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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrisches Widerstandsschweissverfahren zur Erzeu gung einer aus einer Reihe sich folgender Schweisspunkte bestehenden Schweissnaht zwischen zwei einander überlapp enden Blechen, dadurch gekennzeichnet, dass periodisch die Übergangswiderstände (R) in der Schweissstelle durch An heben und Absenken des Schweissdruckes (p) verändert wer den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweissstrom ein Gleichstrom verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein pulsierender Gleichstrom verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselstrom verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweissdruck (p) einen sinusför migen Verlauf aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweissdruck (p) den Verlauf ei ner rechteckigen Welle aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissdruckänderung phasengleich mit dem Strom verläuft.
8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissdruckänderung phasenverschoben mit dem Strom verläuft.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Rollennahtschweissmaschine mit einem Paar gegeneinanderpressbaren, mit einer Stromquelle verbundenen, den Schweissdruck erzeugenden Elektrodenrollen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (8) vorgesehen sind, welche auf die Elektrodenrollen (3, 4) eine periodisch veränderliche Kraft (F) ausüben.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (8) ein Schwingmagnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (8) eine Pneumatik- oder Hydraulikzylindereinheit ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Mediums im Zylinder periodisch veränderbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) einen sinusförmigen Verlauf aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) einen rechteckförmigen Verlauf aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittel (8) und der Elektrodenrolle (4) ein Dämpfungselement vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingmagnet von der Schweissstromquelle gespeist wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstandsschweissverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 9.
Das Verschweissen von Blechen mit Rollenelektroden ist seit langem bekannt und wird industriell in den verschiedensten Bereichen der Technik angewandt.
Am häufigsten erfolgt das Schweissen mit Wechselstrom mit der Frequenz wie diese vom Netz abgegeben wird. Bei grösserer Schweissgeschwindigkeit gelangt Strom von höherer Frequenz zum Einsatz, um eine Überlappung der einzelnen, von jeder Halbwelle gebildeten Schweisspunkte oder -linsen zu gewährleisten. Mit Hilfe einer Phasenanschnittssteuerung kann die eingebrachte Energie pro Schweisspunkt etwas den Erfordernissen angepasst werden.
Die physikalischen Eigenschaften des sinusförmigen Stromes bereiten mit zunehmender Schweissgeschwindigkeit (Schweissnahtmeter pro Minute) und zunehmender Frequenz Probleme hinsichtlich der Einbringung der für eine einwandfreie Verschweissung notwendigen Energie. Bekanntlich ist die Energie das Produkt aus Widerstand (R) und dem Quadrat des Stromes (I). Zwangsläufig ergeben sich daher sehr hohe Energiespitzen in den Scheitelpunkten des sinusförmigen Stromverlaufes. Dies kann zu unerwünschter Überhitzung des Metalls und als Folge zu Verspritzung von flüssigem Metall aus der Naht führen. Gleichzeitig ist in den Bereichen um und im Nulldurchgang des Stromes zuwenig Energie für eine zufriedenstellende Schweissung vorhanden.
Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wird mit elektronischen Umformern ein annähernd rechteckförrniger Verlauf des Schweissstromes angestrebt. Eine absolute Rechteckform ist aus physikalischen Gründen nicht erzeugbar. Immerhin kann durch die Abflachung der Stromform im Scheitel jeder Halbwelle die Energieverteilung längs der Halbwelle wesentlich verbessert werden.
Der technische Aufwand zur Erzeugung einer von der ursprünglichen Sinusform abweichenden Stromkurve ist beträchtlich und der energetische Wirkungsgrad solcher Frequenzwandler ist unbefriedigend.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der beiden beschriebenen Verfahren liegt bei der Verwendung höherer Frequenzen, z. B. 250 Hz und mehr, bei denen Wirbelstromverluste in der Schweissmaschine auftreten, die 50% der aufgenommenen Leistung ausmachen können. Wohl lassen sich diese Verluste durch geeignete Massnahmen wie die Wahl eines kleinen elektrischen Fensters und antimagnetischer Werkstoffe im Bereich des Fensters etwas verringern. Hingegen kann auf grossdimensionierte Kühleinrichtungen trotzdem nicht verzichtet werden.
