DD290372A5 - PROCESS FOR WELDING SUBSTITUTES WITH THE RENEWAL THROUGH A LIGHT BOW MOVING INTO A MAGNETIC FIELD - Google Patents

PROCESS FOR WELDING SUBSTITUTES WITH THE RENEWAL THROUGH A LIGHT BOW MOVING INTO A MAGNETIC FIELD Download PDF

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DD290372A5
DD290372A5 DD33589289A DD33589289A DD290372A5 DD 290372 A5 DD290372 A5 DD 290372A5 DD 33589289 A DD33589289 A DD 33589289A DD 33589289 A DD33589289 A DD 33589289A DD 290372 A5 DD290372 A5 DD 290372A5
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arc
welding
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electric arc
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DD33589289A
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Sergei I Kuchuk-Yatsenko
Vadim J Ignatenko
Igor A Genis
Viktor V Jumatov
Valery G Krivenko
Petr V Kuznetsov
Vladimir St Kachinsky
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Institut Elektrosvarki Imeni E.O. Patona Akademii Nauk Ukrainskoi,Su
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Preszschweiszen von Teilen mit der Erwaermung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen, das darin besteht, dasz man die Schweiszteile mit einem Arbeitsluftspalt d zwischen ihren Stirnflaechen gleichachsig anordnet, im Spalt d ein Magnetfeld erzeugt und einen elektrischen Lichtbogen zuendet, der eine Erhitzung der Stirnflaechen der Schweiszteile bewirkt. Es wird die Gleichspannungskomponente des Lichtbogens gemessen, worauf, sobald sie ihren Minimalwert erreicht hat, der der Erreichung der Temperatur einer plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweiszteile durch die Temperatur der Stirnflaechen der Schweiszteile entspricht, ein stoszartiger Anstieg des Lichtbogenstroms mit anschlieszendem Stauchen der Schweiszteile verwirklicht wird. Fig. 1{Preszschweiszen; Teile; Lichtbogenstrom; Magnetfeld; Erhitzung; Stirnflaechen; Schweiszteile; Temperaturkontrolle; Gleichspannungskomponente}The invention relates to a method for press welding of parts to the heating by a magnetic field moving arc which consists in coaxially arranging the welded parts with a working air gap d between their faces, generating a magnetic field in the gap d and ending an electric arc which causes heating of the Stirnflaechen the Schweiszteile. The direct current component of the arc is measured and, once it has reached its minimum value corresponding to the achievement of the temperature of plastic deformation of the material of the welded parts by the temperature of the faces of the welded parts, a sudden increase in the arc current is achieved with subsequent swaging of the welded parts , Fig. 1 {Preszschweiszen; parts; Arc current; magnetic field; heating; Stirnflaechen; Schweiszteile; Temperature control; DC component}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Preßschweißen und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen.The present invention relates to pressure welding, and more particularly relates to a method of pressure welding of parts with heating by an arc moving in a magnetic field.

Diese Erfindung kann in verschiedenen Bereichen des Maschinenbaues bei der Herstellung von Hohlteilon mit einer geschlossenen Kontur sowie im Bau oder bei der Verl«·- " _ · 'on Rohrleitungen angewendet werden. Zweckmäßig ist die Anwendung der Erfindung im Kraftfahrzeug- und Traktorenbau bei der Fertigung von Gelenkwellen, Reaktionsstangen, Auspuffrohren und anderen Teilen sowie im Kesselbau bei der Herstellung von Dampfleitungen.This invention can be applied in various fields of mechanical engineering in the manufacture of hollow parts with a closed contour as well as in construction or in the manufacture of pipes of cardan shafts, reaction rods, exhaust pipes and other parts as well as in boiler construction in the production of steam pipes.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Ein besonderes Problem beim Schweißen von Kleinrohren, bei denen es nicht möglich erscheint, sie im Schweißvorgang, beispielsweise bei der Verlegung von Rohrleitungen, zu drehen, stellt die Sicherung der stabilen Güte der Schweißverbindungen bei gleichzeitiger hoher Prozeßleistung dar. Gegenwärtig werden derartige Rohre im wesentlichen von Hand unter BenutzungA particular problem in the welding of small pipes, where it is not possible to turn them in the welding process, for example in the installation of pipelines, represents the assurance of stable quality of the welded joints with high process performance. At present, such pipes are essentially of Hand in use

von ummantelten Elektroden oder unter Schutzgas geschweißt. Die Güte der erhaltenen Schweißverbindungen hängt inby jacketed electrodes or under protective gas welded. The quality of the obtained welded joints hangs in

bedeutendem Maße von der Qualifikation des Schweißers, der Materialgüte und den Schweißbedingungen ab. Die Änderungder räumlichen Lage der Schweißzone beim Übergang vom oberen zum unteren Punkt der Stoßstelle kompliziert den Vorgangim Zusammenhang mit der Notwendigkeit einer entsprechenden Korrektur der Schweißparameter.significantly depending on the qualification of the welder, the material quality and the welding conditions. The change in the spatial location of the weld zone at the transition from the top to the bottom of the joint complicates the process in connection with the need for a corresponding correction of the welding parameters.

Um Fehler zu vermeiden, die für eine Handlichtbogenschweißung charakteristisch sind, werden in einer Reihe von FällenTo avoid errors that are characteristic of a manual arc welding, are used in a number of cases Schweißanlagen mit einer Mikroprozessorsteuerung eingesetzt. Hierbei wird die Güte der Schweißverbindungen verbessertWelding systems used with a microprocessor control. Here, the quality of the welded joints is improved

und es steigt etwas die Leistung, jedoch werden die Kosten der Schwoißausrüstung wesentlich gesteigert, die Forderungen andie Qualifikation des Bedienungspersonals erhöht und bestimmte Beschränkungen auf die Betriebsbedingungen derand the performance is somewhat increased, but the cost of the scooter equipment is substantially increased, the demands on the operator's qualifications increased, and certain restrictions placed on the operating conditions of the operators

Ausrüstung (beispielsweise hinsichtlich der Temperatur, Verstaubung und der Luftfeuchtigkeit) auferlegt.Equipment (for example, in terms of temperature, dustiness and humidity) imposed. In einer Reihe von Fällen wird ein Widerstands-Abbrennstumpschweißen aus dem Kalten verwendet, bei dem die Stabilität derIn a number of cases, cold resistance butt welding is used, where the stability of the Güte der Schweißverbindungen bei einem hohen Autorr.dtisierungsgrad des Vorganges gewährleistet wird. Ein derartigesQuality of the welded joints is ensured at a high Autorr.dtisierungsgrad the process. Such a thing Schweißverfahren kann sowohl unter den betriebs- als auch feldmäßigen Bedingungen realisiert werden. Die im bekanntenWelding process can be realized under both operating and field conditions. The in the known Verfahren hergestellten Schweißverbindungen werden aber durch das Vorhandensein eines Grates unregelmäßiger Form mitHowever, welded joints produced by the process are characterized by the presence of a ridge of irregular shape

spitzen Ansätzen und Wülsten gekennzeichnet, der sowohl auf den Außen- als auch auf den Innenflächen der Rohrleitunggebildet wird. Hierbei muß der Grat von der Innenfläche der Rohrleitung entfernt werden, weil er den Durchgangsquerschnittverringert, wodurch ein Widerstand den über die Rohrleitung geförderten Medien entgegengesetzt wird. Derartiger Grat wird inder Regel mit Hilfe eines an einer Stange befestigten Schneidwerkzeuges entfernt, was den Vorgang kompliziert und lediglich aufgeradlinigen Rohrleitungsstrecken verwirklicht werden kann.pointed lugs and beads formed on both the outer and on the inner surfaces of the pipe. In this case, the burr must be removed from the inner surface of the pipeline because it reduces the passage cross-section, whereby a resistance is opposed to the conveyed via the pipe media. Such burrs are usually removed by means of a cutting tool attached to a rod, which can complicate the process and can be realized only on straight pipe runs.

