie Kühlrippen treten können. Da zwischen den einzelnen Lamellen der magneti schen Kerne ebenfalls Spalte vorhanden sein werden, können diese dazu benützt werden, um, etwa bei 12, Kühlluft in das Innere der Magnetgebilde einzubla sen, die dann an der Oberseite des Futters austreten wird. Die Spulen 5 sind mit einem temperaturbestän digen Draht gewickelt.
Die Eisenkerne der Elektromagneten stehen mit der Hülle 6 und den Einsätzen aus gut wärmeleiten dem Metall in elektrisch leitender Verbindung. Der Schweissstrom wird direkt diesen gutleitenden Blök- ken und Hüllkörpern 6 angelegt und fliesst daher auch unter Benutzung der Eisenteile 3 als Leiter in das Werkstück; ein Teil des Stromes kann durch den Einsatz 7 dem Werkstück zugeführt werden.
Die Bauweise nach den Fig. 1 und 2 bringt die magnetische Haltekraft, die in der Grössenordnung von etwa 100 kg bei Krümmern einer lichten Weite von etwa 30 mm liegt (und je nach der Dimension der zu schweissenden Fläche grösser oder kleiner sein kann) mit drei Paaren von Elektromagneten auf, aber es versteht sich, dass in dieser Hinsicht zahlreiche Varianten möglich sind.
Das aus den Zeichnungen ersichtliche Bauprinzip erlaubt jedenfalls die Unter bringung einer erheblich grösseren Zahl von kleine ren Magneten, wobei es-sich als günstig erweist, wenn die magnetische Haltekraft dadurch erzielt wird, dass das magnetische Feld, das von einem Polpaar erzeugt wird, durch das Werkstück geschlossen wird.
Das Spannfutter nach den Fig. 3 und 4 dient der Herstellung von 180 -Krümmern. Es zeigt insofern das andere Extrem des Aufbaues, als die Haltekraft nur von einem einzigen Magnetpaar erzeugt wird, das dann entsprechend stark dimensioniert sein muss. Man erkennt wieder die hohlwulstförmige Rinne 12 in den Polschuhen des Magnetpaares 13, in der das Werkstück 14 während des Schweissvorganges ruht, und die beiden Magnetspulen, die auf den Schenkeln eines im wesentlichen U-förmigen Ankers aufgebracht sind. In Fig. 3 ist, der Deutlichkeit halber, lediglich das Magnetkernsystem dargestellt. Besonders die dem Werkstück zugekehrte Seite des Futters ist, vgl.
Fig. 4, reichlich mit Kupferblöcken 15, 16 versehen und bildet zusammen mit einem Bodenteil 17 ein Ge häuse. In diesem Falle sind die die Kühlmittel füh renden Kanäle 18 auch in den lamellierten Magnet kernen vorgesehen, und, soweit sie die Blechpakete durchsetzen, als Kupferrohre ausgeführt. Die Strom zufuhr erfolgt auch in diesem Falle durch direkten Anschluss der (nicht dargestellten) Zuführungsleiter an die Aussenhülle 15, 17 der Spanneinrichtungen und es wird daher auch in diesem Falle der Schweiss- strom seinen Weg zum Werkstück durch die Magnet kerne nehmen.
Um das Einlegen der Werkstücke in die Spann futter zu erleichtern, weisen diese Anschläge 20 auf, die gewährleisten, dass die Krümmerhälften, wenn sie mit ihrer stirnseitigen Begrenzung an einen solchen Anschlag stossen, bereits die richtige Lage innerhalb des Futters einnehmen.
Eine vereinfachte aber gleichwohl praktisch gut bewährte Ausführungsform eines erfindungsgemäs- sen Spannfutters zeigt die Fig. 5. Dieses Spannfutter besteht im wesentlichen aus einer Magnetplatte 20 an sich bekannter Art, wie sie zum Festhalten von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen dient, und aus einem das Werkstückauflager bildenden Teil 21, der nur der Weiterleitung der magnetischen Kraftlinien zum Werkstück und der Aufnahme der Kühlmittel kanäle 22 dient, aber von dem Aufbau des magneti schen Feldes dienenden Einrichtungen freigehalten ist.
Man erkennt die Hohlräume 23 in denen die Elektromagnetwicklungen untergebracht sind und die meist aus Messing bestehenden Verschlussstücke 24 dieser Räume. Sinngemäss besteht das Werkstückauf lager 21 aus Eisenteilen 21a und Nichteisenteilen 21b. Im Gegensatz zu der bekannten Verwendung solcher Magnetplatten ist im vorliegenden Falle die Magnetplatte selbst stromdurchflossen, indem sie den Zwischenteil 21 leitet, wozu die in diesem ausgebil deten Teile 21b aus nichtmagnetisierbarem Metall dienen, die von den die magnetischen Kraftlinien weiterleitenden Eisenteilen 21a getrennt sind. Der oder die Kühlmittelkanäle 22 sind in dem Zwischen teil ausgebildet, wodurch erreicht wird, dass die sich aus der Kombination von Wicklungen und Kanälen ergebenden konstruktiven Probleme gar nicht auftre ten.
Magnetplatte 20 und Werkstückträger oder Zwi schenstück 21 sind auf eine nicht weiter dargestellte Art verbunden, etwa durch eine Verschraubung.
Der Schweissvorgang geht zweckmässigerweise so vor sich, dass jede Krümmerhälfte in einem Futter der hier beschriebenen Art fixiert ist und dass die zur gegenseitigen Berührung gebrachten zu verschweis- senden Flächen, sobald sie die erforderliche Tempe ratur erreicht haben, etwas voneinander entfernt und in dieser Stellung gehalten werden, bis die Schweiss- stelle hinreichend fest geworden ist.
Diese Art der elektrischen Stumpfschweissung ist an sich bekannt und führt zu einer verbesserten Schweissnaht und ausserdem zu einem Einziehen des Schweissgrates. Der fertig geschweisste Krümmer kann abschliessend noch einer verschönernden Nachbearbeitung unter worfen werden; im Inneren weist er eine hinreichend glatte Schweissnaht auf, die jedenfalls ohne Nachar beit bleiben kann.
Es ist möglich, die Erfindung auch zum Ver- schweissen von Krümmerhälften längs nicht ebener Flächen zu verwenden.