DD225369A1

DD225369A1 - METHOD FOR HEATING AND TREATMENT IN RESISTANCE WELDING

Info

Publication number: DD225369A1
Application number: DD26491984A
Authority: DD
Inventors: Mathias Uhlmann; Wolfgang Kuehne
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1985-07-31

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. 3The invention relates to heat conduction and treatment, in particular during point and projection welding of difficult to weld materials. The goal is to increase the effectiveness in resistance welding of hardened and hardened materials while avoiding the formation of cracks. After the task, a certain state of structure is to be ensured in the heat-influencing and welding zone. The method according to the invention is characterized by the use of an additional impulse control, with the help of which, after triggering the welding program in a first phase, the preheating current is increased in time by up to the size of the welding current by controlling the angle of repose of the welding thyristors in the range from 95 to 180, or possibly lowered, then in a second phase by forming a signal to an electronic timing of the expiration of the normal welding program, and that is switched in a third phase to the impulse control and controlled by changing the Zuendwinkels to 180 the Nachwaermstrom. Fig. 3

Description

Verfahren zur Warneführung und —behandlung beim WiderstandsschweißenMethod for warning guidance and treatment in resistance welding

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a method for ^T i? Er me leadership and treatment in resist welding, especially in spot and projection welding of hardening sensitive and cured materials to achieve a certain Gafüges and required hardness with the aid of a given time-temperature conversion diagram and use of a conventional resistance welding machine.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.It is well known that difficult to weld materials, such as surface hardened chain rails, can be hump welded using a special three-stage power and pressure program, with the goal of limiting cracking and hardening.

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.Thus, in DD-PS 139 404 and DD-PS 145 379 a power and power program for pressure-tight sealing of pipes described, initially a deformation of the pipe end in the form of a pinch at a preheating of a few periods and low electrode force, which is under increased electrode force, the sealing of the pipe end is made. The disadvantage of these solutions consists in the welding current controls used in this case, with which a targeted for the material heat transfer with discontinuous course is not possible. Although with other known controls, for example, in the 11-time control, for the pre. welding and secondary welding current reach an approximately linear increase in current. But even here is a discontinuous cooling or preheating in order to achieve a certain microstructure and hardness according to a predetermined ZTU chart in the weld zone is not possible.

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.According to DE-OS I916 539 discloses a method and apparatus for resistance welding, wherein the amplitude of the welding current during the welding operation and the remaining time is constantly increased.

Hierbei ist der Strom jedoch nicht steuerbar. Bin ähnliches Verfahren beinhaltet auch die DS-OS I9I8 306.However, the electricity is not controllable. A similar procedure also includes the 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.DE-AS 234-6 561 describes a method for controlling electrical resistance welding processes in which actual values are compared with desired values from measured parameters. DE-OS 2835 750 introduces a method in which via a thermistor (probe) a change in the electrical resistance is effected »According to DE-OS 2919360 a controlled welding cycle is presented, wherein by means of lying in the primary circuit electrical switches of the welding current is regulated as a function of electrical influencing variables. A gesielte 77ärmeführung sum reaching a certain structure is not possible by this device, however, since predetermined parameters are stored with constant current for different workpieces of good weldable materials in the microcomputer.

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.A method and arrangement for automatic control of resistance welding devices is disclosed in DE-OS 315O 199, in which the percentage temperature of a machine is controlled automatically according to the duration of the previous welding operations. The duration is measured by counting the periods. The acceptance and acceptance condition of a preselected algorithm is compared with the period count value.

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,.All of the above-described methods and known devices are not able to perform a targeted, discontinuous Wärnieführung and treatment to achieve a specific G-efüges at hard weldable materials by means of resistance welding.

- 4 - · Ziel der Erfindung- 4 - · Object of the invention

Durch die Erfindung ist die Effektiv beim Widerstandsschweißen aufhärtungsempfindlicher und gehärteter Werkstoffe unter Vermeidung von Rißbildungen zu erhöhen.With the invention, the effective in resistance welding hardening sensitive and hardened materials to increase cracking to increase.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

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 gewährleisteteThe object of the invention is to develop a method which, with the aid of conventional resistance welding machines, permits heat conduction and treatment, preferably during point and projection welding of materials which are difficult to weld, and ensures a certain structure state and hardness in the heat inflow and welding zone