In der letzten Zeit werden zum Schweißen von Kleinrohren Verfahren zum Schweißen durch einen sich in einem MagnetfeldRecently, welding of small pipes has been done by welding in a magnetic field

bewegenden Lichtbogen verwendet, die am aussichtsreichsten und leistungsfähigsten sind.used moving arc, which are the most promising and powerful.

Es ist ein Verfahren zum Preßschweißen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden LichtbogenIt is a method of pressure welding with heating by an arc moving in a magnetic field

(DD-PS Nr. 129179) bekannt, darin bestehend, daß man die Schweißteile, insbesondere Rohre, gleichachsig mit einem(DD-PS No. 129179) known, consisting in that the welding parts, in particular tubes, coaxially with a

Arbeitsluftspalt zwischen ihren Stirnflächen anordnet, in dem ein magnetisches Gleichfeld erzeugt wird, einen elektrischenArranges working air gap between their faces, in which a DC magnetic field is generated, an electrical Lichtbogen zündet, der sich unter der Wirkung des magnetischen Gleichfeldes auf dem Umfang der Stirnflächen bewegt. AmArc ignites, which moves under the action of the DC magnetic field on the circumference of the end faces. At the Anfang des Vorganges wird der Lichtbogenstrom derart eingestellt, daß die Stirnflächen der Schweißteile auf die TemperaturBeginning of the process, the arc current is adjusted so that the faces of the weldments to the temperature

einer plastischen Verformung erhitzt werden, worauf ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstroms und ein Stauchen folgen.a plastic deformation are followed, followed by a jerky increase in the arc current and upsetting.

Im beschriebenen Verfahren wird die Zeit der Erwärmung der Stirnflächen auf die Temperatur der plastischen VerformungIn the described method, the time of heating the end faces to the temperature of the plastic deformation

voreingestellt, ohne daß eventuelle Abweichungen des Bogenstromwertes oder der Abmessungen der Schweißteile,beispielsweise des Durchmessers oder der Wanddicke der zu verschweißenden Rohre, berücksichtigt werden. Dies wirkt sichungünstig auf die Stabilität der Güte der Schweißverbindungen aus. Derartige Abweichungen werden auch bei einem Festwertder Dauer des stoßartigen Anstieges des Lichtbogenstroms nicht in Betracht gezogen. Darüber hinaus gestattet das bekanntepreset, without any deviations of the arc current value or the dimensions of the welded parts, such as the diameter or the wall thickness of the pipes to be welded, are taken into account. This has unfavorable effects on the stability of the quality of the welded joints. Such deviations are not taken into account even with a fixed value of the duration of the burst-like increase of the arc current. In addition, the well-known

Verfahren es nicht, lokale Änderungen des Spaltes zu bestimmen, die durch die Nichtparallelität der Stirnflächen und derenIt does not process to determine local changes of the gap caused by the non-parallelism of the faces and their Unebenheiten bedingt sind. Infolgedessen kann die erhaltene Schweißverbindung lokale Defekte aufweisen.Bumps are conditional. As a result, the obtained weld joint may have local defects. Beim Übergang zum Schweißen von Teilen anderer Typengrößen werden entsprechendeÄnderungen von SchweißparameternAt the transition to welding parts of other types sizes, corresponding changes are made to welding parameters

gefordert, die in der Regel nach einer Serie von Versuchsschweißungen eingestellt werden, was zu einem zusätzlichen Zeit- undwhich are usually adjusted after a series of trial welds, resulting in an additional time and

Energieaufwand führt.Energy expenditure leads. Das bekannte Verfahren zum Schweißen mit der Erwärmung durch einen ~. *- in einem Magnetfeld bewegenden LichtbogenThe known method of welding with heating by a ~. * - in a magnetic field moving arc

kann also nicht die Stabilität der Güte der Schweißverbindung garantieren.So can not guarantee the stability of the quality of the welded joint.

Es ist auch ein Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegendenIt is also a method of pressure welding of parts with heating by moving in a magnetic field Lichtbogen (ZIS-Mitteilungen [DDR], Nr. 10,1982, S. 1051 bis 105S) bekannt, darin bestehend, daß man die SchweißteileArc (ZIS messages [DDR], No. 10,1982, pp. 1051 to 105S) known, consisting in that one welds the parts

gleichachsig mit einem Spalt zwischen ihren Stirnflächen anordnet, in dem ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird, imarranges coaxially with a gap between their faces, in which an electric arc is ignited in the

Arbeitsluftspalt ein Magnetfeld erzeugt, unter dessen Wirkung sich der elektrische Lichtbogen auf dem Umfang der StirnflächenWorking air gap generates a magnetic field, under the action of which the electric arc on the perimeter of the end faces

der Schweißteile bewegt, wobei er sich auf die Temperatur einer plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteileerhitzt, den Zeitpunkt der Erreichung dieser Temperatur feststellt, seit welchem ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstromsauf einen Wert verwirklicht wird, bei dem die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile den S :hmeU*punkt des Werkstoffesder Schweißteile erreicht, und ein Stauchen der Schweißteile durchführt.moving the welding parts to the temperature of plastic deformation of the material of the welding parts, determining the time of reaching this temperature, since which a jerky increase of the arc current is realized to a value at which the temperature of the faces of the welding parts becomes high * Point reaches the material of the welded parts, and performs an upsetting of the weldments.

Im bekannten Verfahren wird der Zeitpunkt der Erwärmung der Stirnflächen auf die Temperatur der plastischen VerformungIn the known method, the time of heating the end faces to the temperature of the plastic deformation

nach der Menge der an den Stirnflächen der Schweißteile, nämlich der Rohre, gespeicherten Wärmeenergie bestimmt. Ihrerseitswird die Menge der gespeicherten Wärmeenergie mit Hilfe eines Elektronenrechners ermittelt, indem der Lichtbogenstrom unddie Lichtbogenspannung gemessen werden und der Wärmeenergiebetrag alle 0,1 s abgelesen wird.determined according to the amount of heat energy stored at the end faces of the welded parts, namely the tubes. In turn, the amount of heat energy stored is determined by means of an electronic computer by measuring the arc current and arc voltage and reading the heat energy amount every 0.1 sec.

Es muß jedoch beachtet werden, daß die auf Grund der gemessenen Werte des Lichtbogenstroms und der LichtbogenspannungIt should be noted, however, that due to the measured values of the arc current and the arc voltage

ermittelte Energiemenge praktisch eine durch den Lichtbogen erzeugte Energie ist. Nur ein Teil dieser Energie wird an dendetermined amount of energy is practically an energy generated by the arc. Only a part of this energy will go to the

Stirnflächen der zu verschweißenden Rohre gespeichert, der in hohem Maße von den Bedingungen des Wärmeaustausches mitEnd surfaces of pipes to be welded stored, which is largely dependent on the conditions of heat exchange

der Umgebung (Umgebungstemperatur, Vorhandensein der Luftbewegung, eventueller Kontakt der zu verschweißenden Rohremit den eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Konstruktionselementen) abhängig und nicht immer sicher ist.the environment (ambient temperature, presence of air movement, possible contact of the pipe to be welded with the high thermal conductivity having structural elements) dependent and not always safe.

Die Menge der an den Stirnflächen der Schweißteile gespeicherten Energie kann also nicht an der Menge der ermittelten EnergieThe amount of energy stored at the end faces of the welding parts can therefore not depend on the amount of energy detected

eindeutig bewertet werden.be clearly evaluated.

Darüber hinaus wird die Dauer des stoßartigen Stromanstiegs im bekannten Verfahren voreingestellt, wobei die eventuellenIn addition, the duration of the surge current increase in the known method is preset, with the eventual Abweichungen im Grad der Erwärmung der Stirnflächen der Schweißteile unberücksichtigt bleiben.Deviations in the degree of heating of the faces of the weldments are disregarded. Bei einer Änderung der Typengrößen der Schweißteile sind in den Elektronenrechner Daten einzugeben, die dem neuenWhen changing the type sizes of the weldments are in the electronic computer to enter data that the new Wärmeenergiewert entsprechen, bei dessen Überschreiten ein stoßartiger Stromanstieg verwirklicht wird.Heat energy value correspond, when exceeded a jerky current increase is realized. Trotz der Anwendung einer komplizierten Rechentechnik im System der Steuerung des Schweißvorganges sieht das VerfahrenDespite the application of a complicated computing technology in the system of control of the welding process sees the process

keine Möglichkeit zur Messung einer Spaltgröße vor und garantiert keine hohe Stabilität der Güte der Schweißverbindungen.no possibility to measure a gap size before and does not guarantee high stability of the quality of the welded joints.