Neuerdings ist denn auch vorgeschlagen worden, die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch zu beheben, dass anstelle von Wechselstrom ein pulsierender, annäherungsweise rechteckförmiger Gleichstrom verwendet wird (DE-OS 3 005 083). Die auf diese Weise erzeugten Schweissnähte weisen Nachteile bekannter Nähte nicht mehr auf, hingegen ist der Aufwand zur Erzeugung der genannten Stromform wiederum sehr beträchtlich und die optimalen Einstellwerte liegen in verhältnismässig engen Grenzen, was bei Abweichungen in der Produktion zu fehlerhaften Schweissungen führen kann.
Es sind auch schon Gleichstrom-Schweissmaschinen gebaut worden. Erstaunlicherweise lassen sich damit keine befriedigenden, eine einwandfreie metallurgische Struktur aufweisende Schweissnähte erzeugen. Offensichtlich kann auf periodisch wiederkehrende Kaltphasen - Zonen in denen weniger Energie eingebracht wird - nicht verzichtet werden.
Ein weiteres Problem bei der Verwendung von reinem Gleichstrom ist die Entstehung von Lichtbögen, die zur Zerstörung des Werkstückes und zu vorzeitigem Verschleiss der Elektroden führen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden. Insbesondere sollen die Verluste wie sie bei der Erzeugung des höherfrequenten Stromes auftreten und die Wirbelverluste im Fenster auf ein Minimum reduziert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Gleichs
trom zur Erzeugung der Schweissenergie verwenden zu können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Erzeugung einer möglichst homogenen optimalen Gefügestruktur längs der gesamten Naht.
Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben durch die Patentansprüche 1 und 9 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Ansprüchen 2 bis 8 und 10 bis 16 zu entnehmen.
Bezeichnend in der vorliegenden Erfindung ist die Abkehr von der herkömmlichen Technik der Erzeugung von einzelnen Schweisspunkten einzig mittels periodischer Stromstärkenänderung, z. B. Sinus- oder Rechtecksstromform mit Nulldurchgang.
Die Verwendung von Gleichstrom wirkt sich in doppelter Hinsicht günstig aus: erstens kann Gleichstrom heute verlustarm erzeugt werden und zweitens entstehen in der Maschine keine Verluste durch Wirbelströme.
Die Erzeugung der Druckänderungen in der Schweissnaht ist technisch mit geringem Aufwand zu lösen, ebenso ist der zeitliche Verlauf des aufzubringenden Druckes leicht der Stromform undloder den Erfordernissen an die Schweissnaht anzupassen.
Bei phasengleichem Verlauf des Druckes und des Stromes verringert sich die eingebrachte Energie in den Stromspitzen; umgekehrt erhöht sich die Energie beidseits des Nulldurchganges. Die Dauer der Kaltzeit ist damit kürzer, die Dauer der Heisszeit länger.
Bei phasenverschobenem Verlauf des Druckes, insbesondere bei nachlaufendem Druck, kann die Verschmiedung des weichen Materials vorteilhaft beeinflusst werden.
Bei der Verwendung von reinem Gleichstrom und sinusoder rechteckförmigem Druckverlauf, wobei der Druck selbstverständlich immer grösser als Null ist, kann die Kaltzeit beliebig klein gewählt werden; bzw. die Schweissgeschwindigkeit kann vergrössert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1/2 den Stromverlauf, die eingebrachte Energie und den Druckverlauf bei einem herkömmlichen Schweissverfahren,
Fig. 3 den Stromverlauf, die eingebrachte Energie und den Druckverlauf nach der Erfindung,
Fig. 4 einen rechteckförmigen Stromverlauf und entsprechendem Druckverlauf,
Fig. 5 einen sinusförmigen Stromverlauf und entsprechendem Druckverlauf,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Schweissmaschine.
Aus den beiden Figuren 1 und 2 sind deutlich die hohen und zeitlich sehr kurzen Energiespitzen an den Hüllkurven a und b der eingebrachten Energie ersichtlich. Zeitlich zwischen diesen Maxima liegen Bereiche mit bedeutend kleineren Energiewerten, die für eine Schweissung kaum ausreichen. Um ungeschweisste Partien (Zwischenräume) längs der Naht zu vermeiden, muss folglich die Stromstärke I soweit erhöht werden, bis diese kurzfristig wirkende Energie ausreicht, auch die benachbarten Partien in genügendem Masse auf Schweisstemperatur zu bringen.