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 dannThe solution of the problem is characterized by the use of an additional impulse control, with the help of the triggering of the welding program in a first phase by controlling the firing angle of the welding thyristor in the range of 95 to 180, the preheating increased time-delayed up to the size of the welding current or possibly is lowered, according to which in a second phase by means of a signal in conjunction with an electronic timing of the normal welding program is carried out and that switched in a third phase to the impulse control and after changing the ignition angle to 180 the Nachwärmstrom is regulated, the impulse control essentially a plurality of shift registers, which are switched through by a pulse up to the desired step, depending on an input number of steps. At each gate output is then

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.a pulse available, which the firing angle of the welding thyristors per step up to max. Then a signal is sent to the electronic timer and the normal welding program can run. After completion of the same, the pulse control is switched on again, after which switching on of the shift register takes place in reverse order up to a predetermined step, wherein the ignition angle is changed and thus the ITachwärmstrom is regulated.

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.The main advantage of the method is that it can be controlled discontinuously by the pulse control of the welding current during the preheating and iTaciiwärmphase. This makes it possible, after a reduction or enlargement of the welding current to subsequently increase this or reduce it again. This combination of the temporal action of impulse control ungwelding current control impulse control allows in a surprising way to carry out a discontinuous heat conduction according to the respective material predetermined Ζϊϋ-graph to achieve a certain microstructure and a required hardness. In addition, with the method according to the invention, a heat treatment of difficult to weld materials such as annealing, tempering, tempering and curing in accordance with predetermined temperature curves can be performed.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1 : die Anordnung der Impulssteuerung mit elektronischer ZeitsteuerungFig. 1: the arrangement of the pulse control with electronic timing

Fig. 2 : den Vorwärmstrombereich, Schweißstrombereich und Abkühl- bzw. Nachwärmstrombereich2: the preheating current range, welding current range and cooling or residual heat flow range

Fig. 3 ' den Temperaturverlauf nach ZTU-Schaubild für den Stahl C 45Fig. 3 'shows the temperature profile according to ZTU diagram for the steel 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.According to Fig. 1, two sheets of steel brand C 45 are interconnected by spot welding, for which purpose the sheets are clamped between the electrodes 6 of a conventional spot welding machine.

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.The spot welding machine not shown in the drawing is assigned to the pulse control 2, which is connected to the computer 3> the electronic timing controller 1, the phase control 4 and the transformer 5. By the impulse control 2 a purposeful discontinuous Viarmeführung takes place with the assistance of a given for the steel C 45 time-temperature conversion diagram.

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 vorgegebenen1 and 2 in a first phase in Vorwärmstrombereich 7 preheating the electrodes 5 over a period of 2 seconds, the firing angle of the phase control 4 of the welding thyristors is constantly increased (to 95 °), and the preheating thereby increased up to the height of the welding current. In a second phase, the welding current range 8, the switchover to the normal welding program of the electronic timing control 1. After completion of a welding current period of 10 periods is in a third phase, the Abkühlbzw. Reheating current range 9 »is automatically switched to impulse control 2. According to the given

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.ZTU diagram of the steel C 4-5 shown in FIG. 3 from the weld out the current in the cooling phase is constantly adapted to the temperature profile by controlling the firing angle of the thyristors (reduction to 180 or short-term increase).

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.After a cooling time (post-heating time) of t A170 seconds, a ferrite / pearlite microstructure is formed in the welding zone with a hardness of HV 30 & 2500 Ή / mm. generated. Thus, the weld is crack-free and impact resistant. The qualitative current profile of the temporal action of impulse control and welding current control during the preheating, welding and reheating phase is shown in FIG. 2. In addition, the heat history can be stored according to a predefined ZTU diagram for the material to be welded in a computer 3, which is coupled to the impulse control 2, and retrieved as needed.

Claims

invention claim

Method for heat guiding and treatment in resistance welding, in particular spot and projection welding of hardening sensitive materials and hardened materials, preferably to achieve a certain Gefiiges and required hardness with the aid of a given time-temperature-conversion Schaubiides and use of a conventional resistance welding machine, characterized by the use of a additional impulse control (2), with the help of which after triggering the Schweißprogramm.es in a first phase by sailing the firing angle of the welding thyristors in the range of 95 to 180 ° of the heat flow time delay is increased to the size of the welding current or possibly decreased, after which in a z'.veiten phase by forming a signal to an electronic timing (1) the normal welding program is carried out, and that switched in a third phase to the pulse control (2) and after changing the Ignition angle to 180 °, the reheating current 'is regulated.

- For this three sheet drawings -