DE102009047972A1

DE102009047972A1 - Verfahren zum Widerstandstumpfschweißen von Rundgliederketten

Info

Publication number: DE102009047972A1
Application number: DE200910047972
Authority: DE
Inventors: Leonid Gaft
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die vorgeschlagene Erfindung gehört zum Gebiet der Technologie des Widerstandstumpfschweißens von Rundgliederketten. Um eine wirksame Bildung der feinen Schicht des flüssigen Metalls von einer bestimmten Dicke und gleichzeitig die nötige Verteilung der Temperaturen in der Zone des Stoßes zu gewährleisten, muss man auf die Stirnseiten des Rohlings des Kettengliedes entsprechende Reliefe auftragen (Fig. 2). Die Stirnseiten der Rohlinge werden heute in zwei Arten ausgeführt: geneigte abgestumpfte Stirnseiten (Fig. 2.1), die man auf verschiedenen Enden des Rohlings zueinander senkrecht bildet, und flache Stirnseiten (Fig. 2.2). Auf diese Stirnseiten wird entsprechend der vorgeschlagenen Erfindung ein Relief aufgetragen, wobei die Vorsprünge dieses Reliefs im Schnitt dreieckig (Fig. 2.3 C1), dreieckig mit gerundeten Spitzen (Fig. 2.3 C2) oder trapezförmig (Fig. 2.3 C3) sein können. Die Stirnseiten der Rohlinge, auf die die Reliefe aufgetragen werden, können auch von einer anderen Form sein.