Außerdem muß zur Bedienung der Anlage, auf der das bekannte Verfahren durchgeführt wird, ein hochqualifiziertes PersonalIn addition, to operate the equipment on which the known method is carried out, a highly qualified personnel

herangezogen werden, während die Betriebsbedingungen durch einen bestimmten Umgebungstemperaturbereich beschränktwhile the operating conditions are limited by a certain ambient temperature range

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen bereitgestellt, das eine stabile Güte der Schweißverbindungen sichert und eine Korrektur von Schweißparametern entsprechend den Änderungen der Schweißbedingungen und der Abmessungen der Schweißteile ermöglicht.The present invention provides a method of pressure welding of parts with heating by a magnetic field moving arc which ensures a stable quality of the welded joints and enables a correction of welding parameters in accordance with changes in welding conditions and dimensions of the weldments.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen zu entwickeln, in dem die Bestimmung des Zeitpunktes, bei welchem die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile praktisch der Temperatur einer plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile gleich ist, auf Grund der Bestimmung einer Änderung von Längsmaßen der Schweißteile erfolgt, was es gestattet, eine Korrektur von Schweißparametern entsprechend den Änderungen der Schweißbedingungen und der Abmessung^.·, der Schweißteile vorzunehmen.The invention has for its object to develop a method for pressure welding of parts with the heating by a moving in a magnetic field arc, in which the determination of the time at which the temperature of the end faces of the welded parts practically the temperature of a plastic deformation of the material the welded parts are equal due to the determination of a change in longitudinal dimensions of the welded parts, which makes it possible to effect a correction of welding parameters according to the changes of the welding conditions and the dimension of the welded parts.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen, darin bestehend, daß man die Schweißteile gleichachsig mit einem Arbeitsluftspalt zwischen ihren Stirnflächen anordnet, in dem ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird, im Arbeitsluftspalt ein Magnetfeld erzeugt, unter dessen Wirkung sich der elektrische Lichtbogen auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile bewegt, wobei er sich auf die Temperatur einer plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile erhitzt, den Zeitpunkt der Erreichung dieser Temperatur feststellt, seit welchem ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstroms auf einen Wert verwirklicht wird, bei dem dieTemperaturder Stirnflächen der Schweißteile den Schmelzpunkt des Werkstoffes der Schweißteile erreicht, um ein Stauchen der Schweißteile durchführt, erfindungsgemäß die Bestimmung des Zeitpunktes, bei dem die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile praktisch der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile gleich ist, durch Messen der Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens erfolgt, wobei für diese Gleichkomponente ein Minimalwert eingestellt wird, bei dem dir Temperatur der Stirnflächen der Schweißte'le praktisch gleich der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile ist, und bei Erreichen des Minimalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstroms verwirklicht wird.The above object is achieved in that in the method for pressure welding of parts with the heating by a moving in a magnetic field arc, consisting in that one arranges the welds coaxially with a working air gap between their faces in which an electric arc ignited is generated in the working air gap, a magnetic field, under the action of the electric arc moves on the circumference of the faces of the welds, wherein it heats up to the temperature of a plastic deformation of the material of the welds, the time of reaching this temperature determines, since which jerky increase of the arc current is realized to a value at which the temperature of the faces of the welds reaches the melting point of the material of the welds, to perform a swaging of the welds, according to the invention the determination of the time at the temperature of the end faces of the welded parts is practically equal to the temperature of the plastic deformation of the material of the welded parts, by measuring the DC component of the electric arc, wherein for this DC component a minimum value is set at the temperature of the end faces of the Schweißte'le practically the same the temperature of the plastic deformation of the material of the welded parts is, and upon reaching the minimum value by the DC component of the electric arc, a jerky increase of the arc current is realized.

Es ist erfindungsgemäß, daß ein Maximalwert der Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens eingestellt wird, bei dei.·« die Stirnflächen der Schweißteile aufgeschmolzen werden, und bei Erreichen des Maximalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens ein Stauchen der Schweißteile durchgeführt wird. Es ist weiterhin erfindungsgemäß, daß die Größe eines lokalen Spaltes auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile in einem Zeitintervall von der Lichtbogenzündung bis zum Augenblick der Erreichung des Minimalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens bestimmt und bei Überschreiten des Arbeitsluftspaltes durch die Größe des lokalen Spaltes der elektrische Lichtbogen gelöscht wird, die Schweißteile in axialer Richtung aneinandergebracht werden, bis ihre Stirnflächen einander im Laufe einer Zeit berühren, die für deren Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile erforderlich ist, worauf die Schweißteile um die Größe des ursprünglich eingestellten Arbeitsluftspaltes auseinandergebracht werden, in dem ein elektrischer Lichtbogen neu gezündet wird.It is according to the invention that a maximum value of the DC component of the electric arc is set, at which the end faces of the welded parts are melted, and when the maximum value is reached by the DC component of the electric arc, a swaging of the welded parts is carried out. It is further according to the invention that the size of a local gap on the circumference of the end faces of the welds in a time interval from the arc ignition to the moment of reaching the minimum value determined by the DC component of the electric arc and the working air gap is exceeded by the size of the local gap of the electric arc is removed, the weld parts are brought together in the axial direction until their faces contact each other over time, which is required for their cooling to a temperature below the temperature of the plastic deformation of the material of the welded parts, after which the weld parts by the size of originally set working air gap, in which an electric arc is re-ignited.

Ebenfalls erfindungsgomär> ist, daß die Bestimmung der Größe des lokalen Spaltes auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile dur.-.h Messung der Wechselspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens erfolgt, für die ein Grenzwert festgelegt wird, der dem Überschreiten des Arbeitsluftspaltes durch die Größe des lokalen Spaltes entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Preßschweißen gewährleistet eine hohe Stabilität der Güte der Schweißverbindungen unter Beachtung eventueller Abweichungen der Abmessungen der Schweißteile und der Preßparameter. Hierbei erübrigt sich die Anwendung von komplizierten Systemen der automatischen Regelung auf der Basis der Rechentechnik, was die Anforderungen an die Betriebsbedingungen für die Ausrüstung und an die Qualifikation des Bedienungspersonals ermäßigt. Gleichzeitig wird die Voreinstellung von Schweißparametern erleichtert, und es entfällt eine große Anzahl von Naturmodellen zur Abarbeitung von Betriebsarten. Es wird also eine schnelle Umrüstung der Anlage, auf der das urfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, beim Übergang zum Verschweißen von Teilen verschiedener Größen gewährleistet. Das Verfahren sorgt für eine automatische Korrektur der Betriebsarten bei einer Änderung der Quermaße der Schweißteile um das 1,5fache.Likewise erfindungsgomär> is that the determination of the size of the local gap on the circumference of the faces of the welds durie- h h Measurement of the AC component of the electric arc is carried out, for which a limit is set, the exceeding of the working air gap by the size of the local Gap corresponds. The inventive method for pressure welding ensures high stability of the quality of the welded joints, taking into account any deviations of the dimensions of the welded parts and the pressing parameters. This eliminates the need for complex automatic control systems based on computer technology, which reduces the operating conditions for the equipment and the qualifications of the operating personnel. At the same time, the presetting of welding parameters is facilitated, and there is no need for a large number of natural models for processing operating modes. So it is a quick conversion of the system on which the urfindungsgemäße method is performed, guaranteed at the transition to the welding of parts of different sizes. The procedure automatically corrects the operating modes when the cross-sectional dimensions of the welded parts change by 1.5 times.

