DE102020214578A1

DE102020214578A1 - Device and method for friction welding metallic extruded products

Info

Publication number: DE102020214578A1
Application number: DE102020214578.4A
Authority: DE
Inventors: Olaf Norman Jepsen; Jürgen Merz; Heinz-Adolf Müller; Jochen Münker; Joachim Ohlert; Ingmar Roth; Kurt Scheffe; Martin Kübbeler
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2021190909A1

Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zum Reibverschweißen eines ersten und zweiten metallischen Strangprodukts (10, 20), die jeweils ein Strangende (10a, 20a) mit einer zu verschweißenden Reibfläche (10b, 20b) aufweisen, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: eine erste Haltevorrichtung (11) zum Halten des Strangendes (10a) des ersten Strangprodukts (10) und eine zweite Haltevorrichtung (21) zum Halten des Strangendes (20a) des zweiten Strangprodukts (20), so dass die zu verschweißenden Reibflächen (10b, 20b) der Strangprodukte (10, 20) einander zugewandt und in Kontakt bringbar sind; zumindest eine Bewegungseinrichtung (2, 2a, 2b), die eingerichtet ist, um eine oder beide Haltevorrichtungen (11, 21) so oszillierend zu bewegen, dass die beiden Reibflächen (10b, 20b) miteinander reibverschweißt werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (2, 2a, 2b) so eingerichtet ist, dass die oszillierende Bewegung eine rotatorische Komponente enthält, vorzugsweise durch eine Überlagerung aus einer translatorischen und einer rotatorischen Komponente gebildet wird.Device (1) and method for friction welding a first and second metallic strand product (10, 20), each having a strand end (10a, 20a) with a friction surface (10b, 20b) to be welded, the device (1) having: a first holding device (11) for holding the strand end (10a) of the first strand product (10) and a second holding device (21) for holding the strand end (20a) of the second strand product (20) so that the friction surfaces (10b, 20b) to be welded the strand products (10, 20) face one another and can be brought into contact; at least one movement device (2, 2a, 2b) which is set up to move one or both holding devices (11, 21) in an oscillating manner in such a way that the two friction surfaces (10b, 20b) are friction-welded to one another; characterized in that the movement device (2, 2a, 2b) is set up in such a way that the oscillating movement contains a rotary component, preferably is formed by superimposing a translational and a rotary component.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reibverschweißen eines ersten und zweiten metallischen Strangprodukts, vorzugsweise in einem Walzwerk.The invention relates to a device and a method for friction welding a first and second metallic extruded product, preferably in a rolling mill.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Für das effiziente Warmwalzen metallurgischer Gießprodukte ist es sinnvoll, wenn das zu verarbeitende Produkt möglichst lang ist und dem Walzwerk kontinuierlich zugeführt werden kann. Auf diese Weise muss der Walzprozess nicht unterbrochen werden, etwa zum Einfädeln bzw. Ausfädeln einzelner Warmbrammen. Zudem kann der Ausschuss minimiert werden, der durch das Abtrennen von Endabschnitten der Warmbrammen, die nicht auf die gewünschte Dicke reduziert worden sind, entsteht. Um einen kontinuierlichen Strang auch bei der Verarbeitung von Brammen zu erzeugen und somit die Produktivität zu erhöhen, ist es bekannt, die Brammen durch Reibschweißen endseitig miteinander zu verbinden.For the efficient hot rolling of metallurgical cast products, it makes sense if the product to be processed is as long as possible and can be fed continuously to the rolling mill. In this way, the rolling process does not have to be interrupted, for example to thread in or thread out individual hot slabs. In addition, it is possible to minimize the scrap that results from the severing of end sections of the hot slabs that have not been reduced to the desired thickness. In order to produce a continuous strand also when processing slabs and thus to increase productivity, it is known to connect the slabs to one another at the ends by friction welding.

Beim Reibschweißen werden die zu verbindenden Brammen an den entsprechenden Stirnseiten gegeneinander gepresst und gleichzeitig relativ zueinander oszillierend bewegt. Dabei entstehen hohe Temperaturen an den Reibflächen, die zu einem Verschweißen der Brammenenden führen. Vorrichtungen und Verfahren für ein solches Reibschweißen gehen beispielsweise aus der WO 2020/109035 A1 , WO 2019/086183 A1 und DE 10 2017 213 986 A1 hervor.In friction welding, the slabs to be joined are pressed against one another at the corresponding end faces and at the same time moved in an oscillating manner relative to one another. This creates high temperatures on the friction surfaces, which lead to the ends of the slab being welded together. Devices and methods for such friction welding go, for example, from WO 2020/109035 A1 , WO 2019/086183 A1 and DE 10 2017 213 986 A1 emerged.

Beim herkömmlichen Reibschweißen werden die zu verbindenden Brammenenden relativ zueinander bewegt. Hierbei kann ein Brammenende bewegt werden, während das andere Brammenende in Ruhe bleibt, oder es können beide Brammenenden bewegt werden, wobei in beiden Fällen eine rein translatorische Bewegung stattfindet, um die Reibflächen während des Reibschweißens plan aufeinander zu halten.In conventional friction welding, the ends of the slab to be joined are moved relative to one another. One end of the slab can be moved while the other end of the slab remains at rest, or both ends of the slab can be moved, with a purely translational movement taking place in both cases in order to keep the friction surfaces flat on each other during friction welding.

Die 1a, 1b und 1c zeigen schematisch eine herkömmliche Vorrichtung 1 und einen herkömmlichen Prozess des Reibverschweißens zweier metallischer Strangprodukte 10, 20, die an ihren Strangenden 10a, 20a miteinander zu verschweißen sind. Als Strangprodukte 10, 20 kommen metallische Brammen, Bänder und dergleichen in Betracht.the 1a , 1b and 1c schematically show a conventional device 1 and a conventional process of friction welding two metallic strand products 10 , 20th that are at the ends of their strands 10a , 20a are to be welded together. As strand products 10 , 20th metallic slabs, strips and the like come into consideration.

In der Ausgangslage der 1a werden die zu verschweißenden Reibflächen 10b, 20b, die senkrecht auf der Zeichnungsebene stehen, in eine Ausrichtung parallel zueinander und einander zugewandt gebracht, mit einer Schweißfuge F dazwischen. Die Strangenden 10a, 20a werden jeweils durch eine Haltevorrichtung 11, 21 gehalten. In einem gewissen Abstand in Walz-/Transportrichtung x, die mit der Längserstreckung der Strangprodukte 10, 20 übereinstimmt, werden die Strangprodukte 10, 20 jeweils durch eine Führung 12, 22 gestützt. Die Führungen 12, 22 erlauben eine Bewegung der Strangprodukte 10, 20 in Walz-/Transportrichtung x, unterbinden jedoch eine seitliche Bewegung, einschließlich einer Rotation um eine Achse senkrecht zur Bandebene, d.h. der Betrachtungsebene der 1a.In the starting position of the 1a become the friction surfaces to be welded 10b , 20b , which are perpendicular to the plane of the drawing, brought into an alignment parallel to each other and facing each other, with a weld joint F. between. The ends of the strands 10a , 20a are each held by a holding device 11 , 21 held. At a certain distance in the rolling / transport direction x with the longitudinal extension of the strand products 10 , 20th match, the strand products become 10 , 20th each with a guided tour 12th , 22nd supported. The guides 12th , 22nd allow the strand products to move 10 , 20th in rolling / transport direction x , however, prevent lateral movement, including rotation about an axis perpendicular to the plane of the tape, ie the plane of observation of the 1a .

