DD236038A1 - METHOD FOR CONTROLLING AND CONTROLLING FRICTION WELDING MACHINES - Google Patents

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DD236038A1
DD236038A1 DD27501085A DD27501085A DD236038A1 DD 236038 A1 DD236038 A1 DD 236038A1 DD 27501085 A DD27501085 A DD 27501085A DD 27501085 A DD27501085 A DD 27501085A DD 236038 A1 DD236038 A1 DD 236038A1
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Manfred Trepte
Udo Franz
Herbert Stuhec
Bernd Weber
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Koethen Ing Hochschule
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln von Reibschweissprozessen, bei dem der Werkstoff, die Schweissteilgeometrie, die Stossflaechenvorbereitung und die Abkuehlungsgeschwindigkeit beruecksichtigt werden. Durch die Erfindung wird der Anwendungsbereich des Reibschweissverfahrens insbesondere bezueglich der verschweissbaren Werkstoffe erhoeht. Weiterhin kann weitestgehend auf eine vorherige Kennwertermittlung durch Probeschweissungen verzichtet werden. Dies wird erreicht, indem insbesondere die Aenderungsgeschwindigkeit des Reibmomentes bestimmt wird und, wenn diese einen vorgebbaren, annaehernd konstanten Wert erreicht, wahlweise der Reibschweissvorgang beendet wird oder eine Messung der Abkuehlungsgeschwindigkeit erfolgt. In Abhaengigkeit vom Messergebnis kann der Reibvorgang mit geeignet veraenderten Prozessparametern fortgesetzt werden, bis die Abkuehlungsgeschwindigkeit einen zulaessigen Wert erreicht.The invention relates to a method for controlling and regulating friction welding processes, in which the material, the welded part geometry, the impact surface preparation and the cooling speed are taken into account. By means of the invention, the field of application of the friction welding method is increased, in particular with regard to the weldable materials. Furthermore, can largely be dispensed with a prior characteristic determination by Proweissweissungen. This is achieved by, in particular, determining the rate of change of the friction torque and, if this reaches a specifiable, approximately constant value, optionally terminating the friction welding operation or measuring the cooling rate. Depending on the measurement result, the friction process can be continued with suitably modified process parameters until the cooling rate reaches a permissible value.

Description

definierten optimalen Verschweißzustand ein Signal zum Beenden des Reibschweißprozesses oder zum Einstellen der zulässigen Abkühlgeschwindigkeit bei verringertem Reibdruck und erhöhter Reibgeschwindigkeit gegeben wird.defined optimal Verschweißzustand a signal to terminate the friction welding process or to set the allowable cooling rate at reduced friction pressure and increased friction speed is given.

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln von Reibschweißprozessen, bei dem der Werkstoff, die Schweißteilgeometrie, die Stoßflächenvorbereitung und die Abkühlungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Durch die Erfindung wird der Anwendungsbereich des Reibschweißverfahrens insbesondere bezüglich der verschweißbaren Werkstoffe erhöht.The invention relates to a method for controlling and controlling friction welding processes, in which the material, the weld part geometry, the impact surface preparation and the cooling rate are taken into account. The invention increases the field of application of the friction welding process, in particular with regard to the weldable materials.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß die Steuerung des Reibschweißprozesses heute vorzugsweise nach der Schweißzeit oder nach der Schweißteilverkürzung erfolgt.It is known that the control of the friction welding process today preferably takes place after the welding time or after the welding part shortening.