AusführungrbeispteleAusführungrbeisptele

Die Erfindung wird nachstehend an einer konkreten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below on a specific embodiment with reference to exemplary embodiments and drawings. Show it

Fig. 1: eine Anlage schematisch, auf der das Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen durchgeführt wird, mit einer Steuereinheit undFig. 1 shows a system schematically, on which the method for pressure welding of parts with the heating is carried out by a moving in a magnetic field arc, with a control unit and

Fig. 2: (a, b, c) Zeitdiagramme der Änderung der Gleichspannungskomponente, des Stroms des elektrischen Lichtbogens und der Bewegung eines der Schweißteile.Fig. 2: (a, b, c) timing diagrams of the change of the DC component, the electric arc current and the movement of one of the welding parts.

Das Verfahren zum Preßschweißen mit der Erwärmung von Teilen durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen kann auf einer bekannten Anlage durchgeführt werden, die zwei Spannvorrichtungen 1 (Fig. 1) enthält, in denen gleichachsig Schweißteile 2; 3 mit einem geschlossenen Kreis im Querschnitt, beispielsweise Rohre, angeordnet sind. Außerhalb der Schweißteile 2; 3 sind auf deren Umfang und in der Nähe der Stirnflächen Magneten 4 (Dauer- oderThe method of pressure welding with the heating of parts by an electric arc moving in a magnetic field can be carried out on a known system comprising two clamping devices 1 (Figure 1), in which coaxial welding parts 2; 3 are arranged with a closed circle in cross section, for example tubes. Outside the weld parts 2; 3 are on the periphery and in the vicinity of the end faces magnet 4 (permanent or

Elektromagneten) montiert. Das Schv/eißteil 3 ist bezüglich des Sr.hweißtciles 2 mit Möglichkeit einer Verschiebung in Achsrichtung angeordnet, die durch einen Antrieb 5 zur hin- und hergehenden Bewegung vollführt wird. Zwischen den Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 ist ein elektrischer Lichtbogen schematisch dargestellt. Die Anlage enthält eine Schweißstromquelle 7, als welche ein Schweißgleichrichter mit einer fallenden Stromspannungskennlinie eingesetzt werden kann, dessen Ausgangsklemmen an dio Spannvorrichtungen 1 angeschlossen sind. Die Anlage ist mit einer Steuereinheit 8 versehen, deren Ausgangssignal auf den Antrieb 5 zur hin- und hergehenden Bewegung und auf die Schweißstromquelle 7 einwirken. Die Steuereinheit 8 enthält einen Spannungsgeber 9, der an die Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 geführt ist. Im Spannungsgeber 9 werden dio Wechsel- und Gleichspannungskomponente U, bzw. Ud des Lichtbogens 6 getrennt. Die diesen Gleichspannungskomponenten Ud; U, zugeordneten Signale gelangen auf die Eingänge 10; 11 einer Vergleichsschaltung 12. Ein Ausgang 13 der Vergleichsschaltung 12 ist an den Eingang eines Lichtbogenstromreglers 14 und an den ersten Eingang eines Schalters 15 gelegt, an dessen Eingang ein Ausgang 16 der Vergleichsschaltung 12 gelegt ist. Der Ausgang des Schalters 15 ist mit einem Steuereingang 17 der Schweißstromquelle 7 verbunden, mit deren anderem Steuereingang 18 der Ausgang des Lichtbogenstromreglers 14 verbunden ist. An einen Ausgang 19 der Vergleichsschaltung 12 sind der dritte Eingang des Scnalters 15 und der erste Eingang einer Verzögerungsschaltung 20 angeschlossen, c'eren zweiter Eingang an den Ausgang 13 der Vergleichsschaltung 12 gelegt ist. Der Ausganp der Verzögerungsschaltung 20 ist mit einem Eingang einer Anlaßschaltung 21 des Antriebs 5 verbunden, deren anderer tingang mit einem Ausgang 22 der Vergleichsschaltung 12 verbunden ist. Der Ausgang der Anlaßschaltung 21 ist mit dem Steuereingang des Antriebs 5 zur hin- und hergehenden Bewegung verbunden.Electromagnet) mounted. The thrust member 3 is arranged with respect to the suture holder 2 with possibility of displacement in the axial direction, which is performed by a drive 5 for reciprocating movement. Between the end faces of the welded parts 2; 3, an electrical arc is shown schematically. The system includes a welding power source 7, as which a welding rectifier can be used with a falling current voltage characteristic whose output terminals are connected to dio clamping devices 1. The system is provided with a control unit 8 whose output signal acts on the drive 5 for reciprocating movement and on the welding power source 7. The control unit 8 includes a voltage generator 9, which is connected to the end faces of the welded parts 2; 3 is guided. In the voltage generator 9, the AC and DC voltage components U and Ud of the electric arc 6 are separated. The these DC components Ud; U, associated signals reach the inputs 10; 11 of a comparison circuit 12. An output 13 of the comparison circuit 12 is connected to the input of an arc current regulator 14 and to the first input of a switch 15, at the input of an output 16 of the comparison circuit 12 is placed. The output of the switch 15 is connected to a control input 17 of the welding power source 7, with the other control input 18 of the output of the arc current regulator 14 is connected. To an output 19 of the comparison circuit 12, the third input of the Scnalters 15 and the first input of a delay circuit 20 are connected, c'eren second input is connected to the output 13 of the comparator 12. The output of the delay circuit 20 is connected to an input of a starter circuit 21 of the drive 5, whose other tingang is connected to an output 22 of the comparator 12. The output of the starter circuit 21 is connected to the control input of the drive 5 for reciprocating movement.

Zum besseren Verständnis des Wesens des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Fig. 2 Zeitdiagramme einer Änderung: a) der Gleichspannungskomponente Ud des elektrischen Lichtbogens; b; c) des Lichtbogenstroms I (Kurve A) und der Verschiebung S (Kurve B) eines der Schweißteile 2; 3 ohne bzw. mit Rücksicht auf die Wechselspannungskomponente U, dargestellt. Das Verfahren zum Prefcschweißen mit der Erwärmung von Teilen durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen wird durch die beschriebene Einrichtung wie folgt realisiert:For a better understanding of the nature of the method according to the invention, FIG. 2 shows time diagrams of a change: a) the DC component Ud of the electric arc; b; c) the arc current I (curve A) and the displacement S (curve B) of one of the welding parts 2; 3 without or with respect to the AC voltage component U, shown. The method of prefetch welding with the heating of parts by an arc moving in a magnetic field is realized by the described device as follows:

In die Spannvorrichtungen 1 (Fig. 1) werden die Schweißteile 2; 3 mit einem Arbeitsluftspalt δ zwischen deren Stirnflächen gleichachsig eingespannt, in dem durch Anlegen einer Spannung von der Schweißstromquelle 7 an die Spannvorrichtungen 1 ein elektrischer Lichtbogen δ gezündet wird.In the tensioning devices 1 (Figure 1), the welding parts 2; 3 with a working air gap δ between the end faces coaxially clamped in which by applying a voltage from the welding power source 7 to the clamping devices 1, an electric arc δ is ignited.