Das Beispiel der 1b zeigt eine Auslenkung des Strangendes 20a des Strangprodukts 20 während der Oszillation, wobei das andere Strangprodukt 10 unbewegt gehalten wird. Die Auslenkung wird von einer Bewegungseinrichtung 2 erzeugt, die eingerichtet ist, um die Haltevorrichtung 21 translatorisch zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung 2 umfasst einen entsprechenden Aktuator, der Bestandteil der Haltevorrichtung 21 oder extern vorgesehen sein kann.The example of 1b shows a deflection of the strand end 20a of the strand product 20th during the oscillation, the other strand product 10 is kept motionless. The deflection is carried out by a movement device 2 generated, which is set up to the holding device 21 to move translationally. The movement device 2 comprises a corresponding actuator which is part of the holding device 21 or can be provided externally.

Um die Parallelität der bewegten Reibfläche 20b zur anderen Reibfläche 10b während der Oszillation zu wahren, ist es bekannt, parallel zueinander angeordnete und schwenkbar gelagerte Lenker 23a, 23b zu verwenden. Es können zwei oder mehr Lenker 23a, 23b installiert werden, die an einem Ende an der zugehörigen, oszillierenden Haltevorrichtung 21 schwenkbar gelagert sind und am anderen Ende an je einem Stützpunkt 24a, 24b ebenfalls schwenkbar gelagert sind. Die Lenker 23a, 23b können als Bestandteil der Bewegungseinrichtung 2 angesehen werden.About the parallelism of the moving friction surface 20b to the other friction surface 10b To preserve during the oscillation, it is known to have arms that are arranged parallel to one another and are pivotably mounted 23a , 23b to use. There can be two or more handlebars 23a , 23b be installed, which at one end on the associated, oscillating holder 21 are pivotably mounted and at the other end at a support point 24a , 24b are also pivoted. The handlebars 23a , 23b can be used as part of the movement equipment 2 be considered.

Oszilliert wie im Fall der 1b nur ein Strangprodukt 20, so bewegt sich das betreffende Strangende 20a mit der gesamten Auslenkung bzw. Oszillationsamplitude S. Um die Biegebeanspruchung des Strangprodukts 20 zu verringern, können beide Strangenden 10a, 20a oszilliert werden, wie in der 1c gezeigt. Zu diesem Zweck sind weitere Lenker 13a, 13b für das andere Strangprodukt 10 parallel und schwenkbar installiert. Die Lenker 13a, 13b sind ebenfalls an einem Ende an der zugehörigen, oszillierenden Haltevorrichtung 11 schwenkbar gelagert und auch am anderen Ende an je einem Stützpunkt 14a, 14b schwenkbar gelagert. Im Fall der 1c sind zwei Bewegungseinrichtungen 2a, 2b vorgesehen, um die entsprechenden oszillierenden Bewegungen der beiden Strangenden 10a, 20a zu erzeugen.Oscillates as in the case of the 1b just a strand product 20th , the end of the strand in question moves 20a with the total deflection or oscillation amplitude S. . About the bending stress on the strand product 20th to decrease, both ends of the strand can 10a , 20a be oscillated, as in the 1c shown. For this purpose there are additional handlebars 13a , 13b for the other strand product 10 installed parallel and pivotable. The handlebars 13a , 13b are also at one end on the associated oscillating holder 11 pivoted and also at the other end at a support point 14a , 14b pivoted. In the case of the 1c are two movement devices 2a , 2 B provided to the corresponding oscillating movements of the two strand ends 10a , 20a to create.

Zwar vergrößert sich im Fall der 1c der maschinenbauliche Aufwand, jedoch ist es so möglich, die Gesamtamplitude gleichmäßig oder gezielt ungleichmäßig auf beide Strangprodukte 10, 20 zu verteilen. Dies führt nicht nur zu einer Verringerung der Biegebeanspruchung, sondern die erforderlichen Kräfte zur Bewegung der Massen sowie Schwankungen der Antriebsleistung können verringert werden.In the case of the 1c the mechanical engineering effort, however, it is thus possible to apply the total amplitude uniformly or deliberately unevenly to both strand products 10 , 20th to distribute. This not only leads to a decrease the bending stress, but the forces required to move the masses and fluctuations in the drive power can be reduced.

Die gleichlangen Lenker 13a, 13b sowie die ebenfalls gleichlangen Lenker 23a, 23b sind in Oszillationsmittellage parallel zur Walz-/Transportrichtung x angeordnet, so dass die Oszillationsbewegung (näherungsweise) senkrecht auf der Lenkerachse steht. Die Haltevorrichtungen 11, 21 führen gemeinsam mit den eingespannten Strangenden 10a, 20a eine Translationsbewegung aus. Dies führt dazu, dass die bewegten Strangprodukte 10, 20 während der Oszillation eine S-förmige Biegung erfahren, jeweils mit einem Wendepunkt zwischen der Haltevorrichtung 11, 21 und den betreffenden Führungen 12, 22.The handlebars of the same length 13a , 13b as well as the handlebars of the same length 23a , 23b are in the central oscillating position parallel to the rolling / transport direction x arranged so that the oscillating movement is (approximately) perpendicular to the handlebar axis. The holding devices 11 , 21 lead together with the clamped strand ends 10a , 20a a translational movement. This leads to the moving strand products 10 , 20th experience an S-shaped bend during the oscillation, each with a point of inflection between the holding device 11 , 21 and the relevant tours 12th , 22nd .

Die Bewegungseinrichtungen 2, 2a, 2b, welche die Strangbewegung vermitteln, müssen zur Aufprägung der S-förmigen Biegung große Kräfte und Momente auf die Strangprodukte 10, 20 ausüben. Um Bewegungen der Strangprodukte 10, 20 quer zur Walz-/Transportrichtung x, beispielsweise im Ofen oder beim Einlauf in ein erstes Walzgerüst zu vermeiden, sind die Führungen 12, 22 erforderlich. Hier werden ebenso hohe Reaktionskräfte und -momente aufgebracht, wodurch die Strangprodukte 10, 20 hohen Biegespannungen ausgesetzt sind.The movement devices 2 , 2a , 2 B that convey the strand movement, large forces and moments must be applied to the strand products in order to impress the S-shaped bend 10 , 20th exercise. About movements of the strand products 10 , 20th across the rolling / transport direction x The guides are to be avoided, for example in the furnace or when entering a first roll stand 12th , 22nd necessary. Here, just as high reaction forces and moments are applied, whereby the strand products 10 , 20th are exposed to high bending stresses.

Aufgrund endlicher Steifigkeiten der Führungen 12, 22 ist es möglich, dass unerwünschte Bewegungen der Strangprodukte 10, 20 entfernt vom Schweißprozessbereich nicht ausreichend eingeschränkt werden. Hieraus können eine übermäßige Beanspruchung von Transportrollen, insbesondere Ofenrollen, und/oder eine negative Beeinflussung des Walzprozesses resultieren.Due to the finite stiffness of the guides 12th , 22nd it is possible that unwanted movements of the strand products 10 , 20th away from the welding process area. This can result in excessive stress on transport rollers, in particular furnace rollers, and / or a negative influence on the rolling process.

Zwar sind die Lenker 13a, 13b, 23a, 23b so dimensioniert, dass der Hauptteil der Bewegung in der gewünschten Oszillationsrichtung erfolgt, allerdings wird durch die damit einhergehende Änderung der Winkellage der Lenker 13a, 13b, 23a, 23b auch eine geringe translatorische Bewegung des Strangprodukts 10, 20 in der Walz-/Transportrichtung x hervorgerufen. Letztere können zu Schwankungen der Presskräfte führen, die in der Walz-/Transportrichtung x wirken und während des gesamten oder eines Teils des Schweißvorgangs aufgebracht werden. Presskraftschwankungen können den Schweißprozess negativ beeinflussen.True, the handlebars are 13a , 13b , 23a , 23b dimensioned in such a way that the main part of the movement takes place in the desired direction of oscillation; however, the associated change in the angular position of the handlebars 13a , 13b , 23a , 23b also a slight translational movement of the strand product 10 , 20th in the rolling / transport direction x evoked. The latter can lead to fluctuations in the pressing forces in the rolling / transport direction x act and are applied during all or part of the welding process. Fluctuations in press force can have a negative impact on the welding process.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Reibverschweißen metallischer Strangprodukte zu verbessern, insbesondere die Biegebeanspruchung der Strangprodukte während des Reibverschweißens zu reduzieren.One object of the invention is to improve the friction welding of metallic extruded products, in particular to reduce the bending stress on the extruded products during the friction welding.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a device with the features of claim 1 and a method with the features of the independent method claim. Advantageous developments follow from the subclaims, the following presentation of the invention and the description of preferred exemplary embodiments.

