DE1962184A1

DE1962184A1 - Verfahren zur Herstellung von sich verjuengenden Masten

Info

Publication number: DE1962184A1
Application number: DE19691962184
Authority: DE
Inventors: Tomoyoshi Kawato; Takashi Kusakabe; Toshiyuki Ono
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-12-11
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1970-06-25
Also published as: GB1298564A; US3648008A; FR2025890A1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

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P-I980: 43

NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISIIA Tokyo, Japan

Verfahren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten oder konischen Rohren. Bei der Herstellung von Beleuchtungsmasten bzw, sich verjüngenden Masten mit rationellen Querschnitten für verschiedene Arten von Baumaterialien wird ein vorgeformtes, sich verjüngendes Rohr zwischen verkleinerte Formwalzen bzw. Patrizenwalzen eingesetzt, deren Kaliber auf l/n der Länge eines herzustellenden, sich verjüngenden Mastes verringert sind. Wenn dieses Rohr mit einer Geschwindigkeit gezogen wird, die η-mal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der Formwalzen, wird das Schweißen an zueinander passend gemachten Längsrändern des Rohres durchgeführt, so daß die gewünschten Produkte mit einer vergleichsweise kleinen Vorrichtung hergestellt weiden können.

Es wurden bereits Verfahren für die Herstellung von sich verjüngenden Masten in rationeller Fabrikatioxisweise vorgeschlagen, wobei der Mastquerschnitt, verglichen mit dem an beiden

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Enden gleichen Querschnitt herkömmlicher Masten, allmählich zu einer Stelle hin verengt. Solche Verfahren sind in der Praxis durchgeführt worden, führen jedoch zu ziemlichen Schwierigkeiten wegen der Ausbildung der Verjüngung. DLe bekannten Verfahren kann man in zwei Gruppen aufteilen. Die Verfahren der einen Gruppe bestehen darin, den gleichbleibenden Rohrdurchmesser so zu verringern, daß er seine Größe; fortschreitend ändert, die Verfahren der anderen Gruppe bestehen darin, vorgef ornite, sich verjüngende Rohre an ihrem Nahtteil zu verschweißen. Bei der ersteren Gruppe ist kein Schweißverfahren erforderlich, da jedoch das Herste1lungsverfahren kompliziert ist und sich überlappende Behandlungsstufen notwendig sind, ergeben sich hohe Kosten. Außerdem wird das Aussehen nicht immer sehr gut· Das letztere Verfahren ist insbesondere für die Massenherstellung vorteilhafter. Wird dabei das sich verjüngende Rohr als Basis nach dem Thermatool-Schweißverfahren hergestellt ·, können diese Verfahren als Radial-Zylinder-Verfahren, als Wagenverfahren oder als Verfahren mit großem Vofschubrad gemäß der US-Patentschrift 3 329 329 für die Vorrichtungen herangezogen werden, welche die Nahtteile halten. Bei dem ersten Radial-Zylinder-System wird ein 'Rohr, das eine so dünne Wandstärke hat wie ein si.ch verjüngender Mast, bezüglich des Querschnitts zu einem Polygon verformt, bei dem zweiten Verfahren vom Wagentyp ist es schwierig, U- förmige Rinnen zu bilden, außerdem ist der in der Praxis auftretende Verlust groß_ä wenn ein Wagen von zehn oder mehreren Metern Länge bewegt wird. Im Vergleich dazu treten solche Nachteile bei dem dritten Verfahren, dem Verfahren mit dem großen Vorschubrad nicht auf. Um jedoch nach diesem Verfahren einen sich verjüngenden Mast von beispielsweise 15 m herzustellen, ist es erforderlich, große Walzen von 5 «ι Durchmesser zu verwenden. Eine derartig große Walze ist nicht nur teuer, sondern weist auch bezüglich der Anordnung und des Betriebs ziemliche Nachteile auf, so bestehen

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BAD ORIGINAL

beispielsweise beträchtliche Schwierigkeiten beim Auswechseln der VaJ ze::, weiterhin ist das St aunhschweißen derartig großer Walzen ungenau, so daß die geschweißten Teile nicht bevorzugen sind·

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und es mit Hilfe einer Kompaktvorrichtung zu ermöglichen, sich verjüngende Masten genau, einfach und auf wirkungsvolle Weise herzustellen.

Dies wird erfindungsgemäß durch verkleinerte Form- bzw. Λ

Patrizenwalzen erreicht, deren Kaliberlängen auf l/n der Länge des herzustellenden, sich verjüngenden Mastes > verringert werden. Während ein vorgeformtes, sich verjüngendes Rohr, das zwischen solche verkleinerte Formwalzen eingesetzt ist, genau ausgerichtet wird, wobei die Geschindigkeit n-inal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der Formwalzen, wird die Schweißung an dem mit Nut versehenen bzw. gerillten Teil durchgeführt.

Das erwähnte große Vorschubrad hat auf seine Weise Vorteile, um jedoch sich verjüngende Masten von 15 m Länge für Straßenbeleucht ungsinas t en oder Leuchtmasten herzustellen, sind eine Anzahl von großen Walzen von 5 m Durchmesser erforderlich, ( so daß die Vorrichtungen zum Bewegen derartig großer Walzen auch sehr grcrß ausgeführt werden müssen. Andererseits sind die Einrichtungen für die Bewegung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Walzen alle verkleinert, deren Kaliberlängen auf l/n der der Masten*verringert sind. Nimmt man an, daß die Kaliber auf 1/2 verringert sind, so macht im allgemeinen der gesamte, ins Auge gefaßte Mechanismus l/k aus und sein Volumen sowie sein Gewicht beträgt 1/8. Das Ausrichten bzw. aufeinander Abstimmen der Zuggeschwindigkeit des

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Rohres als Ausgangsbasis und der Umfangsgeschwindigkeit der

