DE1615324C

DE1615324C - Abbrennstumpfschweißverfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1615324C
Authority: DE
Inventors: Sergej I.; Lebedew Wladimir K.; Sacharnow Wasilij A.; Popow Alfred N.; Schinlow Ewgenij I.; Semenow Leonid A.; Kiew Kutschuk-Jacenko (Sowjetunion)
Original assignee: Institut Elektroswarki Imeni E.O. Patona, Kiew (Sowjetunion)
Publication date: 1972-02-03

Description

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Die Erfindung betrifft ein Abbrennstumpfschweiß- Abbrennen, wodurch die Leistungsfähigkeit einer verfahren, bei dem die zu verschweißenden Stücke Widerstands-Stumpfschweißmaschine bei Durchwährend des dem Stauchvorgang vorhergehenden führung des vorgeschlagenen Verfahrens erhöht und ununterbrochenen Abbrennvorgangs fortlaufend mit ihr Energiebedarf vermindert wird,
wechselnder Geschwindigkeit aufeinander zu bewegt 5 Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines werden. Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die

Ein derartiges Abbrennstumpfschweißverfahren, Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

das gegenüber den herkömmlichen Verfahren, bei F i g. 1 eine Einrichtung zum Einspannen des

denen die Bewegung der Schweißstücke mit kon- Schweißstückes, die einen Einzelantrieb besitzt, der

stanter Geschwindigkeit bzw. fortlaufend anwachsen- io auf die stromzuführende Spannbacke einwirkt

der Geschwindigkeit erfolgt, den Vorteil eines ge- (Längsschnitt),

ringeren Energieaufwandes und geringerer Metall- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

Verluste . auch bei Teilen mit großem Querschnitt F i g. 1,

aufweist, ist beispielsweise aus der französischen Fig. 3 eine Einrichtung zum Einspannen des

Patentschrift 1 390 443 bekannt. 15 Schweißstückes, die einen Einzelantrieb besitzt, der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch auf das Schweißstück einwirkt (Längsschnitt),

einen besonderen Bewegungsablauf der zu ver- Zur deutlicheren Erläuterung der Erfindung sind

schweißenden Stücke aufeinander zu den Energie- manche Teile in den Zeichnungen nicht gezeigt,

aufwand und die Metallverluste beim Abbrennen So ist z. B. in F i g. 1 nur ein Teil der Platte 1

weiter zu vermindern. so (beweglich oder unbeweglich) der Stumpfschweiß-

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß maschine gezeigt, auf der die Einrichtung zum Eindie Geschwindigkeit in jeweils gleichen, im Ver- spannen des Schweißstückes befestigt ist.
hältnis zur Zeitdauer des Abbrennvorgangs kurzen, Die Einrichtung besitzt ein Gehäuse 2, stromvorherbestimmten Zeitabständen um einen vorher- zuführende Spannbacken 3 und 4 zum Einspannen bestimmten Betrag erhöht wird. 25 des Schweißstückes S, ein Gleitstück 6, das die Spann-Vorteilhaft werden die Geschwindigkeitserhöhun- kraft P in Richtung des Pfeils A auf das Schweißgen mit Hilfe von Schwingungsbewegungen bewirkt, stück 5 überträgt, und einen Einzelantrieb zur Verdie mindestens einem der zu verschweißenden Stücke Schiebung der Spannbacken 3 und 4 zusammen mit in Richtung von deren gegenseitiger Annäherung dem darin eingespannten Schweißstück 5 längs der erteilt werden. 30 Achse b-b.

