CH458568A - Verfahren zum Stumpfschweissen - Google Patents

Description

  Verfahren zum Stumpfschweissen    Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren zum     Stumpf-          schweissen    zweier metallischer Werkstücke, bei dem  die Werkstücke zusammengepresst, an ihrer Berüh  rungsfläche auf Schweisstemperatur erhitzt und dann  zusammengestaucht werden.  



  Bei der bekannten reinen     Widerstandsstumpf-          schweissung    oder Abbrennstumpfschweissung mit oder  ohne Vorwärmung ist der Materialverlust relativ gross,  was sich namentlich beim Verschweissen von teurem  Werkzeugstahl mit einem     billigeren        Schaftstahl    erheb  lich auf die Kosten     auswirkt.     



  Beim bekannten reinen Reibungsschweissen, bei  welchem die Reibung durch eine Rotationsbewegung  erzielt wird, ist insbesondere bei grösseren Material  querschnitten eine gleichmässige Erwärmung der     Stoss-          flächen    nicht zu erreichen, da die Erwärmung am  stärksten bei optimalem Druck und     optimaler    Reibge  schwindigkeit erfolgt,     letztere    jedoch von der Rota  tionsachse nach aussen linear zunimmt.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl  die angeführten Nachteile des     Widerstandsstumpf-          schweissens    als auch die des Reibungsschweissens weit  gehend zu     eliminieren.     



  Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass  die Berührungsfläche durch Reibungserhitzung und       elektrische    Widerstandserhitzung erhitzt     wird,    indem  eines der Werkstücke um eine zur Berührungsfläche  senkrechte Achse rotiert und ein Heizstrom durch die  Berührungsfläche geleitet wird.  



  Dabei kann die     Berührungsfläche    gleichzeitig oder  zeitlich gegeneinander verschoben während gleicher  oder ungleich langer Zeiten durch die Reibungs- und  durch die     elektrische    Widerstandserhitzung erhitzt wer  den.  



  Die Erfindung     betrifft    auch eine Vorrichtung zur  Durchführung dieses Verfahrens, welche zwei einander  gegenüber angeordnete Spannvorrichtungen für die zu  verschweissenden Werkstückteile hat, von denen eine  in bezug auf die     andere    zum Zusammenpressen und  Zusammenstauchen der Werkstückteile bewegbar und    mit Vorschubmitteln verbunden ist. Bei der     erfindungs-          gemässen    Maschine ist eine der Spannvorrichtungen  um eine zur Richtung der Bewegbarkeit der bewegba  ren Spannvorrichtung parallele Achse rotierbar und  mit Drehantriebsmitteln verbunden, und die Spannvor  richtungen sind elektrisch voneinander isoliert und an  eine Heizstromquelle angeschlossen.  



  Die Erfindung betrifft auch ein nach dem     erfin-          dungsgemässen    Verfahren hergestelltes Werkstück mit  zwei stumpfgeschweissten Werkstückteilen, die aus  demselben oder aus verschiedenen Metallen oder  Legierungen bestehen.  



  Im folgenden werden anhand der beiliegenden  Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der     erfindungsge-          mässen    Vorrichtung und des erfindungsgemässen Ver  fahrens näher beschrieben.  



  Die einzige Figur zeigt einen schematischen Aufriss  einer Stumpfschweissmaschine mit zwei zum     Zusam-          menschweissen    eingespannten Werkstückteilen.  



  Das Maschinengestell 3 der dargestellten Maschine  trägt zwei einander gegenüber angeordnete Spannvor  richtungen 4 und 6 für die zu verschweissenden Werk  stückteile 5 und 7.  



  Die Spannvorrichtung 4 ist durch einen Träger 1  fest mit dem Maschinengestell 3 verbunden und von  der     anderen    Spannvorrichtung 6 elektrisch isoliert, in  dem zwischen dem Träger 1 und dem Maschinengestell  3 eine isolierende Zwischenlage 2 angeordnet ist. Die  Spannvorrichtung 6 ist drehfest mit der Antriebswelle  10 einer lösbaren Kupplung 9 verbunden und in der  Längsrichtung dieser Welle zum Werkstückvorschub  und zum Stauchen der Werkstücke verschiebbar. Zum  Vorschub dient ein Zylinder 13 mit einem Kolben 14.  Der     Vorschubraum    des Zylinders 13 ist mit 12 und  dessen     Druckmittelzu-    und     -ableitung    ist mit 11 be  zeichnet.

   Die     Vorschubkraft        wird    durch ein Drucklager  16 übertragen, dessen drehfester Teil in einer Führung  15 verschiebbar gelagert ist.  