Fornwalzen kann durch elektrische Steuerung bzw. Regelung des Antriebsinotors oder durch elektrische oder mechanische Einrichtungen wie das Untersetzungsverhältnis in einem Getriebe exakt vorgenommen werden. Das Ausgangs- bzw. BaJLsrohr wird mit der Seite mit engem Durchmesser in die Formwalzen eingesetzt und davon dazwischengezogen, so daß der Preßdruck der Walzen auf das Rohr so eingestellt ist, daß zwischen Rohr und Walzen eine Reibung oder ein Schlupf auftreten kann, wodurch das Ausrichten bzw. Abstimmen leicht und unkompliziert erreicht wird. Als Schmiermittel auf den Walzenoberflächen verwendet man Schneidöl oder emulgiertes Öl, damit der Schlupf zwischen ihnen vollständig zwischen flüssiger Reibung und Feststoffreibung reguliert werden kann. Dadurch wird die gewünschte Abstimmung sichergestellt, so daß ein genauer Betrieb mit geringerer Antriebsleistung ausgeführt werden kann. Dementsprechend.können sich verjüngende Masten mit einer Vorrichtung kleiner Größe genau, leicht und mit gutem Wirkungsgrad hergestellt werden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht im genauen Schweißen an dem Nahtteil. Wie vorstehend im Falle des großen Vorschubrades erwähnt, ist es, da die Stauchung und formgebende Bearbeitung der Walzen zumeist in Längs- und Breitenrichtung zu dem sich verjüngenden Basisrohr ausgeführt wird, schwierig, den Nutwinkel für die V-Nut in dem Basisrohr auszubilden. Im Falle des Therraatool-Schweißverfahrens, welches unter Ausnutzung des Skineffekts und des Eigenkapazitätseffekts eines hochfrequenten Stroms arbeitet, besteht eine große Diskrepanz zwischen den Teilen mit höchster Temperatur und denen, die dem höchsten Preßdruck ausgesetzt- sind, so daß das Schweißen nicht unter Optimalbedingungen durchgeführt werden kann. Bei den verkleinerten Formwalzen gemäß der

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Erfindung sind die Arbeiten für die Stauchung und die Formgebung auf ein vorgeformtes, sich verjüngendes Rohr konzentriert. Der V-förmige Nutrand ist passend ausgebildet und die Teile mit höchster Temperatur und höchstem Druck fallen annähernd zusammen, so daß das Schweißen unter Optimalbedingung durchgeführt werden kann. Dadurch sind sowohl das Aussehen als auch die Festigkeit des sich verjüngenden Rohres hervorragend.

Da die verkleinerten Formrollen natürlich mit niedrigeren Kosten hergestellt werden können, wird auch die Fertigung der damit hergestellten, sich verjüngenden Masten wirtschaftlich. Da außerdem die Walzen oft durch neue wegen des Verschleißes ersetzt werden müssen und diese Austauschkosten die Produktionskosten s^tark belasten, verringern die erfindungsgemäßen verkleinerten Formwalzen diese Art von Kosten auf ein wirtschaftliches Maß. Schließlich können noch- die Kosten für die Zubehörmechanismen zu den Formwalzen und die Antriebsleistung stark gesenkt werden.

Dadurch, 'daß die V-Nut geeignet ausgebildet werden kann, und erfindungsgemäß die Teile, wo die höchste Temperatur und der höchste Druck auftreten, annähernd die gleichen sind, wird auch die Stromversorgung für das Thermatool-Schweißen wirtschaftlich. Zusammengenommen ermöglichen diese Fakten die eigentliche Herstellung von sich verjüngenden Masten.

Schließlich sollen erfindungsgemäß die sich verjüngenden Masten mit hohem Ausbeutegrad hergestellt werden. Bei dieser Art der Herstellung von sich verjüngenden Masten wird ein sich verjüngendes Rohr aus einer Grundplatte vorgeformt, die die Form eines Trapezes mit zwei parallelen gegenüberliegenden Seiten und zwei gleichlangen, diese Seiten verbindenden

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Seiten hat. Diese Form wird im folgenden als Trapezform bezeichnet. Danach werden die in Längsrichtung aneinanderstoßenden Ränder verschweißt und so der sich verjüngende, aus einem Stück bestehende Mast hergestellt. Wenn das Basismaterial zwischen die Walzen eingeführt und geformt wird, so daß gerade Längsränder für das Schweißen entstehen,

bei,
so liegen derartigen Bearbeitungen unvermeidbar Bndteile vor, deren Verschweißen unmöglich ist. D. h. daß am Anfang der Zuführung des Basismaterials zwischen die Walzen das Schweißen durchgeführt wird, nachdem die Längsränder zwangsweise zueinander gefügt wurden. Am Endteil des Basismaterials wird ein Führungsstück, welches den Nutwinkel für die Verschweißung herstellt, weggenommen, so daß das Schweißen an den Endteilen, nicht möglich ist und die Länge der nicht verschweißten Teile von dem Walzendurchmesser abhängen. Bei den bekannten Verfahren mit großen Formwalzen ist der nicht verschweißte Teil lang und die Verlust teile an beiden Enden groß. Bei den erfindungsgemäß verkleinerten Formwalzen liegt die Stelle des Aufeinandertreffens der Längsränder nahe der von Mittelpunkt zu Mittelpunkt der beiden Walzen gehenden Linie und das Führungsstück kann sich ebenfalls diesem Punkt nähern, so daß die nicht verschweißten Teile an beiden Enden, d. h. die Verluste, stark verringert sind, so daß die Erzeugnisse mit hohem Ausbeutegrad hergestellt werden. Im einzelnen bedeutet dies, daß die Verluste an beiden Enden im Vergleich zu den nach den bekannten Verfahren hergestellten Produkten um ein Vielfaches verringert sind und zwischen 2o und ko mm liegen, so daß dadurch die Herstellungskosten ebenfalls verringert werden.