Die Figur 3 zeigt einen gleichbleibenden Schweissstrom I.
Bei konstantem Druck würde der Gesamtwiderstand R im Schweisspunkt ebenfalls konstant sein und ergäbe sich eine gleichbleibende Energie, die pro Zeiteinheit eingebracht wird. Werden nun aber durch periodische Veränderung des Schweissdruckes p die Übergangswiderstände R1 an den Berührungsflächen der beiden zu verschweissenden Werkstükke, z. B. Blechkanten, wie auch zwischen den Werkstücken und den Elektroden verändert, so ändert sich auch die eingebrachte Energie E im Verhältnis der Änderung des Widerstandes R1. Es entstehen also warme Zonen t0-t1. t2-t3 und kalte Zonen t - t2, t3 - t4, gemäss Hüllkurve c.
Im Gegensatz zum Schweissstrom, dessen Verlauf nicht beliebig gestaltet werden kann, lässt sich der Verlauf des Schweissdruckes pi, bzw. die auf die Elektroden wirkende Kraft F nahezu beliebig gestalten. Insbesondere bedeutet dies, dass der Wechsel zwischen einem Nenndruck Po und einem erhöhten Druck pl praktisch ohne Verzögerung vor sich gehen kann. Die Flanken der Druckkurve liegen folglich praktisch vertikal. Die Schaltzeit At ist einzig von der Trägheit der Betätigungsmechanik abhängig.
Durch die entsprechende Wahl des Druckverlaufes pl lassen sich beliebige, den Gegebenheiten wie Blechqualität, Blechstärke und Schweissgeschwindigkeit angepasste Formen der Energieeinbringung realisieren.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Verfahren, die mit Wechselstrom arbeiten ebenso vorteilhaft eingesetzt werden. In Figur 4 ist eine solche Möglichkeit am Beispiel eines nahezu Rechteckstromes aufgezeigt. Durch eine phasengleiche Erhöhung des Druckes pl während des Strommaximums verringern sich die Übergangswiderstände, wodurch die eingebrachte Energie ebenfalls geringer wird und damit zu hohe örtliche Temperaturen ausgeschlossen werden können. Umgekehrt kann der Widerstand durch Absenken des Druckes im Bereich des Nulldurchganges des Stromes I wesentlich erhöht werden, so dass das Energiemanko geringer ausfällt.
Die Wahl des Druckverlaufes p beeinflusst direkt auch noch den Verschmiedungsvorgang der beiden Werkstücke.
So wird beispielsweise durch den erhöhten Schweissdruck Pl.
beginnend kurz vor Erreichen, während und noch etwas nach dem höchsten Schweissstromwert I das erweichte Material zusätzlich verschmiedet.
Es ist natürlich auch möglich, das Verfahren bei pulsierendem Gleichstrom anzuwenden. Der pulsierende Strom kann in bekannter Weise, z. B. durch Kondensator-Entladung oder durch Gleichrichtung des bereits erwähnten Wechselstromes (Fig. 4) erzeugt worden sein. Auch in dieser Ausführung folgt der Druck pl phasengleich oder etwas phasenverschoben der Stromkurve. Ob der Druck pl phasengleich oder phasenverschoben eingesetzt wird, hängt vorwiegend von der Beschaffenheit des zu verschweissenden Materials ab.
Ohne weiteres lässt sich das Verfahren natürlich auch mit dem heute allgemein gebräuchlichen sinusförmigen Wechselstrom (mit oder ohne Phasenanschnitt) anwenden. Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform. Die Druckkurve pl erreicht ihr Maximum im gleichen Zeitpunkt wie die Stromkurve und fällt anschliessend auf einen Nenndruck Po zurück, den sie im Zeitpunkt des Nulldurchganges des Stromes erreicht. Durch die stetige Erhöhung des Druckes pl im
Gleichschritt mit der Erhöhung des Stromes I verringert sich der Widerstand R in der Schweissstelle und als Folge die eingebrachte Energiemenge E. Wenn der Schweissstrom I absinkt wird durch die Verringerung des Druckes p der Widerstand R erhöht, wodurch die Energie zwischen den Strommaxima weniger schnell abfällt. Insgesamt ergibt sich auch bei Sinusstrom eine bedeutend ausgeglichenere Energiezu fuhr.
Vor allem kann die Kaltzeit im Bereich des Nulldurch ganges des Stromes I kürzer gehalten werden.
In Figur 6 ist schematisch eine Schweissvorrichtung dar gestellt, bestehend aus einem Gehäuse 1, dem Transformator
2, einem Elektrodenrollenpaar 3, 4, einem Unterarm 5. ei nem Oberarm 6 und einer oberen Elektrodenrollenhalterung
7 sowie einem Schweissdruckerzeuger 8, der schematisch als rechteckiger Block dargestellt ist. Wie bereits beschrieben, ist der aus den verschiedenen Widerständen (Übergangswiderstände und innere Widerstände) zusammengesetzte Widerstand R in der Schweissstelle zwischen den Elektroden 3, 4 vom Schweissdruck p abhängig. Dieser wiederum steht in direktem Zusammenhang mit der Kraft F, mit welcher die Elektroden auf das Schweissgut 9 einwirken. Wird folglich die Kraft F verändert, so verändern sich auch die Übergangswiderstände R in der Schweissstelle.
Der Schweissdruckerzeuger 8 kann die Elektrodenrollenhalterung 7 und die Rolle 4 mit dem gewünschten zeitlichen Kraftverlauf F auf das Schweissgut 9 pressen.
Als erzeugende Kraft sind die verschiedensten Mittel denkbar. Ein Schwingmagnet eignet sich vorzüglich, wenn als Schweissstrom I ein Wechselstrom oder pulsierender Gleichstrom Verwendung findet. Der Schwingmagnet kann dann mit gleicher Frequenz wie der Strom I arbeiten und von der gleichen Stromquelle gespeist werden. Die Phasenlage zwischen Strom I und Kraft F, bzw. Druck pl lässt sich mit allgemein bekannten Mitteln den Verhältnissen anpassen und einstellen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Schweissdruckerzeuger 8 aus einer Hydraulik- oder Pneumatik Kolben/Zylinder-Einheit bestehen, welche von einem dem gewünschten Druckverlauf sich entsprechend angelieferten Druckmedium beaufschlagbar ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Schweissdruckes pl ist eine Kurvensteuerung, welche vorzugsweise mit einem Dämpfungsglied zwischen Kurve und Elektrode versehen ist.
Selbstverständlich sind auch andere, einen vorgegebenen, in rascher Folge sich wiederholenden Druckverlauf erzeugende Vorrichtungen, die hier nicht aufgezählt sind, anwendbar.
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PATENT CLAIMS
1. Electrical resistance welding process for producing a weld seam consisting of a series of subsequent welding spots between two overlapping sheets, characterized in that the contact resistances (R) in the welding point are changed periodically by raising and lowering the welding pressure (p).
2. The method according to claim 1, characterized in that a direct current is used as the welding current.
3. The method according to claim 1, characterized in that a pulsating direct current is used.
4. The method according to claim 1, characterized in that an alternating current is used.
5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the welding pressure (p) has a sinusoidal course.
6. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the welding pressure (p) has the course of a rectangular wave.
7. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the welding pressure change is in phase with the current.
8. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the welding pressure change is out of phase with the current.
9. The device for carrying out the method according to claim 1 with a roller seam welding machine with a pair of mutually compressible, connected to a power source, the welding pressure generating electrode rolls, characterized in that means (8) are provided which periodically on the electrode rolls (3, 4) exert variable force (F).
10. The device according to claim 9, characterized in that the means (8) is a vibrating magnet.
11. The device according to claim 9, characterized in that the means (8) is a pneumatic or hydraulic cylinder unit.
12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the pressure of the medium in the cylinder can be changed periodically.
13. The apparatus according to claim 9, characterized in that the force (F) has a sinusoidal course.
14. The apparatus according to claim 9, characterized in that the force (F) has a rectangular shape.
15. The apparatus according to claim 9, characterized in that a damping element is provided between the means (8) and the electrode roller (4).
16. The apparatus according to claim 10, characterized in that the oscillating magnet is fed by the welding current source.
The present invention relates to an electrical resistance welding method and a device for carrying out the method according to the preambles of claims 1 and 9.
The welding of sheets with roller electrodes has been known for a long time and is used industrially in a wide variety of areas of technology.