Die Vorrichtung und das Verfahren dienen dem Reibverschweißen von metallischen Strangprodukten, insbesondere metallurgischen Gießprodukten wie beispielsweise Brammen oder Bänder. Die Strangprodukte sind aus einem Metall gefertigt, das sich für das Reibverschweißen eignet, beispielsweise Stahl oder einem Nichteisenmetall. Insbesondere kommen die Vorrichtung und das Verfahren in einem Walzwerk zur Anwendung, um für die Verarbeitung in den Walzgerüsten einen möglichst langen, kontinuierlichen Strang herzustellen. Vorzugsweise wird das Reibverschweißen an warmen Strangprodukten, beispielsweise bei Stahl von mehr als 900°C, vorzugsweise zwischen 900°C und 1250°C, durchgeführt.The device and the method are used for the friction welding of metallic extruded products, in particular metallurgical cast products such as slabs or strips. The extruded products are made of a metal that is suitable for friction welding, for example steel or a non-ferrous metal. In particular, the device and the method are used in a rolling mill in order to produce a continuous strand as long as possible for processing in the rolling stands. The friction welding is preferably carried out on warm extruded products, for example in the case of steel of more than 900 ° C., preferably between 900 ° C. and 1250 ° C.

Die zu verschweißenden Strangprodukte weisen jeweils ein Strangende mit einer zu verschweißenden Reibfläche auf. Zum Zweck der Beschreibung wird zwischen einem „ersten“ Strangprodukt und einem „zweiten“ Strangprodukt, einer „ersten“ Haltevorrichtung und einer „zweiten“ Haltevorrichtung usw. unterschieden. Eine Reihenfolge, Ordnung oder Priorisierung ist damit jedoch nicht impliziert; die Verwendung der Bezeichnungen dient lediglich der sprachlichen Unterscheidung.The strand products to be welded each have a strand end with a friction surface to be welded. For the purpose of the description, a distinction is made between a "first" strand product and a "second" strand product, a "first" holding device and a "second" holding device, etc. However, this does not imply a sequence, order or prioritization; the use of the designations is only used for linguistic differentiation.

Die Vorrichtung weist eine erste Haltevorrichtung zum Halten des Strangendes des ersten Strangprodukts und eine zweite Haltevorrichtung zum Halten des Strangendes des zweiten Strangprodukts auf. Hierbei werden die Strangenden so gehalten, dass die zu verschweißenden Reibflächen einander zugewandt und in Kontakt bringbar sind. Ferner weist die Vorrichtung zumindest eine Bewegungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, um eine oder beide Haltevorrichtungen so oszillierend zu bewegen, dass die beiden Reibflächen miteinander reibverschweißt werden. Die Bewegungseinrichtung ist erfindungsgemäß so eingerichtet, dass die oszillierende Bewegung eine rotatorische Komponente enthält, vorzugsweise durch eine Überlagerung aus einer translatorischen und einer rotatorischen Komponente gebildet wird.The device has a first holding device for holding the strand end of the first strand product and a second holding device for holding the strand end of the second strand product. Here, the strand ends are held in such a way that the friction surfaces to be welded face one another and can be brought into contact. Furthermore, the device has at least one movement device which is set up to move one or both holding devices in an oscillating manner in such a way that the two friction surfaces are friction-welded to one another. According to the invention, the movement device is set up in such a way that the oscillating movement contains a rotary component, preferably is formed by superimposing a translational and a rotary component.

In anderen Worten, während die räumliche Ausrichtung der zu verschweißenden Reibflächen bei der Oszillation im herkömmlichen Fall beibehalten wird, sprich eine rein translatorische Bewegung der Strangenden stattfindet, enthält die oszillierende Reibbewegung gemäß der Erfindung eine rotatorische Komponente. Die räumliche Ausrichtung einer oder beider Reibflächen, d.h. deren Normalen, ändert sich während des Reibschweißvorgangs.In other words, while the spatial alignment of the friction surfaces to be welded is maintained during the oscillation in the conventional case, i.e. a purely translational movement of the strand ends takes place, the oscillating friction movement according to the invention contains a rotary component. The spatial alignment of one or both friction surfaces, i.e. their normals, changes during the friction welding process.

Indem die rein translatorisch aktuierte Oszillationsbewegung der zu verschweißenden Strangenden bzw. deren Reibflächen durch eine Rotationsbewegung ergänzt wird, können die Biegelinien der betreffenden Strangprodukte optimiert werden, woraus reduzierte Biegekräfte und -momente folgen. Insbesondere lässt sich eine S-förmige Verformung der Strangprodukte minimieren oder gänzlich eliminieren. Durch eine geeignete Oszillationstrajektorie können Wendepunkte in den Biegelinien unterbunden werden. Die reduzierten Biegekräfte und -momente verringern auch ungewollte Bewegungen der Strangprodukte, beispielsweise in einem Ofen und/oder beim Einlauf in ein Walzgerüst, wodurch das verbesserte Reibschweißen auch zu einem Qualitätsgewinn benachbarter Verarbeitungsstationen beitragen kann.By supplementing the purely translationally actuated oscillation movement of the strand ends to be welded or their friction surfaces with a rotational movement, the bending lines of the strand products in question can be optimized, resulting in reduced bending forces and moments. In particular, an S-shaped deformation of the strand products can be minimized or completely eliminated. With a suitable oscillation trajectory, turning points in the bending lines can be prevented. The reduced bending forces and moments also reduce unwanted movements of the strand products, for example in a furnace and / or when entering a rolling stand, whereby the improved friction welding can also contribute to a quality improvement in neighboring processing stations.

Vorzugsweise umfasst die Bewegungseinrichtung zumindest einen Lenker, der auf einer Seite schwenkbar an einem Stützpunkt gelagert ist und auf der anderen Seite schwenkbar an der entsprechenden Haltevorrichtung gelagert ist. Der eine oder die mehreren Lenker führen und/oder aktuieren die gewünschte oszillierende Bewegung. Der von der Haltevorrichtung entfernte Stützpunkt ist vorzugsweise stationär, wobei sich der Begriff „stationär“ in diesem Zusammenhang auf den Reibschweißvorgang bezieht. Eine Justierung der Position des einen oder der mehreren Stützpunkte, beispielsweise im Rahmen der Installation, Wartung oder Anpassung der Vorrichtung an geänderte Produkt- oder Umgebungsbedingungen ist genauso möglich, wie eine Justierung der haltevorrichtungsseitigen Lagerung(en). Durch die Installation eines oder mehrerer Lenker kann die gewünschte Oszillationstrajektorie auf maschinenbaulich einfache und zuverlässige Weise realisiert werden.The movement device preferably comprises at least one link which is pivotably mounted on a support point on one side and is pivotably mounted on the corresponding holding device on the other side. The one or more links guide and / or activate the desired oscillating movement. The support point removed from the holding device is preferably stationary, the term “stationary” in this context referring to the friction welding process. An adjustment of the position of the one or more support points, for example during installation, maintenance or adaptation of the device to changed product or environmental conditions, is just as possible as an adjustment of the mounting (s) on the holding device side. By installing one or more links, the desired oscillation trajectory can be implemented in a simple and reliable way in terms of mechanical engineering.