Diese beiden Steuergrößen müssen, reproduzierbaren Zuschnitt der Schweißteile vorausgesetzt, in Abhängigkeit vom Werkstoff, der Schweißteilgeometrie, dem Reibdruck und der Reibgeschwindigkeit experimentell bestimmt werden. Das Kriterium für den notwendigen Betrag der Schweißteilverkürzung oder der Schweißzeit ist die qualitätsgerechte Reibschweißverbindung. Die Prüfung der Schweißnahtqualität erfolgt zerstörend durch den Biege- und Zugversuch sowie zerstörungsfrei durch die Ultraschallprüfung. Die so mit einem großen Aufwand ermittelten Schweißteilverkürzungen und Schweißzeiten sind Durchschnittswerte. Schwankungen in der Stoßflächenvorbereitung, der Schweißteilgeometrie und der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffes können daher bei einmal eingestellten Arbeitswerten nicht mehr berücksichtigt werden. Der Reibschweißprozeß wird mehr oder weniger willkürlich unterbrochen. Eine Aussage über den erreichten Verschweißzustand der Stoßflächen und über das axiale Temperaturfeld kann nicht gemacht werden. Eine Regelung des Reibschweißprozesses ist auf dieser Basis nicht möglich.These two control variables, assuming reproducible cutting of the welded parts, must be determined experimentally as a function of the material, the geometry of the welded part, the friction pressure and the friction speed. The criterion for the necessary amount of welding part shortening or welding time is the quality-compliant friction welding connection. The inspection of the weld quality is destructive by the bending and tensile test as well as non-destructive by ultrasonic testing. The welding part shortenings and welding times thus determined with great effort are average values. Fluctuations in the surface preparation, the geometry of the welding part and the chemical composition of the material can therefore no longer be taken into account when the working values are set once. The friction welding process is interrupted more or less arbitrarily. A statement about the achieved welding condition of the abutment surfaces and about the axial temperature field can not be made. A regulation of the friction welding process is not possible on this basis.

Ein anderer Nachteil konventioneller Reibschweißverfahren besteht darin, daß die beiden rotationssymmetrischen Teile mit einem vorbestimmten Reibdruck belastet und mit einer vorbestimmten Reibgeschwindigkeit gegeneinander bewegt werden. Dadurch wird eine sehr schmale Zone im Bereich der entstehenden Schweißnaht auf die zum Preßschweißen notwendige Temperatur gebracht. -Another disadvantage of conventional friction welding is that the two rotationally symmetric parts are loaded with a predetermined friction pressure and moved against each other at a predetermined friction speed. As a result, a very narrow zone in the region of the resulting weld is brought to the temperature required for pressure welding. -

Eine schmale erwärmte Zone, umgeben von einer großen Masse kalten Grundwerkstoffes, bedingt ein großes Temperaturgefälle und damit eine hohe Abkühlgeschwindigkeit. Die Bildung von Martensit im Bereich der Schweißnaht bei den aufhärtungsempfindlichen Stählen ist die Folge. Um die Martensitbildung neben der Schweißnaht bei den bedingt schweißbaren Stählen zu verhindern, ist ein Vorwärmen der Stähle notwendig. Durch das Vorwärmen mittels Brenngas-Sauerstoff-Flamme oder Induktor entsteht jedoch ein zusätzlicher technologischer Aufwand.A narrow heated zone, surrounded by a large mass of cold base material, causes a large temperature gradient and thus a high cooling rate. The result is the formation of martensite in the area of the weld on the hardenable steels. In order to prevent the formation of martensite in addition to the weld in the conditionally weldable steels, a preheating of the steel is necessary. By preheating by means of fuel gas-oxygen flame or inductor, however, creates an additional technological effort.

Die Schwierigkeit bei der Automatisierung des Reibschweißens besteht darin, daß die einzelnen Schweißungen während ihrer Anfangsstufen sehr unterschiedlich verlaufen und diese Anfangsstufen ganz verschieden lang dauern. Es sind daher bereits Vorschläge bekannt, den Reibschweißprozeß selbst zu Regelung eines Prozeßparameters (z. B. Reibdurck) zu nutzen. So kann z. B. mit einem Verfahren gemäß DE-AS 1627466 über die Vorgabe eines Solldrehmomentes automatisch der Reibdruck geregelt werden. Ausgangspunkt dieses Verfahrens ist der für das Reibschweißen typische Verlauf des zur Erzeugung der Relativdrehung notwendigen Drehmomentes; Kurz nach Beginn der Relativdrehung erreicht das Drehmoment einen Höchstwert, um nach Überschreitung des „Drehmomenten-Gipfels" relativ stetig auf einen annähernd konstanten Gleichgewichtswert abzufallen. Dabei ist das Drehmoment anfangs großen Schwankungen unterworfen, da die Berührungsflächen kalt sind und sich noch nicht aneinander angepaßt haben.The difficulty with the automation of friction welding is that the individual welds run very differently during their initial stages and take these initial stages very different lengths. Therefore, proposals are already known to use the friction welding process itself for controlling a process parameter (eg Reibdurck). So z. B. with a method according to DE-AS 1627466 on the specification of a target torque automatically the friction pressure can be controlled. The starting point of this method is the typical for the friction welding process of the torque required to generate the relative rotation; Shortly after the beginning of the relative rotation, the torque reaches a maximum value to drop relatively steadily to an approximately constant equilibrium value after exceeding the "torque peak." The torque is initially subject to large fluctuations, since the contact surfaces are cold and have not yet adapted to each other ,

