DE1057705A1 - - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Widerstands-Längsschweißen von Rohren oder anderen Gegenständen aus Metall.The invention relates to a device for resistance longitudinal welding of pipes or others Objects made of metal.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Schweißen von Rohren in der Weise bekanntgeworden, daß das mit einem Längsschlitz versehene Rohr in der Längsrichtung vorwärts bewegt wird, während zugleich die Schlitzränder an einer im Schweißbereich liegenden Stelle durch äußeren Druck gegeneinander gepreßt und am Schweißpunkt zu dichter Anlage ge- ίο bracht werden. Das Erhitzen der Schlitzränder auf Schweißtemperatur erfolgt dabei durch zwei an eine Stromquelle angeschlossene Elektroden bzw. Kontakte, von denen jeweils einer an einem Schlitzrand kurz vor dem Schweißpunkt angeordnet ist. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, dabei einen Hochfrequenzstrom solcher Frequenz anzuwenden, daß der Weg des geringsten resultierenden Widerstandes bzw. der geringsten Impedanz zwischen den Elektroden bzw. Kontakten nach dem Schweißpunkt zu und von diesem weg den Schlitzrändern folgt.There are already methods and devices for welding pipes in such a way become known that the longitudinally slotted tube is moved forward in the longitudinal direction while at the same time the edges of the slot are pressed against one another by external pressure at a point in the welding area and be brought to a close contact at the welding point. Heating up the edges of the slit The welding temperature is achieved by two electrodes or contacts connected to a power source, one of which is arranged at a slot edge just before the welding point. It is has also already been proposed to use a high frequency current of such a frequency that the path of the lowest resulting resistance or the lowest impedance between the electrodes or contacts after the welding point towards and away from the slot edges.
In manchen Fällen, insbesondere bei Rohren von verhältnismäßig kleinem Durchmesser, besteht hierbei die Neigung, daß ein Teil des Stromes die Rohrwandung in der Lmifangsrichtung durchfließt, anstatt den Schlitzrändern zu folgen. Es kann dabei vorkommen, daß die Lage des Schweißpunktes in der Bewegungsrichtung des Rohres sich ändert, wodurch sich Leistungsverluste und Unregelmäßigkeiten der Schweißung ergeben. Diese Schwierigkeiten können entsprechend einem früheren Vorschlag durch Steigerung der Impedanz des Stromweges in der Umfangsrichtung verringert werden, indem in dem zu schweißenden Rohr oder in dessen Nähe in an sich bekannter Weise Magnetmaterial angeordnet wird, das bewirkt, daß die gesteigerte Impedanz dieses Stromweges den Hochfrequenzstrom noch mehr auf die Ränder des V-förmigen Schlitzes konzentriert und die Lage des kleinen an der Schweißstelle auftretenden Lichtbogens in größerem Ausmaß auf einen festen Punkt festlegt. Die Vorschub- bzw. Schweißgeschwindigkeit des Rohres kann hierdurch wesentlich gesteigert werden, wobei zugleich die Güte und Gleichmäßigkeit der Schweißung verbessert wird.In some cases, especially in the case of pipes with a relatively small diameter, this is the case the tendency that part of the stream flows through the pipe wall in the circumferential direction, instead of the To follow slit edges. It can happen that the position of the welding point is in the direction of movement of the pipe changes, resulting in loss of performance and irregularities in the weld result. According to an earlier suggestion, these difficulties can be increased by increasing the impedance of the current path in the circumferential direction can be reduced by adding in the to be welded Tube or in the vicinity of which magnetic material is arranged in a manner known per se, which causes that the increased impedance of this current path directs the high-frequency current even more to the edges of the V-shaped slot and the location of the small arc that occurs at the weld to a greater extent fixed on a fixed point. The feed or welding speed of the Rohres can thereby be increased significantly, while at the same time the quality and uniformity of the Weld is improved.
Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung zum Widerstands-Längsschweißen von Metallrohren geschaffen werden, bei der das Magnetmaterial nicht nur in der Lage ist, den Stromfluß über die Rückseite des Rohres zu verhindern, sondern bei dem auch bei Anwendung von Hochfrequenzstrom von 100 bis 500 Kilohertz oder mehr keine wesentlichen Kraftverluste auftreten und eine übermäßige Erhitzung verhindert ist.The invention aims to provide a device for longitudinal resistance welding of metal pipes in which the magnetic material is not only able to control the flow of current through the back of the pipe, but also with the application of high frequency current of 100 to 500 Kilohertz or more, no significant power losses occur and excessive heating is prevented is.
Demgemäß bestehen die wesentlichen Merkmale der Vorrichtung
zum Widerstands-Längsschweißen
von Rohren oder anderen Gegenständen aus MetallAccordingly, there are the essential features of the device
for resistance longitudinal welding
of pipes or other metal objects
Anmelder:
Magnetic Heating Corporation,
NewRocheller N.Y. (V.St.A.)Applicant:
Magnetic Heating Corporation,
NewRochelle r NY (V.St.A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. W. Paap und Dipl.-Ing. H. Mitscherlich1
Patentanwälte, München 22, Mariannenplatz 4Dipl.-Ing. W. Paap and Dipl.-Ing. H. Mitscherlich 1
Patent Attorneys, Munich 22, Mariannenplatz 4
Beanspruciite Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. März 1956Claimed priority:
V. St. v. America March 14, 1956
Robert James Stanton, Brooklyn, N. Y.,
und Wallace C Rudd, Larchmont, N. Y. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenRobert James Stanton, Brooklyn, NY,
and Wallace C Rudd, Larchmont, NY (V. St. A.),
have been named as inventors
Erfindung darin, daß das Magnetmaterial ein keramisches Material ist, das in einem von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Behälter angeordnet ist.Invention in that the magnetic material is a ceramic material in one of a cooling liquid flowed through container is arranged.
Die Anordnung von Magnetkernmaterial in einem von einem Kühlmittel durchströmten Behälter ist zwar in Verbindung mit Hochfrequenz-Induktionsheizeinrichtungen und Hochfrequenz-Zusatztransformatoren an sich bekannt. In Verbindung mit einem keramischen Magnetmaterial und der Widerstands-Längsschweißung von Rohren oder ähnlichen Gegenständen aus Metall ist sie aber neu und verhindert hierbei, daß das Magnetmaterial durch Strahlungshitze so stark erwärmt wird, daß es Risse erhält oder seine Temperatur über die Temperatur des Curiepunktes erhöht wird, wodurch seine Wirkung unterbunden wurde. Außerdem wird durch die Erfindung verhindert, daß die zur Kühlung verwendete Kühlflüssigkeit auf die erhitzten Schweißränder aufspritzen und das Magnetmaterial überspülen kann.The arrangement of magnetic core material in a container through which a coolant flows in connection with high-frequency induction heating devices and high-frequency additional transformers known per se. In connection with a ceramic magnet material and the resistance longitudinal welding of pipes or similar objects made of metal, however, it is new and prevented here that the magnetic material is heated so strongly by radiant heat that it gets cracks or its temperature is raised above the temperature of the Curie point, thereby preventing its effect would. In addition, the invention prevents the cooling liquid used for cooling spray onto the heated welding edges and wash over the magnetic material.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Es zeigtFurther features and advantages of the invention emerge from the following description of the in preferred embodiments shown in the drawing. It shows
Fig. 1 eine schematische schaubildliche Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,1 shows a schematic diagram of a first embodiment of the invention,
Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt zu Fig. 1,FIG. 2 shows a vertical longitudinal section to FIG. 1,
Fig. 3 und 4 Querschnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 2,3 and 4 are cross-sections along the lines 3-3 and 4-4 of FIG. 2,
909 527/351909 527/351
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung und5 shows a longitudinal section through a modified embodiment of a device according to the invention and
Fig. 6 und 7 Querschnitte nach den Linien 6-6 und 7-7 der Fig. 5.FIGS. 6 and 7 are cross-sections along lines 6-6 and 7-7 of FIG.
In der Zeichnung ist das zu schweißende Rohr mit 10 bezeichnet. Es wird in der angedeuteten Pfeilrichtung durch eine Rohrwalze vorwärts bewegt, die zwei Druckrollen 11 und 12 aufweist, die zu beiden Seiten des Rohres im Bereich des Schweißpunktes w an dem Rohr derart angreifen, daß die gegenüberliegenden Ränder 13 und 14 des V-förmigen Schlitzes 15 fest gegeneinandergepreßt werden. Die Kontakte bzw. Elektroden, durch die der Hochfrequenzstrom den Schlitzrändern zugeführt wird, sind mit 16 und 17 bezeichnet und vorzugsweise als flüssigkeitsgekühlte Kontakte bzw. Elektroden ausgebildet. Sie sind ferner so angeordnet, daß sie das Rohr 10 bei dessen Vorwärtsbewegung im bestimmten Abstand vor dem Schweißpunkt zv gleitend berühren.The pipe to be welded is denoted by 10 in the drawing. It is moved forward in the indicated direction of the arrow by a pipe roller, which has two pressure rollers 11 and 12 , which act on both sides of the pipe in the area of the weld point w on the pipe in such a way that the opposite edges 13 and 14 of the V-shaped slot 15 are pressed firmly against each other. The contacts or electrodes through which the high-frequency current is fed to the slot edges are designated 16 and 17 and are preferably designed as liquid-cooled contacts or electrodes. They are also arranged so that they touch the pipe 10 with its forward movement at a certain distance in front of the welding point zv sliding.
In Fig. 1 ist der V-förmige Schlitz 15 des Rohres der Übersichtlichkeit wegen im oberen Rohrteil liegend dargestellt, er könnte jedoch auch im unteren Rohrteil oder in einem der Seitenteile des Rohres liegen. Alle diese Möglichkeiten fallen in den Rahmen ^5 der vorliegenden Erfindung.In Fig. 1, the V-shaped slot 15 of the pipe is shown lying in the upper pipe part for the sake of clarity, but it could also be in the lower pipe part or in one of the side parts of the pipe. All of these possibilities are within the scope of the present invention ^ 5.
Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, ist einer der Stäbe des Magnetkernmaterials 18 in einem aus einem Rohr gebildeten Behälter 19 angeordnet, der z. B. aus einem Kupferrohr besteht und vorzugsweise mit einem Schlitz 20 versehen ist, damit der in ihm induzierte Hochfrequenzstrom nicht in der L'mfangsrichtung fließen kann. Der rohrförmige Behälter 19 kann auf einen Streifen Isoliermaterial 21 -aufgesetzt sein, das bei geschlitztem Rohr 19 durch den Schlitz hindurchreichen und zugleich ein längsverlaufendes Stützlager 22 für den Kernstab 18 bilden kann. Um zu verhindern, daß der Kernstab 18 aus dem Rohr 19 herausgleitet, kann am Ende desselben ein beliebiges Sperrglied, z. B. ein Stift 23, angeordnet sein.As can be seen in particular from FIGS. 3 and 4, one of the rods of the magnetic core material 18 is arranged in a container 19 formed from a tube, which z. B. consists of a copper pipe and is preferably provided with a slot 20 so that the high-frequency current induced in it cannot flow in the circumferential direction. The tubular container 19 can be placed on a strip of insulating material 21 which, when the tube 19 is slotted, can extend through the slot and at the same time form a longitudinal support bearing 22 for the core rod 18 . In order to prevent the core rod 18 from sliding out of the tube 19 , any locking member, e.g. B. a pin 23 may be arranged.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann im linken Ende des Behälterrohres 19 ein aus Isolierstoff bestehendes Verbindungsglied 24 angeordnet sein, durch das eine ein Kühlmittel zuführende Leitung 25 mit dem Behälterrohr 19 verbunden wird. Die Leitung 25 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, zugleich als Trager für den Magnetkernstab 18 und das Behälterrohr 19 ausgebildet sein. Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Leitung 25 von einstellbaren Stützarmen 26 getragen sein, durch die der Kernstab 18 und dessen Behälter 19 sowohl in der Längsrichtung des Rohres 10 als auch quer hierzu gegenüber dem Schlitz 15 eingestellt werden können.As best seen in FIG. 2, the left end of the reservoir tube 19 of insulating an existing connection member 24 supplying line may be arranged through which a coolant 25 is connected to the container tube 19. As shown in FIG. 1, the line 25 can also be designed as a support for the magnetic core rod 18 and the container tube 19 . As can also be seen from FIG. 1, the line 25 can be carried by adjustable support arms 26 , by means of which the core rod 18 and its container 19 can be adjusted relative to the slot 15 both in the longitudinal direction of the tube 10 and transversely thereto.