Die Schwingungsbewegungen erfolgen Vorzugs- Das Gehäuse 2 der Einrichtung und das Gleitweise mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz. stück 6 besitzen Nuten, die von Anschlägen 7

Eine bevorzugte Einrichtung zum Einspannen bzw. 8 begrenzt sind. In den Nuten sind Wälzeines Schweißstückes in einer Abbrennstumpf- körper 9 angeordnet, auf denen die stromzuführenschweißmaschine zur Durchführung des erfindungs- 35 den Spannbacken 3 und 4 gelagert sind. Zwischen gemäßen Verfahrens, die stromzuführende Spann- den Anschlägen 7 und 8 ist ein Spiel c vorgesehen, backen sowie Elemente besitzt, die die Spannkraft dessen Größe durch die Amplitude der Schwingunauf diese Backen übertragen und von denen minde- gen, die dem Schweißstück 5 beim Abbrennvorgang stens eines mit einem Einspannantrieb verbunden erteilt werden soll, bestimmt ist.
ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die strom- 4° Die Anordnung der Spannbacken 3 und 4 auf zuführenden Spannbacken zusammen mit dem da- den Wälzkörpern 9 gestattet es, die Reibungskräfte zwischen eingespannten Schweißstück längs dessen zwischen den Oberflächen der Backen 3 und 4 und Achse gegenüber den Elementen verschiebbar an- der Nuten des Gehäuses 2 bzw. des Gleitstückes 6 geordnet sind. auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Dadurch ist es

Vorteilhaft sind zu diesem Zweck die ström- 45 wiederum möglich, einen Einzelantrieb recht kleiner

zuführenden Spannbacken auf Wälzkörpern gelagert, Leistung für die Verschiebung der Spannbacken 3

die in von Anschlägen begrenzten Nuten der und 4 zusammen mit dem dazwischen eingespannten

Elemente angeordnet sind, die die Spannkraft auf Schweißstück 5 zu verwenden,

die Backen übertragen, wobei zwischen Backen und Die Betätigung der Spannbacken 3 und 4 erfolgt

Anschlägen ein Spiel vorgesehen ist, das der ge- 50 mittels Druckluft- oder Druckflüssigkeitseinrich-

wünschten Schwingungsamplitude des Schweiß- tungen.

Stückes entspricht: . Der Einzelantrieb zur Verschiebung der Spann-

Zur Verschiebung der stromzuführenden Spann- backen 3 und 4 zusammen mit dem dazwischen ein-

backen zusammen mit dem darin eingespannten gespannten Schweißstück 5 enthält einen Elektro-

Schweißstück längs dessen Achse ist vorzugsweise 55 motor 10 (Fig. 2), der einen Exzentertrieb D

ein Einzelantrieb vorgesehen, der auf mindestens (F i g. 1 und 2) in Drehung versetzt, der mit der

eine Backe einwirkt. unteren Backe 4 mittels einer Hebelanordnung E

Der Einzelantrieb besitzt vorteilhafterweise einen verbunden ist.

Elektromotor, der einen Exzentertrieb in Drehung Als Elektromotor 10 wird zweckmäßigerweise ein .

versetzt, der mit der stromzuführenden Backe über 60 Elektromotor mit regelbarer Drehzahl verwendet,

eine Hebelanordnung verbunden ist. weil dies die Frequenz der Schwingungen zu regeln

Der erwähnte Einzelantrieb kann auch dann ver- gestattet, welche den Spannbacken 3 und 4 zuwendet werden, wenn das Hebelwerk über einen sammen mit dem darin eingespannten Schweiß-Bügel unmittelbar auf das Schweißstück einwirkt. stück 5 erteilt werden.

Die Erfindung gewährleistet eine einwandfreie 65 Der Exzentertrieb D besitzt eine Welle 11, die in

Schweißung von Teilen, insbesondere von solchen Lagern 12 gelagert ist, welche auf einer Stütze 13

mit großem Querschnitt, unter minimalen Verlusten befestigt sind. Die Stütze 13 ist ihrerseits am Ge-

an Metall der Schweißstücke und an Energie beim häuse 2 starr befestigt. Auf dem mittleren Teil der

Welle 11, die bezüglich der Drehachse mit einer Exzentrizität e gelagert ist, ist eine Hülse 14 drehbar gelagert, deren eine Stirnseite mit einer Verzahnung versehen ist. Der Innendurchmesser D₁ der Hülse 14 besitzt die gleiche Exzentrizität e gegenüber dem Außendurchmesser D₂ wie die Welle 11 der Hülse.

