DE1224854B - Vorrichtung zur Erzielung einer waermebeeinflussten Zone beim elektrischen Abbrennstumpfschweissen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Erzielung einer wärmebeeinflußten Zone beim elektrischen Abbrennstumpfschweißen Beim elektrischen Abbrennstumpfschweißen ist es bekannt, daß die wärmebeeinflußte Zone etwa die For meiner bikonkaven- Linse hat, d. h. daß diese Zone am Rand des Werkstücks erheblich breiter ist als in der Mitte. Diese Tatsache ist offenbar nicht, wie manchmal vermutet wird, auf den Skin-Effekt zurückzuführen, da sie auch bei sehr niedrigfrequentem Strom und sogar bei Gleichstrom auftritt. Eine Erklärung ist lediglich darin zu suchen, daß die Randpartien eine geringere Wärmeableitung erfahren, da der Wärmeübergangswiderstand zur Luft verhältnismäßig groß ist verglichen mit dem Wärmeübergang in dem kalten Teil der Werkstücke. Aus diesem Grunde ist die Wärmeableitung am Rand nach einer Seite sozusagen blockiert, während im Innern eine ungestörte Wärmeableitung vor sich gehen kann.
• Eine unangenehme Folge dieser nichtgleichmäßigen Wärmeverteilung bei einer Stumpfschweißung ist die Art, wie sich der Stauchwulst ausbildet. Beim Stauchen weicht schon normalerweise der Werkstoff senkrecht zur Stauchachse aus. Wenn nun die äußeren Partien der Schweißstelle auf einer größeren Breite eine höhere Erwärmung erfahren, wird hierdurch das seitliche Ausweichen noch erleichtert. Als Wirkung dessen ergibt sich, daß die auf einer größeren Tiefe erweichten äußeren Partien einen geringeren Stauchdruck bekommen als die Mittelpartie. Die Qualität der Schweißung muß daher außen und innen verschieden ausfallen. Da man wegen des Ausstauchens der im Kern des Schweißquerschnitts aufgetretenen Krater unter einen bestimmten Druck nicht heruntergehen kann, ergibt sich durch das starke seitliche Ausweichen der Randpartien eine starke Verbiegung der Werkstoffaser, die in Grenzfällen so weit gehen kann, daß diese Faser um fast 90° umgebogen erscheint. Derartige Schweißungen sind besonders für Dauerbiegebeanspruchungen empfindlich, was sich nachteilig auswirkt, wenn durch einen unglücklichen Zufall eine Schlackenzeile des Werkstoffs in die Naht eingestaucht wurde.
• Um diesen Mißhelligkeiten entgegenzuwirken, wurde bekannterweise bereits vorgeschlagen, die Vorwärmung der Werkstücke induktiv vorzunehmen und dabei entweder das Werkstück oder den benutzten Induktor ballig, kegelig oder ähnlich auszuführen, so daß die Mitte des Werkstücks infolge der größeren Annäherung an den Induktor stärker vorgewärmt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz dieser Maßnahmen die Ränder der Werkstücke nach dem Stumpfschweißen höhere Temperaturen aufwiesen als die Werkstückmitten, was darauf zurückzuführen ist, daß beim Stauchen der warme Werkstoff aus der Mitte der Werkstücke nach außen weggedrückt wird, weil in dieser Richtung nur ein schwacher mechanischer Widerstand besteht.
• Aus dieser Erkenntnis ergab sich der Erfindungsgedanke, die beiden gegeneinanderstehenden Stirnflächen der Werkstücke in zu ihrer Mittelachse senkrecht verlaufender Ebene den zentrisch eingeschwenkten Induktor so weit überragen zu lassen, daß nach Beendigung des Vorwärmens am Umfang des Werkstückes eine nichtglühende Randzone mäßiger Stärke verbleibt.
• In vorteilhafter Weise können hierbei die gegeneinander stehenden Enden der Werkstücke die Gestalt eines flachen Kegels- oder Pyramidenstumpfes bzw. eines flachen Kegels oder einer flachen Pyramide haben oder ballig ausgeführt sein.
• Bei dieser Art der Vorwärmung bleibt die Randzone der Schweißstücke praktisch kalt, was bedeuten soll, daß die Erwärmung für das Auge nicht sichtbar ist. Bei dem an das Vorwärmen sich anschließenden Abbrennvorgang erfolgt dieser, wenn man nur das vorgewärmte Innere betrachtet, ganz normal. Der um das erwärmte Innere außen herum liegende kalte Kranz kann wie ein kaltes Rohr betrachtet werden, dessen Abbrennen infolge seiner relativen Dünnwandigkeit keine Schwierigkeiten bereitet, auch wenn es nicht vorgewärmt ist. Um den in der üblichen Weise vorgewärmten Innenteil liegt also eine kältere Bandage, die erst im Verlauf des Abbrennens auf Schweißtemperatur gebracht wird, und zwar mit einer sehr kurzen Wärmezone, wie dies dem Abbrennen -aus dem kalten Zustand entspricht. Beim anschließenden Stauchvorgang wird daher der Kern des Werkstücks, da er auf größerer Tiefe vorgewärmt ist, leicht auszustauchen sein, der Rand dagegen infolge seiner kürzeren Erwärmungszone dem seitlichen Ausweichen einen größeren Widerstand entgegensetzen. Als Erfolg ergibt sich, daß der Abfall des Stauchdrucks zum Rand hin nicht mehr so stark in Erscheinung tritt und die starke Umwinklung der Faser am Rand vermieden ist.
• Die Erfindung sei an einem Beispiel. erläutert. In schematischer Darstellung zeigt F i g. 1 zwei zu verschweißende, in -Becken einer Stumpfschweißmaschine eingespannte Werkstücke, F i g. 2 zwei in einer Vorrichtung nach F i g.1 miteinander verschweißte Werkstücke, F i g. 3 zwei in einer Vorrichtung der bisher üblichen Art miteinander verschweißte Werkstücke. Zwei miteinander zu verschweißende.Werkstücke 1 und 2 sind _ in Backen 3, 4, 5, 6 einer bekannten Stumpfschweißmaschine eingespannt. Ein zwischen die beiden Werkstücke einge§chwenkter Induktor 7 weist einen Durchmesser auf, der sichtlich kleiner ist als der Durchmesser der Werkstücke. Die vorgewärmten Zonen des Werkstücks sind mit 8 und 9 bezeichnet.
• In der F i g. 2 ist im Schnitt die Verbindung der miteinander zu verschweißenden Werkstücke nach dem Stauchen dargestellt.
• Die F i g. 3 zeigt die gleiche Verbindungsstelle beim Gebrauch einer bisher bekannten Vorrichtung. In- den Darstellungen ist die" wärmebeeinflüßtc Zone jeweils schraffiert angegeben.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Erzielung einer wärmebeeipflußten Zone beim elektrischen Abbrennschweißen, wobei die Vorwärmung durch einer zwischen die auseinandergefahrenen, miteinander zu verschweißenden Werkstücke eingeschwenkter Induktor erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegeneinanderstehenden Stirnflächen der Werkstücke in zu ihrer Mittelachse senkrecht verlaufender Ebene den zentrisch eingeschwenkten und während des Vorwärmen in Ruhestellung befindlichen Induktor so weil überragen, daß nach Beendigung des Vorwärmen am Umfang jedes Werkstücks eine nichtglühende Randzone mäßiger Stärke verbleibt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinanderstehenden Enden der Werkstücke die Gestalt eines flachen Kegel- oder Pyramidenstumpfes bzw. eines flachen Kegels oder einer flachen Pyramide haben oder ballig ausgeführt sind: In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 969 898; deutsche Auslegeschrift Nr. 1177 756.