Vorzugsweise umfasst die Bewegungseinrichtung zumindest einer der Strangprodukte mehrere, insbesondere genau zwei, Lenker, die so auf einer Seite schwenkbar an einem zugehörigen Stützpunkt gelagert sind und auf der anderen Seite schwenkbar an der entsprechenden Haltevorrichtung gelagert sind, dass sie nicht-parallel zueinander verlaufen. Eine solche nicht-parallele Lenkergeometrie hat zur Folge, dass der translatorischen Bewegung eine Rotation überlagert wird. The movement device preferably comprises at least one of the extruded products several, in particular exactly two, links which are pivotably mounted on one side on an associated support point and pivotably mounted on the corresponding holding device on the other side in such a way that they do not run parallel to one another. Such a non-parallel link geometry has the consequence that a rotation is superimposed on the translational movement.

Hierbei können sich die Lenker einer Haltevorrichtung einen gemeinsamen Stützpunkt teilen, oder sie können je einen eigenen Stützpunkt haben. Im ersten Fall kann eine rotatorische Oszillation auf maschinenbaulich reduzierte Weise erfolgen, wobei die Lenker nicht schwenkbar an der Haltevorrichtung befestigt sein müssen. Im zweiten Fall lassen sich komplexere Oszillationstrajektorien realisieren. So besteht ein technischer Beitrag des zweiten Falls darin, dass eine etwaige Öffnung des Schweißspaltes während der Oszillation reduziert werden kann. Es existieren zudem Lenkergeometrien, bei denen die Spaltöffnung so gering wird, dass ihr keine praktische Bedeutung zugemessen wird.Here, the handlebars of a holding device can share a common support point, or they can each have their own support point. In the first case, a rotary oscillation can take place in a manner that is reduced in terms of mechanical engineering, the links not having to be attached to the holding device in a pivotable manner. In the second case, more complex oscillation trajectories can be implemented. A technical contribution of the second case is that any opening of the welding gap can be reduced during the oscillation. There are also handlebar geometries in which the gap opening is so small that it is of no practical importance.

Vorzugsweise umfassen einer oder mehrere der Lenker einen Aktuator, der eingerichtet ist, um die Lenkerlänge zu verstellen. Die Aktuatoren können beispielsweise als Linearmotoren, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgeführt sein. Ferner ist es ebenfalls möglich, dass nur ein Lenker bzw. eine Untergruppe von Lenkern mit einem Aktuator ausgestattet ist, während ein anderer Lenker bzw. eine andere Untergruppe von Lenkern ohne Aktuator eine konstante Länge aufweist. Durch Installation von Aktuatoren können die Führung der betreffenden Haltevorrichtung verbessert und die Bewegungsfreiheit vergrößert werden. Weiterhin können die Aktuatoren zum Aufbringen eines für das Reibschweißen erforderlichen oder gewünschten Pressdrucks genutzt werden. Dies kann gegebenenfalls unsymmetrisch erfolgen. Aktuatoren können an beiden Strangprodukten oder auch nur einseitig installiert sein.Preferably, one or more of the handlebars comprise an actuator which is set up to adjust the handlebar length. The actuators can be designed as linear motors, hydraulic or pneumatic cylinders, for example. Furthermore, it is also possible for only one link or a subgroup of links to be equipped with an actuator, while another link or another subgroup of links without an actuator has a constant length. By installing actuators, the guidance of the holding device in question can be improved and the freedom of movement increased. Furthermore, the actuators can be used to apply a pressure required or desired for friction welding. This can be done asymmetrically if necessary. Actuators can be installed on both line products or only on one side.

Die Aktuatoren können ferner dazu beitragen, eine Öffnung des Schweißspaltes zu reduzieren, indem die Aktuatoren eine etwaige Restöffnung ausgleichen. In diesem Fall sind die Aktuatoren vorzugsweise eingerichtet, um während der oszillierenden Bewegung eine aktive Längenpulsation der zugehörigen Lenker durchzuführen. Die betreffenden Lenker können in diesem Fall parallel oder nicht-parallel zueinander angeordnet sein. In anderen Worten, durch eine zeitliche Änderung der Lenkerlänge(n) während des Reibschweißens, vermittelt über die Aktuatoren, kann die rotatorische Überlagerung auch mittels paralleler Lenker erzielt werden, wodurch die verbesserte Oszillationstrajektorie maschinenbaulich einfach in bestehenden Systemen nachrüstbar ist.The actuators can also contribute to reducing an opening of the welding gap, in that the actuators compensate for any remaining opening. In this case, the actuators are preferably set up to carry out an active length pulsation of the associated link during the oscillating movement. The links in question can in this case be arranged parallel or non-parallel to one another. In other words, by changing the handlebar length (s) over time during friction welding, mediated by the actuators, the rotational superposition can also be achieved by means of parallel handlebars, whereby the improved oscillation trajectory can easily be retrofitted in existing systems in terms of mechanical engineering.

Vorzugsweise sind eine erste Führung und/oder eine zweite Führung vorgesehen, die entsprechend das erste Strangprodukt bzw. das zweite Strangprodukt in einem Abstand zur entsprechenden Haltevorrichtung führen. Insbesondere unterbinden die Führungen eine Bewegung bzw. ein Ausbrechen des entsprechenden Strangprodukts in einer Richtung der oszillierenden Bewegung, damit das Strangprodukt und dessen Verarbeitung entfernt von der Schweißstelle möglichst unbeeinflusst vom Prozess des Reibschweißens ist.A first guide and / or a second guide are preferably provided, which correspondingly guide the first strand product or the second strand product at a distance from the corresponding holding device. In particular, the guides prevent the corresponding extruded product from moving or breaking out in one direction of the oscillating movement, so that the extruded product and its processing away from the welding point are as unaffected as possible by the friction welding process.

Um die Positionen der Stützpunkt festzulegen, können Gesichtspunkte der Biegebeanspruchung der Strangprodukte, der Spaltöffnung in der Schweißfuge und gegebenenfalls maschinenbauliche Überlegungen berücksichtigt werden.In order to determine the positions of the support points, aspects of the bending stress on the extruded products, the gap opening in the weld joint and, if necessary, mechanical engineering considerations can be taken into account.

Vorzugsweise ist die Bewegungseinrichtung so eingerichtet, dass die rotatorische Komponente eine Rotation der entsprechenden Haltevorrichtung(en) um eine Rotationsachse senkrecht zu einer Bandebene des entsprechenden Strangprodukts umfasst, wobei diese Rotationsachse im Hinblick auf eine maschinenbauliche Vereinfachung die einzige Rotationsachse sein kann. Die Bandebene verläuft bei bestimmungsgemäßer Anwendung üblicherweise horizontal, d.h. sie steht senkrecht auf der Schwerkraftrichtung. In anderen Worten, die Rotationsachse steht in diesem Fall senkrecht auf der Walz-/Transportrichtung und der Breitenrichtung des Strangprodukts.The movement device is preferably set up in such a way that the rotary Component comprises a rotation of the corresponding holding device (s) about an axis of rotation perpendicular to a strip plane of the corresponding strand product, wherein this axis of rotation can be the only axis of rotation with regard to a mechanical engineering simplification. When used as intended, the belt plane usually runs horizontally, ie it is perpendicular to the direction of gravity. In other words, the axis of rotation in this case is perpendicular to the rolling / transport direction and the width direction of the strand product.