Die Lösung gemäß DE-AS 1627466 besteht nun darin, das auftretende Drehmoment zu messen und dazu zu verwenden, die Größe des Anpreßdruckes wenigstens zu Beginn der Bearbeitung zu regeln, damit das Drehmoment den annährend konstanten Dauerwert, den es während des letzten Bearbeitungsabschnittes annimmt, nicht wesentlich überschreitet.The solution according to DE-AS 1627466 is to measure the occurring torque and to use to regulate the size of the contact pressure at least at the beginning of the processing, so that the torque does not the approximately constant duration value, which it assumes during the last processing section significantly exceeds.

Der Nachteil des Verfahrens jedoch besteht darin, daß das vorzugebende Solldrehmoment durch Probeschweißungen ermittelt werden muß, die bei jeder Änderung der Schweißteilgeometrie und/oder des Werkstoffes wiederholt werden müssen. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß der zeitliche Verlauf des Reibdruckes nicht mehr als unabhängige Größe vorgegeben werden kann. Die Ausbreitung des Temperaturfeldes im Werkstück ist daher nur in geringem Maße beeinflußbar. Zur Vermeidung der Nachteile herkömmlicher Zeitsteuerungen für den Reibschweißprozeß ist es weiterhin bekannt, das Reibschweißen mittels eines automatischen Zeitgebers zu regeln. Dabei liefert das Messen der Belastung der Antriebseinrichtung (z. B. Drehmoment-Messung) kennzeichnende Punkte im Schweißprozeß, die als Ausgangspunkte für eineThe disadvantage of the method, however, is that the target torque to be specified must be determined by trial welds, which must be repeated at each change of the weldment geometry and / or the material. Another disadvantage of the method is that the time course of the friction pressure can not be specified as an independent variable. The spread of the temperature field in the workpiece is therefore only slightly influenced. To avoid the disadvantages of conventional timings for the friction welding process, it is also known to regulate the friction welding by means of an automatic timer. In this case, measuring the load of the drive device (eg torque measurement) provides characteristic points in the welding process, which are used as starting points for a

automatische Zeitgebung dienen können (DE-AS 1627466). _ ..._automatic timing can serve (DE-AS 1627466). _ ..._

Nach DE-AS 1627466 kann z.B. ein Schalter so eingestellt werden, daß er auf einen Kraftwert anspricht, der auftritt, wenn das Drehmoment seinen Dauerwert erreicht hat. Auf diese Weise kann der Schalter einen automatischen Zeitgeber auslösen, der das Abbremsen des rotierenden Werkstückes und das Aufbringen des Stauchdruckes veranlaßt. Der Nachteil auch dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß der den Schalter auslösende Drehmoment-Wert durch Probeschweißungen ermittelt werden muß. Bei einem, anderen bekannten Verfahren wird die Temperatur der Stoßflächen meßtechnisch erfaßt und zur Steuerung sowie Qualitätskontrolle der Schweißung verwendet. Das Ziel dieses Verfahrens gemäß DE-OS 2742788 besteht u. a. darin, die Ausdehnung der wärmebeeinträchtigten Zone beiderseits der Schweißnaht einzuschränken und dennoch stets zu gewährleisten, daß die notwendige Schweißtemperatur erreicht wird. Dies gelingt, indem die Abbremsung dann eingeleitet wird, wenn der die Stoßflächentemperatur erfassende Meßwertgeber das Erreichen der vorgegebenen Schweißtemperatur signalisiertAccording to DE-AS 1627466, e.g. a switch is set to respond to a force value that occurs when the torque has reached its steady state value. In this way, the switch can trigger an automatic timer, which causes the braking of the rotating workpiece and the application of the compression pressure. The disadvantage of this method, however, is that the switch-triggering torque value must be determined by trial welds. In another, known method, the temperature of the abutting surfaces is detected by measurement technology and used to control and quality control of the weld. The aim of this method according to DE-OS 2742788 u. a. It is to limit the extent of the heat-affected zone on both sides of the weld and yet always to ensure that the necessary welding temperature is reached. This is achieved by the deceleration is then initiated when the sensor detecting the impact surface temperature signals the reaching of the predetermined welding temperature

