CH656337A5

CH656337A5 - METHOD AND DEVICE FOR ELECTRIC PRESSURE WELDING.

Info

Publication number: CH656337A5
Application number: CH66382A
Authority: CH
Inventors: Dieter Brammer
Original assignee: Blohm Voss Ag
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1986-06-30
Also published as: GB2091616A; JPS57152381A; DE3102732A1; GB2091616B; FR2498506B1; FR2498506A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Pressstumpfschweissen, insbesondere von Werkstücken mit grosser Schweissquerschnitts-Ausdehnung, z.B. vom Blechen oder Rohren. The invention relates to a method for electrical butt welding, in particular of workpieces with a large welding cross-section, e.g. from sheet metal or pipes.

D.h. es handelt sich vornehmlich um Werkstücke, deren Querschnittform von der eines Kreises oder eines Quadrates mit einem im Verhältnis zur Fläche kleinsten Umfang weitgehend abweicht, d.h. bei gleicher Querschnittsfläche grosse äussere Abmessungen aufweist. I.e. it is primarily workpieces whose cross-sectional shape largely deviates from that of a circle or a square with a smallest circumference in relation to the area, i.e. has large outer dimensions with the same cross-sectional area.

Bei einer elektrischen Pressstumpfschweissung sollen die zu verschweissenden Blechenden durch Stromdurchgang auf Schweisstemperatur erhitzt und anschliessend durch Anein-anderpressen verschweisst werden. Die Voraussetzung für eine Pressstumpfschweissung ist die gleichmässige Erwärmung beider Werkstücksenden über den gesamten Schweiss-querschnitt. Hier liegt das eigentliche Problem. Ausserdem muss die Erwärmimg so schnell erfolgen, dass sich an den Stirnflächen kein Zunder bildet, der dann beim Aneinander-pressen oder Stauchen in der Schweissnaht verbleibt. Nur sehr geringfügiger Zunder wird beim Stauchen aus der Naht herausgepresst. In the case of electrical butt welding, the sheet ends to be welded are to be heated to the welding temperature by passage of current and then welded together. The prerequisite for butt welding is the even heating of both workpiece ends over the entire welding cross-section. This is the real problem. In addition, heating must take place so quickly that no scale forms on the end faces, which then remains in the weld seam when pressed against or compressed. Only very slight scale is pressed out of the seam during upsetting.

Für eine gleichmässige Erwärmung ist ein über den ganzen Schweissquerschnitt gleichmässiger Kontaktwiderstand und eine gleichmässige Stromverteilung erforderlich. Durch immer vorhandene Unebenheiten der aneinanderstossenden Querschnittsflächen ist ein gleichmässiger Kontakt nicht gegeben. A uniform resistance across the entire welding cross-section and a uniform current distribution are required for uniform heating. Because the bumping cross-sectional areas are always uneven, there is no uniform contact.

Eine Möglichkeit eine gleichmässige Berührung der aneinanderstossenden Querschnittsflächen zu erreichen; besteht darin, die Unebenheiten der zu verschweissenden Flächen durch Stromdurchgang bis zum teigigen Zustand zu erwärmen und dann breitzudrücken, so dass ein gleichmässiger Kontakt der beiden zu verschweissenden Querschnittsflächen zustande kommt. Anschliessend würde dann die Erwärmung und das Aneinanderpressen oder Stauchen der Werkstücke, d.h. der eigentliche Schweissvorgang erfolgen. Aber auch dieses Verfahren führt — wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde — nicht zu einem befriedigenden Ergebnis. One possibility to achieve a uniform contact of the cross-sectional surfaces that meet; consists in heating the unevenness of the surfaces to be welded through the passage of current to the doughy state and then pressing them wide, so that there is even contact between the two cross-sectional surfaces to be welded. Then the heating and pressing or compressing of the workpieces, i.e. the actual welding process take place. However, this method also does not lead to a satisfactory result, as was found in the context of the present invention.

Denn die zunächst vorstehenden Unebenheiten, die dann in teigigem Zustand breitgedrückt werden, haben dann schon eine so hohe Temperatur, dass bei der anschliessenden Erwärmung über den gesamten Schweissquerschnitt diese Stellen wesentlich eher die Schweisstemperatur erreichen als die übrigen Stellen. Eine gleichmässige Erwärmung wird also nicht erreicht. Because the initially protruding bumps, which are then pressed wide in the doughy state, are already so high that during the subsequent heating over the entire welding cross-section, these points reach the welding temperature much sooner than the other points. Uniform heating is therefore not achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe die geschilderten Nachteile vermieden werden und mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Pressstumpfschweissung erzielt wird. The invention has for its object to propose a method by means of which the disadvantages described are avoided and a perfect butt fusion is achieved with simple means.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dem eigentlichen Schweissprogramm, bestehend aus Erwärmen und Stauchen, ein Kontaktprogramm zur Erzielung eines über die ganze Schweissquerschnittsfläche gleichmässigen Kontaktes vorzuschalten. The solution to this problem is to precede the actual welding program, consisting of heating and upsetting, with a contact program in order to achieve a contact that is uniform over the entire welding cross-sectional area.

