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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen der Schweißverbindung eines
Gitterrostrahmens aus Winkelprofil mit den Roststäben Die Erfindung bezieht sich
in erster Linie auf ein Verfahren zum Herstellen der Schweißverbindung eines Gitterrostrahmens
aus Winkelprofil mit den Roststäben.
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Randeinfassungen mit angeschweißten Trag- und Querstäben sind an sich
bekannt. So sind beispielsweise Gitterroste vorgeschlagen worden, deren Stabverband
mit der Randeinfassung mittels Lichtbogenschweißung verbunden ist. Derartig verbundene
Gitterroste haben aber den Nachteil, daß sich an den Schweißstellen meist Schlackenreste
befinden, die eine sehr sorgfältige Reinigung vor Oberflächenbehandlung der Gitterroste
erforderlich machen. Mängel in der Reinigung der Schweißstellen sind Ansatzpunkte
für Korrosionserscheinungen und machen unter Umständen die bei Gitterrosten übliche
Oberflächenbehandlung, z. B. Verzinkung, illusorisch. Auch ist der zur Reinigung
der Schweißstellen erforderliche Zeitaufwand beachtlich. Die Verbindung der Gitterroststäbe
untereinander mittels Buckelschweißung ist ebenfalls bekannt.
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Bei der Herstellung der Verbindung der Randeinfassung in der an sich
bekannten Ausführungsform von im Querschnitt winklig abgebogenen Eisen-bzw. Stahlblechen
durch Punktschweißen mit dem aus Trag- und Querstäben bestehenden Stabverband, und
zwar vorzugsweise mit dem parallel zur Gitterebene verlaufenden Schenkel der Randeinfassung,
hat sich gezeigt, daß eine sichere Schweißverbindung des Stabverbandes mit der Randeinfassung
durch Punktschweißen jedoch nicht so ohne weiteres zu erzielen ist, wenn die Randeinfassung
die gleiche Stärke wie die Gitterstäbe besaß oder gar stärker als dieselbe war.
Die Befestigung einer stärkeren Randeinfassung bereitet erfahrungsgemäß deshalb
große Schwierigkeiten, weil die Ableitung der Schweißwärme bei den hochkant stehenden
Gitterstäben gegenüber den stumpf aufliegenden Schenkeln der Randeinfassung nur
nach einer Seite möglich ist, was eine übermäßige Erwärmung derselben zur Folge
hat. Die einzelnen zu verschweißenden Gitterstäbe verbogen sich daher unter der
Wirkung des Elektrodendruckes, bevor eine sichere Schweißverbindung eingetreten
war.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun, eine in Bezug auf die
Gitterstäbe gleich starke oder stärkere Randeinfassung einwandfrei mit einem aus
Trag- und Querstäben bestehenden Stabverband durch Punktschweißung zu verbinden.
Damit kann die Tragfähigkeit der Gitterroste heraufgesetzt werden.
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Das Verfahren zum Herstellen der Schweißverbindung wird prinzipiell
durch eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Randeinfassung vor dem Verschweißen
ermöglicht. Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine zweckmäßige Ausgestaltung
der Verschweißungsvorrichtung.
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Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird die aus in bekannter Weise
winklig abgebogenen Stahl-bzw. Eisenblechen bestehende Randeinfassung vor dem Verschweißen
so verformt, daß der Rahmenwinkel wenigstens im Bereich des Winkelscheitels spitzwinklig
ist. Das hat zur Folge, daß der in der Gitterebene liegende waagerechte Schenkel,
der zur Einleitung des elektrischen Schweißvorganges mit den Staboberkanten in Berührung
gebracht wird, in Punktberührung zu diesen gelangt, und zwar spätestens wenn der
Elektrodendruck auf den waagerechten Winkelschenkel wirkt. Der lotrechte Winkelschenkel
wird dabei gleichzeitig, vorzugsweise durch die Roststabenden, gegen einen stromlosen
Anschlag gedrückt.
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Im selben Augenblick - Verbindung des Stabverbandes mit den Gegenelektroden
vorausgesetzt -entsteht bei dem in Punktberührung aufliegenden Rand des waagerechten
Winkelschenkels Kurzschluß, wobei das Material an den Berührungsstellen erhitzt
wird. Durch die verhältnismäßig spitze Randkante des Schenkels wird eine innige
Kontaktberührung erzielt. An dieser Stelle tritt daher eine verhältnismäßig schnelle
Temperatursteigerung ein, und der Schenkel dringt keilförmig in die aufrecht stehenden
Gitterstäbe ein, und durch den Anpreßdruck der Andruckelektrode biegt sich der Schenkel
bei gleichzeitiger Ausdehnung des Kurzschlußbereiches und
damit
der Schweißstelle in Richtung zum Stabende durzh. Hierbei werden die Schenkel vorzugsweise
nur so weit aufgebogen, daß sie einen rechten Winkel bilJen, was vordem oft beim
Schweißvorgang angestrebt, aber bei den in üblicher Weise vor dem Schweißen im rechten
Winkel abgebogenen Schenkel nicht zu erreichen war. Daher lassen sich die auf Giese
Weise hergestellten Gitterroste auch besser nebeneinander verlegen, ohne daß die
stirnseitigen Schenkel störend abstehen und somit bündiges Aneinanderfügen einzelner
Gitterroste verhindern.
