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Vorrichtung zum Schweißen der Längsnaht von aus einem Streifen laufend
gebogenem Rohr Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen von aus einem
Streifen laufend gebogenem Rohr.
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Obwohl Metallrohre, wie Kupfer-, Eisen- und Stahlrohre, im allgemeinen
durch Warm- oder Kaltziehen hergestellt werden, können sie viel vorteilhafter in
einem ununterbrochenen Arbeitsgang hergestellt werden, wenn ein Metallstreifen zu
einem Rohr gebogen und dessen Naht durch Schweißen verschweißt wird, während das
Rohr einer ununterbrochenen Bewegung ausgesetzt wird.
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Es ist bereits bekannt, einen Metallstreifen zu einem geschlitzten
Zylinder zu verformen und diesen durch eine Schweißvorrichtung mit konstanter Geschwindigkeit
hindurchzuführen. Beim Rohrschweißen ist es bekannt, Ferritkörper zu verwenden.
Schließlich ist ein magnetischer Rückschluß um einen einer Rohrschweißnaht benachbarten
Induktionsleiter bekannt, wobei die Induktionsströme in beiden Schweißkanten gleichsinnig
verlaufen. Zum Schweißen einer Rohrlängsnaht wurde ferner ein Kontakt-Längsstrom
benutzt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum elektrischen
Widerstandsschweißen von Metallrohren zu schaffen, bei der unvorteilhafte elektromagnetische
Repulsionskräfte, die durch den durch die einander gegenüberliegenden Nahtränder
in entgegengesetzten Richtungen fließenden elektrischen Strom hervorgerufen werden,
vermieden werden, so daß eine einwandfreie Schweißnaht hergestellt wird. Weiter
soll der unvorteilhafte elektrische Umkreisstrom, der durch den der zu schweißenden
Naht entgegengesetzten Teil des Rohres fließt, auf ein Minimum vermindert werden.
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Die Aufgabe nach der Erfindung wird dadurch gelöst, daß beim Kontakt-Stromdurchgang
durch die Schweißkanten der Strom beide Schweißkanten gleichsinnig und einen diesen
gegenüber angeordneten Stromleiter (Schiene) gegensinnig durchfließt und daß der
Stromleiter von einem magnetischen Rückschluß umgeben ist und Maßnahmen getroffen
sind, daß der Magnetfluß des Rückschlusses die Schweißnaht durchdringt.
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Die Schweißkanten können eine flanschartige Ausbildung aufweisen.
Der Stromleiter kann einen Vorsprung besitzen.. Vorteilhaft wird ein Magnetkörper
aus Ferrit verwendet.
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Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht
darin, daß an dem zu schweißenden Rohr auf der Außenseite ein Magnetkörper aus Ferrit
und auf der Innenseite eine Leitungsschiene aus Ferrit angeordnet ist.
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Um die Erfindung klar verständlich zu machen, werden einige Ausführungsformen
einer -Vorrichtung zum Schweißen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise
beschrieben. In der Zeichnung ist bzw. sind Fig. 1 eine diagrammatische Darstellung
einer bekannten Einrichtung zum Durchführen eines bekannten Verfahrens, Fig.2 eine
ähnliche Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, Fig.3 ein Vertikalschnitt durch die Einrichtung
nach Fig. 2, Fig: 4 (a), (b) und (c) je ein teilweiser Vertikalschnitt durch ein
Rohr, der die erfindungsgemäße Schweißwirkung zeigt, Fig. 5 ein Vertikalschnitt
durch eine gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung etwas geänderten Einrichtung
und Fig. 6 Vertikalschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Einrichtung. Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 das an sich bekannte elektrische
Schweißverfahren für die Herstellung von Metallrohren beschrieben werden. Bei diesem
Verfahren wird ein zu einem Zylinder 1 gebogener Metallstreifen in Richtung des
Pfeils 7 ununterbrochen durch die.Schweißvorrichtung geführt, wobei ein Hochfrequenzschweißstrom
zwischen den Elektroden 2 und 3 wirksam ist. Die Elektroden 2
und
3 sind so angeordnet, daß sie stets mit der Naht des Zylinders 1 in Gleitkontakt
stehen. Während seiner Bewegung wird der Zylinder durch wenigstens zwei Druckrollen
4 und 5 seitlich zusammengepreßt, so daß seine einander gegenüberliegenden Ränder
an der Schweißstelle 6 aneinandergedrückt werden und sich zwischen den Rändern ein
V-förmiger Schlitz bildet.