Zusätzlich wird bei diesem Verfahren eine Fehleranzeige bewirkt, wenn In addition, this method causes an error indication when

a) innerhalb einer bestimmten Vorwärmezeit die notwendige Schweißtemperatur nicht erreicht wird unda) the required welding temperature is not reached within a certain preheating time, and

b) die Schweißtemperatur in der Schweißzone länger als eine festgelegte Zeitdauer bestehen bleibt.b) the welding temperature in the welding zone remains longer than a fixed period of time.

Eine derartige Steuerung des Reibschweißprozesses ist in ähnlicher Form auch bereits aus der DE-AS 1911040 bekannt. Auch hierbei wird die Stoßflächentemperatur mit einem optischen Pyrometer erfaßt und dessen temperaturabhängiges Ausgangssignal zur Auslösung des Abbremsens und Stauchens verwendet.Such a control of the friction welding process is already known in a similar form from DE-AS 1911040. Again, the impact surface temperature is detected with an optical pyrometer and its temperature-dependent output signal used to trigger the deceleration and compression.

Sowohl das Verfahren nach DE-AS 1911040 als auch das Verfahren nach DE-OS 2742788 erfordern jedoch die Durchführung von Probeschweißungen, um den vorgegebenen Temperatur-Sollwert zu ermitteln.However, both the method according to DE-AS 1911040 and the method according to DE-OS 2742788 require the performance of test welds to determine the predetermined temperature setpoint.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DE-OS 1627482), bei dem der Reibschweißprozeß durch eine Zeitplansteuerung der Drehgeschwindigkeit beeinflußt wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß eine Drehung der zu verschweißenden Teile oberhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches hauptsächlich zur Erwärmung der Teile führt. Eine Drehung der Teile unterhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches bewirkt dagegen hauptsächlich eine starke plastische Verformung der Reibzone. Dieser Effekt wird genutzt, um z.B. durch periodische Änderung der Drehgeschwindigkeit zu erreichen, daß sich die Erwärmung radial über die Stoßfläche ausbreitet. Diese Arbeitsweise ist besonders dann vorteilhaft, wenn Teile mit großem Durchmesser und demzufolge großem Geschwindigkeitsgradienten zu schweißen sind, weil nur dann eine verhältnismäßig gleichmäßige radiale Temperaturverteilung erzielt werden kann. Leider hat auch dieses Verfahren den Nachteil, daß der vorzugebende optimale zeitliche Verlauf der Drehgeschwindigkeit mittels aufwendiger Probeschweißungen ermittelt werden muß.It is also known a method (DE-OS 1627482), in which the friction welding process is influenced by a schedule control of the rotational speed. It is assumed that a rotation of the parts to be welded above a certain speed range mainly leads to heating of the parts. In contrast, a rotation of the parts below a certain speed range causes mainly a strong plastic deformation of the friction zone. This effect is used to to achieve by periodically changing the rotational speed that the heating propagates radially over the abutment surface. This operation is particularly advantageous when parts with large diameter and consequently high speed gradient are to be welded, because only then a relatively uniform radial temperature distribution can be achieved. Unfortunately, this method also has the disadvantage that the optimum temporal course of the rotational speed to be predetermined must be determined by means of complex test welds.