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Aber auch in anderer Hinsicht ist das Verfahren fortschrittlich und
erbringt technische Vorteile. So ist es infolge der Punktberührung beim Schweißvorgang
gänzlich unerheblich, ob die einzelnen Gitterstäbe alle die gleiche Länge aufweisen,
so daß der Schweißstrom nicht wie bei stumpfer Flächenauflage der Schenkel an den
Gitterstäben entsprechend der verschieden großen Stromübergänge jeweils entsprechend
variiert werden muß. Auch ist festgestellt worden, daß selbst ungereinigte Werkstücke
in gleicher Zeit zu verschweißen waren wie gereinigte. Das ist unter anderem darauf
zurückzuführen, daß durch die Spitzenauflage des Schenkels der Randeinfassung die
Kontaktberührung inniger und damit der überganaswiderstand erheblich herabgesetzt
wird. Nicht zuletzt wird hierdurch auch eine Stromersparnis erzielt. Auch kann durch
Bemessung der Anpreßzeit festgelegt werden, auf welcher Fläche der an den Gitterstäben
Randeinfassung sich die Schweißverbindung an den Berührungspunkten erstrecken soll;
dadurch kann die Form der Randein_fassung wesentlich bestimmt werden. Im Hinblick
auf wirtschaftliche Fertigung und zur Erzielung erhöhter Rutschfestigkeit der Randeinfassung
hat es sich z. B. als vorteilhaft erwiesen, wenn nur jeder zweite Stab mit der Randeinfassung
verschweißt ist, so daß der aufliegende Schenkel eine wellige Form besitzt.
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Obwohl beim Verfahren die beschriebene Anordnung der Schenkel der
Randeinfassung und die damit erzielte Punktberührung mit dem Stabverband die Verbindung
ungleicher Materialstärken in weiten Grenzen ermöglicht, können bei größeren Unterschieden
der Stärke unter Umständen jedoch noch die gleichen Schwierigkeiten eintreten, die
zu belieben Aufgabenstellung der Erfindung ist. Die Schwierigkeiten bestehen im
wesentlichen in der ungleichen Wärmeableitung der in der T-Verbindung stumpf an
dem aufrecht stehenden Gitterstab anliegenden Randeinfassung. Das Temperaturgefälle
kann sich, wie bereits erwähnt, bei den Gitterstäben nur nach einer Richtung hin
ausgleichen, so daß der Gitterstab also unter gegebenen Umständen schneller teigig
werden kann. Um dies zu verhindern, kann so vorgegangen werden, daß als Gegenelektroden
in an sich bekannter Weise Zangenelektroden verwendet werden, die mit großflächig
anliegenden Klemmbacken die Gitterstäbe beim Schweißvorgang festhalten. Damit wird
eine ausreichende WärMeableitung erzielt, wie sie analog auch z. B. mittels Hohlbacken
mit Wasserkühlung erreicht werden könnte. In Zusammenwirkung mit der besonderen
Ausbildung der Randeinfassung vor dem Schweißen werden so einwandfreie Schweißverbindungen
selbst bei größeren Unterschieden der Materialstärke erzielt.
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Die Erfindung erstreckt sich aber nicht nur auf das Verfahren zur
Herstellung der Schweißverbindung eines Gitterrostrahmens, sondern auch auf eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren führt nämlich zu einer
Schweißvorrichtung, mit der in wesentlich schnellerer Folge - als es bisher üblich
war - gearbeitet werden kann. Die Schweißverbindung der R^r.deinfassung mit den
Gitterstäben kann d,-:mit sozusagen am laufenden Güterstrom erfolgen. Zu dicsem
Zweck ist eine Vielzahl paralleler Elektroden, bestehend aus den die Gitterstäbe
festhaltenden Z arwenelektroden und den entsprechenden Andrrückelektroden. vorgesehen,
die auf den jeweiligen Abstand der Gitterstäbe eines Gitterrostrahmens einstAlbar
und in der jeweiligen Stellung arreti-crbar sind. Die Klemrnbacnen der Zangenelektroden
sind dabei so ausgebildet, daß sie durch ein kraftschlüssig verbindendes Hebelsystem
gleichwirkend verstellbar- sind, und zwar steht eine Seite der Klemmbacken fest,
während die andere gegen sie bewe-lich aus`aestaltet ist. Die Andruckelektroden
da@a;;4Ten könne n einen -emeinsamen Elektrodenarm mit einer den Bedürfnissen entsprechenden
Ausladung besitzen.
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Das Verstellen bzw. der Andruck der Elektroden kann pneumatisch. nrcl:@:ni@ch
oder hydraulisch erfolgen.