The most common method is welding with alternating current at the frequency that is emitted by the network. At a higher welding speed, current of a higher frequency is used in order to ensure an overlap of the individual welding points or lenses formed by each half-wave. With the help of a leading edge control, the energy introduced per welding point can be slightly adapted to the requirements.
With increasing welding speed (weld seam meters per minute) and increasing frequency, the physical properties of the sinusoidal current cause problems with the introduction of the energy required for perfect welding. As is well known, energy is the product of resistance (R) and the square of the current (I). This inevitably results in very high energy peaks at the vertices of the sinusoidal current curve. This can lead to undesired overheating of the metal and as a result splashing of liquid metal out of the seam. At the same time, there is insufficient energy in the areas around and in the zero crossing of the current for a satisfactory welding.
In order to remedy these disadvantages, an almost rectangular course of the welding current is sought with electronic converters. An absolute rectangular shape cannot be created for physical reasons. After all, the flattening of the current shape in the apex of each half-wave can significantly improve the energy distribution along the half-wave.
The technical effort for generating a current curve deviating from the original sinusoidal shape is considerable and the energy efficiency of such frequency converters is unsatisfactory.
Another major disadvantage of the two methods described is the use of higher frequencies, e.g. B. 250 Hz and more, in which eddy current losses occur in the welding machine, which can make up 50% of the power consumed. These losses can be reduced somewhat by suitable measures such as the selection of a small electrical window and anti-magnetic materials in the area of the window. On the other hand, large-scale cooling facilities cannot be dispensed with.
Recently it has also been proposed to remedy the disadvantages of the known methods by using a pulsating, approximately rectangular direct current instead of alternating current (DE-OS 3 005 083). The weld seams produced in this way no longer have disadvantages of known seams, but the effort for generating the current form mentioned is again very considerable and the optimum setting values are within relatively narrow limits, which can lead to faulty welds in the event of deviations in production.
DC welding machines have also been built. Surprisingly, it is not possible to produce satisfactory weld seams with a perfect metallurgical structure. Obviously, periodically recurring cold phases - zones in which less energy is introduced - cannot be avoided.
Another problem with the use of pure direct current is the formation of arcs, which can destroy the workpiece and lead to premature wear of the electrodes.
The object of the present invention is now to avoid the disadvantages of the known methods and devices. In particular, the losses that occur during the generation of the higher-frequency current and the eddy losses in the window should be reduced to a minimum.
Another object of the invention is to equals
to be able to use electricity to generate the welding energy.
Another object of the invention is to produce a structure structure that is as homogeneous as possible along the entire seam.
According to the invention, these tasks are solved by claims 1 and 9.
Further advantageous embodiments can be found in claims 2 to 8 and 10 to 16.
Significant in the present invention is the departure from the conventional technique of generating individual welding spots only by means of periodic amperage changes, e.g. B. sine or rectangular current waveform with zero crossing.
The use of direct current has a positive effect in two respects: firstly, direct current can now be generated with little loss, and secondly there are no losses due to eddy currents in the machine.
The generation of the pressure changes in the weld seam can be solved technically with little effort, and the time course of the pressure to be applied can also be easily adapted to the current form and / or to the requirements for the weld seam.
If the pressure and the current are in phase, the energy introduced in the current peaks is reduced; conversely, the energy increases on both sides of the zero crossing. The duration of the cold period is therefore shorter, the duration of the hot period is longer.
With a phase-shifted course of the print, in particular with a subsequent print, the forging of the soft material can be advantageously influenced.
When using pure direct current and a sinusoidal or rectangular pressure curve, the pressure of course always being greater than zero, the cold time can be chosen to be as short as desired; or the welding speed can be increased.
The invention is described below with reference to the drawings.
Show it:
1/2 the current profile, the energy introduced and the pressure profile in a conventional welding process,
3 shows the current profile, the energy introduced and the pressure profile according to the invention,
4 shows a rectangular current profile and corresponding pressure profile,
5 shows a sinusoidal current profile and corresponding pressure profile,
Fig. 6 is a schematic representation of a welding machine.
From the two figures 1 and 2, the high and very short energy peaks on the envelopes a and b of the energy introduced can be clearly seen. Between these maxima there are areas with significantly smaller energy values, which are hardly sufficient for welding. In order to avoid unwelded areas (gaps) along the seam, the current intensity I must consequently be increased until this short-term energy is sufficient to bring the neighboring areas to a sufficient extent to the welding temperature.
