DE19525891C2 - Verfahren zum Verschweißen von metallischen Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von die gleiche Wandstärke aufweisenden, metallischen Teilen, unter Verwendung einer Anordnung mit einer feststehenden Elektrode und einer an dieselbe angeschlossenen Schweißstromquelle, bei welchem der Schweißstrom in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit geregelt wird, mit welcher die zu verschweißenden Teile an der Elektrode vorbeibewegt werden (DE-PS 9 00 856).

Ein solches Verfahren wird beispielweise zum Verschweißen von Blechen aus Stahl, Kupfer oder Aluminium verwendet. Ein spezielles Einsatzgebiet ist die Herstellung von Rohren, die aus einem längseinlaufenden Metallband geformt werden. Die in Längsrichtung verlaufenden, aneinander stoßenden Kanten eines so geformten Metallbandes werden im Durchlauf miteinander verschweißt. Das dadurch erzeugte Rohr kann zur Fortleitung von Fluiden oder auch als Schutzhülle für Kabel verwendet werden. Zum Verschweißen wird eine feststehende, also nicht abbrennende Elektrode eingesetzt. Der Schweißlichtbogen erhitzt die Kanten des Metallbandes bis zum schmelzflüssigen Zustand. Die wulstfreie Schweißnaht wird vom Material des Metallbandes selbst gebildet. Der Schweißbereich wird bei bekannten Verfahren durch ein inertes Schutzgas, wie beispielsweise Argon oder Helium, gegen den Luftsauerstoff abgeschirmt, um Brandlöcher im Metallband bzw. in den zu verschweißenden Teilen zu vermeiden.

Mit dem Verfahren nach der eingangs erwähnten DE-PS 9 00 856 wird der Schweißstrom während des Schweißvorgangs geregelt. Es sollen dadurch einerseits Brandlöcher in den zu verschweißenden Teilen vermieden und andererseits eine einwandfreie, durchgehend porenfreie Schweißnaht erreicht werden. Dieses bekannte Verfahren wird mit Erfolg eingesetzt. Die entsprechende Anordnung muß jedoch jeweils von einem Fachmann eingerichtet und während des Betriebes überwacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren zu so gestalten, daß es auch von weniger geübtem Personal ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß zunächst mit dem Material der zu verschweißenden Teile und deren Wandstärke als Parametern unter Einhaltung einer optimalen Schweißnaht Schweißstromkurven für mehrere, unterschiedlich ausgeführte Teile aufgenommen werden, durch welche die für den Schweißvorgang erforderliche Stromstärke zwischen den Punkten Stillstand der Teile- und Arbeitsgeschwindigkeit derselben erfaßt werden,
• - daß die aufgenommenen Schweißstromkurven danach jeweils in einer mit der Anordnung verbundenen speicherprogrammierbaren Steuerung abgespeichert werden und
• - daß jede Schweißstromkurve getrennt von den anderen Schweißstromkurven einem eigenen Element einer an der Anordnung angebrachten Bedieneinheit zugeordnet wird.

Mit diesem Verfahren kann ein Bündel von Schweißstromkurven zur Herstellung von einwandfreien Schweißnähten durch einen Fachmann aufgenommen und jederzeit abrufbar gespeichert werden. Damit ist die Arbeitsweise einer Anordnung zum Verschweißen von bewegten metallischen Teilen so festgelegt, daß sie im Bedarfsfall auch durch weniger geübte Personen benutzt werden kann. Jede einzelne Schweißstromkurve wird materialabhängig (Art und Wandstärke des Materials) für eine optimale Schweißnaht aufgenommen und in der speicherprogrammierbaren Steuerung abgespeichert. Jede Schweißstromkurve gibt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher die zu verschweißenden Teile bewegt werden, die jeweilige Stromstärke vor. Schwankungen oder bewußte Änderungen der Geschwindigkeit werden daher automatisch berücksichtigt. Es ergibt sich eine stets optimale Schweißnaht. Zur Einstellung der richtigen Schweißstromkurve braucht der die Anordnung bedienende Maschinenführer nur beispielsweise einen Schalter in die dem eingesetzten Material entsprechende Stellung zu bringen. Die Anordnung ist dann betriebsbereit.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 2 und 3 zwei unterschiedliche Schnittbilder aus Fig. 1.