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Der Hochfrequenzschweißstrom fließt von einer der Elektroden, beispielsweise
der Elektrode 2, am Rand des V-förmigen Schlitzes entlang zu der Schweißstelle 6
und von dort am gegenüberliegenden Rand entlang zu der Elektrode 3. Der Stromweg
ist durch die mit Pfeilen versehenen gestrichelten Linien 9 und 10 angedeutet.
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Wenn ein beispielsweise aus Ferrit bestehender Magnetkörper 8 in den
Zylinder 1 eingeführt wird, kann die Impedanz des unvorteilhaften Stromweges, der
von der Elektrode 2 und über den der Schweißstelle 6 gegenüberliegenden Teil des
Zylinders 1 zu der Elektrode 3 führt, erheblich erhöht werden, so daß ein konzentrierter
wirksamer Stromweg, der durch die gestrichelten Linien 9 und 10 angedeutet ist,
zur Durchführung des gewünschten Schweißvorganges erreichbar ist. In diesem Fall
jedoch fließt der wirksame Strom wie dargestellt in entgegengesetzten Richtungen
durch die einander gegenüberliegenden Ränder des V-förmigen Schlitzes, so daß in
den von dem Strom durchflossenen Elektroden 2 und 3 Repulsionskräfte auftreten,
die die Teilung der zu schweißenden Naht in zwei Nähte verursachen können. In extremen
Fällen weist die Schweißnaht sogar eine Vielzahl Löcher oder anderer Fehler auf.
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In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der
Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mit 11 ein aus
einem Kupfer- oder ähnlichen Metallstreifen hergestellter Zylinder bezeichnet, dessen
gegenüberliegende Randteile zu sich nach außen erstreckenden Flanschen 12 abgebogen
sind.
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Zu der Einrichtung gehört ein rohrförmiger Magnetkörper 13, der beispielsweise
aus Ferrit bestehen kann und einen in Längsrichtung verlaufenden durchgehenden Schlitz
aufweist, in den die Flansche 12 des Zylinders 11 eingesetzt werden. Innerhalb des
Magnetkörpers 13 erstreckt sich in dessen Längsrichtung neben dem Schlitz ein elektrischer
Leiter in Form einer Stromschiene 14. An jedem Ende der Stromschiene 14 ist eine
Klemme 15 bzw. 16 vorgesehen. Zwei Elektroden 17 und 18 stehen mit dem Zylinder
11 an den dargestellten Stellen in Gleitkontakt, wobei die Klemme , 16 mittels einer
elektrischen Leitung 19 mit der Elektrode 18 verbunden ist. Der Zylinder 11 wird
mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit durch an sich bekannte Mittel, die nicht
dargestellt sind, in die durch den Pfeil 20 angedeutete Richtung bewegt, während
Hochfrequenzstrom zwischen die Klemme 15 und die Elektrode 17 geleitet wird. Durch
die Wirkung dieses Stroms bilden sich im wesentlichen innerhalb des rohrförmigen
Magnetkörpers 13 kreisförmige magnetische Kraftlinien, die im wesentlichen von einem
der beiden auf beiden Schlitzrändern des Magnetkörpers 13 gebildeten Pole zu dem
anderen fließen, so daß der Hauptteil der magnetischen Kraftlinien die zu schweißende
Naht und die Flansche 12 durchströmt. Der Hochfrequenzstrom fließt dabei im wesentlichen
durch die Flansche 12, und zwar in der Richtung, in der die Flansche 12 verlaufen,
während jedoch auch Wirbelströme entstehen, die den der Schweißnaht gegenüberliegenden
Teil 22 des Zylinders 11 oder die in Fig.5 dargestellten, einander gegenüberliegenden
; Randflächen 27 des Zylinders 11 als Rückflußweg durchströmen. Dies bedeutet, daß
ein wesentlicher Teil des Hauptstromes unter dem als »Zugangswirkung« bekannten
Einfluß durch die Flansche 12 fließt und die Wirbelströme unter dem Einfluß der
die lansc e 12 durchströmenden magnetischen Kraftlinien ebenfalls in den Flanschen
12 konzentriert sind, so daß die Flansche unter einem höheren Leistungsgrad miteinander
zu einem Ganzen verschmolzen werden. So kann der Zylinder 11 mit Erfolg zu einem
vollständigen und einwandfreien Rohr geschweißt werden, ohne daß im Gegensatz zu
dem an sich bekannten Schweißverfahren die Anwendung seitlicher Drücke bei 21 in
Fig. 3 erforderlich ist.