Die vorliegende Erfindung verwendet verkleinerte· Formwalzen, deren Kaliberlängen auf l/n der Länge des herzustellenden, sich verjüngenden Maste^s reduziert sind. Der Wert η dieses

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Ileduktionsverhaltnisses ist willkürlich gewählt, wobei bevorzugte Werte im allgemeinen im Bereich zwischen 2 und Io liegen, d. h. wenn der Wert unter 2 liegt, geht der durch die Verwendung der verkleinerten Formwalzen bedingte Vorteil verloren und die Verkleinerung der ausreichenden Anordnung und der V-förmige Nutwinkel kann nicht in dem passenden Bereich vorgesehen werden und die optimalen Stellen für Temperatur und· Druck sind zum Zeitpunkt des Thermtool-Schweißens nicht gleich. Wenn der Wert η über Io liegt, sind die Formwalzen zu klein für ein genaues Formen von sich verjüngenden Masten, so daß die Vorteile infolge der wesentlichen Verkleinerung gering sind. Das Abstimmen zwischen der Umfangsge- f schwindigkeit der Formwalzen und der Zuggeschwindigkeit des Basisrohrs ist schwierig genau aufrechtzuerhalten.

Bevorzugte Werte liegen' zwischen k und 71 womit sich verjüngende Masten von Io bis 3o "i unter voller Ausnutzung der erfindungsgemäßen Vorteile herstellen lassen.

Bei der Herstellung wird ein vorgeformtes, sich verjüngendes Rohr mit seinem Ende mit dem kleineren Durchmesser zwischen die Formwalzen eingesetzt und gezogen, wobei das Ziehen auch erforderlichenfalls umgekehrt ausgeführt werden kann. Eine Basisplatte, die, wie später beschrieben, ausgeschnitten ist und an einem Ende schmal, am anderen Ende breit ist und der Länge des herzustellenden, sich verjüngenden Mastens entspricht , wird zu einer U-Form oder O-Form vorgeformt und danach zwischen den Formwalzen zu einem kreisförmigen Querschnitt geformt, so daß sie geschweißt werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung, bei der die Rotation der Walzen eingestellt wird, kann der gewünschte Zweck dann erreicht werden, wenn das sich verjüngende Basisrohr mit dem Ende mit dem größeren Durchmesser eingesetzt wird. In diesem Fall ist die

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Zugkraft vorteilhafterweise vergleichsweise niedrig, jedoch müssen die Formwalzen genau abgeglichen rotieren, denn wenn diese Abstimmung mangelhaft ist, insbesondere wenn die Rotation der Walzen verzögert wird, wird in dem Kaliber ein Basisrohr gebildet, das hinsichtlich des Durchmessers breiter ist als der Kaliber, so daß die Längsränder nicht zueinander passen und die Schweißung nicht ausgeführt werden kann. Wenn andererseits das Einsetzen mit dem Ende mit dem kleineren Durchmesser erfolgt, wenn die Walzen in ihrer Rotation etwas verzögert sind, dient die Dehnungskraft dazu, die Rotation so zu verstärken, daß die beiden Kanten in bett vorzugter Weise gestaucht bzw. geformt werden. Die Walzen werden deshalb mit einer geringen Verzögerung gesteuert, wenn ein Rohr mit dem Ende mit dem kleinen Durchmesser eingesetzt wird, da dadurch ein bevorzugtes Stauchschweißen möglich wird, selbst wenn in der Ziehgeschwindigkeit oder der Antriebsgeschwindigkeit der Walzen eine Schwankung auftritt und an beiden Enden der Grundplatte Ungleichmäßigkeiten verbleiben.

Auf diese Weise sind die Zuggeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit natürlich mit einer angenäherten Genauigkeit aufeinander abgestimmt. Diese Abstimmung wird durch die Untersetzung der Antriebsgeschwindigkeit des Motors für die Formwalzen und die eines Motors für das Ziehen des Basis- w rohres hervorgerufen, d. h. das Basisrohr wird mit einer Geschwindigkeit gezogen, die η-mal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen. Die Abstimmeinrichtung wird auf eine vorher festgelegte Höhe des Verzögerungsverhältnisses durch einen Ketten-, Wellen- und Getriebemechanismus fixiert, die von einem anpaßbaren primären Antriebsmotor bewegt werden. Es kann eine ähnliche Reguliereinrichtung angeordnet werden, die mit Öldruck arbeitet,oder die Formwalzen sind lediglich so angebracht, daß der Anpreßdruck auf ein Basisrohr geeignet

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eingestellt werden kann, wodurch ein Schlupf zwischen dem Basisrohr und den Formwalzen bewirkt werden kann, der im umgekehrten Verhältnis dazu steht, so daß die gleiche Abstimmung bei dem mechanischen oder bei dem elektrischen Verfahren vorgesehen wird. Die Abgleichung bzw. Abstimmung kann auch mit Reguliereinrichtungen erzielt werden, wo Reibung und dergleichen für die Rotation der Walzen ermöglicht wird. Für den Fall, daß ein Basisrohr ziemlich dick ist und für das Stauchschweißen aufgrund der verkleinerten Formwalzen eine große Kraft erforderlich ist, verwendet man Ultraschall zur Verringerung des Reibungswiderstandes, wobei der Rei- i

bungswiderstand beim Ziehen auf ein Mehrfaches verringert wird. Zwischen den Formwalzen und dem Basisrohr sollte ein Schmiermittel wie Maschinenöl oder emulgiertes Öl verwendet werden, das das Thermatool-Schweißen elektrisch nicht beeinflußt . Das Schmiermittel soll hinsichtlich seiner Wirkungsweise und Verwendungsmenge überprüft werden, wenn die Anpasswalzen hinsichtlich ihres Drucks auf das Basismaterial eingestellt werden, um die gewünschte Abstimmung zu erzielen·

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher veranschau- " licht. '

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung zur Herstellung eines sich verjüngenden MasteS . gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Formwalzen.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht teilweise das Stadium der zu schließenden Nut zwischen den Formwalzen.