  Zum Drehantrieb der Spannvorrichtung 6 bei ein  gerückter Kupplung 9 dient ein Elektromotor B. Ein      Schweisstransformator 18 ist durch eine Leitung 20  mit der Spannvorrichtung 4 und durch eine Leitung 21  mit einer Bürste 22 verbunden, die auf einem mit der  Spannvorrichtung 6 fest verbundenen     Schleifring    17  läuft. Die Bürste 22 kann (wie dargestellt) fest mit dem       Maschinengestell        verbunden    sein, in welchem Falle .die       axiale    Abmessung des     Schleifrings    unter Berücksich  tigung der Verschiebbarkeit der Spannvorrichtung 6 zu  bemessen ist.

   Die Bürste     22    kann aber auch     zusammen     mit dem Drucklager 16 verschiebbar sein, in welchem  Falle die Leitung 21 flexibel auszuführen ist.  



  Im folgenden wird das Stumpfschweissen zweier  zylindrischer     Werkstücke,    deren eines aus Stahl St 60  und deren anderes aus Schnellarbeitsstahl T-1 besteht,  und die einen     Durchmesser    von 40 mm haben, be  schrieben.  



  Diese Werkstücke 5 und 7 werden ohne vorherige  Vorbereitung ihrer Stossflächen in die Spannvorrich  tungen 4 und 6 der Maschine     eingespannt.    Die Kupp  lung 9 des Motors wird     eingerückt,    und     während    dieser  mit 4000 U/min läuft, wird mit der     Zylinder-Kolben-          Einheit    13 und 14 ein Druck von 400 kp pro cm2  Stossfläche der Werkstückteile ausgeübt. Gleichzeitig  wird ein Strom von 6 A pro mm2 Stossfläche in  Impulsen von je 0,8 Sek. Dauer mit einem zeitlichen  Abstand von 0,2 Sek. durch die     Stossflächen    geschickt.  Auf diese Weise werden die     Stossflächen    während  4.

   Sek. rotierend     gegeneinander    gerieben und durch die       Reibungswärme    und     durch        elektrische    Widerstandser  hitzung vorgewärmt. Nach Ablauf der 4 Sek.     wird     während 2 Sek. ein erhöhter Anpressdruck von  800 kp/cm2 und :eine erhöhte Stromdichte von 8 A/  mm2 angewandt. Daraufhin wird ausgekuppelt, :der  Strom ausgeschaltet,     woraufhin    der rotierende Werk  stückteil     innerhalb    0,5     Sek,    zum     Stillstand        kommt    und  unter dem Druck von 800 kp/cm2 mit dem anderen  Werkstück zusammengestaucht     wird.  

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH I</B> Verfahren zum Stumpfschweissen zweier metal lischer Werkstücke, bei dem die Werkstücke zusam- mengepresst, an ihrer Berührungsfläche auf Schweiss- temperatur erhitzt und dann zusammengestaucht wer den, dadurch gekennzeichnet, dass :

   die Berührungsflä- che durch Reibungserhitzung Sund elektrische Wider standserhitzung .erhitzt wird, indem eines .der Werk- stücke um eine zur Berührungsfläche senkrechte Achse rotiert und ein Heizstrom durch die Berührungsfläche geleitet wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Berührungsfläche gleichzeitig durch Reibungs- und elektrische Widerstandserhitzung erhitzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Reibungsfläche durch zeitlich gegeneinander verschobene Reibungs- und elektrische Widerstandserhitzung erhitzt wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Berührungsfläche während un gleich langer Zeiten durch die Reibungs- und durch die elektrische Widerstandserhitzung erhitzt wird.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit zwei einander gegenüber angeordneten .Spannvorrichtungen für die zu ver- schweissenden Werkstückteile, von denen eine in bezug auf die andere zum Zusammenpressen und Zusammen stauchen der Werkstückteile bewegbar und mit Vor- schubmitteln verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

   dass eine der Spannvorrichtungen um eine zur Rich tung der Bewegbarkeit der bewegbaren Spannvorrich tung parallele Achse rotierbar und mit Drehantriebs- mitteln verbunden ist, und die Spannvorrichtungen elektrisch voneinander isoliert und an eine Heizstrom- quelle angeschlossen sind.

   UNTERANSPRUCH 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebsmittel durch eine lösbare Kupplung mit der rotierbaren :

   Spannvorrich tung verbunden sind. PATENTANSPRUCH II Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I her- gestelltes Werkstück, mit .zwei stumpfgeschweissten Werkstückteilen, die aus demselben oder aus verschie denen Metallen oder Legierungen bestehen.