DE1909941A1

DE1909941A1 - Einrichtung zur induktiven Stossschweissung und Druckverformung von Metallen

Info

Publication number: DE1909941A1
Application number: DE19691909941
Authority: DE
Inventors: Cudakov Vjaceslav A; Chrenov Konstantin K; Kalnisevskij Vlad Kommunarovic; Klejman Vladimir L; Fisis Michail M; Malcev Boris M; Nikolajev Vjaceslav M; Stroganov Konstantin V
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1968-03-05
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1970-08-20
Also published as: US3603760A; FR2003257A1

Description

Patentanwälte

ZELLENTIN u. LUYKEN

3000 München 22
fc 6

Institut elektrosvarki im.E.O.Patona 26. Febr. 1969 Kiew / UdSSR, ul. Gorkogo 69 _p ^

EIKEIGHTUNG ZUR INDUKTIVM STOSSCHWEISSUHG UND DRUCKVER-

E¹ORlSUNG VON METALLEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur induktiven Schweißung und zur Druckverformung von Metallen, vorzugsweise auf eine Schweißvorrichtung für rohrförmige Werkstücke ·

Bit vorliegende Erfindung kann ihre Anwendung finden bei Maschinen zum Ein- und Aufziehen von rohrförmigen Werkstücken, wie 4ie- Betätigungsstangen von Kraftfahrzeugen, sowie zum Durchbrechen und Abpressen solcher Teile.

Allgemein bekannt sind Vorrichtungen zur induktiven Stoßschweißung und Druckverformung von rohrförmigen Werkstücken, deren Hauptteil ein Induktor mit mehreren Windungen ist. Der Induktor hat bei derartigen Vorrichtungen die Form eines Solenoides

mit einem Magnetfeldkonzentrat or im Hohlraum· Der Konzentrator ermöglicht die Herstellung der Rohrverbindungen mit ringförmigem Schweißnahtverlauf.

009834/1158

BAD ORIGINAL

Bei Anwendung eines Induktors mit der Form eines Solenoides ergibt sich· eine Schweißverbindung, bei der die Schweißnaht den gleichen Verlauf hat wie die Induktorwindungen, also spiralenförmig gewunden ist. Bei einem solchen Nahtverlauf ist aber die Dichtheit der Verbindung nicht immer ausreichend. Anderenseits verursacht der innerhalb des Mehrwindungsinduktors liegende Magnetfeldkonzentrator zusätzliche Energieverluste, .da er immer mit Spalt gegenüber dem Induktor angeordnet wird. Ein Konzentrator trägt außerdem zur Verwickelung des Aufbaus des Induktors (des Arbeitsorgans der Vorrichtung) bei.

Diese. Ursachen sind es, warum die Schweißvorrichtungen der obenbeschriebenen Art und damit) die induktive Schweißmaschinen mit diesen Vorrichtungen einen verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad haben« Schon der Auslegungswert des Wirkungsgrades liegt bei ihnen unter 50 %· Ia Betrieb werden aber kaum 10..«20^ erreicht. Daher ist jede Verringerung der zur Erzeugung von unwirksamen Magnetfeldern,im Induktor und Konzentrator aufgewandten, Energiemenge ein wichtiges Problem.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenbeschriebenen Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur induktiven Stoßschweißung und Druckverformung von Metallen vorzugsweise eine Schweißvorrichtung für rohrförmige Werkstücke zu entwickeln, die den nicht nützlichen Energieverbrauch "herabsetzen und damit den Wirkungsgrad der ganzen Schweißanlage steigern läßt.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur in- ' duktiven Stoßschweißung und Druckverformung von Metallen vorzugsweise zur Schweißung von Rohrwerkstücken gelöst, deren Hauptteil ein Induktor mit mehreren Windungen ist. Erfindungsgemäß ■

009834/1158·

BAD ORiQiMAL

ist der Innen- und/oder Außendurchmesser der Induktorwindungen über Induktorlänge nicht konstant und die Gestaltung der zu den Schweiß stücken weisenden Induktorfläche wird aus der Bedingung der Konzentration des Magnetfeldes in der Schweißζone gewählt.

Nach der Erfindung ist es insbesondere vorteilhaft, den Innendurchmesser der Induktorwindungen in de* Richtung zu der Scnweißzone zu verfeinern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es dagegen vorteilhaft, den Außendurchmesser der Induktorwindungen in Richtung zu der Schweißzone zu -vergrößern.

Der Erfindungsgedanke wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur induktiven ßtoßschweißung von Rohrwerkstücken im Längsschnitt.

Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Vorrichtung ebenfalls im Längsschnitt.