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- Io -

Fig. 4 zeigt in -einer Draufsicht die Herstellung eines sich verjüngenden Masters mit den bekannten großen Walzen und insbesondere teilweise den Zustand der zu schließenden Nut.

Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Temperatur- und Druckverteilung bei dem Thermatool-Verschweißen gemäß der Erfindung, verglichen mit dem Verfahren mit den großen Walzen.

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine Ausgangs- bzw. Basisplatte.

Fig. 7 zeigt in einer Schrägansicht die Verformung der Basisplatte zu einem annähernd kreisförmigen Querschnitt.

Fig. 8 zeigt in einer Schrägansicht das erfindungsgemäß hergestellte Produkt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden verkleinerte Formwalzen 1 und 2 verwendet, die jeweils mit Kalibern 11 und 12, versehen sind, die auf l/5 der Länge eines sich verjüngenden, herzustellenden Mastens reduziert sind. Es reicht deshalb aus, wenn die Durchmesser dieser Fonnwalzen 1 und 2 für einen sich verjüngenden, 15 m langen Masten 1 m oder weniger betragen, wodurch das für die Herstellung der erfindungsgemäßen Walzen erforderliche Material unter l/loo verringert wird, verglichen mit den bekannten großen Walzen, deren Durchmesser 5 m oder mehr beträgt. Ein Kaliber 11 der Formwalze 1 besteht insbesondere aus einem Kontaktmaterial für die elektrische Leitung für das Hochfrequenz-Widerstandsschweißen. Wenn jedoch ein Schweißkopf für das Schweißen fest angeordnet ist, werden die Seiten lla und 12a der Kaliber 11 und 12 von Dreh^achsen ik genau durchsetzt. Deshalb sind die

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Seiten lib und 12b zu der Wellenachse l4 stark abgeschrägt, wodurch die Komiswirkung vervielfältigt wird. Deshalb ist ein Kontakt für das Hochfrequenz-Wide3~staridsscliweißen fest an der einen Seite 12 angebracht, wodurch eine gute Kontaktgabe während des gesamten Zugprozesses des Basisrohres 3 ^er~ folgen kann. Eine solche Kontaktgabe ist von bestimmten Faktoren abhängig, was jedoch für eine geringe Einstellung der Anordnungslagen des Kontakts und dergleichen entsprechend der Verjüngung in Richtung des Schweißens nicht erforderlich ist. Das Basisrohr 3 wird auf jeden Fall zwischen die Formwalzen 1, 2 eingesetzt und wenigstens eine der Formwalzen 1, ^ 2 drückt das Basisrohr gegen die andere. Das Basisrohr wird so herausgezogen, daß die Geschwindigkeit fünfmal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit, wobei eine genaue Abstimmung vorliegt. Das Rohr ist dabei genau ausgerichtet.

Die erfindungsgemäßen Formwalzen können so konstruiert sein, daß sie das Stauchschweißen an dem Rohr 3 entsprechend dem Durchziehen des Rohres ändern oder einstellen, welches eine U- oder O-Form erhält. Das Pressen dient also zum Formen des Rohres, das hinsichtlich seines Widerstands gegen das Stauchbzw. PeU€Tschweißen fester wird und sich zu dem engen Durchmesser hin ausbildet. Gleichzeitig wird eine annähernd gleiche Anpressung zwischen den beiden Längsseiten bewirkt, ί so daß eine gute Schweißung ausgeführt werden kann. Wenn jedoch der Druck' der Walzen nicht kontinuierlich geändert oder eingestellt wird, wird ein Raum zwischen den beiden Seiten des U-förmigen oder O-förmigeii Basisrohres 3 geschaffen, der an der Seite mit dem großen Durchmesser breit ist und an der Seite mit dem kleinen Durchmesser eng ist, wodurch der Widerstand bei der Formgebung auf der Seite des großen Durchmessers klein ist, wo jedoch der Raum groß ist. Diese Verhältnisse

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sind auf der Seite des kleinen Durchmessers umgekehrt. Die Andrückkraft an die verkleinerten Formwalzen kann über dem ganzen Ziehprozeß festgelegt sein.

Bei der beschriebenen Ausfuhrungsform erfolgt die Hochfrequenz-Widerstandsschweißung entsprechend der Formgebung beim Ziehen, d. h. das Schweißen ergibt die Naht 4, indem ein Hochfrequenzstrom durch die Kontaktgeber 7> 7 zu der V-förmigen Nut 5 für das Hochfrequenz-Widerstandsschweißen geführt wird, wobei die Nut einen Winkel zwischen 3 und 8 , insbesondere zwischen 5 und 8 hat, der von der Nutungswalze 6 herrührt. Dieses von der Firma Thermatool Machine Company of Rochelle, N.Y., entwickelte Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahren wird allgemein Thermatool-Schweißen genannt. Dabei wird eine Hochfrequenz von 200 bis 450 JcHz durch direkte elektrische Leitung, auf die Schweißnut 5 über die Kontaktstellen 7 üb ertrag en. In diesem Fall wirken der Skineffekt und der Eigenkapazität serfektv'so zusammen, daß die Kontaktstellen 7 und die Endteile der Nut 5 konzentriert auf etwa lloo bis 12oo° C aufgeheizt werden. Die so erhitzten Teile werden durch den Preßdruck zwischen den beiden Walzen angedrückt und gestaucht bzw. feuergeschweißt. So wurden beispielsweise verschiedene Arten von Basisrohren 3 mit Stärken von 3,ο bis 4,o mm mit einer Leistung von 15o bis 4oo kW, insbesondere 2oo bis 3oo kW über die Kontaktstellen 7 durch einen Hochfrequenzstrom mit J⁰⁰ ^^s 6oo kHz, insbesondere 2oo bis 4oo kHz mit einer Schweißgeschwindigkeit von Io bis' 4o m/min, insbesondere 2o bis 4o m/min geschweißt. Alle Schweißungen wurden glatt und exakt ausgeführt.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Widerstandsschweißen wird die V-förmige Nut 5 ordentlich geformt und die Stelle der hohen Temperatur und die aneinander grenzende Stelle für die Staachverschweißung fallen genau zusammen.