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Bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen elektrischen Widerstandsschweißverfahren
sind gleichzeitig der zugeführte und geleitete Strom durch die Zugangswirkung zwischen
dem Zylinder 11 und der Leitungsschiene 14 und die Wirbelströme durch das Vorhandensein
des Magnetkörpers 13 in den Flanschen 12 konzentriert, die dadurch unter einem höheren
Leistungsgrad miteinander verschmolzen werden. Während des Verschmelzens ziehen
sich die Flansche 12 durch den sogenannten Klemmeffekt zusammen, als wären sie eine
eine Oberflächenspannung aufweisende gewöhnliche Flüssigkeit. Gleichzeitig wird
die so zusammengezogene Schmelzform unter dem Einfluß der Repulsionskräfte, .die
durch die Gegenwirkung des durch die Leitungsschiene 14 fließenden Stroms hervorgerufen
werden, veranlaßt, sich nach oben zu bewegen, so daß durch die Schweißung nach mehreren
aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten, wie sie bei (a), (b) und (c) in Fig. 4
dargestellt sind, eine glatte geschlossene Naht gebildet wird.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Einrichtung dargestellt,
wobei die zu schweißende Naht eines Zylinders 23 keine sich nach außen erstreckenden
Flansche aufweist. In diesem Fall ist eine Leitungsschiene 24 mit einem in ihrer
Längsrichtung verlaufenden Vorsprung 25 ausgestattet, der während des Schweißvorgangs
in einen in dem zylindrischen Magnetkörper 26 vorgesehenen Schlitz eingesetzt wird.
Der Vorsprung 25 dient dazu, den Durchfluß der magnetischen Kraftlinien zu unterbrechen,
so daß sie abgelenkt und in der zu schweißenden Naht 27 des Zylinders 23 konzentriert
werden.
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Bei dieser Einrichtung kann das Schweißverfahren genauso wie bei der
vorher beschriebenen Einrichtung durchgeführt werden, ohne daß die zu schweißende
Naht Flansche aufweist. Die gleiche Wirkung kann er-7-ielt werden, wenn der gleiche
Magnetkörper 26 den zu schweißenden Zylinder 23 auf der Außenseite bedeckt. Diese
Anordnung ist nicht dargestellt worden.
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In Fig. 6 ist eine noch andere Ausführungsform der Einrichtung dargestellt,
bei der Magnetkörper 30 und 29, die beide aus Ferrit bestehen, auf der Außenseite
bzw. Innenseite des zu schweißenden Zylinders 28 angeordnet sind, wodurch die gewünschte
Zugangswirkung zwecks Konzentrierung von Strom mit noch höherem Leistungsgrad weiter
verstärkt werden kann.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, laß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren der Hoch-'requenzstrom in einer Richtung durch die einander regenüberliegenden
Ränder der zu schweißenden Naht ließt, wobei die sich ergebende Widerstandswärme
sur Verschmelzung der zu schweißenden Naht dient. auf diese Weise wird eine beträchtliche
Verkleinerung ler Querschnittsfläche der Schmelzung unter dem Einluß des erwähnten
Klemmeffektes erzielt, so daß eine ;latte Schweißnaht geschaffen wird, ohne daß
Fehler,
wie offene Stellen od. dgl., befürchtet werden müssen. Das
erfindungsgemäße Verfahren schafft somit Höchstwirkungen beim elektrischen Widerstandsschweißen
von metallischen Zylindern zum Herstellen von Metallrohren, insbesondere Kupferrohren.
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Obgleich nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vorstehend
beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf dieselben beschränkt. Es liegt nahe,
daß der Erfindungsgedanke durch Änderungen der besonderen Ausführungsformen verwirklicht
werden kann, wobei viele Merkmale auf verschiedene Weise kombiniert werden können
und bestimmte Merkmale andere ersetzen können. Demzufolge umfaßt die -Erfindung
alle Ausführungsarten des Verfahrens, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen.