DD225369A1 - Verfahren zur waermefuehrung und -behandlung beim widerstandsschweissen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Waermefuehrung und -behandlung, insbesondere beim Punkt- und Buckelschweissen schwer schweissbarer Werkstoffe. Ziel ist, die Effektivitaet beim Widerstandsschweissen aufhaertungsempfindlicher und gehaerteter Werkstoffe unter Vermeidung von Rissbildungen zu erhoehen. Nach der Aufgabe soll in der Waermeeinfluss- und Schweisszone ein bestimmter Gefuegezustand gewaehrleistet werden. Das erfindungsgemaesse Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer zusaetzlichen Impulssteuerung, mit deren Hilfe nach Ausloesen des Schweissprogrammes in einer ersten Phase durch Regeln des Zuendwinkels der Schweissthyristoren im Bereich von 95 bis 180 der Vorwaermstrom zeitverzoegert bis auf die Groesse des Schweissstromes erhoeht oder gegebenenfalls erniedrigt wird, wonach in einer zweiten Phase durch Bildung eines Signals an eine elektronische Zeitsteuerung der Ablauf des normalen Schweissprogrammes erfolgt, und dass in einer dritten Phase auf die Impulssteuerung umgeschaltet und nach Veraenderung des Zuendwinkels bis 180 der Nachwaermstrom geregelt wird. Fig. 3

Description

Verfahren zur Warneführung und —behandlung beim Widerstandsschweißen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ^Ti?är me führung und -behandlung beim WiderStandsschweißen, insbesondere beim Punkt- und Buckelschweißen von aufhärtungsempfindlichen sowie gehärteten Werkstoffen zur Erzielung eines bestimmten Gafüges und geforderter Härte unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen Zeit- Temperatur-Umwandlungsschaubildes und Verwendung einer herkömmlichen Widerstandsschweißmaschine.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ss ist allgemein bekannt, daß schwer schweißbare Werkstoffe, beispielsweise oberflächengehärtete Kettenschienen, mit Hilfe eines speziellen Drei-Stufen-Strom- und Druckprogramnies buckelgeschweißt werden können mit dem Ziel, eine Rißbildung und Aufhärtung in Grenzen zu halten.

So wird in der DD-PS 139 404 und DD-PS 145 379 ein Strom- und Kraftprogramm zum druckdichten Verschließen von Rohren beschrieben, wobei zunächst eine Verformung des Rohrendes in Form einer Quetschung bei einem Vorwärmstrom von wenigen Perioden und geringer Elektrodenkraft erfolgt, wonach unter erhöhter Elektrodenkraft das Dicht— schweißen des Rohrendes vorgenommen wird. Der Nachteil bei diesen Lösungen besteht in den dabei verwendeten Schweißstromsteuerungen, mit denen eine für den Werkstoff zielgerichtete Wärmeführung mit diskontinuierlichem Verlauf nicht möglich ist. Mit anderen bekannten Steuerungen läßt sich zwar, beispielsweise bei der 11-Zeitensteuerung, für den Vor- . schweiß— und Nachschweißstrom ein annähernd linearer Stromanstieg erreichen. Aber auch hier ist ein diskontinuierliches Abkühlen bzw. Vorwärmen zwecks Erzielen eines bestimmten Gefüges und Härte entsprechend einem vorgegebenen ZTU-Schaubild in der Schweißzone nicht möglich.

Nach der DE-OS I9I6 539 wird ein Verfahren und Vorrichtung zum Widerstandsschweißen offenbart, wobei die Amplitude des Schweißstromes während des Schweißvorganges und der Restzeit ständig vergrößert wird.

Hierbei ist der Strom jedoch nicht steuerbar. Bin ähnliches Verfahren beinhaltet auch die DS-OS I9I8 306.

In der DE-AS 234-6 561 wird ein Verfahren zum Hegeln elektrischer Widerstandsschweißvorgange beschrieben, bei dem aus gemessenen Parametern Istwerte mit Sollwerten verglichen werden. Die DE-OS 2835 750 stellt ein Verfahren vor, bei welchem über einen Heißleiter (Meßfühler) eine Veränderung des elektrischen Widerstandes bewirkt wird» Nach der DE-OS 2919360 wird ein geregelter Schweißtakter vorgestellt, bei dem mittels von im PrimärStromkreis liegenden elektrischen Schaltern der Schweißstrom in Abhängigkeit elektrischer Einflußgrößen geregelt wird. Eine gesielte 77ärmeführung sum Erreichen eines bestimmten Gefüges ist durch diese Einrichtung jedoch nicht möglich, da vorgegebene Parameter mit konstantem Strom für verschiedene Werkstücke aus gut schweißbaren Werkstoffen im Mikrocomputer gespeichert sind.

Sin Verfahren und Anordnung zur automatischen Steuerung von Widerstandsschweißvorrichtungen wird in der DE-OS 315O 199 offenbart, bei dem die Prozentuale Temperatur einer Maschine automatisch entsprechend auf Dauer der vorangegangenen Schweißvorgänge geregelt wird. Die Dauer wird durch Zählen der Perioden gemessen. Zu- und Abnahmebe— dingung eines vorgewählten Algorithmus wird mit dem Periodenzählwert verglichen.

Alle vorbeschriebenen Verfahren und bekannten Einrichtungen sind nicht in der Lage, bei schwer schweißbaren Werkstoffen mit Hilfe der Widerstandsschweißung eine gezielte, diskontinuierliche Wärnieführung und -behandlung zur Erzielung eines bestimmten G-efüges durchzuführen,.

- 4 - · Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist die Effektiv beim Widerstandsschweißen aufhärtungsempfindlicher und gehärteter Werkstoffe unter Vermeidung von Rißbildungen zu erhöhen.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches unter Zuhilfenahme herkömmlicher Widerstandsschweißmaschinen eine Wärmeführung und -behandlung, vorzugsweise beim Punkt- und Buckelschweißen schwer schweißbarer Werkstoffe ermöglicht und in der Wärmeein— fluß- und Schweißzone einen bestimmten Gefügezustand und Härte gewährleistete

Die Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer zusätzlichen Impulssteuerung, mit deren Hilfe nach dem Auslösen des Schweißprogrammes in einer ersten Phase durch Regeln des Zündwinkels der Schweißthyristor en im Bereich von 95 bis 180 der Vorwärmstrom zeitverzögert bis auf die Größe des Schweißstromes erhöht oder gegebenenfalls erniedrigt wird, wonach in einer zweiten Phase mit Hilfe eines Signals im Zusammenwirken mit einer elektronischen Zeitsteuerung der Ablauf des normalen Schweißprogrammes erfolgt und daß in einer dritten Phase auf die Impulssteuerung umgeschaltet und nach Veränderung des Zündwinkels bis 180 der Nachwärmstrom geregelt wird«, Die Impulssteuerung besteht im wesentlichen aus mehreren Schieberegistern, die je nach einer eingegebenen Schrittanzahl von einem Impuls bis zu dem gewünschten Schritt durchgeschaltet werden. An jedem Gatterausgang steht dann

ein Impuls zur Verfugung, welcher den Zündwinkel der Schweißthyristoren je Schritt bis max. 95 regelte Anschließend gelangt ein Signal an die elektronische Zeitsteuerung, und das normale Schweißprogramm kann ablaufen. Nach Beendigung desselben wird wieder die Impulssteuerung eingeschaltet, wonach wieder ein Durchschalten der Schieberegister in umgekehrter Reihenfolge bis zu einem vorgegebenen Schritt erfolgt, wobei der Zündwinkel verändert und somit der ITachwärmstrom geregelt wird.

Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß durch die Impulssteuerung der Schweißstrom während der Vorwärm- und iTaciiwärmphase diskontinuierlich geregelt werden kann. Dadurch ist es möglich, nach einer Verkleinerung oder Vergrößerung des Schweißstromes diesen anschließend nochmals zu erhöhen bzw. zu verkleinern. Diese Kombination des zeitlichen Wirkens von Impulssteuer ung-Schweißstromsteuerung-Impulssteuerung gestattet in überraschenderweise die Durchführung einer diskontinuierlichen Wärmeführung nach einem dem- jeweiligen Werkstoff vorgegebenem Ζϊϋ-Schaubild zum erreichen eines bestimmten Gefüges und einer geforderten Härte. Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Wärmebehandlung von schwer schweißbaren Werkstoffen wie Glühen, Anlassen, Vergüten und Härten entsprechend vorgegebenen Temperaturverläufen durchgeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 : die Anordnung der Impulssteuerung mit elektronischer Zeitsteuerung

Fig. 2 : den Vorwärmstrombereich, Schweißstrombereich und Abkühl- bzw. Nachwärmstrombereich

Fig. 3 ' den Temperaturverlauf nach ZTU-Schaubild für den Stahl C 45

Nach Fig. 1 werden zwei Bleche der Stahlmarke C 45 durch Punktschweißen miteinander verbunden, wozu die Bleche zwischen den Elektroden 6 einer herkömmlichen Punktschweißmaschine eingespannt werden.