Experimentell ist festgestellt worden, daß die Größe δ des Arbeitsluftspaltes in einem Bereich von 1,5 bis 2,0 mm liegt und durch den Wert der Leerlaufspannung der Schweißstromquelie 7 bestimmt wird. Bei Überschreiten der oberen Grenze durch den Wert δ des Arbeitsluftspaltes tritt ein Abreißen des Lichtbogens und bei Unterschreiten der unteren Grenze ein Kurzschluß ein. Dem eingestellten Arbeitsluftspalt δ entspricht L aim Schweißen der Schweißteile 2; 3 aus niedriggekohlten Stählen ohne Schutzgas ein Wert der Gleichspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6, welcher Wert im Bereich von 24 bis 30 V liegt. Zugleich mit der Zündung des Lichtbogens 6 wird im Arbeitsluftspalt δ mittels der Magneten 4 ein Magnetfeld erzeugt. Infolge der Wechselwirkung des Stroms des Lichtbogens 6 mit dem Magnetfeld bewegt sich der Lichtbogen 6 auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 wodurch sie erhitzt werden.It has been found experimentally that the size δ of the working air gap is in a range of 1.5 to 2.0 mm and is determined by the value of the open circuit voltage of the welding power source 7. When the upper limit is exceeded by the value δ of the working air gap, a break in the arc and a short circuit occurs when the lower limit is exceeded. The adjusted working air gap δ corresponds to L aim Welding of the welded parts 2; 3 low-carbon steels without protective gas, a value of the DC component Ud of the arc 6, which value is in the range of 24 to 30 V. At the same time as the ignition of the arc 6, a magnetic field is generated in the working air gap 6 by means of the magnets 4. Due to the interaction of the current of the arc 6 with the magnetic field, the arc 6 moves on the circumference of the end faces of the welding parts 2; 3 whereby they are heated.

Experimentell ist festgestellt worden, daß am Anfang des Vorganges die Gleichspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6 mit dem Anlauf des Lichtbogens 6 zunimmt und dann abzunehmen beginnt. Diese Abnahme erfolgt, bevor die Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 aufzuschmelzen beginnen. Andererseits ist die Gleichspannungskomponente Ud des elektrischen Lichtbogens 6 direkt proportional zur Länge des Lichtbogens 6, die durch die Größe des Arbeitsluftspaltes δ zwischen den Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 bestimmt wird. Im vorliegenden Fall hängt die Abnahme des Wertes Ud mit der Verringerung des Arbeitsluftspaltes δ infolge einer Wärmeausdehnung der Schweißteile 2; 3 bei deren Erwärmung durch den Lichtbogen 6 zusammen. Die Art der Änderung Ud in der Zeit ist für verschiedene Werkstoffe identisch, wird durch den Anteil der für die Erwärmung der Schweißteile 2; 3 aufgewendeten Wärmeenergie definiert und hängt vom linearenWärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffes der Schweißteile 2; 3 ab. Die Abnahme der Gleichspannungskomponente Ud infolge der linearen Ausdehnung kann 20% des Wertes Ud im eingeschwungenen Vorgang (nach der Stabilisierung der Bewegung des Lichtbogens 6) erreichen. Da die Verlängerung der Schweißteile 2; 3 bei deren Erwärmung und demzufolge die Verringerung des Arbeitsluftspaltes δ von der Erhitzungstemperatur abhängt, so kann die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 nach dem laufenden Wert der Gleichspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6 beurteilt werden. Am Spannungsgeber 9 trifft ein dem laufenden Wert der Spannung am Lichtbogen 6 entsprechendes Signal ein, wo dieses Signal in zwei Signale getrennt wird, die Informationen über die Wechsel- und die Gleichspannungskomponente U, bzw. Ud tragen.It has been found experimentally that at the start of the process, the DC component U d of the arc 6 increases with the start of the arc 6 and then begins to decrease. This decrease takes place before the end faces of the welded parts 2; 3 start to melt. On the other hand, the DC component U d of the electric arc 6 is directly proportional to the length of the arc 6, the size of the working air gap δ between the end faces of the welded parts 2; 3 is determined. In the present case, the decrease of the value Ud with the reduction of the working air gap δ due to a thermal expansion of the welded parts 2; 3 together when heated by the arc 6. The type of change Ud in time is identical for different materials, is determined by the proportion of heating the welding parts 2; 3 applied heat energy and depends on the linear coefficient of thermal expansion of the material of the welded parts 2; 3 off. The decrease of the DC component U d due to the linear expansion can reach 20% of the value U d in the steady process (after the stabilization of the movement of the arc 6). Since the extension of the weld parts 2; 3 when they are heated and consequently the reduction of the working air gap δ depends on the heating temperature, the temperature of the end faces of the welded parts 2; 3 are judged according to the current value of the DC component Ud of the arc 6. At the voltage generator 9 a signal corresponding to the current value of the voltage at the arc 6 arrives, where this signal is separated into two signals carrying information about the AC and DC components U, U d .

Im Falle einer mechanischen Vorbearbeitung der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 die eine Konstanz des Arbeitsluftspaltes δ auf deren Umfang sichert, ist die Wechselspannungskomponente U1 nicht groß, und sie kann vernachlässigt werden, während die Steuerung des Schweißvorganges nach der Gleichkomponente Ud verwirklicht werden kann. Der laufende Wert der Gleichspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6 gelangt auf den Eingang 10 der Vergleichsschaltung 12, die Bezugssignale erzeugt, deren Werte voreingestellt und dem Minimalwert Udmtn und dem Maximalwert Udn,* der Gloichspannungskomponente Ud zugeordnet sind.In the case of a mechanical pre-machining of the end faces of the welded parts 2; 3 which ensures a constancy of the working air gap δ on the circumference, the AC component U 1 is not large, and it can be neglected, while the control of the welding process after the DC component U d can be realized. The current value of the DC voltage component Ud of the electric arc 6 reaches the input 10 of the comparison circuit 12, which generates reference signals whose values are preset and assigned to the minimum value U dm tn and the maximum value Ud n , * of the ballast voltage component U d .

Die Werte Udmin und Udmlx werden experimentell ermittelt, wobei Udmin von einer Erhitzung der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 auf dieTerr.peratur der plastischen Verformung und Udniax von der Aufschmelzung der Stirnflächen zeugt. Zugleich erzeugt die Vergleichsschaltung 12 andere Bezugssignale U1; U2, deren voreingestellte Werte (24 bis 30 V) einem Änderungsbereich der Gleichspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6 entsprechen, in dem ein stabiles Brennen des Lichtbogens 6 ohne Abreißen oder Kurzschluß beobachtet wird, wobei sich der Bereich der Signale U1; U2 in Grenzen Ud min, Ud ma)t (20 bis 40 V) bewegt.The values U dm i n and U dmlx are determined experimentally, wherein U dm i n of a heating of the end faces of the weld parts 2; 3 testifies to the temperature of the plastic deformation and U dni ax of the melting of the end faces. At the same time, the comparison circuit 12 generates other reference signals U 1 ; U 2 whose preset values (24 to 30 V) correspond to a range of variation of the DC component Ud of the arc 6 in which a stable arc of the arc 6 is observed without tearing or shorting, the range of the signals U 1 ; U 2 within limits Ud min, U d ma) t (20 to 40 V) moves.

1 bis 2 s nach der Zündung des Lichtbogens 6 (Zeitpunkt t,, Fig. 2) und nach der Erreichung einer stabilen Bewegung durch diesen wird ein Vergleichen des laufenden Wertes der Gleichspannungskomponente Ud mit den Bezugssignalen U1; U2 begonnen. Falls Ud den genannten Bereich verlassen hat, was von einem Überschreiten des zulässigen Bereichs (1,5 bis 2,0mm) durch die Größe des Arbeitsluftspaltes δ zeugt, gibt die Vergleichsschaltung 12 (Fig. 1) ein Steuersignal ab, das vom Ausgang 16 am zweiten Eingang des Schalters 15 und von diesem am Steuereingang 17 der Schweißstromquelle 7 eintrifft und die letztere abschaltet. Dann werden eines der Schweißteile 2; 3 losgelassen, der vorgegebene Arbeitsluftspalt δ eingestellt, der Lichtbogen 6 neu gezündet und ein Magnetfeld aufgebaut.1 to 2 s after the ignition of the arc 6 (time t, Fig. 2) and after reaching a stable movement therethrough, a comparison of the current value of the DC component U d with the reference signals U 1 ; U 2 started. If Ud has departed from said range, which is indicative of exceeding the allowable range (1.5 to 2.0 mm) by the size of the working air gap δ, the comparison circuit 12 (FIG. 1) outputs a control signal from the output 16 am second input of the switch 15 and from this at the control input 17 of the welding power source 7 arrives and the latter shuts off. Then one of the welding parts 2; 3 released, set the predetermined working air gap δ, the arc 6 re-ignited and built up a magnetic field.