FIG. 3 shows a constant welding current I.
At constant pressure, the total resistance R at the welding point would also be constant and would result in a constant energy which is introduced per unit of time. But are now through periodic change in the welding pressure p, the contact resistances R1 on the contact surfaces of the two workpieces to be welded, z. B. sheet edges, as well as between the workpieces and the electrodes, the energy E changes in proportion to the change in resistance R1. Warm zones t0-t1 thus arise. t2-t3 and cold zones t - t2, t3 - t4, according to envelope c.
In contrast to the welding current, the course of which cannot be designed arbitrarily, the course of the welding pressure pi, or the force F acting on the electrodes, can be designed almost arbitrarily. In particular, this means that the change between a nominal pressure Po and an increased pressure pl can proceed practically without delay. The edges of the pressure curve are therefore practically vertical. The switching time At depends solely on the inertia of the actuation mechanism.
Through the appropriate choice of the pressure course pl, any forms of energy input adapted to the conditions such as sheet quality, sheet thickness and welding speed can be realized.
Of course, the invention can also be used with advantage in methods that work with alternating current. Such a possibility is shown in FIG. 4 using the example of an almost rectangular current. An in-phase increase in the pressure pl during the current maximum reduces the contact resistances, as a result of which the energy introduced is also reduced and local temperatures which are too high can be excluded. Conversely, the resistance can be increased significantly by lowering the pressure in the region of the zero crossing of the current I, so that the energy deficit is lower.
The choice of the pressure curve p also directly influences the forging process of the two workpieces.
For example, Pl.
starting shortly before reaching, while and still slightly after the highest welding current value I, the softened material is also forged.
It is of course also possible to use the method with pulsating direct current. The pulsating current can in a known manner, for. B. by capacitor discharge or by rectification of the aforementioned alternating current (Fig. 4). In this embodiment too, the pressure pl follows the current curve in phase or somewhat out of phase. Whether the pressure pl is used in phase or out of phase mainly depends on the nature of the material to be welded.
Of course, the method can also be used without any problems with the sinusoidal alternating current that is generally used today (with or without leading edge). 5 shows a possible embodiment. The pressure curve pl reaches its maximum at the same time as the current curve and then falls back to a nominal pressure Po, which it reaches at the time of the zero crossing of the current. By steadily increasing the pressure pl in
In step with the increase in the current I, the resistance R in the welding point decreases and, as a result, the amount of energy introduced E. When the welding current I decreases, the resistance R increases due to the reduction in the pressure p, as a result of which the energy between the current maxima drops less quickly. Overall, there is a significantly more balanced energy supply even with sine current.
Above all, the cold time can be kept shorter in the region of the zero crossing of the current I.
In Figure 6, a welding device is shown schematically, consisting of a housing 1, the transformer
2, a pair of electrode rollers 3, 4, a forearm 5. an upper arm 6 and an upper electrode roller holder
7 and a welding pressure generator 8, which is shown schematically as a rectangular block. As already described, the resistance R composed of the various resistances (contact resistances and internal resistances) in the welding point between the electrodes 3, 4 is dependent on the welding pressure p. This in turn is directly related to the force F with which the electrodes act on the weld metal 9. If the force F is consequently changed, the contact resistances R in the welding point also change.
The welding pressure generator 8 can press the electrode roll holder 7 and the roll 4 onto the weld metal 9 with the desired force profile F over time.
A wide variety of means are conceivable as a generating force. A vibrating magnet is particularly suitable if an alternating current or pulsating direct current is used as the welding current I. The oscillating magnet can then operate at the same frequency as the current I and can be fed by the same current source. The phase relationship between current I and force F or pressure pl can be adapted and adjusted to the conditions using generally known means.
In a further embodiment, the welding pressure generator 8 can consist of a hydraulic or pneumatic piston / cylinder unit which can be acted upon by a pressure medium that is delivered in accordance with the desired pressure profile.
Another possibility for generating the welding pressure p 1 is a curve control, which is preferably provided with an attenuator between the curve and the electrode.
Of course, other devices which generate a predetermined pressure sequence which repeats in rapid succession and are not listed here can also be used.