Der in der Zeichnung nicht dargestellten Punktschweißmaschine wird die Impulssteuerung 2 zugeordnet, die mit dem Rechner 3> der elektronischen Zeitsteuerung 1, der Phasenanschnittsteuerung 4 und dem Trafo 5 verbunden ist. Durch die Impulssteuerung 2 erfolgt eine zielgerichtete diskontinuierliche Viarmeführung mit Unterstützung eines für den Stahl C 45 vorgegebenen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildes.

Durch die Impulssteuerung 2 erfolgt zunächst Fig. 1 und 2 in einer ersten Phase im Vorwärmstrombereich 7 ein Vorwärmen der Elektroden 5 über einen Zeitraum von 2 Sekunden, wobei der Zündwinkel der Phasenanschnittssteuerung 4 der Schweißthyristoren ständig vergrößert (bis 95°) wird, und der Vorwärmstrom sich dadurch bis zur Höhe des Schweißstromes erhöht. In einer zweiten Phase, dem Schweißstrombereich 8 erfolgt die Umschaltung auf das normale Schweißprogramm der elektronischen Zeitsteuerung 1. Nach Beendigung einer Schweißstromzeit von 10 Perioden wird in einer dritten Phase, dem Abkühlbzw. Nachwärmstrombereich 9» automatisch auf die Impulssteuerung 2 umgeschalten. Entsprechend dem vorgegebenen

ZTU-Schaubild des Stahles C 4-5 gemäß Fig. 3 wird aus der Schweißung heraus der Strom in der Abkühlphase ständig dem Temperaturverlauf durch das Steuern des Zündwinkels der Thyristoren (Verringerung bis 180 oder kurzzeitiges Erhöhen) angepaßt.

Nach einer Abkühlzeit (Nachwärmzeit) von t Ä170 Sekunden wird ein Ferrit-Perlit-Gefüge in der Schweißzone mit einer Härte von HV 30 & 2500 Ή/mm. erzeugt. Damit ist die Schweißverbindung rißfrei und schlagunempfindlich. Den qualitativen Stromverlauf des zeitlichen Wirkens von Impulssteuerung und Schweißstromsteuerung während der Vor— wärm-, Schweiß- und Nachwärmphase zeigt Fig. 2 . Zusätzlich kann der Wärmeverlauf nach vorgegebenem ZTU-Schaubild für den zu schweißenden Werkstoff in einem Rechner 3, der mit der Impulssteuerung 2 gekoppelt ist, abgespeichert und bei Bedarf abgerufen werden.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Warmeführung und -behandlung beim Widerstandsschweißen, insbesondere beim Punkt- und Buckelschweißen von aufhärtungsempfindliehen sowie gehärteten Werkstoffen, vorzugsweise zur Erzielung eines bestimmten Gefiiges und geforderten Härte unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubiides und Einsatz einer herkömmlichen Widerstandsschweißmaschine, gekennzeichnet durch die Verwendung einer zusätzlichen Impulssteuerung (2), mit deren Hilfe nach Auslösen des Schweißprogramm.es in einer ersten Phase durch Segeln des Zündwinkels der Schweißthyristoren im Bereich von 95 bis 180° der Verwärmstrom zeitverzögert bis auf die Größe des Schweißstromes erhöht oder gegebenenfalls erniedrigt wird, wonach in einer z'.veiten Phase durch Bildung eines Signals an eine elektronische Zeitsteuerung (1) der Ablauf des normalen Schweißprogramnies erfolgt, und daß in einer dritten Phase auf die Impulssteuerung (2) umgeschaltet und nach Veränderung des Zündwinkels bis 180° der Nachwärmstrom 'geregelt wird.

   — Hierzu drei Blatt Zeichnungen -