DE1005659B - Verfahren zum Widerstandsschweissen von Draehten - Google Patents

Description

• Verfahren zum Widerstandsschweißen von Drähten Elektrische Kabel für beliebige Verwendungszwecke, vorzugsweise Fernmeldekabel, können nur in begrenzter Länge, üblicherweise von Kabelschacht zu Kabelschacht, ohne Trenn- oder Verbindungsstelle verlegt werden. In diesen Kabelschächten werden die Adern von je zwei Kabelabschnitten einzeln miteinander verbunden. Bei Fernmeldekabeln z. B. werden die Leiter nach Entfernung der Isolation auf einer Länge von einigen Zentimetern Kopf an Kopf nebeneinandergelegt und dann verdrillt, so daß eine ausreichend erscheinende metallische Berührung zustande kommt. Nach Isolierung dieser Verbindungsstellen wird das Kabel dann luftdicht verschlossen. Bei Fernkabeln werden diese metallischen Verbindungsstellen zusätzlich verlötet oder verschweißt. Die Schweißung kann entweder durch Erhitzung der Verbindungsstelle mittels Gasflamme oder auf elektrischem Wege nach dem Widerstandsschweißverfahren erfolgen.
• Schweißungen mit der Gasflamme in engen Kabelschächten sind nicht ganz gefahrlos und erfordern hohe manuelle Geschicklichkeit.
• Es sind zwei Verfahren zum Widerstandsschweißen bekannt. Bei dem ersten Verfahren werden die verdrillten Kabeladern oder Drähte zwischen zwei meist aus Kohle bestehende Elektroden gepreßt; bei Stromzufuhr verschweißen die Drähte infolge Widerstandserhitzung. Das zweite bekannte Verfahren besteht darin, daß die zusammengedrillten Drähte unterhalb der Köpfe von einer Elektrode aus gut leitendem Werkstoff eingespannt und daß dann die Köpfe gegen eine Schweißelektrode aus Kohle gestoßen werden, so daß bei Einschaltung des Schweißstromes an der Berührungsstelle der Köpfe und der Elektrode eine Verschweißung durch Widerstandserhitzung, mit oder ohne Lichtbogenbildung, erfolgt.
• Bekannt ist weiterhin, dem Schweißgut beim elektrischen Widerstandsschweißen Stoffe mit größerer Verwandtschaft zum Sauerstoff beizugeben, um Oxydbildungen an der Schweißstelle herabzusetzen bzw. entstehende Oxyde zu reduzieren. Die Stoffe werden dabei in die Schweißfugen eingebracht oder in die aus Kohle bestehenden Elektroden in Form von Pulver, Draht, Röhren oder Lamellen eingefügt.
• Bei den Verfahren nach den bekanntgewordenen Ausführungsformen werden an die Geschicklichkeit der Schweißer hohe Ansprüche gestellt. So ist es z. B. von nicht untergeordneter Bedeutung, wie lange die Kontaktgabe bei Zuführung der elektrischen Energie anhält. Ist die Kontaktzeit zu kurz, so ergibt sich nur eine schädliche Oxydation der zu verschweißenden Leiter; bei zu langer Erhitzung hingegen verbrennt die Schweißperle am Luftsauerstoff, die Einzeladern werden ebenfalls durch Oxydation zu stark geschwächt, oder die Schweißperle haftet nur an einem der zu verschweißenden Leiter. Außerdem kann das Schmelzbad leicht verlaufen und einen oder mehrere Drähte nach der Schweißung nicht erfassen.
• Das Verfahren nach der Erfindung beseitigt diese Nachteile.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Drähten, vorzugsweise von Adern in Fernmeldekabeln, und sie besteht darin; daß die Kopf an Kopf nebeneinandergelegten, vorzugsweise verdrillten Drahtenden in an sich bekannter Weise unterhalb der Köpfe in der einen, aus gut leitendem Werkstoff bestehenden Elektrode eingespannt werden und daß die Köpfe sodann in konische Sacklöcher oder ähnliche Vertiefungen in der anderen aus Kohle bestehenden Elektrode bis zum Anstoßen eingeführt werden und daß anschließend der Schweißstrom den beiden Elektroden zugeführt wird, bis die Drahtköpfe unter Begrenzung des Schweißgutes durch das Sackloch miteinander verschweißt sind. Dadurch, daß die Verschweißung in dem Sackloch, also in Anwesenheit eines äußerst kleinen Luftbades stattfindet, kann eine wesentliche Oxydation des Schweißgutes nicht eintreten.
• Während diese Elektrodenausbildung schon ein erheblich größeres Maß von Sicherheit dafür bietet, daß die Schweißperle an allen zu verschweißenden Adern haftet, beseitigt eine vorteilhafte Weiterbildung die letzte Unsicherheit beim Schweißvorgang. Durch Unachtsamkeit der Schweißer könnten die noch festen Adernteile seitlich aus dem Schmelztiegel verschoben werden, wobei sich eine Schweißperle bildet, die gar nicht oder nur mangelhaft an den Adern haftet. Zur Ausschaltung auch dieser Unsicherheit werden die Elektroden nicht mehr offen ausgeführt, sondern mit einer Deckplatte versehen, die eine entsprechende Lochung wie die Schweißelektrode selbst aufweist und zur Halterung der Drähte dient. Konische Ausführung dieser Löcher erleichtert das Einführen der zu verschweißenden Adern in die Schweißelektrode.
• Der kleinere Durchmesser dieser Durchbohrungen an der Berührungsfläche der Deckplatte mit der Schweißelektrode ist geringfügig größer als der Durchmesser der konischen Vertiefungen in der Elektrode. Die Schweißperle kann damit auch nach geringem Abbrand der Elektrode noch sicher aus der Deckplatte gezogen werden. Als Deckplattenmaterial kann nicht brennbarer Isolierstoff oder auch eine Kohleplatte verwendet werden, deren elektrische Leitfähigkeit geringer ist als die der Schweißelektrode, so daß der Schweißvorgang sich in jedem Falle in den Sacklöchern der Schweißelektrode vollzieht.
• Ein weiterer Vorzug in der Verwendung von Kohlematerial für diese Deckplatte liegt darin, daß eine feste mechanische Verbindung von Schweißelektrode und Deckplatte bei einer gemeinsamen Galvanisierung entsteht.
• Da der Schweißvorgang sich zwar in einem engbegrenzten Luftvolumen, jedoch nicht unter vollständigem Luftabschluß vollzieht - der Luftsauerstoff kann sowohl durch die Bohrungen der Deckplatte als auch aus den Poren der Schweißelektrode selbst zur Schweißperle gelangen -, sind den Elektroden wie auch den Deckplatten Stoffe beigemischt, deren Affinität zum Sauerstoff größer ist als die des zu schweißenden Materials. Die Stoffe werden hei Erhitzung des Schweißgutes auf die Schmelztemperatur und auch schon vorher zum Teil entweder gasförmig oder flüssig frei, zum anderen Teil verbleiben sie in dem Elektrodenmaterial. Die Sacklöcher, in denen sich der Schweißvorgang vollzieht, stellen eine große Oberfläche zum Austritt der Reduktionsmittel und , jener Mittel, die den Schmelzfluß des Schweißgutes erhöhen, dar. Die Beimischung dieser Mittel geschieht teilweise bei der Mischung der Elektroden- und Deckplattengrundstoffe, teilweise nach dem Glühprozeß dieser Grundstoffe.
• Nach Vergasung und Verbrauch der Elektrodenbeimischungsstoffe, was erfahrungsgemäß erst nach vielen hundert Schweißungen eintritt, werden die Schweißelektroden durch neue ersetzt.
• Die elektrische Energie zur Durchführung des Schweißprozesses kann üblicherweise dem elektrischen Stromnetz über einen Transformator oder Umformer entnommen werden. Da Kabelschweißungen aber größtenteils an solchen Stellen durchgeführt werden müssen, an denen eine Anschlußmöglichkeit an das öffentliche Stromnetz fehlt, wird die Energie einem Sammler entnommen, dessen innerer Widerstand klein genug ist, um den notwendigen Schweißstrom zu liefern. Da die Schweißenergie nur wenige hundert Wattsekunden beträgt, läßt ein 4-Volt-Sammler mit einer Kapazität von 50 Amperestunden mehr als 1000 Schweißungen zu, und somit bietet das elektrische Widerstandsschweißverfahren mit der Elektrodenausführung nach der Erfindung zahlreiche Vorteile, vor allem im beweglichen Einsatz, der besonders im Fernsprechkabelbau gefordert wird.