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In den Figuren 3 und k sind anhand von Vergleichsfällen einmal die erfindungsgemäße aneinandergrenzende Stelle und die V-förmige Nut und die der herkömmlichen großen Walzen gezeigt. Man sieht die bevorzugte V-förmige Nut 5 und die Stoßstelle 8 im Vergleich zu der V-förmigen Nut 24 und der Stoßstelle 25 des Basisrohres 23 mit den herkömmlichen großen Walzen 21, 22.

In Fig. 5 sind die Verschweißbeziehungen gezeigt. Die Verteilungskurven der Temperatur an der die Naht bildenden V-Nut und der Anpreßdruck gemäß der Erfindung sind jeweils mit gestrichelten Linien gezeichnet, wobei unter der Temperatur im Diagramm a und dem Druck im Diagramm b der Teil mit der höchsten Temperatur und der Teil mit dem höchsten Druck genau übereinstimmen, was in Beziehung zu dem Zustand der nahtbildenden V-Nut gemäß Diagramm c gezeigt ist. Das Schweißen erfolgt somit unter Optimalbedingung. Andererseits decken sich bei den herkömmlichen großen Walzen, was mit ausgezogenen Linien dargestellt is, die Kurven in den höchstbelasteten Stellen nicht, der höchste Druck liegt vor der Stelle der höchsten Temperatur, so daß die Schweißbarkeit weitaus unter der der vorliegenden Erfindung liegt.

Die erfindungsgemäßen Eigenschaften sind entsprechend dem Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahren bestens ausgenützt, und es können sich verjüngende Masten mit einer Geschwindigkeit hergestellt werden, die in einer Höhe von 2o bis ko m/min liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht allein auf das Thermatoolschweißen beschränkt. Erfindungsgemäß kann die bevorzugte V-Nut 5j wie erwähnt hergestellt werden, wobei die annähernde gleiche Produktionsgeschwindigkeit wie beim Thermatool-Schweißen auch bei Schweißverfahren wie dem Widerstandsschweißen verwendet wird,

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- l4 -

wo das Schweißen auf der V-förraigen Nut 5 ausgeführt wird, wenn eine Elektrodenwalze rechtwinklig zu dem Rohr angedrückt wird, es kann auch ein Elektronenstrahlschweißverfahren verwendet werden, wo die Hitze auf ein au schweißendes Teil konzentriert wird, damit ein brauchbares Schweißen mit niedriger elektrischer Leistung ausgeführt werden kann. Wenn eine Beschleunigung der Produktionsgeschwindigkeit nicht erwünscht ist, ist es auch möglich, unabhängig Kohlenstoff- oder andere Elektroden sowie irgendwelche andere Schweißverfahren zu verwenden,' biespielweise verschiedene Arten von Lichtbogenschweißen, wo der Schweißdraht die Elektrode ist, Elektroschlackenschweißen oder dergleichen. Anstelle der Zuführung von hochfrequentem Strom über die Kontaktstellen 7 wurde auch ein Lichtbogenschweißen ausgeführt, wobei das Schweißen glatt mit einer Geschwindigkeit von 1,5 bis 1,7 m/min ausgeführt wurde. Dabei wurden die großen Walzen mit 5 m Durchmesser natürlich nicht verwendet. Der Schweißkopf, Schweißmaschinenteile und die Bedienungsleute näherten sich der V-Nut ungeschützt. Das übliche Schweißverfahren wurde

mit einer üblichen Schweißvorrichtung ohne Schwierigkeiten ausgeführt. .

Die nachstehenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern.

BEISPIEL 1

Aus einer 3 mm starken Stahlplatte aus SS4l Stahl wird, wie in Fig. 6 gezeigt, eine trapezförmige Basisplatte 15 ausgeschnitten, deren Basis 5&1 nun, deren Oberseite 245 mni und deren Länge 8lo5 mm beträgt. An der Oberseite wird ein Loch ' 19 für den Haken der Ziehbank vorgesehen. Die Basisplatte 15 wird über dem Querschnitt zu einer 0- oder U-Form vorgeformt,