Description

Die vorgeschlagene Erfindung gehört zum Gebiet der Technologie des Widerstandstumpfschweißens von Rundgliederketten.
Es ist ein Verfahren des Widerstandstumpfschweißens von Rundgliederketten, das eine vorhergehende Erwärmung einschließt, bei dem die zusammenzuschweißenden Stirnseiten in Kontakt eingeführt werden und durch sie Stromdurchgeleitet wird, bekannt.
Rundgliederketten werden mittels verschiedener Verfahren des Widerstandstumpfschweißens (WSS) oder Widerstandsabbrennstumpfschweißens (WASS) mit vorhergehender Erwärmung hergestellt. Das letzte Verfahren ist universell. Er wird durch die hohe Qualität der Verbindungen charakterisiert, ist aber arbeitsintensiver und energieintensiver als WSS. Es ist auch mit Metallauswurf aus der Stoßstelle bei Abbrennen und der damit einhergehenden großen Gasentwicklung verbundenen. Deshalb wird es nur für das Schweißen der anspruchvollsten Erzeugnisse verwendet, nämlich der hochfesten Ketten und der Ketten von einen großen Kaliber (Durchmesser).
Das WSS verwendet man in zwei Varianten: Mit der Herstellung von Schweißverbindungen in der festen Phase (FP) und äußerst selten in der flüssigen Phase (F1P).
Das letzte Verfahren gewährleistet eine höhere Qualität des Schweißens, als bei dem Schweißen in FP, die mit der Qualität bei WASS vergleichbar ist. Deshalb ist eine Erweiterung der Anwendung von WSS in F1P wünschenswert. Aber die technologischen Beschränkungen, die charakteristisch für das Kettenschweißen sind, behindern eine Anwendung dieses Verfahrens. Außerdem gewährleistet die existierende Technologie der Kontakterwärmung der Stoßstelle keine intensive und gleichmäßige Erwärmung der Stoßstelle, was zur ungleichmäßigen Dicke einer Schicht des flüssigen Metalls in der Stoßstelle und einer breiten Zone der Erwärmung führt. Das alles erfordert eine Vergrößerung der Zugaben für das Zusammenpressen und Schweißen, was beim Kettenschweißen unzulässig ist.
Die Benutzung des Verfahrens von WSS in F1P mit dem elektromagnetischen Halten des flüssigen Metalls vor den Zusammenpressen nach DE 103 31 400 ermöglicht in einigen Fällen, die Qualität des Schweißens zu verbessern, löst aber auch das Problem des Erhaltens der hochqualitativen Verbindungen, insbesondere für die Ketten mit verhältnismäßig großem Durchmesser, nicht vollständig, da die Erwärmung der Stoßstelle auch bei diesem Verfahren mittels der traditionellen Methoden mit den ihnen eigenen Mangeln verwirklicht wird.
Heute existiert keine Technologie des WSS, die bei beschränkten Zugaben für das Schweißen die Formierung an den zusammenzuschweißenden Stirnseiten einer feinen Schicht des flüssigen Metalls der vorgegebenen Breite, gleichmäßig zu erwärmen auf der ganzen Oberfläche der Stoßstelle bei dem hohen Temperaturgradienten in der Schweißenszone gewährleistet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausarbeitung einer Technologie, bei der im Laufe der Erwärmung der Stirnseiten eine flache Kontaktquelle der intensiven Erwärmung geschaffen wird, die gleichmäßig an der Ebene der Stoßstelle verteilt wird, mit der Möglichkeit in die Ebene der Stoßstelle eine feine Schicht des flüssigen Metalls der bestimmten Dicke zusammen mit einem hohen Temperaturgradient zu bilden. Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Auf der 1 oben ist das Schema des Schweißens eines Kettengliedes in einer Maschine nach DE 103 31 400 , unten ist die grafische Darstellung der Temperaturverteilung in der Zone des zusammenzuschweißenden Stoßes bei WSS der Kettenglieder nach verschiedenen Varianten der vorgeschlagenen Verfahren, auf der 2 ist der Rohling eines Kettengliedes mit auf die Enden zugefügten Reliefen und verschiedenen Profilen der aufgetragen Reliefe, auf der 3 bis 5 sind die Diagramme des Schweißens für entsprechend WSS in F1P und in FP, als auch WASS abgebildet.
Beim WSS in F1P befindet sich das zu zusammenschweißende Kettenglied 1 (1) mit dem zusammenzuschweißenden Stoß nach unten und wird zur Stütze 4 durch der geschweißte Teil 3 und der zu schweißende Teil 2 der Kette gepresst. Zu dem zusammenzuschweißenden Kettenglied 1 werden Elektroden 5 zugeführt, die mit dem Schweißtransformator 6 verbunden sind. Diese gegenseitige Anordnung des Kettengliedes 1, der Elektroden 5 und des Transformators 6 führt dazu, dass die Kräfte der Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes der Schweißkontur und des Schweißstromes auf der im zusammenzuschweißenden Stoß gebildeten geschmolzenen Metall 7 in der Richtung des Zeigers 8, senkrecht nach oben wirkt wodurch das Metall 7 in dem Stoß festgehalten wird.
Um eine wirksame Bildung der feinen Schicht des flüssigen Metalls von einer bestimmten Dicke und gleichzeitig die nötige Verteilung der Temperaturen in der Zone des Stoßes zu gewährleisten, muss man auf die Stirnseiten des Rohlings des Kettengliedes entsprechende Reliefe auftragen (2).