Ein weiterer bekannter Effekt besteht darin, daß der Temperaturverlauf in der Umgebung der Stoßflächen durch die Wahl des Reibdruckes beeinflußt werden kann. Dies wird in dem Verfahren gemäß DE-AS 2220898 genutzt, um während des Abbremsens einen zeitweiligen Temperaturanstieg zu erzeugen, indem bereits während des Abbremsens der Reibdruck auf einen dem Stauchdruck entsprechenden Wert erhöht wird. Dadurch wird die Temperatur der entstehenden Schweißnaht unmittelbar nach Beendung der Werkstückdrehung auf einem genügend hohen Niveau gehalten und die Abkühlung verzögert. Allerdings erfordert die Anwendung auch dieses Verfahrens, daß aufwendige Probeschweißungen zur Festlegung der Schweißparameter durchgeführt werden. Weiterhin ist zu beobachten, daß die mit diesem Verfahren zu erzielende Verringerung der Abkühlungsgeschwindigkeit oftmals nicht ausreicht, um bei schwer schweißbaren Eisenwerkstoffen die erforderliche Qualität der Schweißverbindung zu gewährleisten.Another known effect is that the temperature profile in the vicinity of the abutting surfaces can be influenced by the choice of the friction pressure. This is used in the method according to DE-AS 2220898 in order to generate a temporary increase in temperature during deceleration, in that already during deceleration the friction pressure is increased to a value corresponding to the compression pressure. As a result, the temperature of the resulting weld is maintained at a sufficiently high level immediately after completion of the workpiece rotation and delays the cooling. However, the application of this method requires that elaborate test welds are performed to determine the welding parameters. Furthermore, it can be observed that the reduction in the cooling rate to be achieved with this method is often insufficient to ensure the required quality of the welded joint in hard-to-weld iron materials.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern und Regeln des Reibschweißprozesses zu schaffen, das die Nachteile bekannter Verfahren beseitigt und Reibschweißverbindungen stets gleichbleibender Qualität gewährleistet.It is an object of the invention to provide a method for controlling and regulating the friction welding process, which eliminates the disadvantages of known methods and ensures friction welds always consistent quality.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein die Zusammensetzung des Werkstoffes, die Schweißteilgeometrie und die Stoßflächenvorbereitung berücksichtigendes unkompliziertes Verfahren zum Steuern und Regeln des Reibschweißprozesses zu schaffen, das unabhängig von vorhergehenden Probeschweißungen einen optimalen Verschweißzustand und eine geeignete Abkühlgeschwindigkeit gewährleistet.The invention has for its object to provide an uncomplicated method for controlling and regulating the friction welding process which takes into account the composition of the material, the welding part geometry and the abutment surface preparation, which ensures an optimum welding state and a suitable cooling speed independently of previous test welds.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zur Erzeugung der Relativdrehung der Schweißteile notwendige und für den Reibschweißprozeß charakteristische zeitliche Verlauf des Reibmomentes (Figur 1) während des Reibungsvorganges gemessen wird. Bei Erreichen des durch die BedingungenAccording to the invention the object is achieved in that the time required to produce the relative rotation of the weldments and characteristic of the friction welding process time course of the friction torque (Figure 1) is measured during the friction process. Upon reaching the conditions

- MR1 > MR2 (1) - M R1> M R2 (1)

dMR ' dM R '

- -rrr- ft* const - -rrr- ft * const

dt dt

definierten Prozeßzustandes wird ein Signal zum Beenden des Reibschweißvorganges oder, bei bedingt schweißbaren Stählen, zur Messung der axialen Temperaturverteilung T = T (x) aus der die Abkühlungsgeschwindigkeit berechnet werden kann, ausgelöst. In Abhängigkeit vom Meßergebnis wird bei Erfüllen der Bedingungdefined process state is a signal to terminate the friction welding process or, in conditionally weldable steels, for measuring the axial temperature distribution T = T (x) from which the cooling rate can be calculated triggered. Depending on the measurement result, when the condition is met

der Reibschweißvorgang beendet oder bei verringertem Reibdruck und erhöhter Reibgeschwindigkeit fortgesetzt, bis die Abkühlungsgeschwindigkeit den zulässigen Wert Vz erreicht hat.the friction welding process is completed or continued with reduced friction pressure and increased friction speed until the cooling rate has reached the permissible value Vz.