Fig. 4 mit dem Verfahren aufgenommene Schweißstromkurven.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden für die Herstellung eines Rohres aus einem Metallband beschrieben - stellvertretend für alle Teile, die mit diesem Verfahren verschweißt werden können. Das Metallband kann aus Stahl, Kupfer oder Aluminium bestehen.

Ein Metallband 1 wird längseinlaufend durch ein nur schematisch angedeutetes Formwerkzeug 2 zu einem Schlitzrohr 3 (Fig. 2) geformt. Im Schlitzrohr 3 stoßen die sich in dessen Längsrichtung erstreckende Kanten des Metallbandes stirnseitig aneinander. In der durch eine Elektrode 4 angedeuteten Schweißeinrichtung werden die Kanten des Metallbandes 1 miteinander verschweißt. Es ergibt sich dadurch ein aus Fig. 3 ersichtliches Rohr 5 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Schweißnaht 6. Der Schweißbereich kann durch Zuführen eines inerten Schutzgases, wie Argon oder Helium, gegen den Sauerstoff der Umgebungsluft abgeschirmt sein.

Der Schweißlichtbogen zum Verschweißen der Kanten des Metallbandes 1 wird aus einer Schweißstromquelle 7 gespeist. Das Rohr 5 wird während des Betriebes von einer Abzugseinrichtung 8 in Richtung des Pfeiles P bewegt. Die Abzugseinrichtung 8 wird von einem Elektromotor 9 angetrieben. Der zur Elektrode 4 fließende Strom ist in seiner Höhe durch ein Potentiometer 10 einstellbar, das durch ein zur Anordnung gehörendes Handrad 11 verstellbar ist. Die Anordnung weist außerdem einen Stufenschalter 12 mit Stufen I bis X auf. Sie ist außerdem mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS, also einer intelligenten Regeleinrichtung, ausgerüstet.

Das Verfahren wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:
Von einem Fachmann werden zunächst der SPS die Daten des zu verschweißenden Metallbandes 1 als Parameter aufgegeben. Das sind zumindest das Material und die Wandstärke desselben. Es kann zusätzlich auch der Durchmesser des zu erzeugenden Rohres 5 mit eingegeben werden. Gegebenenfalls kann auch die Art des eingesetzten Schutzgases als Parameter berücksichtigt werden. Danach wird die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens durch Betätigung eines Hauptschalters eingeschaltet, so daß alle Teile derselben betriebsbereit sind. Das Handrad 11 für das Potentiometer 10 steht in Position "O". Der Stufenschalter 12 wird auf Position I gestellt. Die Schweißstromquelle 7 wird durch Schließen des Schalters 13 eingeschaltet, so daß zwischen der Elektrode 4 und dem Rohr 5 bzw. dem Metallband 1 ein Schweißlichtbogen SL brennt.

Das Rohr 5 wird jetzt mit zunehmender Geschwindigkeit durch die Abzugseinrichtung 8 in Richtung des Pfeiles P gezogen.

Dabei wird der Schweißstrom I (Fig. 4) durch Verstellen des Potentiometers 10 mittels des Handrades 11 proportional zur Geschwindigkeit V des Rohres 5 erhöht, so daß durchweg eine optimale, porenfreie Schweißnaht 6 entsteht. Das erkennt der das Verfahren durch führende Fachmann an der Farbe der Schweißnaht bzw. an der Farbe des aufgeschmolzenen Materials des Metallbandes 1. Die Nachführung des Potentiometers könnte aber auch automatisch mittels einer auf Farbänderungen reagierenden Sensorik vorgenommen werden. Der Schweißstrom wird mittels des Potentiometers 10 solange nachgeführt, bis das Rohr 5 mit der für den Betrieb vorgesehenen Arbeitsgeschwindigkeit abgezogen wird.