Claims (7)

1. P A T I. N T ANS P P 1. C H E 1. Verfahren zum Widerstandsschweißen von Drähten, vorzugsweise von Adern in Fernmeldekabeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf an Kopf nebeneinandergelegten, vorzugsweise verdrillten Drahtenden in an sich bekannter Weise unterhalb der Köpfe in der einen, aus gut leitendem Werkstoff bestehenden Elektrode eingespannt werden und daß die Köpfe sodann in konische Sacklöcher oder ähnliche Vertiefungen in der anderen, aus Kohle bestehenden Elektrode bis zum Anstoßen eingeführt werden und daß anschließend der Schweißstrom den beiden Elektroden zugeführt wird, bis die Drahtköpfe unter Begrenzung des Schweißgutes durch das Sackloch miteinander verschweißt sind.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsoberfläche der gelochten Kohleelektrode mit einer entsprechend durchbohrten Deckplatte aus nicht oder schlecht leitendem Material versehen ist, welche die Halterung der Drähte vornimmt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Deckplatte Stege oder Gitter aus nicht oder schlecht leitendem Material die Halterung der Drähte übernehmen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte aus Kohleelektrodenmaterial besteht, dessen Leitfähigkeit geringer ist als die der Kohleelektrode.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte gemeinsam mit der Kohleelektrode zur Erzielung einer festen Verbindung galvanisiert ist.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Kohleelektrode und gegebenenfalls auch der Deckplatte Stoffe hoher Affinität zum Luftsauerstoff beigemengt sind.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Kohleelektrode Stoffe zur Verbesserung der Leichtflüssigkeit des Schweißgutes beigemengt sind. B. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise niedergespannter Wechsel- oder Gleichstrom verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 896 398, 922 009, 46 550; österreichische Patentschrift Nr. 149 314; USA.-Patentschriften Nr. 2 379 187, 2 180 813 Buch von Brunst, »Das elektrische Widerstandsschweißen«, 1952, S. 160, 161.