Die Stirnseiten der Rohlinge werden heute in zwei Arten ausgeführt: geneigte abgestumpfte Stirnseiten (2.1), die man auf verschiedenen Enden des Rohlings zueinander senkrecht bildet, und flache Stirnseiten (2.2). Auf diese Stirnseiten wird entsprechend der vorgeschlagenen Erfindung ein Relief aufgetragen, wobei die Vorsprünge dieses Reliefs im Schnitt dreieckig (2.3 C1), dreieckig mit gerundeten Spitzen (2.3 C2), oder trapezförmigen (2.3 C3) sein können. Die Stirnseiten der Rohlinge, auf die die Reliefe aufgetragen werden, können auch von einer anderen Form sein.
Es wäre wünschenswert, das Relief auf die ganze Oberfläche der Stirnseite des Rohlings aufzutragen.
Das Schweißen erfolgt nach dem vorgeschlagenen Verfahren folgendermaßen:
Vor dem Binden der Kettenrohling trägt man auf die Stirnseiten der Gliederrohlinge einige Streifen der Vorsprünge von gleicher Höhe auf, wobei die Streifen, die auf eine der Stirnseiten aufgetragen sind, nicht parallel den Streifen, die auf die zweite Stirnseite aufgetragen sind, sind (2), sondern bevorzugt senkrecht sind. Es wäre dabei wünschenswert, die Gliederrohlinge mit flachen Stirnseiten zu verwenden (2.2).
Am Anfang des Schweißens werden die Reliefe in Kontakt miteinander eingeführt. Weiter werden sie näher zueinander auf eine bestimmte Größe innerhalb der Höhe der Reliefe eingeführt, und diese Größe wird die Breite der Zone des erhöhten Kontaktwiderstands, der die intensive Erwärmung des Stoßes induziert, bestimmen.
Beim WSS in F1P und in FP (3 und 4) wird gleichzeitig mit dem Anfang der Zusammenführung der Stirnseiten (Punkt «0»), auf Elektroden 5 eine Spannung gereicht. Bei einer Bewegung der Stirnseiten, bis zu dem Punkt «1», geschieht eine Überdeckung des Spielraums in dem Stoß und weiter entsteht ein standfester Kurzschluss in dem Stoß. Bei der weiteren Annäherung der Stirnseiten, ungefähr bis zu der Hälfte der Reliefshöhe (im Punkt «2») erhöht man die Spannung und setzt fort, die zusammenzuschweißenden Stirnseiten bis zu der Rechenhöhe der Reliefe (Punkt «3») zusammenzuführen. Für eine garantierte Erhaltung des Kurzschlusszustandes kann man die Annäherung weiter, bis zu dem Punkt «3'» fortsetzten. Dabei wird in dem Stoß ein intensiv erwärmter Streifen des Metalls gebildet, der weiter durch Unterbrechung der Annäherung der Stirnseiten und Erhöhung der Spannung intensiv erwärmt wird. Nach einige Zeit der Erwärmung werden die Enden zusammengepresst (Bereich «4»–«5»). Je nach Dauer der Erwärmung (Bereich «3'»–«4») kann der erwärmte Streifen in dem Stoß geschmolzen werden (3, das Schweißen in FIP) oder nicht (4, das Schweißen in FP). Beim Zusammenpressen wird die Spannung abgeschaltet.
Bei WASS (5) verläuft der Bereich «0»–«1»–«2»–«3» genauso, wie bei den beschriebenen Verfahren WSS. Weiter folgt der Bereich einer weiteren Erwärmung («3»–«3'»). Danach werden die Stirnseiten reversiert (voneinander geführt), mit einer bestimmten Geschwindigkeit, bis zu dem Bruch des Kurzschlusses (Punkt «3''»). Danach führt man Abrennen und weiter das Zusammenpressen (Punkt «4»), wobei im Laufe des Zusammenpressens die Spannung verringert wird. Anmerkung: Auf der 5 gibt es die Veränderung des Zeitmaßstabes, der Bereich T ist gleich 1 Sekunde.
Die strich-punktierte Linie K, die durch die 3 bis 5 verläuft, bedeutet den Moment der Vollendung der Bildung einer kontakt-flachen Quelle der Erwärmung.
Auf den 3 bis 5 ist entlang der Abszissenachse die Zeit τ(s), entlang der Ordinatenachse der Strom I (kA), die Spannung des Leerlaufs des Schweißtransformators U (V) bei dem allgemeinen inneren Widerstand der Maschine bei dem Kurzschluss innerhalb 120 mkΩ, Zugabe auf das Schweißen L (mm) gezeigt.
Unten auf der 1 sind grafische Bewertungsdarstellungen der Temperaturverteilung nach Länge des Stoßes bei einem Durchmesser des Gliedrohlings 20 Mm, dreieckigen Vorsprüngen als gleichseitiges Dreieck mit Seite 3,33 Mm und bei Anwendung der vorgeschlagenen Technologie aufgezeigt für:
WSS in F1P – Linie 9,
WSS in FP – Linie 10,
WASS – Linie 11. Die schraffierte Zone zwischen den Linien 11 und 11' charakterisiert die Erwärmung des ununterbrochenen Teiles des Kettengliedes je nach der Länge des Schweißens und der Spannung des Leerlaufs. Die Linie 12 widerspiegelt ein mittleres Diagramm der existierenden Schweißverfahren ohne Benutzung der vorgeschlagenen Technologie.
Die vorgeschlagene Technologie kann für alle obengenannten Arten des Schweißens der Kettenglieder verwendet werden und ist für WSS in F1P und WASS am meisten effektiv. Im ersten Fall wird das Problem des Erhalts von Schweißverbindungen höherer Qualität, als bei allen anderen Verfahren von WSS gelöst. Im zweiten Fall kann man den Prozess von WASS mehr als zweimal beschleunigen, ohne Verringerung der Schweißqualität.
Die Benutzung der Schweißausrüstung (1) nach DE 103 51 400 mit der Möglichkeit eines elektromagnetischen Haltens des flüssigen Metalls auf den Stirnseiten ist eine obligatorische Bedingung nur für den Fall von WSS in F1P (3). Diese Ausrüstung kann auch für WSS in FP, und, unter bestimmten Bedingungen, auch für WASS verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10331400 [0006, 0009]
DE 10351400 [0022]

