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Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen von, insbesondere Stahlfeinblechen:
-Die: Erfindung betrifft ein Verfahren, und eine Vorrichtung -zum Versähl@Teißen
von insbesondere Feinblechen;, vorzugs= weise umlegierten Stahlfeinblechen, für
Blechdicken. ab 0 97 bis -- etwa 3 mm-Es ist ein Verfahren zum Stumpfschweißen
von 'vorwiegend hochlegierten Blecheng bekannte welches auf der Anwendung eines
Plasmastrahles beruht. Durch die hohe hiergi-ekonzentraton dieses Strahles werden
die zu verschweißenden Stirnflächen über die ganze Wsrkstückdicke aufgeschmolzen.
Der flüssige Werkstoff wird beiseite geschoben und: nach dem Brenner läuft der geschmolzene
vVerkstoff wieder zusammen. Dies aird durch die Oberflächenspannung bewirkt. Die
durch das Auseinanderschieben des Jerkstof es entstehende Öffnung # wrird 'als-
sogen. Schlüssellocheffekt bezeichnet.
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Ferner ist eine Vorrichtung bekannt, «reiche zum 'Stumpfschweißen
von legierten Feinblechen verwendet wird. Der Strom wird hierbei über zwei Elektrodenrollen,
welche oberhalb und unterhalb der zu verschweißenden-Bleche entlanggeführt werden,
zugeführt, wodurch einentsprechendes Wärmezentrum erzeugt wird. Um eine Erwärmung
beider Bleche und damit eine einwandfreie Verschweißung zu gewährleisten,. werden
auf die Stoßstellen Folien aufgelegt, die bei der Stromverteilung auf die Blechkanten
als Strombrücke dienen. Voraussetzung ist,' daß; die Folien unbedingt mutig auf
die Naht aufgebracht werden, wozu entsprechende Führungseinrchtungen vorhanden sein
müssen. Dazu wird eine sogen. Zeiteinrichtung verwendete Der für die;Verschweißung
nach` diesem Verfahren .erforderliche Anpreßdruck der Blechkanten aneinander wird
durch die Ausdehnung bei der E'rwärmung -bewirktindem. die Bleche vorzugsweise elektromagnetisch
gespannt werden, so daß die Ausdehnung nur in Richtung der Blechkanten zueinander
erfolgen kann. Dazu kommt der durch
die Elektroden rollen ausgeübte
statische Druck in vertikaler Richtung. flachteilig bei dem g-enän:nten Verfahren
ist, daß es nur für hochlegierte Bleche anget@lendet verden . kann, wobei die Blechstärke
nicht unter 3 mm liegen darr. Bei der erwähnten Vorrichtung ist, bedingt durch Gien
hohen ,npreßdruck der Elektroden.-allen, ein großer Verschleiß derselben zu verzeichnen,
so daZ eine erstsprechende Lagerheltung an Ersatzteilen notwendg istt Der du-r-ch
die Schiveißgeschvrindigkeit bedingte 11ärmeeinfluß au .C die Blechkanten bewirkt
Einen Verzug der Bleche, s o daß ein zusätzliches Richuen er-Lorderlz ch' ist. Bereits
geringe .:"LLbiveichungen der Folie aus der 'Mittellage bringen eine Minderung,
der Schweißnahtgüte mit sich. Ein wesentlicherNachteil ist das nachträgliche W.rmebehündeln
der Nähte, uxn Rißbildungen zu: vermeiden. .Eine Dichtschweißung ist nicht möglich,
da Porenbildung auftritt. =enn legierte Bleche verschweißt iserden sollen, ist je,eils
eine --wolie entsprechender Zusammensetzung zu versenden. Daraus ergibt sich die
Notwendigkeit einer großen Lagerhaltung verschiedenartiger Folien. Zweck der -.'riindung
ist es, ein . Sch",leißverfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete
Vorrichtung zu entwickeln, oomit die geschilderten Nachteile beseitigt jserden können,
indem das Versch"lreißen von -wie bisher unlegierten aber auch -legierten Blechen
ohne Verzrrendung von Folien ermöglicht wird, die nachträgliche tr;ärmebehandlung
entfällt 'und eine Porenbildung vermieden wird, d.h. daß auch solche Schweißnähte
hergestellt .erden können, die eine Dichtheit gewährleistet, wie dies beisyielsije:'#se
bei Behältern für Gase oder Flüssigkeiten der Fall ist, -Weiterhin soll erreicht
werden, daß Bleche unter 3 mm Stärke unter den genannten Bedingungen miteinander
verbunden werden körnen:.
Aufgabe der @rändung ist die Sch,-ffung
eines Schweißverfahrens und der dazu. erforderliche. Vorrichtungwelche `e2igiiet
sind] die Stahlfeinbleche unter Ailj@rendung des bereit= bak@nntsn l"lasmasci'iz-jei-,I#@verfalz-rens
miteinander zu verbinden, wobei gegenüber dem bisher bekannten Stand d er Technik
eine größere. Schs,#aeil-2#geschW-indigkeit erreicht Verden soll und eine Naehbearbcitung
der Schweißnaht ni.c.I1 <ä mehr erforderlich ist. - -Erfindungsgemäßrr c3.e iuT:--@--be
durch ein Verfnhren gelöst, bei v-velcliem der Scllj£eif l ichtbo#en, vorzur-sweise
ein: l'lasmalichtbogen., mittels eines magnetischen Feldes so abgelenlkt ,#:ird"
da13 die Schmelzzone weit Gsnu_g vom :@nsa.@z:.-unkt des den Lichtbogen. umgebe-viden
äußeren. Schutza.,srrt;=,ntels entsteht, d.h. vörzu-,*-steis- in dessen, Zentrum,
..r--Uhrend die l-olung ## # l#wm en eli=vrom @-*leti@chen @,@:_n@:voreine # ein
n=.:ILa-r-nt# riolitun t, in der .:eise erfolgt, -dar; der Lichtbögen nicht negativ
beeinr l uß1, die von ob,n fand unten von chutzJ@Ls ur.@s@ :=lt, ;ird und bei rel:
Lj_v hoher @ch:seihges , schwindigheit eine I@Fahtlätun=`z er_olt.
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Die zur Duf-chiihrung des Verfahrens erforderliche Vorrichtun- besteht
aus der. Kombination der folgenden teils bel@unnten Merkmale- . a) einem. lchzbo:generzeugenden
Bre-nner, um welchen ein Lagnet derart angeordnet is u, daß dessen, rölscliuhe vorzugs"hreise
in. Höhe der Düsenöffnung in einer hreisringaüsschnittb,.ier ihren. g°rü2ster. ähxzlichen
(rundfle- che enden und _ibst@.nä aufweisen, -wobei zwischen den Polschuhen ein,
nichtmagnetischer .--erksto'i angeordnet ist und die Gri-i-Li äiläche vorzugsweise
mit der Düsenöffnung in einer Ebene liegt,; b) einer um die hohtbogendüse- angeordneten
Dingdüse, durch Welche das das Schüielzbad vor der '-,tmosphäre schützende Gas derart
ausgeUasen @,wrdp da:3 -es kegelförmig >auseina nderströmt und eine schlitzende
Glucke, über dem Plasmabogen
und dem #'D"crimelzbad bildet c) einer
elektromabnetischen Slannvorrichtung, deren Mägnetspulen und zugehörigen Eisenkerne
in nichtme:gne tischen Merkstoff eingebettet und vorzugsweise vertikal zum Lichtbogen
in dessen Arbeitsrichtung angeordnet sind, wobei der der Oberseite der Spannplatte
zugewandte Spulenteilvorzugsweise mit einer _Platte aus nichtmragnetischem ierkstoff
abgedeckt ist; d) einer Schweißun-@erlage, die mit einer sclriialbenschv"anzförmigen
Nut versehen ist, in deren Lätte sich ein vorzugsweise rechteckiger oder quadr=atischer
Stab befindet, welcher an seiner. Unterseite eine Il ille aufweist, die mitt=els
in der Scnvreißunterlage angebrachter Bohrungen. mit einem ebenfalls in der Schweißunterlage
befindlichen Kanal in. Verbindung steht # wdilrend der Stab an seiner Unterseite
in 'gestimmten abständen -luernutezi auf@,eist und an seinen Oberkanten mit schrägen
Nuten versehen ist, wobei der Stab aus hitzebeständigen, nichtleitenden Material
besteht; _ -e) einer Scth;@Tei_(ibadsicherun6, die von einem mehratomigen Gas, vorzugsweise
aaasserstoff -in-Verbindung mit einen inerten Gas, vorzugsweise =rgon, in seinem
von der @-ic:rksto-Lfdicke abhänbi@@en Mischungsverhältnis gebildet wird, welches.
auf die Sch@;.reißnah-clvurzelseite gespült wird;.
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f) einer Andrückvorrichtung zur Eixierun, :des, zu vrschwei-Benden
Materials im unmittelbaren Bereich der Sciiwei13zone mittels -@üälz- oder Gleitkärpern,
die vorzugsweise mittels @'ederkraf t angepreßt we=rden.: Die erfindungsgomäße -Ausführung
weist ge#_"en:_ber den bisher bekannten die folgenden Vorteile aufs Der 'Energieverbrauch
liegt niedriger als beispielsweise beim Foliens tumofnahtschvcihvcr@:hrn, aas sich
tünstip; au=f
Diese einfache BedientLTi"ä`jreise spart ' Zelt un-i vermeid e
t weitest;ehend 3nstelluriL:e 21er
bz:>>. not:-rendi`;e lang-. wierige Versuche,
um die no-@iandig;en Pür=meter zu finden. Die zur Durchf -_hrun- des erfindu'@.#@@m#3en
jTrfah._°en# notwendige Vor-_r-ich-vung soll nachstehend an einem «us'ihrun`sbeispiel
n-Iher .erläuterte zjerden. !s zeigen: Fig. 1: einen L:--itngsschnitt durch die
erfindun@:Yemäße _`ius-Führung der -Vor richtung, Fig. 2: einen wu ers c@:i tt aurch
die erf inc'Lun.-s gemäß e ALusf ührung
, .
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Fib. 3den Lichtbogen erze,ugc-:nden 3r enner, Fig: 4: die Andrück-vor-vichtung
in :er Seiten=-nsicht
f Die iagnetspulen 11 sind vorzugsweise vertikal zum Lichtbogen
in -dessen Arbctsrichtung angeordnet. Der der Oberseite der Slianrflätten'- zuge.sj@zdte
Soülenteil ist mit einer lattb,14 aus nichtmagnetischem :vlerkstoff abgedeckte Dieses
Anördn ung be,iirktdaß der Dichtbogen nur ganz geringfügig durch das i3 der Z.eicinanS
nicht dargestellte der SI.)ünnvorricil.',-ung bee'=_nf_lußt wird. Um ein Eindringen
von S-wuers soff in das Schmelzbad von unten, d. h. in die xScllrieißnih,Turzel,
zu: vermeiden, ist die' Sei iieißunterl<zge mit einer scl?ialbenscllv.=zfärmigen
Nut
15 ver-, sehen, in deren -Mitte sich ein vorzugäivciso. rechteckiger
oder uua dratischer St -ab
16 befindet. Dieser reist -an. seiner Unterseite
eine -Rille
17 auf, welche durch: Bohrungen.
18
mit einem Kanal 19,
der in -,der Schweißunterlage angeordnet ist, in Verb in<<ang steht. Der Stab
16 ist an seiner Unterseite mit _t(;uernLvten 20 versehen, 1.iährend die Oberkanten
schräge Nuten
2! aufweisen. Der-Stab 1:6 besteh aus einem nicht leitenden
ni-tzebeständi gen Material: Das Schutzgas strömt über den Kanal 19 durch die Bohrungen
`f8 in die Rille
17 ein und fließt von dort. -über die :,@üernu t en 20 und
die schrägen Nuten 21 -zur Unterseite des "terksto*"f es Luid- umspült dabei die
Soh?"eißnahtwurzelseiteo Als Schutzgas wird ein mehratomiges Gas ver#viendet,: welches
vorzu;sweise aus einer %ischung von -Wasserstoff in Ver:- . bindüng mit inertem
Gas, vorzugsweise Argon, besteht. Das lvls cli'dng sVEr ilal tnis ist abhängig von
- der - @'erlis, o:di eke Die %Iagne ten 1;2 des den Lichtbogen erzeugenden Brenners
22 sind so angeoränet@ dah die Polschuize 23 in Höhe der Düsen-Öffnung 24 in: einer-kreisringausschnittähnlichen
Grundfläche 23 enden und h:i er ihren. geringsten Abstand 26 aufwies en.
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ZNisc. en den .Polschuhen 23 ist vorzugsweise ein nich@tmagnetischer
derkstoff 27 angeordnet, fig: 3 zeigt den Brenner 22 au seinandergezogen dargestellt.
bie Düsenöffnung 24 liegt im Betriebszustand in- Höhe der Grundfläche 25..
Um
ein einwandfreies @-uliegen des ierkstcffes im un@üttelbaren Scilvieißbereich zu
erzielen, was zur Erzeu-'uneiner ein@i:::ncJ.freien echtrieißnallt Llnerläßlich
ist, sind zur -jz;Tierun`; des zu verschwei-@enden i;@iateriz:@l s@lzl@öl°@:-"er
@@ . an`ebracht, die iüitteis ledern 28 gegen den @Jerkstaff gedrückt ierden. D:udurch
-iairdd;-#@E üie zu verbindenden iiii unillittelb;##@ren )"j'ciiJr eißbtrtich tL@J_len
a -v.Teiscii. Der nachlz#uA,#n(I.e 'Versatz uf d lzr>öri @er v-rhinde=c't: ein ._'@u'@@°eilllen
des unmittelbar hinter dem !'iich;bögen noch nichi; erstarrten öcxuuel_zb:des ixli
oll :u:t=cetenc@@r aiärriesi)unnun`sn bzw. -.:erksz,c>':iver.oz°znu.n@en.. .Die
:@lzkörE>er 27 l-önnen P.-.uch (-durch Gleitschuhe o, ä.
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ersetzt jerden: Dgl. k@,nr. der @n_;rel@druck auch "4uLca aine starr-.
4 f`C" 1. T GJ # :.t 'l VFr'r#inü.un ", eine Stcll ychw>ui#e:, hC"71rkt #.,jerden.
!'iCV8.1Z.t@r,eZ' 27 sind 1.n 1seII1 des Lichtbobens unmittelbar vor bzw. vor `und-
Clinte#r "21i:seII än@eorärlev,