Falls der laufende Wert Ud den genannten Bereich (24 bis 30V) nicht verläßt, so wird 2 bis 7s (Zeitpunkt t2; Fig. 2 a) nach der Zündung des Lichtbogens 6 der laufende Wert der Gleichspannungskomponente Ud mit deren Minimalwert Udmin verglichen. Infolge einer Wärmeausdehnung der Stirnflächen der Schwsißteile 2; 3 b>' ihrer Erhitzung durch den Lichtbogen 6 verringert sich der Arbeitsluftspalt δ und dementsprechend der laufei-Je Wert der C- „nspannungskomponente Ud des Lichtbogens 6. In dem Augenblick der Frreichung des Wertes Ud mtn durch den Wert Ud (Ze\punkt t3 Fig. 2), was von der Erwärmung der Stirnflächen der Schwcißteile 2; 3 auf die Temperatur der plastischen Verformung zeugt, erzeugt die Vergleichsschaltung 12 ein Steuersignal, das vom Ausgang 13 der Vergleichsschaltun 112 am Eingang des Lichtbogenstromreglers 14 ankommt. Hierbei trifft das Signal vom Ausgang des Lichtbogenstromreglers 14 am Steuereingang 18 der Schweißstromqueiie 7 ein, auf weiches ein stoßartiger Anstieg des Stroms des elektrischen Lichtbogens 6 (Fig. 2 b; Kurve A), verwirklicht wird. Ein solcher stollartiger Anstieg des Stroms des elektrischen Lichtbogens 6 führt zur Aufschmelzung der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3, wodurch der Arbeitsluftspalt δ zwischen ihnen vergrößert wird.If the current value U d does not leave the said range (24 to 30V), the current value of the DC voltage component U d with its minimum value U dm becomes 2 to 7 s (time t 2 ; FIG. 2 a) after the ignition of the electric arc 6 i n compared. As a result of thermal expansion of the end faces of the Schwsißteile 2; 3 b>'their heating by the arc 6, the working air gap δ and, accordingly, the running-Je value of the C "nspannungskomponente Ud of the arc 6. At the moment of the addition of the value Ud m tn by the value U d (Ze \ point t 3 Fig. 2), what of the heating of the end faces of the Schwcißteile 2; 3 testifies to the temperature of the plastic deformation, the comparison circuit 12 generates a control signal which arrives from the output 13 of the Vergleichsschaltun 112 at the input of the arc current controller 14. In this case, the signal from the output of the arc current regulator 14 arrives at the control input 18 of the welding current line 7, upon which a sudden increase in the current of the electric arc 6 (FIG. 2 b, curve A) is realized. Such a stoll-like increase in the current of the electric arc 6 leads to the melting of the end faces of the welded parts 2; 3, whereby the working air gap δ between them is increased.

Experimentell ist festgestellt worden, daß die Schichtdicke des auf der Stirnfläche jedes Schweißteiles 2; 3 aufgeschmolzenen Metalls vor dem Stauchen der Schweißteile 2; 3 0,5 bis 0,8mm betragen muß. Falls die Schicht des aufgeschmolzenen Metalls unterhalb von 0,5 mm Ii»igt, sind die Oxyde von der Stirnfläche nicht ganz entfernt und werden aus der Stoßstelle beim Stauchen nicht verdrängt. Ist die Schichtdicke des aufgeschmolzenen Metalls oberhalb von 0,8 mm, so steigt der Gradient des Temperaturfeldes übermäßig an, und beim Stauchen ist es nicht möglich, die Schweißteile 2; 3 um einen Wert zu verformen, der zum Zerdrücken sämtlicher Unebenheiten und zur Verdrängung des flüssigen Metalls aus der Stoßstelle ausreicht. Im ersten wie auch im zweiten Fall liegt die Güte der Schweißverbindung niedrig. Mit der Vergrößerung des Arbeitsluftspaltes δ nimmt der laufende Wert der Gleichspannungskomponente Ud zu. Sobald das vom Spannungsgeber 9 am i-ingang 10 der Vergleichsschaltung 12 ankommende und dem laufenden Wert der Gleiphspannungskomponen'.e Ud entsprechende Signal den Maximalwert Udm,x erreicht hat, trifft vom Ausgang 22 der Vergleichsschaltung 12 am zweiten Eingang der Anlaßschaltung 21 ein Steuersignal ein, mit dem der Antrieb 5 eingeschaltet wird, der ein Stauchen der Schweißstelle 2; 3 verwirklicht. Beim Stauchen verschiebt sich das Schweißteil 3 in Richtung des Schweißteiles 2 um einen Abstand S1 (Fig. 2 b; Kurve B), der den Arbeitsluftspalt δ überschreitet und für eine Zusammenwirkung der Schweißteile 2; 3 (Fig. 1) bis zu deren plastischer Verformung sorgt, die für die Bildung der Schweißverbindung benötigt wird.It has been found experimentally that the layer thickness of the on the end face of each welding part 2; 3 molten metal before upsetting the weldments 2; 3 must be 0.5 to 0.8 mm. If the layer of molten metal is below 0.5 mm, the oxides are not completely removed from the end face and are not displaced from the joint during compression. If the layer thickness of the molten metal above 0.8 mm, the gradient of the temperature field increases excessively, and when upsetting it is not possible, the weld parts 2; 3 to deform a value sufficient to crush any bumps and displace liquid metal from the joint. In the first case as well as in the second case, the quality of the welded joint is low. As the working air gap δ increases, the current value of the DC component U d increases. As soon as the voltage corresponding to the current value of the Gleiphspannungskomponen'.e Ud signal 10 reaches the maximum value U dm , x from the output of the comparator 12 at the second input of the starter circuit 21, a control signal a, with the drive 5 is turned on, the upsetting of the weld 2; 3 realized. When upsetting the welding part 3 shifts in the direction of the welding part 2 by a distance S 1 (Figure 2 b, curve B), which exceeds the working air gap δ and for a cooperation of the welding parts 2; 3 (Fig. 1) until its plastic deformation required for the formation of the welded joint.

Die Schweißteile 2; 3 werden im zusammengepreßten Zustand im Laufe von 2 bis 3s gehalten. In dieser Periode schaltet die Schweißstromquelle 7 (Zeitpunkt t5; Fig. 2 b; Kurve A) ab, worauf die Schweißteile 2; 3 freig jgeben werden und der Antrieb 5 (Fig. 1) die Spannvorrichtungen 1 in den Ausgangszustand (Zeitpunkt te; Fig. 2 b) bringt.The welded parts 2; 3 are held in the compressed state in the course of 2 to 3s. During this period, the welding current source 7 switches off (time t 5 , Fig. 2 b, curve A), whereupon the welding parts 2; 3, and the drive 5 (Fig. 1) brings the tensioning devices 1 into the initial state (time t e , Fig. 2 b).

Ausgehend vom Obengesagten ist es offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren es gestattet, die tatsächliche Erwärmung der Schweißteile zu berücksichtigen und auf Grund dessen mit einer hohen Genauigkeit den Augenblick des stoßartigen Lichtbogenstromanstiegs und des Stauchens zu ermitteln. Es werden also Bedingungen für die Berücksichtigung eventueller zufälliger Schwankungen von Schweißparametern und Abmessungen der Schweißteile geschaffen, was die Stabilität der Güte der Schwe !verbindungen erhöht.From what has been said above, it is obvious that the method according to the invention makes it possible to take into account the actual heating of the welded parts and, by virtue of this, to ascertain, with a high degree of accuracy, the moment of the sudden increase of the arc current and the upsetting. Thus, conditions for the consideration of possible random fluctuations of welding parameters and dimensions of the welded parts are created, which increases the stability of the quality of the welded joints.

Falls für die Schweißung Schweißteile 2; 3 mit eventuellen lokalen Erhöhungen oder Vertiefungen eingesetzt werden, wird die Wechselspannungskomponente U, des Lichtbogens 6 gemessen, die Informationen über die Ungleichmäßigkeit des lokalen Spaltes δι trägt und für die ein Grenzwert U, festgelegt wird, der einem Überschreiten des Arbeitsluftspaltes δ durch die Größe des lokalen Spaltes δ; entspricht. Vom Spannungsgeber 9 gelangt das U, zugeordnete Signal auf den Eingang 11 der Vergleichsschaltung 12. Dieses Signal wird mit einem Bezugssignal verglichen, das dem Grenzwert U1 entspricht, experimentell festgestellt ist und vom Überschreiten des Arbeitsluftspaltes δ durch die lokale Größe des Spaltes δι (in der Zeichnung nicht gezeigt) zeugt. Wird das Bezugssignal durch das dem laufenden Wert der Wechsdkomponente U, entsprechende Signal übertroffen, so kommt vom Ausgang 19 der Vergleichsschaltung 12 am dritten Eingang des Schalters 15 ein Steuersignal zur Vorbereitung auf die Abschaltung der Schweißstromquelle 7 an. Vom Ausgang 19 der Vergleichsschaltung 12 gelangt das gleiche Signal auf den ersten Eingang der Verzögerungsschaltung 20. Sobald das dem laufenden Wert der Gleichspannungskomponente Ud entsprechende Signal auf den Pegel des Bezugssignals abfällt, das Ud min entspricht, gibt die Vergleichsschaltung 12 vom Ausgang 13 ein Steuersignal auf den ersten Eingang des Schalters 15 und auf den zweiten Eingang der Verzögerungsschaltung 20. Bei Vorhandensein der zwei Steuersignale schaltet der Schalter 15 die Schweißstromquelle 7 ab, und die Verzögerungsschaltung 20 erzeugt nach Ablaufeines Zeitintervalls (ta bis t7; Fig. 2c), das voreingestellt und für eine zusätzliche Oxidierung der Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 (Fig. 1) zur Vermeidung ihrer Verschweißung benötigt wird, ein Steuersignal, das am ersten Eingang der Anlaßschaltung 21 eintrifft. Hierbei schaltet die Anlaßschaltung 21 den Antrieb 5 ein, der das Schweißteil 3 in Achsrichtung um einen Wert S2 (Fig. 2c; Kurve B) verschiebt, bis die Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 im Laufe eines Zeitintervalls (t7 bis t8, Fig. 2c) einander berühren, was zu deren Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur unterhalb der Temperatur djr plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile erforderlich ist. Infolge solch eines Zusammenwirkens werden die Unebenheiten auf den Stirnflächen der Schweißteile 2; 3 (Fig. 1) ausgeglichen. Dann werden die Schweißteile 2; 3 durch den Antrieb 5 auseinandergebracht, und es wird ein voreingestellter Arbeitsluftspalt δ zwischen ihren Stirnflächen eingestellt, in dem ein elektrischer Lichtbogen 6 neu gezündet wird, und es wird das Schweißverfahren in der oben beschriebenen Reihenfolge durchgeführt.If for welding welding parts 2; 3 are used with any local elevations or depressions, the AC component U, the arc 6 is measured, which carries information about the unevenness of the local gap δι and for a limit U, is set, exceeding the working air gap δ by the size of local gap δ; equivalent. From the voltage generator 9, the U, associated signal passes to the input 11 of the comparison circuit 12. This signal is compared with a reference signal which corresponds to the limit U 1 , is determined experimentally and by exceeding the working air gap δ by the local size of the gap δι (in the drawing is not shown) testifies. If the reference signal is exceeded by the current value of the Wechsdkomponente U, corresponding signal, so comes from the output 19 of the comparison circuit 12 at the third input of the switch 15, a control signal in preparation for the shutdown of the welding power source 7. As soon as the signal corresponding to the current value of the DC component Ud drops to the level of the reference signal, which corresponds to U d min , the comparison circuit 12 outputs a control signal from the output 13 to the first input of the switch 15 and to the second input of the delay circuit 20. In the presence of the two control signals, the switch 15 turns off the welding power source 7, and the delay circuit 20 generates after expiration of a time interval (ta to t 7 , Fig. 2c) preset and for additional oxidation of the faces of the weldments 2; 3 (Fig. 1) is needed to avoid its welding, a control signal arrives at the first input of the starter circuit 21. Here, the starter circuit 21 turns on the drive 5, which shifts the welding part 3 in the axial direction by a value S 2 (Figure 2c, curve B) until the end faces of the welding parts 2; 3 in the course of a time interval (t 7 to t 8 , Fig. 2c) touching each other, which is necessary for their cooling to a temperature below the temperature below the temperature for the plastic deformation of the material of the welded parts. As a result of such interaction, the unevenness on the end faces of the welded parts 2; 3 (Fig. 1) balanced. Then, the welding parts 2; 3 is separated by the drive 5, and a preset working air gap δ is set between its end surfaces by re-igniting an electric arc 6, and the welding process is performed in the order described above.

Eine Überwachung der Gleichmäßigkeit des Spaltes durch Messung der Wechselspannungskomponente des Lichtbogens gestattet es, die Abhängigkeit von der Bestimmung der Schweißgruppe, entweder die Schweißteile auszusortieren oder den Werkstoffverbrauch zur Beseitigung des Ausschusses durch Ausgleichen der Stirnflächen der Teile vor der Durchführung ihrer Schweißung zu reduzieren.Monitoring the uniformity of the gap by measuring the AC component of the arc makes it possible to eliminate the dependence on the determination of the welding group, either to sort out the welding parts or to reduce the consumption of material to eliminate the rejection by balancing the faces of the parts before carrying out their welding.

Zum besseren Verständnis des Wesens und der Vorteile der Erfindung soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angeführt werden.For a better understanding of the nature and advantages of the invention will be given below an embodiment of the invention.

Die aus niedriggekohltem Stahl hergestellten zu verschweißenden Rohre von 57 mm Durchmesser und 5 mm Wanddicke wurden durch die Spannvorrichtungen einer Schweißanlage mit einem Arbeitsluftspalt δ = 2,0mm aufgenommen. Im Arbeitsluftspalt wurden ein elektrischer Lichtbogen gezündet und mit Hilfe von Dauermagneten ein Magnetfeld erzeugt. Nach Ablauf von 2s wurde bei Erreichen einer stabilen Bewegung durch den Lichtbogen eine Kontrolle der Lichtbogenspannung durchgeführt. Die Gleichspannungskomponente mußte gemäß der Vorabstimmung in den Grenzen von 24 bis 28 V liegen. Vorließ der Wert der Gleichspanriungskomponente des Lichtbogens den genannten Bereich, was von einer falschen EinstellungThe 57 mm diameter, 5 mm wall thickness tubes to be welded made from low carbon steel were taken up by the fixtures of a welding machine with a working air gap δ = 2.0mm. In the working air gap, an electric arc was ignited and a magnetic field was generated by means of permanent magnets. At the end of 2s, when the arc was stably moved by the arc, the arc voltage was controlled. The DC component had to be within the limits of 24 to 28 V according to the pre-tuning. The value of the direct voltage component of the arc left the said range, which is an incorrect setting

-6- 290 272-6- 290 272

des Arbeitsluftspaltes δ zeugte, schaltete die Steuereinheit dun Schweißgleichrichter ab.of the working air gap δ, the control unit switched off the dimming rectifier.

Für die Wechselspannungskomponente des Lichtbogens wurde ein Grenzwert U£ = 6V eingestellt. Auch voreingestellt wurden die Werte der Bezugssignale: Ud min = 21V und Ud mIX = 35V.For the AC component of the arc, a limit U £ = 6V has been set. The values of the reference signals were also preset: Ud min = 21V and Ud mIX = 35V.