Wie €&ee die Zeichnung erkennen läßt, stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur induktiven Stoßschweißung von rohrförmigen Werkstücken einen Induktor mit mehreren Windungen dar· Während der Schweißung ergibt sich innerhalb des Induktors eine Zone, in der die Magnetfeldstärke erhöht wird· Biese Zone erstreckt sich quer zur Induktorachse und kann im beliebigen Querschnitt des Induktors liegen· Bie höchste Magnetfeldkonzentration ergibt sich bei der zentralen Lage der erwähnten Zone im Induktor. In diesem Falle wird die mittlere Windung 1 (Fig. 1) des Induktors als Magnetfeldkonzentrator ausgebildet, der einen mit dem Windungsspalt 2 zusammenfallenden schrägliegenden Schlitz hat. Die senkrechte Lage der Eonzentations-

009834/1158

zone zur Induktorachse ermöglicht die Herstellung von zuverlässigen dichten Rohrverbindungen·

Um einen ringförmigen Nahtverlauf zu erhalten, wird der Inneiv und/oder Außendurchmesser der Ihduktorwindungen 1 nicht konstant über Induktorlänge gewählt. Die zu den Schweißstücken weisende Induktorfläche 3 wird für den gleichen Zweck so gestaltet, daß sich die höchste Magnetfeldstärke in der Schweißzone ergibt.

Die vorliegende Erfindung kann zur induktiven Stoßschweißung von Bohrwerkstücken verschiedener Durchmesser angewandt werden. Bei kleinen Rohrdurchmessern, bei denen die Rohrstücke innerhalb der Schweißvorrichtung angeordnet werden, bleibt der Innendurchmesser der Induktorwindungen konstant während ihr Außendurchmesser in der Richtung zu der Schweißstelle zunimmt.

Bei Schweißung von weiteren Rohren, bei denen die Schweißvorrichtung innerhalb der Rohrstücke angeordnet wird, bleibt dagegen der Außendurchanesser konstant, während der Innendurchmesser in Richtung zu der Schweißsstelle abnimmt»

Die vorgeschlagene Schweißvorrichtung hat eine verhältnismäßig einfache Kühlung, da der Megnetfeldkonzentrator ein Bestandteil des Induktors ist. Als Kühlmittel können verschiedene Medien zur Anwendung kommen, jedoch hat die Wasserkühlung die höchste Wirksamkeit.

Die Kühlkanäle werden durch die Nuten 4 in den Induktorwindungen gebildet, die mit einem Metallband 5 verschweißt werden.

Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsvariante nach Fig. 1 nur in der

009834/1158

Herstellungsweise.

Man fertigt zunächst den Magnetfeldkonzentrator 6 mit Kühlnut 7· Alsdann schließt man an diesem beiderseits die Induktorwindungen 8 durch Schweißung, Lotung o.a. an. Man kann auch zunächst den Induktor aus einem Rohr wickein und dann an diesem den fertigen Konzentrator anbringen.

Die letζbeschriebene Schweißvorrichtung ist etwas einfacher und leichter herzustellen als die vorangehende. Außerdem wird die Auswechselung des Konzentrators des Konzentrators erleichtert, dessen zu den Schweißstücken zugekehrte Fläche während des Betriebs durch hohe Wechselbeanspruchungen stark verschleißt wird.

Die obigen Darlegungen lassen erkennen, daß der nutzlose Energieverbrauch bei der vorgeschlagenen Schweißvorrichtung, in Form eines Mehrwindungsinduktors, der gleichzeitig auch die Eigenschaften eines Magnetfeldkonzentators besitzt, geringer wird als bei bekannten Vorrichtungen dieser Art. Der Vorteil wird durch konstruktive Vereinigung des Induktors mit Konzentrator erreicht. Diese Vereinigung trägt auch zur konstruktiven Vereinfachung der Vorrichtung bei.

Außerdem hat die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung eine höhere Lebensdauer, da die Induktorkühlung die Abnutzung der V/indimgsisolation weitgehend verhindert. Eine Schweißvorrichtung mit derartigen Kühlung läßt sich außerdem in eine selbsttätige Fertigungsstraße eingliedern.

009834/11S8

Claims

/B.LtNiiN u. LUYKEN " *"" ' '

δ · PATENTANSPRÜCHE:

1, Vorrichtung zur induktiven Stoßschweißung und Druckverformung von Metallen, vorzugsweise Schweißvorrichtung für rohrförmige Werkstücke, mit einem Mehrwindungsinduktor, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und oder Außendurchmesser der Induktorwindungen (1, 8) über IHduk-Lorlänge nicht konstant ist und die zu den Schweißstücken weisende Induktorfläche (3, 9) eine solche Gestaltung hat, bei-4ea?tf^ das Kraftfeld zur Schweißzone zusammengezogen wird.
2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Induktorwindungen (1, 8) in dear Richtung zu der Schweißzone abnimmt.

J. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß äer Außendurchmesser der Induktorwindungen (1, 8) in de« Richtung zu der Schweißzone zunimmt.

00983A/1158