Der der Arbeitsgeschwindigkeit entsprechende Wert des Schweißstroms I wird in der SPS abgespeichert. Die SPS bildet dann beispielsweise die aus Fig. 4, in welcher der Schweißstrom I in Ampere über der Abzugsgeschwindigkeit V in m/min des Rohres 5 aufgetragen ist, erkennbare Stromkurve I mit linearem Verlauf zwischen den Punkten "S" für Stillstand und "A" für Arbeitsgeschwindigkeit. Die Stromkurve I ist damit für das eingesetzte Metallband 1, dessen Parameter der SPS aufgegeben worden sind, der Stufe I des Stufenschalters 12 zugeordnet. Wenn mit der Anordnung später ein Rohr aus einem Metallband mit den gleichen Parametern hergestellt werden soll, braucht nur der Stufenschalter auf Stufe I gestellt zu werden. Das Verfahren läuft dann nach Einrichtung der Anordnung automatisch.

Anschließend oder auch zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt können vom Fachmann Rohre 5 aus anderen oder gleichen Materialien, aber mit anderer Wandstärke verschweißt werden. Der Stufenschalter 12 wird dann jeweils auf eine andere Stufe eingestellt. Die den jeweiligen Parametern entsprechenden Stromkurven I bis X werden in der SPS abgespeichert und der jeweiligen Stufe des Stufenschalters 12 zugeordnet.

Statt des Stufenschalters 12 kann auch eine andere Bedieneinheit eingesetzt werden. Das kann beispielsweise eine Tastatur sein. Jede aufgenommene Schweißstromkurve wird dann einer Taste der Tastatur zugeordnet. Als Bedieneinheit kann grundsätzlich auch ein Computer eingesetzt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung für zehn Schweißstromkurven I bis X ausgeführt. Es können auch mehr oder weniger als zehn Schweißstromkurven aufgenommen werden. Die Bedieneinheit wird dann entsprechend angepaßt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verschweißen von die gleiche Wandstärke aufweisenden, metallischen Teilen, unter Verwendung einer Anordnung mit einer feststehenden Elektrode und einer an dieselbe angeschlossenen Schweißstromquelle, bei welchem der Schweißstrom in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit geregelt wird, mit welcher die zu verschweißenden Teile an der Elektrode vorbeibewegt werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zunächst mit dem Material der zu verschweißenden Teile und deren Wandstärke als Parametern unter Einhaltung einer optimalen Schweißnaht Schweißstromkurven (I-X) für mehrere, unterschiedlich ausgeführte Teile aufgenommen werden, durch welche die für den Schweißvorgang erforderliche Stromstärke zwischen den Punkten Stillstand (S) der Teile und Arbeitsgeschwindigkeit (A) derselben erfaßt werden,
• - daß die aufgenommenen Schweißstromkurven (I-X) danach jeweils in einer mit der Anordnung verbundenen speicherprogrammierbaren Steuerung (STS) abgespeichert werden und
• - daß jede Schweißstromkurve (I-X) getrennt von den anderen Schweißstromkurven einem eigenen Element einer an der Anordnung angebrachten Bedieneinheit zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwen­ dung eines Stufenhalters (12) als Bedieneinheit jeder Schweißstromkurve (I-X) einer Stufe des Stufenschalters zuge­ ordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwen­ dung einer Tastatur als Bedieneinheit jeder Schweiß­ stromkurve eine Taste der Tastatur zugeordnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines herzustellenden Rohres (5) als weiterer Parameter berücksichtigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Art einem gegebenenfalls eingesetzten, den Schweißbereich umgebenden Schutzgases als weiterer Parameter berücksichtigt wird.