Claims

Verfahren zum Widerstandstumpfschweißen von Rundgliederketten, das eine vorhergehende Anwärmung einschließt, bei dem die zusammenzuschweißenden Stirnseiten in Kontakt eingeführt werden und durch sie Strom durchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – vorher auf die Stirnseiten des Gliedrohlings einige Streifen mit gleich hohen Vorsprünge aufgetragen werden, wobei die Streifen, die auf einen der Stirnseiten aufgetragen werden, nicht parallel den Streifen, die auf die zweite Stirnseite aufgetragen werden, sind, und diese Streifen einen dreieckigen, trapezförmigen oder dreieckigen mit gerundeter Spitze querlaufenden Schnitt haben, – am Anfang des Schweißens im Laufe der vorhergehenden Aufwärmung eine flache Kontaktquelle der gleichmäßigen intensiven Erwärmung mittels des Zusammenbringens der Stirnseiten nach dem Erscheinen des Kurzschlusses auf eine Größe, die der Höhe der Vorsprünge entspricht, formiert wird, – weiter die Temperatur und der Temperaturgradient auf den zusammenzuschweißenden Stirnseiten bis zu den geforderten Größen hingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Streifen auf jeder der Stirnseiten parallel zueinander ausgeführt sind, und die Streifen einer Stirnseite sich zu den Streifen der anderen Stirnseite senkrecht befinden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren technologischen Schritte des Schweißens entsprechend einem beliebigen bekannten Verfahren des Widerstandstumpfschweißens in der festen Phase durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren technologischen Schritte des Schweißens entsprechend eines beliebigen bekannten Verfahren des Widerstandstumpfschweißens in der flüssigen Phase durchgeführt werden, wobei man die Schicht des flüssigen Metalls auf den zu zusammenschweißenden Stirnseiten vor dem Zusammenpressen von der Dicke schafft, die der Höhe der Streifen der Vorsprünge entspricht, dabei die Stromzufuhr zu den zusammenzuschweißenden Stirnseiten so organisiert wird, dass die Kraft der Wechselwirkung des Stromes, der durch das flüssige Metall verläuft, mit dem elektromagnetischen Feld des Schweißtransformators, die auf die flüssige Schicht einwirkt, senkrecht nach oben gerichtet wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schweißen der hochfesten oder schweren Ketten die weiteren technologischen Schritte des Schweißens entsprechend eines beliebigen bekannten Verfahrens des Widerstandstumpfschweißens mit Abbrennen (WASS) mit vorhergehender Anwärmung durchgeführt werden.