Durch die zeitliche Trennung des die Schweissung vorbereitenden Kontaktprogramms von dem nachfolgenden Schweissprogramm werden einerseits übermässige Druckkräfte beim Breitdrücken der Unebenheiten und andererseits ungleiche Temperaturen bei dem eigentlichen Schweissvorgang vermieden. Due to the temporal separation of the contact program preparing the welding from the subsequent welding program, on the one hand excessive pressure forces when the bumps are pressed wide and on the other hand uneven temperatures during the actual welding process are avoided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kontaktprogramm aus einer hohen Kontaktkraft und einer grossen Stromstärke, wodurch Unebenheiten in der Kontaktebene erwärmt und breitgedrückt werden. Das Kontaktprogramm wird dann durch eine kurzzeitige, stromlose Abkühl- und Wärmeausgleichzeit beendet. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Berührung über die gesamte Schweissquerschnittsfläche und eine gleichmässige Ausgangstemperatur und ein gleichmässiger Kontaktwiderstand für das nachfolgende Schweissprogramm erzielt. In a further embodiment of the invention, the contact program consists of a high contact force and a large current strength, as a result of which bumps in the contact plane are heated and pressed wide. The contact program is then ended by a brief, currentless cooling and heat compensation time. In this way, a uniform contact across the entire welding cross-sectional area and a uniform starting temperature and a uniform contact resistance are achieved for the subsequent welding program.

Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung die zu verschweissenden Werkstücke sehr kurz zwischen gut gekühlten Elektroden eingespannt werden. Finally, it is advantageous if, to carry out the method according to the invention, the workpieces to be welded are clamped very briefly between well-cooled electrodes.

Die Erfindung ermöglicht, das Kontaktprogramm zeitlich so kurz zu halten, dass die Gefahr einer Zunderbildung vermieden wird. The invention makes it possible to keep the contact program so short in time that the risk of scale formation is avoided.

Hierzu werden die beiden Enden, z.B. eines Felgenringes, in zwei sich gegenüber angeordnete Spannvorrichtung einer Stumpfschweissmaschine mit je einer wassergekühlten Elektrode und einer Spannbacke eingespannt. For this, the two ends, e.g. a rim ring, clamped in two opposing clamping devices of a butt welding machine, each with a water-cooled electrode and a clamping jaw.

Die eine Spannvorrichtung ist auf einem Schütten angeordnet, der so angetrieben wird, dass die Blechkanten mit einem vorgewählten Kraftprogramm gegeneinander gedrückt werden. Der einen Elektrode wird der vorwählbare Strom zugeführt, der über die Blechkanten und die andere Elektrode zur Stromquelle zurückfliesst. One clamping device is arranged on a chute that is driven so that the sheet edges are pressed against each other with a preselected force program. The preselectable current is fed to one electrode and flows back to the current source via the sheet metal edges and the other electrode.

Um von äusseren Einflüssen weitgehend unabhängig zu sein und um eine gleichmässig reproduzierbare Schweisstemperatur zu erhalten besteht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahren darin, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweissprogramms durch das Durchfahren eines einstellbaren Weges gegeben ist, wobei der Weg bei gegebener Kontaktkraft ein Mass für die Schweisstemperatur ist. In order to be largely independent of external influences and to obtain a uniformly reproducible welding temperature, a further embodiment of the method according to the invention consists in the fact that the end of the heating within the actual welding program is given by driving through an adjustable path, the path being given a given contact force Measure of the welding temperature.

Dies ist ebenfalls erreichbar durch eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweissprogramms durch das Erreichen einer vorgegebenen quadratischen Strommenge (I2t) gegeben ist. This can also be achieved by another embodiment of the method according to the invention, which is characterized in that the end of the heating within the actual welding program is given by the reaching of a predetermined square current quantity (I2t).

Der Schweissvorgang gemäss der Erfindung gliedert sich nun in: The welding process according to the invention is now divided into:

1. Kontaktzeit: 1. Contact time:

In dieser Zeit wird durch Erwärmen und Breitdrücken During this time, by heating and pressing

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

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65 65

3 3rd

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der Unebenheiten ein gleichmässiger Kontakt über die ganze Blechbreite erzeugt. unevenness creates a uniform contact across the entire width of the sheet.

2. Abkühlzeit: 2. Cooling time:

In dieser Zeit kühlt die von der Kontaktzeit herrührende ungleichmässige Wärme ab. During this time, the uneven heat resulting from the contact time cools down.

3. Erwärm- und Stauchzeit: 3. Warming and upsetting time:

In dieser Zeit werden die Blechkanten über die ganze Breite gleichmässig auf Stauchtemperatur gebracht und gestaucht. During this time, the sheet edges are brought up to the compression temperature and compressed over the entire width.

5 Erst die Abkühlzeit brachte den Erfolg. 5 Only the cooling down period brought success.

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

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S S

Claims

656 337 PATENT CLAIMS

1. Method for electrical butt welding, in particular of workpieces with a large welding cross-sectional extent, e.g. Sheets or tubes, characterized in that the actual welding program, consisting of heating and upsetting, is preceded by a contact program to achieve a contact that is uniform over the entire cross-sectional welding area.

2. The method according to claim 1, characterized in that during the contact program by a high contact force and a large current unevenness in the contact plane are heated and pressed wide, and that the contact program is ended by a short, currentless cooling and heat compensation time.

3. The method according to claim 1, characterized in that the end of the heating within the heating within the actual welding program is given by driving through an adjustable path, the path being a measure of the welding temperature for a given contact force.

4. The method according to claim 1, characterized in that the end of the heating within the ordinary welding program is given by reaching a predetermined square amount of current (I2t).