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Die Verbindung starker Randeinfassungen mit schwächeren Gitterstäben
ist nun in jedem beliebigen Abmessungsverhältnis möglich. Die derart aasgeführten
Gitterroste besitzen höchste Verdreh- und Verwindungssteifigkeit und sind stärksten
Beanspruchungen gewachsen. Infolge der stabilen Schweißverbindung ist es Punrreh:
auch möglich. die Randeinfassung an der oberen Seite der Gitterroste anzubringen.
Dies war eine oft angestrebte Maßnahme, weil die bisher unterhalb der Gitterebene
vo-Qesehenen Randeinfassungen sich bekanntlich mit Staub belegten, was in e-;l)losionsgefälirdeten
Betrieben unbedingt zu vermeiden ist.
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Weitere Einz#elliciteri de,- Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen
und der Beschreibung.
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F i g. 1 zelat eine bishc @ übliche Randeinfassung nach dem Verschweißen
mit einem Gitterstab; F i g. 2 zeigt schematisch die erfindungsgemäß abgewinkelte
Randeinfassung mit Einwirken der Schweißmittel; F i g. 3 stellt dieselbe Anordnun#,
nach dem Schweißvorgang dar; F i g. 4 verdeutlicht die Ausführung der Andruckelektroden;
F i g. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Randeinfassung
an einem Gitterrost. Aus F i g. 1 ist ersichtlich., wie die Rrr:ideinfassurig üblicher
Art nach dem Punktschweißen aussieht. Der in der Längsrichtung am Gitterstab 1 anliegende
Schenkel der Randeinfassung 2 lag vor dem Schweißen mit seiner Ganzen, durch a angedeuteten
Fläche auf. Dem Auflagequerschnitt entsprechend war der Strorniibergang beim Schweißvorgang
entsprechend groß. Die Folge davon war eine recht starke Erhitzung, die bei den
hier dünneren Gitterstäben nur nach einer Seite abfließen kann, so daß diese schneller
als der die Erhitzung nach allen Seiten ableitende Schenkel teigig wurden. Unter
der Wirkung der Andruckelektroden verbiegt sich dabei meistens der Gitterstab, bevor
eine sichere Schweißverbindung zustande kommt. Der aufliegende Schenkel wird hierbei
so weit eingedrückt, daß der andere Schenkel der Randeinfassung 2 entsprechend
absteht,
was bei Verlegung der Gitterroste erheblich stört.
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Die Randeinfassung besitzt vor Behandlung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren die in F i g. 2 ersichtliche Form. Die Schenkel der Randeinfassung 2 bilden
einen spitzen Winkel, so daß der in der Längsrichtung liegende Schenkel nur mit
der unteren Randkante 2 a am Gitterstab aufsteht. Hierdurch wird eine Einengung
des Kontaktbereiches erzielt, so daß beim Schweißen die Gitterstäbe zunächst nicht
übermäßig erhitzt werden. Durch die gegenüber einem stumpf mit seiner ganzen Fläche
anliegenden Schenkel wird eine spitze Punktberührung erzielt und somit ein ganz
besonders inniger Kontakt hergestellt. Der übergangswiderstand wird somit wesentlich
herabgesetzt.
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In F i g. 2 sind gleichzeitig die auf die Randeinfassung und Gitterstab
einwirkenden Schweißvorrichtungen schematisch dargestellt. Die einzelnen Gitterstäbe
werden durch die Klemmbacken 3 der Zangenelektroden gefaßt und während des Schweißvorgangs
gegen den mit Pfeilen angedeuteten Anschlag gedrückt. Die aus Kupfer bestehenden
Klemmbacken der Zangenelektroden sind zwecks besserer Wärmeableitung großflächig
ausgeführt und bei 3 a zur Aufnahme der kreuzenden Gitterstäbe ausgespart. Der mit
Pfeilen angedeutete Anschlag besteht zweckmäßigerweise aus Isolationsmaterial, z.
B. Hartgummi. Wenn die Andruckelektroden 4 in der angedeuteten Weise am Schenkel
angepreßt werden, werden die zu verschweißenden Teile an den Berührungspunkten 2
a durch den Stromdurchgang erwärmt und im teigigen bzw. schweißwarmen Zustand durch
den Druck der Andruckelektroden 4
miteinander vereint. Die Randeinfassung
1 erhält dabei etwa die in F i g. 3 dargestellte Form. Je nach der Zeitdauer
des Elektrodendruckes erstreckt sich die Schweißverbindung dann auf die ganze, durch
b gekennzeichnete Länge des Gitterstabes 1 oder eines Teiles davon, und zwar vom
Berührungspunkt 2 a ausgehend.
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F i g. 4 zeigt, wie die Andruckelektrode 4 querschnittmäßig beschaffen
sein kann, um mit ihr unterschiedliche Gitterstababstände zu erfassen.
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Die einzelnen Winkelstäbe der Randeinfassung 2 können bei 2 b nach
F i g. 5 bereits schon vor dem Verschweißen miteinander verbunden sein. In dieser
Figur ist außerdem die übliche Anordnung des aus Tragstäben 1 a und Querstäben 1
b bestehenden Stabverbandes bei einem Gitterrost mit der abschließenden Randeinfassung
ersichtlich.