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so daß die beiden Seiten l6 einander gegenüberliegen und das Ende 17 einen Durchmesser von 2oo bis 2o8 mm bildet. Der Durchmesser in der Richtung parallel zu der die beiden Seiten l6 verbindenden geraden Linie beträgt 2o3 bis 2o8 mm, der Durchmesser senkrecht dazu 3oo bis ·2ο5 mm. Das Ende l8 hat einen Durchmesser von 83 bis 89 mm, wobei der Durchmesser in Richtung parallel zu der geraden Verbindungslinie der beiden Seiten l6 zwischen 86 und 89 mm und der Durchmesser senkrecht dazu zwischen 83 und 86 mm liegt. Das in Fig. 7 gezeigte vorbereitete Basisrohr 3 hat Abstände zwischen den beiden Seiten l6 zwischen ko bis 5° mm an der Seite mit den großen Durchmessern und zwischen I^ und 19 mm an der Seite mit den kleinen Durchmessern. D*ie derartig vorbereiteten Rohre werden mit den Seiten l8 zwischen die verkleinerten Pormwalzen 1 und 2 eingesetzt, die auf η * 5 reduziert sind Die Walzen 1 und 2 üben einen Andruck von etwa 8 t aus und sind durch die Nutungswalze 6 geführt, die zwischen den beiden Seiten l6 angeordnet ist. Für einen leichten Druck auf die beiden in Berührung gebrachten Teile ist eine Druckwalze 9 vorgesehen. Wenn die beiden Seiten l6 genau verbunden sind, wird ein Strom mit einer Leistung von 3°o kW mit einer Frequenz von 4oo kHz für das Thermatool-Schweißen zugeführt. Nach diesem Verschweißen werden Erhöhungen der Schweißraupe mit einer Vorrichtung zum Entfernen der Schweißraupe abgeschnitten. Die Zuggeschwindigkeit des Basisrohres, d. h. die Schweißgeschwindigkeit beträgt 3° m/min, die Schweißzeit bis 18 s bei einer zusätzlichen mittleren Handhabungszeit von 48 s für einen Mast. Die erzeugten Produkte in Form von sich verjüngenden Masten sind in Fig. 8 gezeigt. Die Längen der nicht geschweißten Teile 26 in der Schweißlinie k betragen 2o bis 3o mm an der Seite l8 mit dem kleinen Durchmesser und 3o bis 5o min an der Seite 17 mit dem großen Durchmesser.

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Dementsprechend werden an beiden Enden 52,5 mm abgeschnitten, so daß man einen hervorragend geschweißten, sich ve'rjungenden Mast von 8ooo mm Länge erhält. Für die Erzeugung von tausend Masten pro Tag werden l4 Stunden benötigt, so daß von einer Massenproduktion gesprochen werden kann. Bei einer Massenuntersuchung von sich verjüngenden Masten bezüglich der Genauigkeit des Kreisquerschnitts ergeben sich Fehlergrenzen auf der Seite des großen Durchmesserendes 17 von unter 2,5 mm und auf der Seite l8 mit dem kleinen Durchmesser von o,2 bis o,5 mm. Derartige Erzeugnisse sind für Telefonmasten in der Stadt geeignet, deren Verjüngungsverhältnis 1/75 beträgt .

BEISPIEL 2

Beim Schweißen des gleichen Basisrohres wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen wird ein Strom von Io kV und und 23 A, d. h. 23o kVA, über Kontaktstellen 7 als gleicher Hochfrequenzstrom für das Thermatool-Schweißen zugeführt. In diesem Falle beträgt die Zuggeschwindigkeit, d. h. die Schweißgeschwindigkeit, 2o m/min, wobei das Erzeugnis, welches genauso gut wie das des Beispiels 1 ist, im Mittel von 52 s pro Stück hergestellt werden konnte inklusive Handhabungszeit.

BEISPIEL 3

Beim Schweißen des gleichen Basisrohres wie in Beispiel 1 unter der gleichen Bedingung wird ein Strom von 12 kV und 3o A, d. h. 360 kVA, über Kontaktstellen 7 als gleicher Hochfrequenzstrom für das Thermatool-Schweißim zugeführt« In diesem Falle wird eine Zuggeschwindigkeit von ko m/min bevorzugt, wobei das Erzeugnis genauso gut wie das des Beispiels 1 ist und kontinuierlich im Mittel innerhalb 45 s pro Stück inklusive Handhabungszeit hergestellt werden kann.

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BEISPIEL *t

Es wird eine Platte aus SS4l-Stahl mit einer Stärke von 21 mm in Form einer trapezförmigen Basisplatte ausgeschnitten, deren Basis eine Länge von 253° mm» deren Oberseite eine Länge von 127o mm und deren Länge 3°2oo mm beträgt. Die Basisplatte wird bezüglich des Querschnitts 0- oder U-förmig nach dem Verfahren von Beispiel 1 vorgeformt, so daß der Zwischenraum auf der Seite des großen Durchmessers 66 bis 75 nun und auf der Seite des kleinen Durchmessers 28 bis 33 mm beträgt. Derartige Basisrohre werden in großer Stückzahl vorbereitet. Wie in Beispiel 1 werden diese Rohre mit den Seiten der kleinen Durchmesser eingesetzt und zwischen den verkleinerten Formwalzen 1 und 2 gepreßt, deren Kaliber auf η a 7 reduziert sind. Im vorliegenden Fall werden die Formwalzen t und 2 zur Verminderung der Reibung jeweils mit Ultraschall von 2o kHz beeinflußt. Für die Ausführung der Schweißung wird ein Hochfrequenzstrom wie in Beispiel 1 von 28 kV und 5a A (l4oo kVA) zugeführt. Die Zuggeschwindigkeit des Basisrohres beträgt 3° m/min, die Gesamtzeit inklusive Handhabungszeit 3 bis 5 min pro Stück. An beiden Enden werden loa mm abgeschnitten, um sich verjüngende Masten von Jo m Länge zu erhalten, bei denen die Eigenschaften der geschweißten Teile gut sind. Die Erzeugnisse werden bevorzugt als sich verjüngende Masten für die Elektrizitätsversorgung, Signalmasten, verschiedene Arten von Baumaterialien und dergleichen verwendet.

BEISPIEL 5

Aus einer SS4l-Stahlplatte von k,ο mm Stärke wird eine trapezförmige Basisplatte mit einer Basis von Io3o mm,· einer Oberseite von 560 mm und einer Länge von llllo mm ausgeschnitten.