Lag die Gleichspannungskon iponente Ud in den Grenzen des eingestellten Bereichs, wurden die Stirnflächen der Teile durch den elektrischen Lichtbogen so lange erwärmt, bis die Gleichspannungskomponente auf 21V abgefallen war. Der Lichtbogenstrom war im Laufe des gesamten Erwärmungsvorganges gleich 250A. Darauf folgte ein stoßartiger Lichtbogenstromanstieg auf 1000A, weshalb die Stirnflächen der Schweißteile aufgeschmolzen, der Spalt δ zunahm und Ud anwuchs. Bei einem Wert Ud = 35V wurde gestaucht. Die Geschwindigkeit der Annäherung derTeile betrug beim Stauchen mindestens 1b0mm/s und die Stauchkraft 6OkN. Die mittlere Schweißzeit machte, beginnend mit dem Augenblick der Lichtbogenzündung, 12s aus.If the DC component Ud was within the limits of the set range, the faces of the parts were heated by the electric arc until the DC component dropped to 21V. The arc current was equal to 250A during the entire heating process. This was followed by a jerky arc current rise to 1000A, which is why the faces of the weldments melted, the gap δ increased and Ud grew. At a value Ud = 35V was compressed. The speed of approach of the parts was at least 1b0mm / s and the compression force was 6OkN when compressed. The average weld time was 12 seconds from the moment of arc ignition.

Eine künstliche lokale Vergrößerung des Spaltes um 0,8mm führte dazu, daß der Schweißgleichrichter nach Absinken des Wertes der Gleichkomponente auf 21V abschaltete, der Lichtbogen erlosch, und die Stirnflächen der Teile nach Ablauf von 1 s aneinandergepreßt wurden. Das anschließende Auseinanderbringen der Teile um den Wert der Arbeitsluftspaltes δ = 2,0 mm und ein Lichtbogenzünden bewirkten einen normalen Verlauf des Schweißvorganges.An artificial local enlargement of the gap by 0.8 mm caused the welding rectifier to switch off after lowering the value of the DC component to 21V, the arc extinguished, and the faces of the parts pressed against each other after 1 second had elapsed. The subsequent diverting of the parts by the value of the working air gap δ = 2.0 mm and an arc ignition caused a normal course of the welding process.

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren gestattet es, die Schweißzeit bei Änderung des Lichtbogenstroms automatisch zu ändern. So verlängerte sich die Schweißzeit bei einer Abnahme des Lichtbogenstroms auf der Stufe der Stirnflächen auf 200A bis auf 15s. Die Dauer des stoßartigen Stromanstiegs belief sich in beiden Fällen auf 0,2s. Auf solche Weise wird der Vorgang der Voreinstellung der Schweißparameter erleichtert, dementsprechend verringert sich auch die erforderliche Anzahl von Naturmodellen, die für derartige Einstellung benötigt werden.The welding method according to the invention makes it possible to automatically change the welding time when the arc current changes. Thus, with a decrease in the arc current at the stage of the end faces, the welding time was extended to 200A up to 15s. The duration of the bursty current increase was 0.2s in both cases. In this way, the process of presetting the welding parameters is facilitated, and accordingly, the required number of natural models needed for such adjustment is also reduced.

Das beschriebene Verfahren sichert eine hohe Stabilität der Schweißgüte, wobei der Ausschuß 4% der Gesamtzahl der Schweißverbindungen gegenüber 6% im bekannten Verfahren nicht überschreitet.The method described ensures a high stability of the weld quality, wherein the committee does not exceed 4% of the total number of welded joints compared to 6% in the known method.

Claims (4)

1. Verfahren zum Preßschweißen von Teilen mit der Erwärmung durch einen sich in einem Magnetfeld bewegenden Lichtbogen, darin bestehend, daß man die Schweißteile gleichachsig mit einem Arbeitsluftspalt zwischen ihren Stirnflächen anordnet, in dem ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird, im Arbeitsluftspalt ein Mag ,etfeld erzeugt, unter dessen Wirkung sich der elektrische Lichtbogen auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile bewegt, wobei er sie auf die Temperatur einer plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile erhitzt, den Zeitpunkt der Erreichung dieser Temperatur feststellt, seit welchem ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstroms auf einen Wert verwirklicht wird, bei dem die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile den Schmelzpunkt des Werkstoffes der Schweißteile erreicht, und ein Stauchen der Schweißteile durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Zeitpunktes, bai dem die Temperatur der Stirnflächen der Schweißteile (2; 3) praktisch der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile (2; 3) gleich ist, durch Messen der Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) erfolgt, wobei für ciese Gleichkomponente ein Minimalwert eingestellt wird, bei dem die Temperatur der Stirnfläche der Schweißteile (2; 3) praktisch gleich der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile (2; 3) ist, und bei Erreichen des Minimalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) ein stoßartiger Anstieg des Lichtbogenstroms verwirklicht wird.1. A method for pressure welding of parts with the heating by a moving in a magnetic field arc, comprising arranging the welds coaxially with a working air gap between their faces, in which an electric arc is ignited in the working air gap, a mag generated etfeld , under the action of which the electric arc moves on the circumference of the faces of the welded parts, heating them to the temperature of plastic deformation of the material of the welded parts, determining the time of reaching this temperature, after which a jerky rise of the arc current to a value is realized, in which the temperature of the end faces of the welded parts reaches the melting point of the material of the welded parts, and performs a compression of the welded parts, characterized in that the determination of the time, bai the temperature of the end faces of the welded parts (2 3) practically the temperature of the plastic deformation of the material of the welded parts (2; 3) is the same, by measuring the DC component of the electric arc (6), wherein for ciese DC component is set a minimum value at which the temperature of the end face of the welded parts (2; 3) practically equal to the temperature of the plastic deformation of the material of the welded parts (2; 3), and upon reaching the minimum value by the DC component of the electric arc (6), a jerky increase of the arc current is realized. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maximalwert der Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) eingestellt wird, bei dem die Stirnflächen der Schweißteile (2; 3) aufgeschmolzen werden, und bei Erreichen des Maximalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) ein Stau :r>an der Schweißteile (2; 3) durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a maximum value of the DC component of the electric arc (6) is adjusted, in which the end faces of the welding parts (2, 3) are melted, and upon reaching the maximum value by the DC component of the electric arc ( 6) a jam is performed on the welded parts (2, 3). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe e;nes lokalen Spaltes auf dem Umfang dor Stirnflächen der Schweißteile (2; 3) in einem Zeitintervall von derZündung des Lichtbogens (6) bis zum Augenblick der Erreichung des Minimalwertes durch die Gleichspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) bestimmt und bei Überschreiten des Arbeitsluftspaltes (δ) durch die Größe des lokalen Spaltes der elektrische Lichtbogen (6) gelöscht wird, die Schweißtoile (2; 3) in axialer Richtung aneinandergebracht werden, bis ihre Stirnflächen einander im Laufe einer Zeit berühren, die für deren Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der plastischen Verformung des Werkstoffes der Schweißteile (2; 3) erforderlich ist, worauf die Schweißteile (2; 3) um die Größe des ursprünglich eingestellten Arbeitsluftspaltes (δ) auseinandergebracht werden, in dem ein elektrischer Lichtbogen (6) neu gezündet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the size e ; of a local gap on the circumference of the end faces of the welding parts (2; 3) in a time interval from the ignition of the arc (6) to the moment of reaching the minimum value by the DC component of the electric arc (6) and if the working air gap (δ) is exceeded. the electric arc (6) is extinguished by the size of the local gap, the welds (2; 3) are brought together in the axial direction until their faces contact one another over time, which cools them to a temperature below the temperature of the plastic one Deformation of the material of the welding parts (2, 3) is required, whereupon the welding parts (2, 3) are separated by the size of the originally set working air gap (δ), in which an electric arc (6) is re-ignited. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Größe des lokalen Spaltes auf dem Umfang der Stirnflächen der Schweißteile (2; 3) durch Messung der Wechselspannungskomponente des elektrischen Lichtbogens (6) erfolgt, für die ein Grenzwert festgelegt wird, der dem Überschreiten des Arbeitsluftspaltes (δ) durch die Größe des lokalen Spaltes entspricht.4. The method according to claim 3, characterized in that the determination of the size of the local gap on the circumference of the end faces of the welded parts (2, 3) by measuring the AC component of the electric arc (6), for which a limit value is set, the exceeding the working air gap (δ) by the size of the local gap.
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