Um die Reibflächen während des Verschweißens möglichst parallel zu halten, werden vorzugsweise beide Strangenden oszilliert. In diesem Fall sind eine erste Bewegungseinrichtung und einer zweite Bewegungseinrichtung vorgesehen, die eingerichtet sind, um entsprechend die erste Haltevorrichtung und die zweite Haltevorrichtung so oszillierend zu bewegen, dass die beiden Reibflächen miteinander reibverschweißt werden. Besonders bevorzugt sind die beiden Bewegungseinrichtungen so eingerichtet, dass die jeweilige oszillierende Bewegung eine rotatorische Komponente enthält, insbesondere durch eine Überlagerung aus einer translatorischen und einer rotatorischen Komponente gebildet wird. Neben der relativen Ausrichtung der zu verschweißenden Reibflächen kann durch eine beidseitige Oszillation die Biegebeanspruchung der Strangprodukte insgesamt verringert werden, da die Auslenkung bzw. Oszillationsamplitude der beteiligten Strangprodukte verringert wird.In order to keep the friction surfaces as parallel as possible during welding, both strand ends are preferably oscillated. In this case, a first movement device and a second movement device are provided which are set up to move the first holding device and the second holding device in an oscillating manner in such a way that the two friction surfaces are friction-welded to one another. The two movement devices are particularly preferably set up in such a way that the respective oscillating movement contains a rotary component, in particular is formed by superimposing a translational and a rotary component. In addition to the relative alignment of the friction surfaces to be welded, oscillation on both sides can reduce the overall bending stress on the strand products, since the deflection or oscillation amplitude of the strand products involved is reduced.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Reibverschweißen eines ersten und zweiten metallischen Strangprodukts gelöst, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren des Strangendes des ersten Strangprodukts und des Strangendes des zweiten Strangprodukts, so dass die zu verschweißenden Reibflächen der Strangprodukte einander zugewandt sind; Kontaktieren der zu verschweißenden Reibflächen miteinander und oszillierend Bewegen zumindest einer der Reibflächen, so dass die beiden Reibflächen miteinander reibverschweißt werden; dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung eine rotatorische Komponente enthält, vorzugsweise durch eine Überlagerung aus einer translatorischen und einer rotatorischen Komponente gebildet wird.The above object is further achieved by a method for friction welding a first and second metallic strand product, the method comprising: positioning the strand end of the first strand product and the strand end of the second strand product so that the friction surfaces of the strand products to be welded face one another; Contacting the friction surfaces to be welded with one another and moving at least one of the friction surfaces in an oscillating manner, so that the two friction surfaces are friction-welded to one another; characterized in that the oscillating movement contains a rotary component, preferably is formed by a superposition of a translational and a rotary component.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that were described in relation to the device apply analogously to the method.

So wird die oszillierende Bewegung aus den oben genannten Gründen vorzugsweise durch zumindest einen Lenker geführt und/oder erzeugt, der auf einer Seite schwenkbar an einem Stützpunkt gelagert ist und auf der anderen Seite schwenkbar an einer Haltevorrichtung gelagert ist, die das Strangende des entsprechenden Strangprodukts hält.For the reasons mentioned above, the oscillating movement is preferably guided and / or generated by at least one link which is pivotably mounted on a support point on one side and pivotably mounted on a holding device on the other side which holds the strand end of the corresponding strand product .

Vorzugsweise wird die oszillierende Bewegung des Strangendes zumindest eines Strangprodukts aus den oben genannten Gründen durch mehrere, insbesondere genau zwei, Lenker geführt und/oder erzeugt, die so auf einer Seite schwenkbar an einem zugehörigen Stützpunkt gelagert sind und auf der anderen Seite schwenkbar an der Haltevorrichtung gelagert sind, dass sie nicht-parallel zueinander verlaufen.For the reasons mentioned above, the oscillating movement of the strand end of at least one strand product is preferably guided and / or generated by several, in particular precisely two, links which are pivotably mounted on one side at an associated support point and pivotably on the holding device on the other side are stored that they do not run parallel to each other.

Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen die Länge eines oder mehrerer Lenker über einen zugehörigen Aktuator verstellt.For the reasons mentioned above, the length of one or more links is preferably adjusted via an associated actuator.

Vorzugsweise führen die Aktuatoren während der oszillierenden Bewegung eine aktive Längenpulsation der zugehörigen Lenker durch, um eine Spaltöffnung in der Schweißfuge während der oszillierenden Bewegung zur vermeiden oder zumindest zu reduzieren.The actuators preferably carry out an active length pulsation of the associated links during the oscillating movement in order to avoid or at least reduce a gap opening in the weld joint during the oscillating movement.

Vorzugsweise werden aus den oben genannten Gründen das erste Strangprodukt und/oder das zweite Strangprodukt in einem Abstand zur entsprechenden Haltevorrichtung durch eine erste Führung bzw. zweite Führung geführt. Insbesondere dienen die Führungen dazu, ein Ausbrechen des entsprechenden Strangprodukts in einer Richtung der oszillierenden Bewegung zu unterbinden.For the reasons mentioned above, the first strand product and / or the second strand product are preferably guided by a first guide or a second guide at a distance from the corresponding holding device. In particular, the guides serve to prevent the corresponding strand product from breaking out in one direction of the oscillating movement.

Vorzugsweise werden aus den oben genannten Gründen die Reibflächen beider Strangprodukte so oszillierend bewegt, dass sie miteinander reibverschweißt werden, wobei die oszillierende Bewegung beider Reibflächen vorzugsweise je eine rotatorische Komponente enthält, insbesondere durch eine Überlagerung aus einer translatorischen und einer rotatorischen Komponente gebildet wird. For the reasons mentioned above, the friction surfaces of both strand products are preferably moved in an oscillating manner so that they are friction-welded together, the oscillating movement of both friction surfaces preferably each containing a rotary component, in particular being formed by superimposing a translational and a rotary component.

Vorzugsweise umfasst die rotatorische Komponente eine Rotation der entsprechenden Haltevorrichtung(en) um eine Rotationsachse senkrecht zu einer Bandebene des entsprechenden Strangprodukts, wobei diese Rotationsachse vorzugsweise die einzige Rotationsachse jeweils einer Haltevorrichtung ist.The rotary component preferably comprises a rotation of the corresponding holding device (s) about an axis of rotation perpendicular to a strip plane of the corresponding strand product, this axis of rotation preferably being the only axis of rotation of a holding device in each case.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described there can be implemented alone or in combination with one or more of the features set out above, provided the features do not contradict one another. The following description of the preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.

FigurenlisteFigure list

Bevorzugte weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1a schematisch eine herkömmliche Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit einer oszillierbaren Haltevorrichtung;
1b schematisch die Vorrichtung gemäß der 1a in einem ausgelenkten Zustand;
1c schematisch eine herkömmliche Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit zwei oszillierbaren Haltevorrichtungen;
2 schematisch eine Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit zwei oszillierbaren Haltevorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 schematisch eine Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit einer oszillierbaren Haltevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
4 schematisch eine Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit einer oszillierbaren Haltevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 schematisch eine Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit einer oszillierbaren Haltevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
6 schematisch eine Vorrichtung zum Reibschweißen zweier metallischer Strangprodukte mit einer oszillierbaren Haltevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Preferred further exemplary embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. Show:

1a schematically a conventional device for friction welding two metallic extruded products with an oscillatable holding device;
1b schematically the device according to FIG 1a in a deflected state;
1c schematically a conventional device for friction welding two metallic extruded products with two oscillating holding devices;
2 schematically a device for friction welding two metallic extruded products with two oscillatable holding devices according to an embodiment;
3 schematically a device for friction welding two metallic extruded products with an oscillatable holding device according to a further embodiment;
4th schematically a device for friction welding two metallic extruded products with an oscillatable holding device according to a further embodiment;
5 schematically a device for friction welding two metallic extruded products with an oscillatable holding device according to a further embodiment; and
6th schematically a device for friction welding two metallic extruded products with an oscillatable holding device according to a further embodiment.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred exemplary embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Identical, similar or identically acting elements are provided with identical reference symbols in the different figures, and a repeated description of these elements is in some cases dispensed with in order to avoid redundancy.