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Diese Basisplatte wird bezüglich des Querschnitts in eine
O- oder U-Form gebracht, bei welcher der Abstand auf der großen Durchmesserseite von 45 bis 5o mm und auf der Seite mit kleinem Durchmesser von 15 bis 19 mm unter den üblichen Bedingungen beträgt. Derartige Basisrohre sind in Fig. 7 gezeigt.
Diese Rohre werden zwischen die erfindungsgemäß verkleinerten Formwalzen 1 und 2 eingesetzt,· deren Kaliber auf η = 5
verringert sind. Wenn die Nutungswalze 6 zwischen die beiden Seiten eingeführt wird, wird an diesen längsseitigen, einander angepaßten Teilen eine Isolation aufgebracht. Daran wird ein Strom von 5 V und 66000 A (33° kVA) für das Widerstandsschweißen angelegt. Die Zuggeschwindigkeit des Basisrohres 3 wird variierend in dem Bereich von 3o bis 4o m/min geändert. In allen Fällen erhält man die bevorzugten Schweißungen.
Einschließlich der Anpassungszeit benötigt man 60 bis 7o s
pro Stück. Die beiden Enden werden Jeweils ^ mm abgeschnitten, so daß man sich verjüngende Rohre von 11 m Länge erhält, die vorzugsweise als Stahlrohre für die Elektrizitätsversorgung mit einem Gewicht von 271 kg verwendet werden.

BEISPIEL 6

Es wird die gleiche Basisplatte wie in Beispiel 5 verwendet, auf der Schweißnuten von etwa 15 jeweils an beiden Seiten
ausgebildet sind. Der Querschnitt wird in eine 0- oder U-Form gebracht. Dieses Basisrohr wird zwischen die gleichen
verkleinerten Formwalzen 1, 2 wie in Beispiel 5 eingesetzt.
Die Nutungswalze wird als Führung für den bekannten Schweißdraht als Elektrode anstelle der Elektrodenwalze in Beispiel 5 verwendet, so daß ein automatisches Lichtbogenschweißverfahren/ durchgeführt werden kann, wenn dieser Schweißdraht dem zu
schweißenden Teil kontinuierlich zugeführt wird. Die Schweißgeschwindigkeit beträgt in diesem Fall 1,5 bis 1,6 m/min und das Basisrohr 3 wird entsprechend dieser Schweißgeschwindigkeit

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gezogen. Die Formwalzen 1 und 2 werden für eine Drehgeschwindigkeit eingestellt, die l/5-mal so hoch ist wie die Zuggeschwindigkeit, Bei diesem Beispiel werden hervorragende, sich verjüngende Masten erzielt. Pro Stück werden einschließlich Handhabungszeit 8 min benötigt, da jedoch beim automatischen Lichtbogenschweißen kaum Erhöhungen auftreten, kann ein Entfernen nach dem Schweißen entfallen wie in jedem-Beispiel für solche Erzeugnisse.

BEISPIEL 7

Ss wird rostfreier Stahl der gleichen Größe wie in Beispiel 1 und ein Elektronenschweiß/verfahren auf die gleiche Weise wie in diesem Beispiel verwendet. Dabei werden in bekannter Weise die Elektronen von dem Draht in der oberen Säule auf den Brennpunkt der Nagnetlinse in der unteren Säule eingestellt, so daß der Strom in einer Breite von unter 2 mm durch die Öffnungsplatte fokussiert wird. In der Basisplatte wird bei diesem Beispiel ein Strom von 3o kV und loo mA von den Kontaktstellen 7 zugeführt, so daß das Schweißen unter guten Bedingungen bei einer Schweißgeschwindigkeit (Zug) von etwa 2 m/min ausgeführt wird. Wenn der Strom loo kV und 3oo mA (3o kVA) beträgt, wird das hervorragende Schweißen durchgeführt, das selbst bei einer Schweißgeschwindigkeit von 2o m /min oder mehr auf gleiche Weise durchgeführt wird. Das
/Dedeutet, daß ,die zugeführte elektr. Leistung ausreicht und 1/10 von den Beispielen 1 bis k beträgt. Die nach diesem Beispiel aus rostfreiem Stahl hergestellten sich verjüngenden Masten sind schön geformt und werden bevorzugt als Flaggenmasten oder in Räumen und insbesondere als Straßenbeleuchtungsmasten und dergleichen verwendet, die zur Verschönerung einer Stadt beitragen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisplatte, die entsprechend der Größe eines vorher festgelegten, sich verjüngenden Maste S₁ ausgeschnitten ist, zu einer Form mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgeformt wird, daß das vorgeformte, sich verjüngende Rohr, bei dem beide Seiten der Basisplatte in geeignetem Abstand gegenüberliegen, zwischen verkleinerte Formwalzen mit" Kaliberlängen eingesetzt werden, die auf l/n der Kaliberlänge des herzustellenden, sich verjüngenden MasteS reduziert sind, daß die gewünschte" Andruckkraft auf eine oder beide der Formwalzen so erfolgt, daß beide Längs-. Seiten des Basisrohres zusammengestaucht werden, und daß das Schweißen auf einem genuteten Teil des Basierohres für den sich verjüngenden Mast durchgeführt wird, welcher mit einer Geschwindigkeit gezogen wird, die η-mal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der verkleinerten Formwalzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Längsseiten eines vorgeformten, sich verjüngenden Basisrohres·ein Abstandgeschaffen wird, der auf der Seite des großen Durchmessers groß ist und allmählich zum Endteil mit dem kleinen Durchmesser hin kleiner wird, und daß das Rohr zwischen verkleinerte Formwalzen eingesetzt und daraus herausgezogen wird, wobei ein fester Anpreßdruck ausgeübt wird, der annähernd gleich auf eine oder beide der Formwalzen wirkt, so daß an einem genuteten Teil geformt und geschweißt werden kann.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verkleinerte Formwalzen verwendet werden, bei denen der Wert n.im Bereich zwischen 2 und Io liegt.

k. Verfahren nach Anspruch 3 ι dadurch gekennzeichnet, daß verkleinerte Formwalzen verwendet werden, deren Wert η zwischen 4 und 7 liegt.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Kaliber der verkleinerten Formwalze quer zur Drehachse der Formwalzen ausgebildet ist und daß die andere Seite, wo die Verjüngung vervielfacht ist, so ausgebildet ist, daß sie bezüglich der Achse stark abgeschrägt, ist.

6. Verfuhren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisplatte, die entsprechend der Größe eines vorher festgelegten, sich verjüngenden MasteS j ausgeschnitten ist, mit einem annähernden Kreisquerschnitt vorgeformt wird, daß das sich verjüngende, vorgeformte Basisrohr, bei dem in Längsrichtung die beiden Seiten der Basisplatte in geeignetem Abstand gegenüberliegen, zwischen den verkleinerten Formwalzen eingesetzt werden, deren Kaliberlängen auf l/n der Länge des herzustellenden, sich verjüngenden Maste S, reduziert ist, daß ein Führungsteil zwischen die beiden Längsseiten des Rohres gesetzt wird und auf eine oder, beide Seiten der Formwalzen eine gewünschte Anpreßkraft wirkt, so daß die beiden Seiten des Basisrohres gestaucht werden, und daß eine Kontaktstelle mit dem genuteten Teil des Basisrohres in Berührung kommt, das mit einer Geschwindigkeit gezogen wird, die n-nial so hoch ist wie die

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Umfangsgeschwindigkeit der verkleinerten Formwalze« und daß der Hochfrequenzstrom für ein Bewirken der Hochfrequenz-Widerstandsschweißung zugeführt wird, die eine Widerstandserhitzung infolge des Skineffekts und des Eigenkapazitätseffekts infolge des hochfrequenten Stromes hervorruft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom von über 15o kW als Hochfrequenzstrom mit loo bis 6oo kHz verwendet wird, der dem genuteten Teil zugeführt wird und das Verschweißen bewirkt, wenn das Basisrohr mit einer Geschwindigkeit von Io bis ko m/min gezogen wird»

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom 2oo bis 3°° kW Leistung hat.

9. Verfahren nach'Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzstrom eine Frequenz von 2oo bis 4oo kHz hat.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen an dem Basisrohr durchgeführt wird, das mit einer Geschwindigkeit von 2o bis ko m/min gezogen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schweißen eine V-Nut mit 3 bis 8 zwischen den beiden Längsseiten eines Basisrohres ausgebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verkleinerten Formwalzen zur Verringerung der Reibung Ultraschall einwirkt, was bei einem Basisrohr mit großem Formwiderstand zweckmäßig ist.

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13· Verfahren zur Herstellung eines sich verjüngenden Mastes , dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisplatte, die entsprechend der Größe eines vorher festgelegten, sich verjüngenden Mastes ausgeschnitten ist, mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgeformt wird, daß das vorgeformte, sich verjüngende Rohr, bei dem in Längsrichtung beide Seiten der Basisplatte in einem geeigneten Abstand gegenüberliegen, zwischen verkleinerte Formwalzen mit Kaliberlängen eingesetzt werden, die auf l/n des Wertes des herzustellenden, sich verjüngenden Mastes reduziert sind, daß ein Führungsteil zwischen den beiden, sich in Längsrichtung er- " streckenden Rändern des Rohres eingesetzt wird, daß die gewünschte Andruckkraft auf eine oder beide der verkleinerten Formwalzen so erfolgt, daß beide Seiten der Basis zwischen diesen Formwalzen gestaucht bzw. feuerverschweißt werden, und daß in Längsrichtung eine Elektrodenwalze auf einen genuteten Teil des Rohres gepreßt wird, das mit einer Geschwindigkeit gezogen wird, die η-mal soch hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der verkleinerten Formvralzen, so daß der Strom durch die Elektrodenwalze zugeführt und dadurch eine Widerstandsschweißung hervorgerufen werden kann.

id. Verfahren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisplatte, die entsprechend der Größe eines vorher festgelegten, sich verjüngenden Mastes ausgeschnitten ist, mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgeformt ist, daß das vorgeformte, sich verjüngende Basisrohr, bei dem in Längsrichtung beide Seiten der Basisplatte in einem geeigneten Abstand gegenüberliegen, zwischen verkleinerte Formwalzen

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mit Kaliberlängen eingesetzt wird, die auf l/n der Länge des sich verjüngenden, herzustellenden Maste^s reduziert" sind, daß ein Führungsteil zwischen beiden Längsseiten des Rohres eingesetzt wird, daß die gewünschte Andrückkraft auf eine oder beide der Formwalzen bewirkt wird, so daß beide Seiten des Basisrohres gestaucht werden, und daß auf den genuteten Teil des Basisrohres ein Lichtbogenschweißen einwirkt, das mit einer Geschwindigkeit gezogen wird, die n-mal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der verkleinerten Formwalzen.

15. Verfahren zur Herstellung von sich verjüngenden Masten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisplatte, die entsprechend der Größe eines vorher festgelegten, sich verjüngenden Mastes !ausgeschnitten ist, mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgeformt wird, daß das vorgeformte, sich verjüngende Rohr, bei dem in Längsrichtung beide Seiten der Basisplatte in einem geeigneten Abstand gegenüberliegen, zwischen verkleinerte Formwalzen mit Kaliberlängen eingesetzt wird, die auf. l/n der Länge des herzustellenden, sich verjüngenden Mastes reduziert sind, daß ein Führungsteil zwischen die beiden Längsseiten des Rohres eingesetzt wird, daß die gewünschte Andruckkraft auf eine oder beide der Formwalzen so bewirkt wird, daß beide Seiten des Basisrohres gestaucht werden, und daß der Strom fokussiert zugeführt und mittels einer magnetischen Linsenspule auf ein genutetes Teil des Basisrohres eingestellt wird, das mit einer Geschwindigkeit gezogen v^rird, die η-mal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der verkleinerten Formwalzen, so daß mit einem Elektronenschweißverfahren gearbeitet werden kann.

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