Die Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, gelangt durch die Leitung 25 und den Behälter 19 in den Zwischenraum 26 zwischen Kernstab 18 und der Wandung des Behälters 19 und tritt am rechten Ende des Behälterrohres 19 aus diesem in das Rohr 10 über, in dem sie zum Abfließen gebracht wird. Auf diese Weise werden der aus dem Kernmaterial bestehende Stab 18 und dessen Behälter 19 vor Schäden durch Überhitzen geschützt, wobei keine Gefahr besteht, daß das Kernmaterial den Curiepunkt erreicht oder überschreitet. Es hat sich ergeben, daß die Anwendung solchen Kernmaterials bei dieser Art der Hochfrequenz-Widerstandsschweißung für das erfolgreiche Schweißen von Rohren von verhältnismäßig geringem Durchmesser von wesentlicher Bedeutung ist und z. B. ein leichtes, gleichmäßiges und zuverlässiges Schwei-The cooling liquid, e.g. B. water, passes through the line 25 and the container 19 in the space 26 between the core rod 18 and the wall of the container 19 and passes at the right end of the container tube 19 from this into the tube 10 , in which it is caused to drain. In this way, the rod 18 made of the core material and its container 19 are protected from damage due to overheating, there being no risk of the core material reaching or exceeding the Curie point. It has been found that the use of such core material in this type of high frequency resistance welding for the successful welding of pipes of relatively small diameter is essential and z. B. easy, even and reliable welding
ßen von Aluminiumrohren mit Durchmessern von etwa 1,6 cm mit einer Geschwindigkeit von 60 bis 120 m pro Minute ermöglicht. Soweit bekannt ist, war es bisher nicht möglich, dünne Rohre dieser Art mit irgendwelchen vergleichbaren Methoden oder mit solch großer Geschwindigkeit zu schweißen.etting aluminum pipes with a diameter of about 1.6 cm at a speed of 60 to 120 m per minute. As far as is known, it was previously not possible to use thin tubes of this type any comparable methods or welding at such great speed.
Bei der beschriebenen Vorrichtung kann die Erwärmung am Schweißpunkt durch Längsverschiebung des Magnetkernes gegenüber der Stellung der Kontakte bzw. Elektroden und dem Schweißpunkt leicht geregelt werden. Außerdem kann durch die Einstellung des Kernes die Größe des inneren Schweißwulstes leicht geregelt werden. Das heißt, durch Änderung der Stellung des Kernes kann der Stromfluß an den miteinander zu verschweißenden Schlitzrändern so geändert werden, daß die Wege des stärksten Stromflusses mehr oder weniger auf die Schlitzränder begrenzt werden, wodurch der Grad der inneren Stauchung des Metalls entlang der Schweißlinie geändert wird. Im allgemeinen ist dabei, wenn der Kern sich in einer von den Schlitzrändern entfernteren Lage befindet, die innere Stauchung gering und kann vernachlässigt werden, sie wächst aber an, wenn der Kern den Schlitzrändern genähert wird. Die zweckmäßigste Einstellung des Kernes in dieser Hinsicht kann für Rohre aus verschiedenem Metall und mit verschiedener Dicke durchaus unterschiedlich sein und wird vorzugsweise durch Versuche bestimmt. Bei dünnwandigen Rohren aus Stahl ermöglicht die Erfindung insbesondere die vollständige Schweißung der gegenüberliegenden Randflächen, ohne daß etwa an den Rändern eine sehr breite Wärmezone erzeugt wird.In the case of the device described, the heating at the welding point can be achieved by longitudinal displacement of the magnetic core compared to the position of the contacts or electrodes and the welding point be managed. In addition, by adjusting the core, the size of the inner weld bead can be reduced can be easily regulated. That is, by changing the position of the core, the flow of current can at the slot edges to be welded to one another are changed so that the paths of the strongest Current flow can be more or less limited to the slot edges, reducing the degree of internal compression of the metal is changed along the weld line. In general it is when the core is in a position further away from the slot edges, the internal compression is small and can be neglected but it grows as the core approaches the edges of the slot. The most expedient Adjustment of the core in this regard can be quite different for tubes of different metal and of different thickness and is preferred determined by experiment. In the case of thin-walled pipes made of steel, the invention makes it possible in particular the complete welding of the opposite edge surfaces, without about the edges a very wide heat zone is generated.
Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 zeigt eine Anordnung, die ebenfalls die Vorteile der vorbeschriebenen Ausführungsform aufweist, zugleich aber bei Einhaltung der festen Lage der Stützglieder die Einstellung des magnetischen Kernelementes in der Längsrichtung ermöglicht. Dabei werden die Stützglieder für das Kernelement hinter dem Schweißpunkt zugleich als Halteglieder für eine Schleifvorrichtung verwendet, die dazu dient, Unregelmäßigkeiten an der Innenseite der Schweißnaht auszugleichen.The embodiment of the invention according to FIG. 5 shows an arrangement which also has the advantages of Has the embodiment described above, but at the same time while maintaining the fixed position of the support members allows adjustment of the magnetic core element in the longitudinal direction. Be there the support members for the core element behind the welding point at the same time as holding members for a Used grinding device, which serves to remove irregularities on the inside of the weld balance.
Nach Fig. 5 wird das Rohr 10' in der gleichen Weise wie das Rohr 10 nach Fig. 1 vorwärts bewegt. Die Druckrollen, von denen nur eine sichtbar ist, sind mit 12' bezeichnet, der Schweißpunkt liegt wieder bei zu, und die Hochfrequenzkontakte sind bei 16' und 17' angedeutet. Das ferromagnetische Kernelement ist mit 18' bezeichnet und in einem Behälterrohr 19' angeordnet, das sich bis zu einem nicht dargestellten Stützlager an dem in Fig. 3 rechts dargestellten Ende erstreckt. Der Aufnahmebehälter 19' kann aus nichtmagnetischem Metall, z. B. Kupfer oder nichtrostendem Stahl, bestehen und ist bei 30 mit einem inneren Hohlraum versehen, der für den Durchfluß einer Kühlflüssigkeit dient, die von einer beliebigen Quelle aus in Richtung des Pfeiles 31 zugeführt wird. Diese Kühlflüssigkeit durchströmt den Raum 30 von rechts nach links und tritt durch einen Auslaß 32 in das Rohr 10' über.Referring to FIG. 5, the tube 10 'is advanced in the same manner as the tube 10 of FIG. The pressure rollers, only one of which is visible, are labeled 12 ' , the welding point is closed again , and the high-frequency contacts are indicated at 16' and 17 '. The ferromagnetic core element is designated by 18 ' and is arranged in a container tube 19' which extends as far as a non-illustrated support bearing at the end illustrated on the right in FIG. 3. The receptacle 19 ' can be made of non-magnetic metal, e.g. B. copper or stainless steel, and is provided at 30 with an inner cavity which is used for the flow of a cooling liquid which is supplied in the direction of arrow 31 from any source. This cooling liquid flows through the space 30 from right to left and passes through an outlet 32 into the pipe 10 ' .
Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, kann das Behälterrohr 19' wiederum geschlitzt sein, wobei in den Schlitz ein Isolierstreifen, z. B. ein Nylonstreifen 21', eingreift, der verhindert, daß in der Nähe der Kontakte 16', 17' ein Stromfluß in der Umfangsrichtung des Rohres 19' erfolgt. Wie dargestellt, kann der Streifen 21' mit einem oberen Stützfiansch 22' od. dgl. versehen sein, auf dem ein Gleitglied 33 für das Kernelement 18' verschiebbar gelagert ist. Das GleitgliedAs can best be seen from FIG. 7 , the container tube 19 'can again be slotted, with an insulating strip, e.g. B. a nylon strip 21 ' engages, which prevents in the vicinity of the contacts 16', 17 ' a current flow in the circumferential direction of the tube 19' . As shown, the strip 21 'can be provided with an upper support flange 22' or the like, on which a sliding member 33 for the core element 18 'is slidably mounted. The sliding member
Claims (8)
USA--Patentschrift Nr. 2 647981.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,647,981.
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