Die grundlegenden Bezeichnungen wie „Strangprodukt“, „Haltevorrichtung“, „Lenker“ usw. sowie deren Bezugszeichen werden von der obigen Beschreibung der herkömmlichen Vorrichtungen gemäß den 1a, 1b und 1c übernommen.The basic designations such as “strand product”, “holding device”, “handlebar” etc. as well as their reference symbols are used in the above description of the conventional devices according to FIGS 1a , 1b and 1c accepted.

Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, das sich von der Vorrichtung 1 gemäß der 1c dadurch unterscheidet, dass die Lenker 13a, 13b und 23a, 23b je Paar bzw. je Strangprodukt 10, 20 nicht-parallel angeordnet sind. Diese nicht-parallele Lenkergeometrie hat zur Folge, dass der translatorischen Bewegung der entsprechenden Haltevorrichtung 11, 21 eine Rotation überlagert wird. Um die Stirnseiten bzw. Reibflächen 10b, 20b parallel zu halten, werden vorzugsweise die Strangenden 10a, 20a beider Strangprodukte 10, 20 bewegt.the 2 shows a first embodiment that differs from the device 1 according to the 1c differs in that the handlebars 13a , 13b and 23a , 23b per pair or per strand product 10 , 20th are not arranged in parallel. This non-parallel link geometry has the consequence that the translational movement of the corresponding holding device 11 , 21 a rotation is superimposed. Around the end faces or friction surfaces 10b , 20b keep the strand ends parallel, preferably 10a , 20a both strand products 10 , 20th emotional.

Die Auslenkungen der Haltevorrichtungen 11, 21 werden von je einer Bewegungseinrichtung 2a, 2b erzeugt. Die die Bewegung führenden Lenker 13a, 13b und 23a, 23b können als Bestandteil der entsprechenden Bewegungseinrichtung 11, 21 angesehen werden.The deflections of the holding devices 11 , 21 are each by a movement device 2a , 2 B generated. The handlebars that guide the movement 13a , 13b and 23a , 23b can be used as part of the corresponding movement equipment 11 , 21 be considered.

Die nicht-parallele Anordnung der Lenker 13a, 13b und 23a, 23b kann durch eine Neupositionierung der Stützpunkte 14a, 14b, 24a, 24b oder eine Veränderung der Angriffspunkte der Lenker 13a, 13b, 23a, 23b an der entsprechenden Haltevorrichtung 11, 21 erfolgen. Der übrige Aufbau, umfassend die Haltevorrichtungen 11, 21 und Führungen 12, 22, kann im Wesentlichen unverändert bleiben, sofern die Haltevorrichtungen 11, 21 die nötigen Freiheitsgrade für die translatorische und überlagerte rotatorische Bewegung aufweisen. Andernfalls sind die Haltevorrichtungen 11, 21 entsprechend zu konzipieren.The non-parallel arrangement of the handlebars 13a , 13b and 23a , 23b can be done by repositioning the support points 14a , 14b , 24a , 24b or a change in the points of application of the handlebars 13a , 13b , 23a , 23b on the corresponding holding device 11 , 21 take place. The rest of the structure, including the holding devices 11 , 21 and guided tours 12th , 22nd , can remain essentially unchanged provided the holding devices 11 , 21 have the necessary degrees of freedom for the translational and superimposed rotary movement. Otherwise the holding devices are 11 , 21 to be designed accordingly.

Indem die herkömmliche rein translatorisch aktuierte Oszillationsbewegung der zu verschweißenden Strangenden 10a, 20a durch eine simultane Rotationsbewegung ergänzt wird, können die Biegelinien der Strangprodukte 10, 20 optimiert werden. Durch geeignete Positionierung des Drehpunktes weist die Biegelinie des entsprechenden Strangprodukts 10, 20 keinen Wendepunkt auf, wodurch die Biegebeanspruchung reduziert wird. Insbesondere lässt sich eine S-förmige Verformung mit einem Wendepunkt zwischen den Strangenden 10a, 20a und den entsprechenden Führungen 12, 22 vermeiden. Zwar erfordert der Schweißprozess, dass die zu verschweißenden Reibflächen 10b, 20b im Wesentlichen parallel zueinander bleiben, es gibt jedoch keine Forderung, die Flächennormalen parallel zur Walz-/Transportrichtung x zu halten. Wird eine Rotation der Reibflächen 10b, 20b im Raum als Freiheitsgrad aufgefasst, lassen sich Biegelinien mit reduzierten Biegekräften und -momenten erreichen. Die reduzierten Reaktionen in den Führungen 12, 22, welche die Strangprodukte 10, 20 etwa in Richtung Walzgerüst und Ofen (in den Figuren nicht gezeigt) halten, reduzieren auch ungewollte Bewegungen der Strangprodukte 10, 20 im Ofen und beim Einlauf in das erste Walzgerüst.By using the conventional, purely translationally actuated oscillating movement of the strand ends to be welded 10a , 20a is supplemented by a simultaneous rotational movement, the bending lines of the strand products 10 , 20th be optimized. By suitable positioning of the pivot point, the bending line of the corresponding strand product points 10 , 20th no inflection point, which reduces the bending stress. In particular, an S-shaped deformation with a turning point between the strand ends can be achieved 10a , 20a and the corresponding tours 12th , 22nd avoid. It is true that the welding process requires that the friction surfaces to be welded 10b , 20b remain essentially parallel to each other, but there is no requirement that the surface normals parallel to the rolling / transport direction x to keep. Becomes a rotation of the friction surfaces 10b , 20b Understood as a degree of freedom in space, bending lines can be achieved with reduced bending forces and moments. The reduced reactions in the tours 12th , 22nd , which are the strand products 10 , 20th Hold approximately in the direction of the roll stand and furnace (not shown in the figures), also reduce unwanted movements of the strand products 10 , 20th in the furnace and when entering the first roll stand.

Die zu verschweißenden Strangprodukte 10, 20 müssen nicht punktsymmetrisch bewegt werden. Unterschiedliche Hübe und Drehpunkte sind möglich.The strand products to be welded 10 , 20th do not have to be moved point-symmetrically. Different strokes and pivot points are possible.

Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Strangprodukt 10 mit zugehöriger Haltevorrichtung 11 und Bewegungseinrichtung 2 gezeigt ist. Dafür geht aus der 3 neben der Ausgangsposition in Ruhelage eine um einen Winkel φ rotatorisch ausgelenkte Lage des Strangendes 10a hervor. Mit x sei wie bisher die Walz-/Transportrichtung des Strangprodukts 10 und mit y die Breitenrichtung senkrecht zur Walz-/Transportrichtung x bezeichnet. Die Länge L bezeichnet den Abstand der Haltevorrichtung 11 von der Führung 12.the 3 shows a further embodiment, with only one strand product for the sake of clarity 10 with associated holding device 11 and movement device 2 is shown. For that goes out of the 3 next to the starting position in the rest position one at an angle φ rotationally deflected position of the strand end 10a emerged. With x be the rolling / transport direction of the strand product as before 10 and with y the width direction perpendicular to the rolling / transport direction x designated. The length L. denotes the distance between the holding device 11 from the leadership 12th .

Im Ausführungsbeispiel der 3 teilen sich die beiden Lenker 13a, 13b einen gemeinsamen Stützpunkt 14, um den sie schwenkbar gelagert sind. Auf diese Weise vollzieht die Haltevorrichtung 11 eine rotatorische Oszillation entlang eines Kreissegments mit einem geeignet zu wählenden Radius L.In the embodiment of 3 share the two handlebars 13a , 13b a common base 14th around which they are pivoted. In this way the holding device completes 11 a rotary oscillation along a segment of a circle with a suitable radius to be selected L. .

Auf diese Weise kann zum einen durch die Reduktion der Stützpunkte 14 der maschinenbauliche Aufwand verringert werden, zum anderen weist die am Bezugszeichen B angedeutete Biegelinie des Strangprodukts 10 keinen Wendepunkt auf, wodurch sich die Biegebeanspruchung reduziert.In this way, on the one hand, by reducing the number of support points 14th the mechanical engineering effort can be reduced; on the other hand, the reference number B. indicated bending line of the strand product 10 no inflection point, which reduces the bending stress.