Es wurde gefunden, daß die Bedingung (1) notwendig und hinreichend dafür ist, daß durch den Reibvorgang eine tiefgreifende Stoßflächenaktivierung erfolgt, die wiederum Voraussetzung für qualitätsgerechte Reibschweißverbindungen ist. Die Bedingung (1) beinhaltet insbesondere das Auftreten eines maximalen Reibmomentes Mri zu einem Zeitpunkt t-i nach Beginn des Reibvorganges und das nachfolgende Absinken des Reibmomentes unter diesen Maximalwert.It has been found that the condition (1) is necessary and sufficient for the reason that a deep impact surface activation takes place by the rubbing process, which in turn is a prerequisite for quality-compliant friction-welded joints. The condition (1) includes in particular the occurrence of a maximum friction torque Mri at a time t-i after the beginning of the friction process and the subsequent decrease of the friction torque below this maximum value.

Dieser zeitliche Verlauf kann zur Steuerung und Regelung des Reibschweißprozesses genutzt werden. Hierbei wird die Änderungsgeschwindigkeit des Reibmomentes bestimmt und das Erreichen desjenigen Prozeßzustandes signalisiert, bei dem entsprechend Bedingung (2) die Änderungsgeschwindigkeit einen vorgebbaren, annähernd konstanten Wert annimmt. Damit kann der optimale Verschweißzustand der Stoßflächen weitestgehend ohne vorherige Kennwertermittlung durch Probeschweißungen bestimmt werden. Der Zeitpunkt für die Beendung des Reibschweißvorganges bzw. für die vorzugsweise vorher durchzuführende Messung der Abkühlungsgeschwindigkeit ist somit aus dem Prozeßverlauf fixierbar.This time course can be used to control and regulate the friction welding process. In this case, the rate of change of the friction torque is determined and the reaching of that process state is signaled, in which, according to condition (2), the rate of change assumes a predeterminable, approximately constant value. Thus, the optimal weld state of the abutment surfaces can be largely determined without previous characteristic value determination by trial welds. The time for the completion of the friction welding process or for the preferably previously performed measurement of the cooling rate can thus be fixed from the course of the process.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten ohne zusätzliche Wärmequellen beeinflußt werden kann.A further advantage of the invention is that the cooling rate can be influenced as a function of the measured values determined without additional heat sources.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigtThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows

Figur 1: die schematische Darstellung deszeitlicheen Reibmomentverlaufes, Figur2: die Blocksymboldarstellung der Steuerung und Regelung des Reibschweißprozesses.Figure 1: the schematic representation of the temporal Reibmomentverlaufes, Figure 2: the block symbol representation of the control and regulation of Reibschweißprozesses.

Im Ablauf des geschilderten Prozesses ergeben sich folgende Bezugsgrößen:In the course of the described process, the following reference quantities result:

— die prozeßunabhängigen Größen- the process independent variables

ν Reibgeschwindigkeit,ν friction speed,

U Mdtorspannung,U Mdtorspannung,

ρ Reibdruck,ρ friction pressure,

W Werkstoff,W material,

G SchweißteilgeometrieG weldment geometry

- die Regelgrößen- the controlled variables

X1 = X 1 =

-die Fuhrungsgrößen-The guide sizes

S ζS ζ

1*1*

MR1 M R1

- die Stellgrößen- the manipulated variables

yi = X1 - W1' y i = X 1 - W 1 '

y2 = X2 " y 2 = X 2 "

= X3 - = X 3 -

y3.2 = Pmin -p = * ^P' y 3.2 = P min - p = * ^ P '

Zum Steuern und Regeln des Reibschweißprozesses werden dem Steuerautomaten drei Führungsgrößen vorgegeben (Figur 2), die gut meßbar sind und sich aus den Gesetzmäßigkeiten des Reibschweißprozesses unabhängig von der Art des Werkstoffes und der Schweißteilgeometrie sowie dem Betrag des Reibdruckes und der Reibgeschwindigkeit selbst ergeben:To control and regulate the Reibschweißprozesses the control machine three reference variables are given (Figure 2), which are well measured and resulting from the laws of friction welding process regardless of the type of material and the weld geometry and the amount of friction pressure and the friction rate itself:

= const= const

W Mr1W Mr 1

W2 =W 2 =

W3 ~ St - a 3>χ2 = Vz W 3 ~ St - a 3> χ 2 = V z

Während des Reibvorganges wird ständig das Reibmoment, beispielsweise mit einem Drehmomentmesser, gemessen und das Ergebnis dem Steuerautomaten mitgeteilt. Der optimale Verschweißzustand der Stoßflächen ist erreicht, wenn das Meßergebnis mit den Führungsgrößen W1 und W2 übereinstimmt. Gleichzeitig wird während des Reibvorganges die Temperatur axial an mehreren Punkten, beispielsweise thermovisuell, gemessen. Aus diesen Messungen wird vom Steuerautomaten die Abkühlungsgeschwindigkeit berechnet und mit der Führungsgröße W3* die zum Einstellen der erforderlichen Zähigkeit der Schweißverbindung einem ZTU-Diagramm entnommen wurde, verglichen. Ist sie kleiner oder gleich, dann kann der Reibschweißprozeß beendet werden. Ist die Abkühlungsgeschwindigkeit bei Erreichen der Führungsgrößen W-i und W2 größer als die zulässige, dann gibt es zum Einstellen der erforderlichen axialen Temperaturverteilung mehrere Möglichkeiten:During the friction process, the friction torque is constantly measured, for example, with a torque meter, and communicated the result to the control machine. The optimal welding state of the abutment surfaces is achieved when the measurement result coincides with the reference variables W 1 and W 2 . At the same time, during the rubbing process, the temperature is measured axially at several points, for example thermovisually. The control unit calculates the cooling rate from these measurements and compares it with the reference variable W 3 *, which was taken from a ZTU diagram to set the required toughness of the welded joint. If it is less than or equal to then the friction welding process can be terminated. If the cooling rate on reaching the reference variables Wi and W 2 is greater than the permissible, then there are several options for setting the required axial temperature distribution:

1. Der Reibschweißprozeß wird bei unverändertem Reibdruck und bei unveränderter Reibgeschwindigkeit solange fortgesetzt, bis sich das erforderliche Temperaturfeld eingestellt hat. Sehr große Schweißteilverkürzungen sind die Folge.1. The friction welding process is continued at the same friction pressure and unaltered friction speed until the required temperature field has set. Very large weld part shortenings are the result.

2. Das erforderliche Temperaturfeld wird durch die Verringerung des Reibdruckes bei gleichzeitiger Erhöhung der Reibgeschwindigkeit erbracht. Ist die zulässige Abkühlungsgeschwindigkeit erreicht, kann entsprechend der erbrachten Technologie der Reibschweißprozeß vollendet werden.2. The required temperature field is provided by the reduction of the friction pressure while increasing the friction speed. When the allowable cooling rate is reached, the friction welding process can be completed according to the technology provided.

Die zusätzlichen Schweißteilverkürzungen sind sehr kleinThe additional weld part shortenings are very small

Als Beleg für die Schweißnahtqualität dient folgender Ausdruck des Steuerautomaten: As proof of the weld quality, the following expression of the control automat is used:

MR = . f Ct)M R =. f Ct)

te und ^xt für -te and ^ xt for -

Claims (2)

Erfindungsanspruch:Invention claim: Verfahren zum Steuern und Regeln des Reibschweißprozesses, gekennzeichnet dadurch, daß der zeitliche Verlauf des Reibmomentes MR = MR (t) und die axiale Temperaturverteilung T = T (x) gemessen werden und bei Erreichen des durch die BedingungenMethod for controlling and regulating the friction welding process, characterized in that the time profile of the frictional torque M R = M R (t) and the axial temperature distribution T = T (x) are measured and upon reaching the conditions "2> 2T"2> 2 d = a j- U V (3)= aj-Uv (3)
DD27501085A 1985-03-28 1985-03-28 METHOD FOR CONTROLLING AND CONTROLLING FRICTION WELDING MACHINES DD236038A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3638270A1 (en) * 1986-11-12 1988-05-19 Inst Elektroswarki Patona FRICTION WELDING METHOD
DE3815003A1 (en) * 1988-05-03 1989-11-16 Branson Ultraschall METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING MACHINE PARAMETERS IN FRICTION WELDING

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3638270A1 (en) * 1986-11-12 1988-05-19 Inst Elektroswarki Patona FRICTION WELDING METHOD
DE3815003A1 (en) * 1988-05-03 1989-11-16 Branson Ultraschall METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING MACHINE PARAMETERS IN FRICTION WELDING

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