Durch Drehen der Hülse 14 gegenüber der Welle 11 läßt sich demnach die Summenexzentrizität des Antriebsmechanismus zwischen O bis 2 e stetig verändern.

Die Stellung der Hülse 14 auf der Welle 11 wird über die Verzahnung an der Stirnseite der Hülse 14, die mit einer Verzahnung 15 im Eingriff steht, eingestellt und drehbar ist, mit Hilfe eines Federkeils 16 auf der Welle 14 axial verschiebbar angeordnet. Uni einen sicheren Eingriff der Verzahnungen zu gewährleisten, sind eine Schraubenmutter 17 und eine Gegenmutter 18 vorgesehen.

Zur Umformung der Drehbewegung des Exzentertriebs D in eine Hin- und Herbewegung ist eine Ringfassung 19 mit Hilfe von Nadellagern 20 auf der Hülse 14 montiert.

Die Ringfassung 19 ist über eine Achse 21 mit der Hebelanordnung E beweglich verbunden.

Die Hebelanordnung E besitzt einen zweiarmigen Hebel 22 mit einer am Gehäuse 2 unbeweglich befestigten Schwenkachse 23. Durch eine Achse 24 ist der Hebel 22 mit einem Zugglied 25 beweglich verbunden, das seinerseits wiederum über eine Achse 26 mit der unteren Spannbacke 4 beweglich verbunden ist.

Unter Verwendung der obenerwähnten Einrichtung zum Einspannen der Schweißstücke arbeitet das erfindungsgemäße Abbrennstumpfschweißverfahren wie folgt:

Das Schweißstück 5 wird zwischen den Backen 3 und 4 eingespannt, wobei die Spannkraft P von dem Einspannantrieb über das Gleitstück 6 in Richtung des Pfeils A auf die Backen übertragen wird. Danach werden, wenn man die Schweißspannung an die Spannbacken 3 und 4 anlegt, die zu verschweißenden Werkstücke fortlaufend aufeinander zu bewegt, ohne daß vor dem Stauchmoment ein Andrücken der Stoßflächen erfolgt. Gleichzeitig wird der Elektromotor 10 eingeschaltet, der über die Kupplung27 eine Drehbewegung auf die Welleil und die Hülse 14 überträgt. Dabei erteilt die Ringfassung 19 dem zweiarmigen Hebel 22 Schwingbewegungen um die Achse 23. Der Hebel 22 versetzt die untere Spannbacke 4 über das Zugglied 25 in hin- und hergehende Bewegungen mit vorgegebener Frequenz und Amplitude.

Gleichzeitig mit der unteren Spannbacke 4 vollführen das Schweißstück 5 und die obere Spannbacke 3 auf Grund der zwischen ihnen vorhandenen Reibungskräfte ebenfalls hin- und hergehende Bewegungen längs der Achse b-b des Schweißstückes 5.

Die Amplitude der Schwingung ist der Summenexzentrizität des Exzentertriebs D direkt proportional.

Die Schwingungsbewegungen können dem in den Spannbacken 3 und 4 eingespannten Schweißstück 5 auch unmittelbar mit Hilfe des obenerwähnten Antriebs erteilt werden, wenn die Hebelanordnung £ mittels eines Bügels 28 (Fig. 3) direkt mit dem Schweißstück 5 verbunden wird.

Auf diese Weise wird also der Grundbewegung,

d. h. der fortlaufenden gegenseitigen Annäherungsbewegung der Schweißstücke, eine Schwingungsbewegung von mindestens einem der Schweißstücke überlagert, wodurch jeweils in gleichen Zeitabständen eine kurzzeitige Erhöhung der Annäherungsgeschwindigkeit der Schweißstücke erfolgt.