Während das Ausführungsbeispiel der 3 eine rein rotatorische Bewegung der Haltevorrichtung 11 um den durch den Stützpunkt 14 definierten Drehpunkt zeigt, geht aus der 4 eine Überlagerung aus rotatorischer und translatorischer Bewegung hervor, die im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 2 entspricht, jedoch detaillierter dargestellt ist.While the embodiment of 3 a purely rotational movement of the holding device 11 around the through the base 14th defined pivot point goes from the 4th a superposition of rotational and translational movement emerges, which essentially corresponds to the embodiment of FIG 2 corresponds, but is shown in more detail.

Die beiden Lenker 13a, 13b weisen jeweils einen eigenen Stützpunkt 14a, 14b auf, um die sie entsprechend drehbar gelagert sind. Gleichzeitig sind die beiden Lenker 13a, 13b nicht parallel sondern trapezförmig angeordnet, so dass sich die Auslenkwinkel ψ₁ und ψ₂ bei Auslenkung bezogen auf die Walz-/Transportrichtung x unterscheiden. Daraus ergibt sich bei gleicher und konstanter Lenkerlänge I neben einer translatorischen Bewegung entlang der Breitenrichtung y auch eine Rotation des Strangendes 10a um den Winkel φ Mit Δ ist in der 4 die auf die Walz-/Transportrichtung x projizierte Lenkerlänge bezeichnet, mit D ist der Lenkerabstand auf der Maschinenseite bzw. auf der Seite der Haltevorrichtung 11 bezeichnet, mit d ist der Lenkerabstand auf der Seite der Führung 12 bezeichnet.The two handlebars 13a , 13b each have their own base 14a , 14b on, around which they are rotatably mounted accordingly. The two handlebars are at the same time 13a , 13b not parallel but trapezoidal, so that the deflection angle ψ ₁ and ψ ₂ with deflection based on the rolling / transport direction x differentiate. This results in the same and constant handlebar length I. in addition to a translational movement along the width direction y also a rotation of the strand end 10a around the angle φ With Δ is in the 4th those on the rolling / transport direction x Projected handlebar length, with D the distance between the handlebars on the machine side or on the side of the holding device 11 denoted, with d is the distance between the handlebars on the side of the guide 12th designated.

Ein technischer Beitrag dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 3 besteht darin, dass eine etwaige Öffnung des Schweißspaltes während der Oszillation reduziert werden kann. Es lässt sich zeigen, dass Lenkergeometrien existieren, bei denen die Spaltöffnung nicht von praktischer Bedeutung ist.A technical contribution of this embodiment compared to the embodiment of FIG 3 is that any opening of the welding gap can be reduced during the oscillation. It can be shown that there are link geometries in which the gap opening is not of practical importance.

Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich ausgehend vom vorigen Ausführungsbeispiel dadurch auszeichnet, dass die Lenker 13a, 13b jeweils mit einem Aktuator 15a, 15b ausgestattet sind. Die Aktuatoren 15a, 15b können direkt in den Lenkern 13a, 13b integriert sein. Die Aktuatoren 15a, 15b sind eingerichtet, um die Länge I der Lenker 13a, 13b zu justieren, somit auch die projizierte Lenkerlänge Δ, die im Fall von installierten Aktuatoren auch als „Aktuatorlänge“ bezeichnet ist. Die Aktuatoren können beispielsweise als Linearmotoren, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgeführt sein. Ferner ist ebenfalls eine Ausführungsform denkbar, in der nur ein Lenker 13a, 13b mit einem Aktuator 15a, 15b ausgestattet ist, während der andere Lenker 13a, 13b wie in den vorigen Ausführungsbeispielen eine konstante Länge aufweist.the 5 shows a further embodiment, which, starting from the previous embodiment, is characterized in that the handlebars 13a , 13b each with an actuator 15a , 15b are equipped. The actuators 15a , 15b can be placed directly in the handlebars 13a , 13b be integrated. The actuators 15a , 15b are set up to the length I. the driver 13a , 13b to adjust, thus also the projected handlebar length Δ , which in the case of installed actuators is also referred to as “actuator length”. The actuators can be designed as linear motors, hydraulic or pneumatic cylinders, for example. Furthermore, an embodiment is also conceivable in which only one link 13a , 13b with an actuator 15a , 15b while the other handlebars 13a , 13b has a constant length as in the previous exemplary embodiments.

Der translatorischen Bewegung der zu verschweißenden Strangenden 10a, 20a wird weiterhin eine Rotation φ überlagert. Durch Installation von Aktuatoren 15a, 15b können die Führung der Haltevorrichtung 11 verbessert und die Bewegungsfreiheit vergrößert werden. Weiterhin können die Aktuatoren 15a, 15b zum Aufbringen eines für das Reibschweißen erforderlichen oder gewünschten Pressdrucks genutzt werden. Um die Reibflächen 10b, 20b während des Verschweißens parallel zu halten, sollten beide Strangenden 10a, 20a oszilliert werden. Dies kann gegebenenfalls unsymmetrisch erfolgen. Aktuatoren 15a, 15b können an beiden Strangprodukten 10, 20 oder auch nur einseitig installiert sein. Die Aktuatoren 15a, 15b tragen ferner dazu bei, eine Öffnung des Schweißspaltes zu reduzieren, indem die Aktuatoren 15a, 15b eine etwaige Restöffnung ausgleichen können.The translational movement of the strand ends to be welded 10a , 20a will continue to rotate φ superimposed. By installing actuators 15a , 15b can guide the holding device 11 improved and freedom of movement increased. Furthermore, the actuators 15a , 15b can be used to apply a pressure required or desired for friction welding. To the friction surfaces 10b , 20b Keep both strand ends parallel during welding 10a , 20a be oscillated. This can be done asymmetrically if necessary. Actuators 15a , 15b can on both strand products 10 , 20th or only be installed on one side. The actuators 15a , 15b also help to reduce an opening of the welding gap by the actuators 15a , 15b can compensate for any remaining opening.

Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das eine zur Translationsbewegung synchrone Rotation dadurch erzeugt, dass durch die Aktuatoren 15a, 15b eine aktive Längenpulsation I(t) der Lenker 13a, 13b realisiert wird. Die Lenker 13a, 13b können in diesem Fall parallel oder nicht-parallel zueinander angeordnet sein. In anderen Worten, durch eine zeitliche Änderung der Länge l(t) der Lenker 13a, 13b kann die rotatorische Überlagerung auch mittels paralleler oder beliebig anders angeordneter Lenker 13a, 13b erzielt werden. Die Aktuatoren 15a, 15b können ferner einen erforderlichen oder gewünschten Pressdruck zum Schweißen auf die Haltevorrichtung 11 aufbringen. Eine etwaige Öffnung des Schweißspaltes kann durch die Aktuatoren 15a, 15 vermieden werden.the 6th FIG. 4 shows a further exemplary embodiment which generates a rotation that is synchronous to the translational movement by virtue of the fact that the actuators 15a , 15b an active length pulsation I (t) of the handlebars 13a , 13b is realized. The handlebars 13a , 13b can in this case be arranged parallel or non-parallel to one another. In other words, by changing the length l (t) of the handlebars over time 13a , 13b The rotational superposition can also be achieved by means of parallel or any other arrangement of links 13a , 13b be achieved. The actuators 15a , 15b can also apply a required or desired pressure for welding to the holding device 11 raise. Any opening of the welding gap can be caused by the actuators 15a .15 should be avoided.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nutzen Lenker 13a, 13b, 23a, 23b, die bezüglich der Strangproduktmitte symmetrisch angeordnet sind. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Es können auch nicht-symmetrische Anordnungen konzipiert werden, bei denen es ebenfalls zu einer geeigneten rotatorischen Bewegung, vorzugsweise als Überlagerung zu einer translatorischen Bewegung, kommt. Auch eine nicht-symmetrische Bewegung der Strangenden 10a, 20a ist realisierbar, um die Biegebeanspruchung der Strangprodukte 10, 20 beim Reibverschweißen zu reduzieren.The embodiments described above use handlebars 13a , 13b , 23a , 23b which are arranged symmetrically with respect to the center of the strand product. However, this is not absolutely necessary. It is also possible to design non-symmetrical arrangements in which there is also too a suitable rotational movement, preferably as a superposition to a translational movement, comes. Also a non-symmetrical movement of the strand ends 10a , 20a can be implemented to reduce the bending stress on the strand products 10 , 20th reduce during friction welding.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargelegt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.As far as applicable, all of the individual features set out in the exemplary embodiments can be combined with one another and / or exchanged without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Vorrichtung zum Reibverschweißen zweier StrangprodukteDevice for friction welding two strand products
22: BewegungseinrichtungMovement device
2a2a: BewegungseinrichtungMovement device
2b2 B: BewegungseinrichtungMovement device
1010: StrangproduktStrand product
10a10a: StrangendeStrand end
10b10b: ReibflächeFriction surface
1111: HaltevorrichtungHolding device
1212th: Führungguide
13a13a: LenkerHandlebars
13b13b: LenkerHandlebars
1414th: Stützpunktbase
14a14a: Stützpunktbase
14b14b: Stützpunktbase
15a15a: AktuatorActuator
15b15b: AktuatorActuator
2020th: StrangproduktStrand product
20a20a: StrangendeStrand end
20b20b: ReibflächeFriction surface
2121: HaltevorrichtungHolding device
2222nd: Führungguide
23a23a: LenkerHandlebars
23b23b: LenkerHandlebars
24a24a: Stützpunktbase
24b24b: Stützpunkt base
FF.: SchweißfugeWeld joint
SS.: AuslenkungDeflection
BB.: BiegelinieBending line
LL.: Abstand Haltevorrichtung zur Führung Distance between holding device and guide
xx: Walz-/TransportrichtungRolling / transport direction
yy: Breitenrichtung Width direction
φφ: Rotatorische AuslenkungRotary deflection
ψ1ψ1: Rotatorische Auslenkung eines Lenkers bezogen auf die x-RichtungRotary deflection of a link in relation to the x-direction
ψ2ψ2: Rotatorische Auslenkung eines Lenkers bezogen auf die x-RichtungRotary deflection of a link in relation to the x-direction
II.: LenkerlängeHandlebar length
ΔΔ: Projizierte LenkerlängeProjected handlebar length
DD.: Lenkerabstand auf der Seite der HaltevorrichtungDistance between the handlebars on the side of the holding device
dd: Lenkerabstand auf der Seite der FührungDistance between the handlebars on the side of the guide

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2020/109035 A1 [0003]
WO 2019/086183 A1 [0003]
DE 102017213986 A1 [0003]

Claims

Device (1) for friction welding a first and second metallic strand product (10, 20), each having a strand end (10a, 20a) with a friction surface (10b, 20b) to be welded, the device (1) comprising: a first holding device (11) for holding the strand end (10a) of the first strand product (10) and a second holding device (21) for holding the strand end (20a) of the second strand product (20) so that the friction surfaces (10b, 20b) of the strand products to be welded (10, 20) are facing each other and can be brought into contact; at least one movement device (2, 2a, 2b) which is set up to move one or both holding devices (11, 21) in an oscillating manner in such a way that the two friction surfaces (10b, 20b) are friction-welded to one another; characterized in that the movement device (2, 2a, 2b) is set up in such a way that the oscillating movement comprises a rotary component, preferably is formed by superimposing a translational and a rotary component.

Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the movement device (2, 2a, 2b) comprises at least one link (13a, 13b, 23a, 23b) which is pivotably mounted on one side at a support point (14, 14a, 14b, 24a, 24b) and is pivotably mounted on the other side on the corresponding holding device (11, 21).

Device (1) according to Claim 2 , characterized in that the movement device (2, 2a, 2b) comprises at least one of the strand products (10, 20) several, preferably exactly two, links (13a, 13b, 23a, 23b) which can be pivoted on one side on an associated Support point (14, 14a, 14b, 24a, 24b) are mounted and on the other side are pivotably mounted on the corresponding holding device (11, 21) that they do not run parallel to one another.

Device (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that one or more of the handlebars (13a, 13b, 23a, 23b) comprise an actuator (15a, 15b) which is set up to adjust the handlebar length (I).

Device (1) according to Claim 4 , characterized in that the actuators (15a, 15b) are set up to carry out an active length pulsation of the associated links (13a, 13b, 23a, 23b) during the oscillating movement.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a first guide (12) and / or a second guide (22) are provided, which correspondingly the first strand product (10) and the second strand product (20) in one Keep a distance to the corresponding holding device (11, 21), preferably prevent the corresponding strand product (10, 20) from breaking out in one direction of the oscillating movement.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the movement device (2, 2a, 2b) is set up so that the rotary component causes a rotation of the corresponding holding device (11, 21) about a rotation axis perpendicular to a belt plane of the corresponding Extruded product (10, 20), wherein this axis of rotation is preferably the only axis of rotation of a respective holding device.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a first movement device (2a) and a second movement device (2b) are provided, which are set up to correspondingly move the first holding device (11) and the second holding device (21) to move in an oscillating manner that the two friction surfaces (10b, 20b) are friction-welded to one another, wherein preferably both movement devices (2a, 2b) are set up so that the respective oscillating movement comprises a rotary component.

A method for friction welding a first and second metallic strand product (10, 20), each having a strand end (10a, 20a) with a friction surface (10b, 20b) to be welded, the method comprising: positioning the strand end (10a) of the first strand product (10) and the strand end (20a) of the second strand product (20), so that the friction surfaces (10b, 20b) of the strand products (10, 20) to be welded face one another; Contacting the friction surfaces (10b, 20b) to be welded with one another and moving at least one of the friction surfaces (10b, 20b) in an oscillating manner, so that the two friction surfaces (10b, 20b) are friction-welded to one another; characterized in that the oscillating movement comprises a rotary component, preferably is formed by a superposition of a translational and a rotary component.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the oscillating movement is guided and / or generated by at least one link (13a, 13b, 23a, 23b) which is pivotably mounted on one side at a support point (14, 14a, 14b, 24a, 24b) and is pivotably mounted on the other side on a holding device (11, 21) which holds the strand end (10a, 20a) of the corresponding strand product (10, 20).

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the oscillating movement of the strand end (10a, 20a) of at least one strand product (10, 20) is guided and / or generated by several, preferably exactly two, links (13a, 13b, 23a, 23b), which are in this way one side are pivotably mounted on an associated support point (14, 14a, 14b, 24a, 24b) and on the other side are pivotably mounted on the holding device (11, 21) so that they do not run parallel to one another.

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the length of one or more links (13a, 13b, 23a, 23b) is adjusted via an associated actuator (15a, 15b).

Procedure according to Claim 12 , characterized in that the actuators (15a, 15b) carry out active length pulsations of the associated links (13a, 13b, 23a, 23b).

Method according to one of the Claims 9 until 13th , characterized in that the first strand product (10) and / or the second strand product (20) are guided at a distance from the corresponding holding device (11, 21) by a first guide (12) or second guide (22), preferably breaking out of the corresponding strand product (10, 20) in one direction of the oscillating movement is prevented.

Method according to one of the Claims 9 until 14th , characterized in that the friction surfaces (10b, 20b) of both strand products (10, 20) are moved in an oscillating manner that they are friction-welded to one another, the oscillating movement of both friction surfaces (10b, 20b) preferably each comprising a rotary component, preferably through an overlay is formed from a translational and a rotational component.