Der Schweißvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verläuft dann am günstigsten, wenn die Schwingungsbewegungen der Schweißstücke mit

ίο einer Frequenz von mindestens 1 Hz erfolgen. Die Schwingungsamplitude sollte jedoch nicht zu groß sein, um die Entstehung von Kurzschlüssen an den Stoßflächen der Schweißstücke zu verhindern.

Anschließend läßt man auf die Schweißstücke eine Stauchkraft in Richtung des Pfeils G einwirken. Infolge der Reibungskräfte zwischen den Spannbacken 3 und 4 und dem Schweißstück 5 verschieben sich die Spannbacken 3 und 4 mit dem Schweißstück 5 in den Nuten so lange in Richtung des

ao Pfeils G, bis die Spannbacken die Anschläge 7 und 8 berühren. Dadurch wird das Spiel c aufgehoben, und die Einspanneinrichtung arbeitet nun in üblicher Weise.

Im Stauchmoment wird der Elektromotor 10 abas geschaltet.

Damit ist der Schweißvorgang beendet.
Die Versuche ergaben, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, an Teilen unterschiedlichen Querschnitts Schweißungen mit kleinerer Leistung vorzunehmen, die acht- bis zehnmal kleiner ist als bei Verfahren, die mit konstanter oder fortlaufend anwachsender Abbrenngeschwindigkeit arbeiten.

Gleichzeitig wird die eigentliche Schweißzeit auf die Hälfte bis ein Drittel verringert, wodurch die Leistungsfähigkeit der Schweißmaschine erhöht wird. Auch die Zugaben der Schweißstücke für Wegschmelzen des Metalls beim Schweißvorgang können gleichfalls um das zwei- bis dreifache vermindert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Abbrennstumpfschweißverfahren, bei dem die zu verschweißenden Stücke während des dem Stauchvorgang vorhergehenden ununterbrochenen Abbrennvorgangs fortlaufend mit wechselnder Geschwindigkeit aufeinander zu bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit in jeweils gleichen, im Verhältnis zur Zeitdauer des Abbrennvorgangs kurzen, vorherbestimmten Zeitabständen um einen vorherbestimmten Betrag erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitserhöhungen mit Hilfe von Schwingungsbewegungen bewirkt werden, die mindestens einem der zu verschweißenden Stücke in Richtung von deren gegenseitiger Annäherung erteilt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungsbewegungen mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz erfolgen. 4. Einrichtung zum Einspannen eines Schweißstückes in einer Widerstands-Stumpfschweißmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die stromzuführende Spannbacken sowie Elemente besitzt, die die Spannkraft auf diese Backen übertragen und von

denen mindestens eines mit einem Einspannantrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die stromzuführenden Spannbacken (3, 4) zusammen mit dem dazwischen eingespannten Schweißstück (5) längs dessen Achse (b-b) gegenüber den Elementen verschiebbar angeordnet sind. .

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromzuführenden Spannbacken (3,4) auf Wälzkörpern (9) gelagert sind, die in von Anschlägen (7,8) begrenzten Nuten der Elemente, welche die Spannkraft (P) auf die Backen übertragen, angeordnet sind, und daß zwischen den Backen (3, 4) und den Anschlägen (7, 8) ein Spiel (c) vorgesehen ist, welches der gewünschten Schwingungsamplitude des Schweißstückes (5) entspricht.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der stromzuführenden Spannbacken (3,4) zusammen mit dem dazwischen eingespannten Schweißstück (5) längs dessen Achse (b-b) mit Hilfe eines Einzelantriebs erfolgt, der auf mindestens eine Backe einwirkt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelantrieb aus einem Elektromotor besteht, der einen Exzentertrieb (D), der mit der Backe über eine Hebelanordnung (E) verbunden ist, in Drehbewegung versetzt.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der stromzuführenden Spannbacken (3,4) zusammen mit dem dazwischen eingespannten Schweißstück (5) längs dessen Achse (b-b) mit Hilfe eines Einzel- ■ antriebs erfolgt, der auf das zwischen den Backen eingespannte Schweißstück (5) einwirkt (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen