DE2149538A1 - Verfahren zum Steuern der Qualitaet eines nahtgeschweissten Erzeugnisses - Google Patents
Verfahren zum Steuern der Qualitaet eines nahtgeschweissten ErzeugnissesInfo
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Description
DH. ING. E. HOFFMANN DIPL. ING. W. EITJLE DR. HER. NAT. K. HOFFMANN
PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087
Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pa./
USA
Verfahren zum SteuerncJer
Erzeugnisses
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum genauen Steuern der Qualität eines fertigen geschweißten
Erzeugnisses mit einer Schweißnaht, und insbesondere auf -das
■yerwen&ungsbesonders
ν* i, zusamentem έ\ W$0Rb\
Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
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Wie in der Technik beim Ausbilden einer Schweißnaht an einem langgestreckten Erzeugnis bekannt, gibt es eine Anzahl
von Schweißfaktoren und -bedingungen, welche unmittelbar die Qualität der Schweißnaht beeinflussen. Z.B. ist beim Herstellen
eines geschweißten rohrförmigen Erzeugnisses aus einem relativ schmalen Streifen eines metallischen Werkstückes
die Bedingung an den Kanten des Werkstücks besonders kritisch. Ehe das Werkstück geschweißt wird, bewegt
sich der Streifen längs durch Rollen zum Ausbilden einer Krümmung, welche den Streifen krümmen, bis sich dessen Kan-
fc ten in einer einander gegenüberstehenden Lage befinden. An
einer vorbestimmten Stelle längs seines Bewegungsweges und vor dem Zusammendrücken der Kanten des Streifens in eine
aneinander anstoßende Lage zur Ausbildung der Naht werden die Kanten dadurch auf eine Schweißtemperatur erwärmt, da:?·
ihnen Hochfrequenzenergie über benachbart dem Bewegungsweg des Streifens angeordnete und mit diesem gekuppelte Induktionselektroden
oder eine Induktionsspule zugeführt wird. Wie leicht zu erkennen ist, wird die Schweißnaht unmittelbar
ungünstig beeinflußt werden, wenn die Kanten des Werkstücks nicht genau in der gleichen Ebene sind, wenn die
Kanten rauh oder verbogen sind, oder wenn die Breite des
_ Streifens unter oder über der Normalgröße ist.
Andere Schweißbedingungen, welche direkt die Pualität
einer Schweißnaht beeinflussen, sind z.B. die zugeführte
Schweißenergie t1e Längeneinheit des Metalls, d.h. die liniare Bewegungsgeschwindigkeit des Metalls, die allgemeine
Pegelhöhe der Schweißenergie und der Zustand sowohl der erwähnten Rollen zum Ausbilden einer Krümmung als auch
V von Quetschrollen, welche wie im folgenden näher erläutert £ beim SchmiedeVorgang verwendet werden.
Beim Schweißen eines rohrförmigen Erzeugnisses zur
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Verwendung als Leitung für Strömungsmittel, und insbesondere
als Leitung für Strömungsmittel unter Druck, 1st die Qualität der Schweißnaht besonders wichtig,
da Fehler in der Schweißnaht zum Austreten und zum Verlust von Strömungsmittel führen können. Beim Schweißen
eines solchen Erzeugnisses für eine Wärmeaustauschereinheit,
wie z.B. einen Kühler für Kraftfahrzeuge, wo die
Zahl der Rohre etwa 60 ist und eine Gesamtlänge von Rohren in der Größenordnung von yj m, kann ein einziger
Fehler in einem Teil der Naht eines Rohres zum gesamten Versagen des Kühlers als Kühleinheit führen.
Die kritische Situation der Nahtschweißung bei
solchen Rohren wird noch betont durch die Tatsache, da.? die Rohre sehr klein im Durchmesser sind, d.h. in
der Größenordnung von 6,55 bis 12,7 mm, und daß die Metalldicke eines solchen Rohres extrem klein ist, d.h.
in der Größenordnung von 0,3 mm. Wie leicht zu erkennen
ist, ist das Ausrichten der Kanten eines derart dünnen Werkstücks mit kleinem Durchmesser für den SchweißVorgang
kritisch, und die kritische Situation wird noch verstärkt bei einem Herstellungsvorgang mit hoher Geschwindigkeit.
Es ist mit vielen Vorrichtungen und Anordnungen versucht worden, die Qualität einer Schweißnaht zu verbessern,
die Versuche waren ,ledoch im wesentlichen auf Verbesserungen
des Schweißvorganges selbst beim halbfertigen Erzeugnis, d.h. auf Verbesserungen in bezug auf die Technik der direkten
oder automatischen Steuerung der Schweißbedingungen beschränkt, z.B. die automatische Steuerung der Schweißenergie
oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks im Ansprechen auf einen gemessenen Zustand, wie z.B. die Temperatur der geschweißten
Werkstückkanten. Bei einem solchen Verfahren wird
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die Aufmerksamkeit auf das Erreichen von optimalen Schweißbedingungen
gerichtet, während keine Aufmerksamkeit auf die Steuerung der Qualität des Fertigerzeugnisses gerichtet
wird. Auf diese Weise wird oft ein fehlerhaftes Erzeugnis in großen Mengen hergestellt, ehe die das fehlerhafte Erzeugnis
hervorrufenden Bedingungen entdeckt werden. Weiter ist das fehlerhafte Erzeugnis gewöhnlich insgesamt mit dem
zufriedenstellenden Erzeugnis gemischt. Wenn das fehlerhafte Erzeugnis oder die dieses verursachende Bedingung entdeckt
wird, wird der Schweißvorgang angehalten, bis die fehlerhafte
Bedingung korregiert werden kann, und das unter solchen Bedingungen hergestellte Pertigerzeugnis muß überprüft werden,
um gute Teile von schlechten zu trennen. Dies ergibt einen zusätzlichen Kostenfaktor für das Fertigprodukt, oder der
gesamte Posten muß entfernt werden. In beiden Fällen ist der hergestellte Ausschuß wesentlich und unwirtschaftlich.
So haben die bekannten Verfahren, welche sich auf das Steuern der Schweißbedingungen als Mittel zum Steuern der
endgültigen Qualität einer Schweißnaht verlassen haben, viel zu wünschen übrig gelassen in bezug auf das Sicherstellen
von Qualität und das Vertrauen auf das Fertigprodukt, wie auch in bezug auf die auftretenden Kosten-
und Ausschußfaktoren.
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zum Feststellen und hierdurch Steuern und Sicherstellen der Qualität eines
fertigen geschweißten Erzeugnisses miz einer in Längsrichtung
verlaufenden Schweißnaht gerichtet, wobei sich das Verfahren als solches nicht auf die erfolgreiche Durchführung
des SchweißVorgangs und die individuelle Steuerung einer
oder mehrerer Schweißbedingungen verläßt. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Schweißparameter, welche erst empirisch bestimmt worden sind, kontinuierlich
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überwacht werden, um fortlaufend eine Schweißnaht vorbestimmter hoher Oualität zu erzeugen, und daß Längen des
geschweißten Erzeugnisses zum Zwecke des Auswerfens identifiziert werden, wenn einer oder eine Gruppe der
überwachten Parameter Abweichungen über vorbestimmte Grenzen hinaus zeigt. Auf diese Weise ist der Prozentsatz
eines Erzeugnisses mit einer Schweißnaht der vorbestimmten hohen Qualität im wesentlichen 100$, da ,leder
Teil des Erzeugnisses, welcher während einer Parameterabweichung geschweißt worden ist, verdächtig ist und so
zum Auswerfen identifiziert wird.
Die überwachten Schweißparameter umfassen den Druck, mit welchem die Kanten des Werkstückes für das Erzeugnis
nach dem Erwärmen auf Schweißtemperatur durch einen Schweißbogen zusammengedrückt werden, die liniare Bewegungsgeschwindigkeit
des Werkstück», die Messung von in dem Erzeugnis induzierten Wirbelströmen nach dem Schweißvorgang,
und wenigstens einen Faktor der Bedingungen für die elektrische Energie des Schweißbogens.
Um ein geschweißtes Erzeugnis hoher Qualität sicherzustellen, können, wie im folgenden ausführlich erläutert,
die Längslage des Schweißbogens wie auch die Intensität dessen Lichtenergie kontinuierlich gemessen werden, und
die Strömungsgeschwindigkeit eines zum Halten der Temperatur eines magnetischen Begrenzungselements verwendeten
Kühlmittels auf einem optimalen Pegel wird kontinuierlich genau gesteuert.
Ziele und Vorteile sowie zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,
welche Einzelheiten der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines rohrförmigen Erzeugnisses, das in einer Rohrform- und Schweißanlage geformt
und hergestellt wird,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Überwachungsfunktionen, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Steuern und Sicherstellen der Qualität eines nahtgeschweißten Erzeugnisses verwendet werden
und integriert sind, und
Fig. h ein Schaltbild eines Kühlsystems, welches zum
Halten der Temperatur eines Begrenzungselements auf optimalem Pegel verwendet wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das ursprüngliche Werkstück, von welchem ein Fertigerzeugnis
hergestellt und an welchem eine Schweißnaht hergestellt wird, zunächst in eine Anlage eingeführt und hierauf
kontinuierlich durch diese weitergeschoben, welche zum Schweißen und weiteren Formen des Erzeugnisses in seine
endgültige Form entworfen und ausgebildet ist. Es stehen viele Anlagen handelsüblich zur Verfügung, welche für die
Zwecke der Erfindung geeignet sind. Derartige Anlagen sind im allgemeinen mit Rollstempeln D (Fig. 1) ausgerüstet,
welche einen relativ schmalen Streifen eines Metallwerkstücks (von einer Spule des Werkstücks) aufnehmen können
und den Streifen kontinuierlich in ein rohrförmiges Gebilde
T der gewünschten Ouerschnittsform für den Nahtschweißvorgang
formen, wenn das Werkstück (und Rohr) mit einer Zugvorrichtung nahe dem Ausgangsende der Anlage durch
die Anlage gezogen wird. Die das Rohr formenden Rollstempel D
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— T —
bringen die einander gegenüberliegenden Kanten des Streifens im wesentlichen in die gleiche horizontale Ebene, so daß
sie durch Ouetschrollen S (Fig. 2) zum Anstoßen aneinander
zusammengedrückt werden können, nachdem sie durch einen Bogen in einer Schweißstation W, welche zwischen den Rollstempeln
und den Puetschrollen gelegen ist, auf eine Sehweißternper^tur
erwärmt worden sind. Wenn wie in Fig. 2 gezeigt drei Ouetschrollen verwendet werden, sind sie gewöhnlich mit
Winkelabständen von 120° zueinander angeordnet, um bei dem Vorgang des Zusammendrückens der erwärmten Kanten einen im
wesentlichen gleichmäßigen Druck auf das Rohr auszuüben.
In der Schweißstation W ist eine Induktionsspule oder Spule C vorgesehen, durch welche das rohrförmige Gebilde T
auf seinem Weg zu den Ouetschrollen läuft. Als Energie wird der Spule von einer nicht gezeigten Schweißeinrichtung
Energie mit Hochfrequenz zugeführt. Die Spule als integraler Teil der Schweißeinrichtung überträgt diese Energie auf
das rohrförmige Gebilde und erzeugt hierdurch den Schweißbogen.
Die Schweißeinrichtung kann hochfrequente Energie erzeugen, welche ausreicht, um einen Schweißbogen zwischen
gegenüberliegenden Kanten des rohrförmigen Gebildes zu erzeugen, während sich das Werkstück oder Gebilde durch die
Spule bewegt. Die Schweißeinrichtung enthält einen elektronischen Schalteraufbau, welcher einen hochfrequenten Schweißstrom in
z.B. der Größenordnung von 4.50 kHz erzeugt. Die Schaltanordnung weist Gleichrichterröhren, welche aus dem Wechselstrom
eine Gleichspannung erzeugen, und eine oder mehrere Leistungsos zxlLa torröhren zur Erzeugung der Hochfrequenzenergie auf.
Von den Oszüatorröhren und -kreisen wird die Energie der
Schweißspule durch einen Energiekopplungstransformator zugeführt.
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Die Schweißeinrichtung weist weiter ein den magnetischen Fluß konzentrierendes Element, welches gewöhnlich als Begrenzungselement
bekannt ist, auf. Dieses Element ist in dem Rohr und in dem Hochfrequenzfeld der Schweißspule angeordnet
und zentriert. Das Begrenzungselemen.t, welches ein kleines ferromagnetisches Teil ist, wirkt zum Konzentrieren des
hochfrequenten Schweißstroms auf die Kanten des durchlaufenden Rohres durch Begrenzen des Stromflusses auf den Umfang
des Rohres. Da das Begrenzungselement aus einem ferromagnetischen
Material hergestellt ist, unterliegt es einer induktiven Erwärmung durch die Schweißspule aufgrund der
Wirkung der Hysterese und wird daher gewöhnlich durch ein unmittelbar über es strömendes Kühlmittel wie V/asser gekühlt.
Die Reluktanz des Begrenzungselements ist direkt abhängig von seiner Temperatur. Eine Änderung in seiner Betriebstemperatur
beeinflußt daher direkt die Wirksamkeit der Kopplung der Schweißspule. Auf diese Weise wird die
Temperatur des Begrenzungselements zu einem weiteren
kritischen Faktor für die Gediegenheit und Beständigkeit der ausgebildeten Schweißnaht, und entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung wird die Temperatur des Begrenzungselements wie im einzelnen später erläutert, genau
gesteuert.
Beim Führen eines streifenförmigen Werkstücks aus Metall in eine Anlage, z.B. die oben beschriebene Anlage, sind die
Breite und die Kanten des Werkstücks kritische Faktoren beim Erzielen einer gediegenen gleichmäßigen Schweißnaht. Um
eine gleichmäßige genormte Breite für ein Rohr mit vorbestimmter Durchmessergröße sicherzustellen, und um das mögliche
Eintreten eingebogener oder verbogener Kanten in die Schweißzone zu verhindern, wird der Streifen vorzugsweise
durch eine Kantentrimmvorrichtung geführt, welche beim Ziehen
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des Streifens in die Anlage einen Teil des Metalls auf ,ieder Kante entfernt.
Nachdem eine genormte Breite und gleichmäßige Kanten des Metallstreifens durch die Kantentrimmeinrichtung erreicht
sind, können Einbiegungen und Verbiegungen bleiben, welche tiefer als die für das Rohr mit vorbestimmtem Durchmesser
erforderliche Breitenabmessung, wie sie durch die Trimmeinrichtung erzielt wird, sind. Mit dieser Möglichkeit
gekoppelt sind alle anderen bereits erläuterten Bedingungen, welche die Qualität der in der Anlage ausgebildeten Schweißnaht
ungünstig beeinflussen können.
Entsprechend der Erfindung wird die Qualität eines nahtgeschweißten Erzeugnisses dadurch gesteuert, daß der
Teil des Erzeugnisses, welcher während der Zeit, in der eine oder Gruppen einer Mehrzahl von gemessenen, eine
gleiche Anzahl von Schweißbedingungen darstellenden Parametern über vorbestinmte Grenr.en hinaus abweichen, identifiziert
und ausgeworfen wird. Dabei stellen die Parameter ideale Bedingungen dar, d.h. Bedingungen, welche nachweislich
zu der Herstellung einer gediegenen gleichmäßigen Schweii3naht geführt haben. Vorzugsweise sind die Parameter,
welche gemessen werden und die Basis für das Auswerfen bilden, die Erfordernisse der Hochfrequenzenergie des Sehweißbogens,
der beim Drücken der Kanten des rohrförmigen Gebildes zueinander hin ausgeübte Druck, die liniare Bewegungsgeschwindigkeit
des rohrförmigen Gebildes und die in dem geschweißten Rohr als Maß der Kontinuität der Schweißnaht
induzierten Wirbelströme.
Ein Messen der Energieerfordernisse des Schweißbogens
ergeben die Spannung und den Strom auf den Platten der Gleichrichterröhren in der Schweißeinrichtung wie z.B. der
oben beschriebenen Schweißeinrichtung und der Strom in den
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Gitterkreisen der zugehörigen Oszillatorröhren eine genaue und direkte Anzeige der Änderungen der elektrischen Energie,
welche durch die Spule den Kanten des sich bewegenden rohrförmigen Gebildes durch Kopplung zugeführt wird. Wie in Fig.
3 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt, hat die Schweißeinrichtung
eine Instrumentierung, welche Strom- und Spannungsmesser 1, 2 und 3 zum Ablesen der obigen drei Parameter und
zum Erzeugen von Ablesesignalen für eine Instrumentierung mit gedehnter Skala, welche in Fig. "5 allgemein mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet ist.
Die hochfrequente Energiequelle einer Schweißvörrichtung
umfaßt wie bei normalen Entwürfen einen Anodenspannungsmesser mit einem Meßbereich zwischen 0 und 1 500 V auf einer Skala
von etwa 10 cm. Mit einer solchen Meßeinrichtung kann eine Änderung von 400 V unmöglich genau erfaßt werden, und
schnelle Abweichungen über 1 000 V können infolge der Trägheit des Meßgeräts ebenfalls unentdeckt bleiben. Zum Ablesen
der Anoden- und Gitterströme werden ähnlich aufgebaute Meßgeräte verwendet, deren Bereiche wieder recht groß sind.
Wie leicht zu erkennen ist, sind die Änderungen, welche sich in den Energieerfordernissen der Schweißspule als Folge
von beispielsweise schlecht übereinstimmenden Kanten des dünnwandigen Rohres widerspiegeln, sehr klein und sehr schnell,
wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks in der Größenordnurg von 60 m/min liegt, so daß das oben beschriebene Meßverfahren
völlig ungeeignet zum Messen und Überwachen dieser Energieänderungen und daher ungeeignet für die Zwecke der Erfindung
ist.
Die Instrumentierung 4 mit gedehnter Skala stellt eine
Einrichtung zum Dehnen eines bestimmten Teilbereichs der mit den Strom- und Soannungsmessern 1, 2 und 3 gemessenen
Spannungs- und Stromp^rsmeter dieser Teilbereich
dar, mit deren Hilfe
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auf geringe änderungen überwacht werden kann. Solche
Stannungs- und Stromdehnungen lassen sich auf wirtschaftliche Weise mit Pestkörperverstärkern als
Funktionverstärker durchführen, welche einen Spannungsausgang
in einem vorbestimmten Bereich niederer Spannung ergeben. In Fig. 3 sind die Dehnungsschaltungen für das
Überwachen von Anodenspannung und -strom und Gitterstrom mit 3, 6 und 7 bezeichnet. Die Anodenspannungs- und Anodenstromsignale
von der Schweißeinrichtung werden weiter kombiniert und gedehnt, um eine gedehnte Ablesung der
Anodenenergie zu ergeben, wie sie durch die Bezugs-.",iffer
8 angedeutet ist. Diese Schaltungen weisen ferner Spannungs- und Strommesser auf, welche eine sichtbare
Anzeige der gedehnten Anodenspannung und Anoden- und
Gitterströme ergeben, und diese Meßgeräte sind für das Betriebspersonal einfach ablesbar angeordnet.
Die Dehnungsschaltungen 5* 6 und 7 erzeugen, wenn
sie von den Strom- und Spannungsmessern 1, 2 und 3 ein Eingangssignal erhalten, Ausgangsspannungen,deren Pegel
entsprechend durch Detektorexnrichtungen 9* 10 und 11
für den Spannungspegel überwacht werden. Die Detektorexnrichtungen
können Mei?relais oder transistorisierte Detektorschaltungen für den Spannungspegel enthalten.
Jedes Melirelais oder ,iede Detektorschaltung für den
Snannungspegel ist mit einer Vorspannungssteuerung zur
Vorauswahl eines hohen und eines niedrigen S^annungspegels versehen, bei welchem sie arbeitet, um die Schaltung
eines korrespondierenden Relais oder einer zusammengesetzten Relaiskoppeleinrichtung 14, welche im folgenden
erläutert werden wird, zu vervollständigen. Wie in Fig. gezeigt, können die Detektorexnrichtungen 9, 10 und 11
ein Teil einer integrierten Schaltung 12 sein, welche eine Anzahl von Detektorkanälen aufweist, die zum Erfassen
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von Spannungspegeln anderer Schweißparameter nach der Erfindung wie im folgenden erläutert verwendet werden.
Der Ausgang der Relaiskoppeleinrichtung 14 ist seinerseits Wie in Fig. 3 gezeigt mit einem Schieberegister
l6 mit variablen Stufen und einem Mechanismus 18 zum Markieren der geschweißten Rohre beim Auftreten
eines Signals von der Relaiskoppeleinrichtung versehen. Der Mechanismus zum Markieren kann eine beliebige Einrichtung
sein, z.B. ein Relaissolenoid, welches augenblicklich einen Markierstift zu dem Rohr hin bewegen
kann, wenn ein Schweißparameter über die vorbestimmten Grenzen hinaus abweicht.
Das Schieberegister 16 ist eine Schaltung, in welcher eine Mehrzahl von Schaltstufen so arbeiten,
daß sie Abschnitten der Rohrlänge durch die Anlage sowie Längen mit einer fehlerhaften Schweißung von
Beginn des Fehlers zu einem Rohr-schneide- oder Schermechanismus folgen. Die Anzahl von erforderlichen und
gewählten Stufen für den "Folgevorgang" hängt ab von der tatsächlichen Länge der durch den Schermechanismus
geschnittenen Rohrabschnitte. Wenn ein Abschnitt der Rohrlänge sich durch die Anlage bewegt, schiebt das
Schieberegister die Information vorwärts durch die Stufen bis zur letzten Stufe. Dabei ist der Schiebevorgang
beendet, wenn der Abschnitt vor Rohrlänge die Schereinrichtung erreicht. Wenn ein Abschnitt eines
Rohres, welches während der Abweichung eines Schweißparameters über vorbestimmte Grenzen hinaus geschweißt
worden ist, den Schermechanismus erreicht, führt das Schieberegister einer bewegbaren Voreinrichtung 20
Energie zu, durch deren Bewegung die fehlerhafte Rohrlänge oder fehlerhaften Rohrlängen zu einem Auswerf-
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förderer oder -behälter abgibt. Der Schwermechanismus arbeitet kontinuierlich zum Schneiden des geschweißten Rohres in Längen
einer vorbestimmten Abmessung·.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist ein Grenzschalter 19
elektrisch mit dem Schieberegister 16 verbunden. Der .Grenzschalter
ist räumlich so angeordnet, daß er von dem Schermechanismus betätigt werden kann. Bei ,ieder Betätigung des
Sch-ermechanismus und so beim Schneiden jeder Länge des geschweißten
Rohres gibt der Begrenzungsschalter ein Signal an das Schieberegister ab. Dieses Signal verschiebt die die
vorbestimmten Rohrlängen darstellenden Signale durch das Schieberegister 16 und löscht ein "schlechtes" Signal in
dem Schieberegister, wenn die fehlerhafte Rohrlänge ausgeworfen ist.
Bei der Verwendung von Abweichungen in den Energieerfordernissen des Schweißbogens als Basis für das Auswerfen
des geschweißten Rohres wird der Pegel der Schweißenergie, d.h. die Leistungsfaktoren von Anodenspannung und -strom
sowie Gitterstrom, erst auf der Basis von Legierung, Stärke und Härtegrad des zu schweißenden Werkstücks ausgewählt
und dann empirisch bestimmt, um eine gediegene feste Schweißnaht herzustellen. Dies macht es erforderlich, daß eine
gewisse Menge von Rohrwerkstücken geschweißt wird und dann deren Gediegenheit geprüft wird, während die Parameter für
die Herstellung einer Schweißung der gewünschten Qualität notiert sind.
Die Anodenspannung und die Anoden- und Gitterströme, welche zu der gewünschten Schweißung geführt haben, werden
erfaßt und abgeüasen durch die Strom- und Spannungsmesser
1, 2 und 3 in der Schweißeinrichtung, und ein bestimmter Teil iedes Parameters wird gedehnt und auf den Meßgeräten der
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Dehnungsschaltungen 5, 6 und 7 wie oben erläutert abgelesen. Der bestimmte Teil von Schweißstrom und -spannung ist der
Teil, in welchem der ideale SchweißVorgang stattgefunden
hat. Wenn so die Schweißspannung wie auf dem Strom- und Spannungsmesser 1 abgelesen 11 500 V beträgt, würde das
entsprechende Meßgerät der Dehnungsschaltung 5 bei einer Meßgerätbewegung von 0 bis 10 für 1 000 V die Ablösung
ergeben, wobei der Nullpunkt auf 11 000 V liegt und angezeigt wird.
Wenn einmal der ideale Energiepegel bestimmt worden ist, ist zu erwarten, daß jede größere Abweichung von
diesem Pegel ein Schweißerzeugnis fragwürdiger Qualität ergibt. Nachdem so die Meßbereiche auf den Meßgeräten
der Dehnungsschaltungen 5, 6 und 7 auf die idealen Spannungsund
Strompegel für die gewünschte Schweißquiität eingestellt
worden sind, wird ein willkürlicher Betrag der Abweichung von diesen idealen Einstellungen durch Einstellung
des Pegels gewählt, bei welchem die Detektoreinrichtungen 9, 10 und 11 für die Spannung in Betrieb
gehen und Kreise zu der Relaiskoppeleinrichtung 14 schließen. Wenn z.B. bestimmt worden ist, daß jede
Abweichung über 5 00 V an den Anoden der Gleichrichterröhren
im Energiekreis der Schweißeinrichtung fragwürdig geschweißte Rohre ergeben würde, wird der Detektorkreis
9 so eingestellt, daß er beim Auf treten eines
solchen Spannungsverlaufs in Betrieb tritt.
Unter der Annahme, daß ein solcher Spannungsverlauf oder eine Abweichung stattfindet, schließt die Detektoreinrichtung
9 einen Kreis zu einer Relaiseinrichtung in der Relaiskoppeleinrichtung 14. Die Relaiseinrichtung wird hierdurch
eingespeist und schickt ein Signal zu dem Schieberegister ΐβ, welches wie oben erläutert, dem Teil, welches
während der Spannungsabweichung geschweißt worden ist, von
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der Schweißstation zur Stelle des Schermechanismus folgt. Wenn die Länge des Erzeugnisses mit der während der
Spannungsabweichung ausgebildeten Schweißung von dem Erzeugnis, welches sich kontinuierlich durch die Anlage bewegt,
abgeschnitten wird, erzeugt das Schieberegister ein Signal, welches die Voreinrichtung 2o in den Weg des abgeschnittenen
Abschnitts bewegt, um diesen von den geschnittenen Abschnitten des Erzeugnisses, welche innerhalb der für die
ideale Schweißspannung gesetzten Grenzen geschweißt worden sind, zu entfernen.
Die obige Folge von Vorgängen würde ebenfalls stattfinden bei vorbestimmten Abweichungen der Anoden- und
Gitterströme wie auch der anderen Schweißparameter nach der Erfindung, wie im folgenden erläutert werden wird.
Wie bereits erwähnt ist ein weiterer, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung der Qualität verwendeter
Parameter der Druck, mit welchem die Kanten des rohrförmigen Gebildes zusammengedrückt und geschmiedet
worden sind, nachdem sie durch den Schweißbogen auf eine Schweißtemperatur erwärmt worden sind. Nach der vorliegenden
Erfindung wird dieser Schmiededruck vorzugsweise gemessen durch Verwendung von drei Übertrager oder Kraftmeßdosen 21,
22 und 2j5j welche den in Zusammenhang mit der Anlage bereits
beschriebenen drei Quetschrollen S entsprechend zugeordnet sind. Im einzelnen ist jede Kraftmeßdose zwischen jeweils
dem die Quetschrolle drehbar haltenden Aufbau und einer festen Bezugsfläche angeordnet. Bei der geringsten Druckänderung
erzeugen eine oder mehrere Kraftmeßdosen abhängig davon, welche jeweils beaufschlagt wird, eine Ausgangsspannung,
welche entsprechenden Meßkreisen in einer Sammelschaltung 24 zugeführt wird. Die Sammelschaltung 2k hat
so drei Meßkreise 25* 26 und 27, welche jeweils die Ausgänge
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- ]6 der Kraftmeßdosen 21, 22 und 2->
überwachen.
Eine Art von Übertrager oder Kraftmeßdose, wie sie
für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, ist eine entsprechende Brückenschaltung, welche eine Ausgangsspanriung
im Bereich von mV ergibt, wenn eine geringe Druckänderung auftritt. Dieser Ausgang wird durch die Meßkreise dor
Sammelschaltung 24 verstärkt.
Wie leicht zu erkennen ist, werden die Übertrager oder Kraftmeßdosen nicht nur auf Druckunterschiede, hervorgerufen
durch nicht gut zueinander ausgerichtete Kanten des Werkstücks, sondern auch auf Fehler der Quetschrollen
ansprechen, z.B. die Ansammlung von Oxiden auf diesen, oder auf ein fehlerhaftes Lager. Auf diese Weise werden zum
Zwecke des Auswerfens des Rohres alle den Schmiededruck
ungünstig beeiflussenden Bedingungen überwacht.
Die Ausgangsanschlüsse der Meßeinrichtungen und Meßgeräte
25, 26 und 2'[ sind entsprechend m.i t drej üetektoreinrichtungen
29, 3o und Jl für Spannung verbunden, welche einen Teil der integrierten Schaltung 1? bilden und die
Mehrzahl von Detektorkanälen für dein Spannungpegel wie
oben erläutert ergeben. Diese Schaltungen arbeiten so, daß sie eine entsprechende Relaissohaltung in der Relaiskuppe
Ieiiirichtung 14 wie oben in Verbindung mit den Abweichungen
in den.Leistungsfaktoren der Softeißschaltungen
erläutert vervollständigen, wenn sie durch ein Spannungssignal von der Sammelschaltung 24 eingespeist werden.
Wie im Falle der elektrischen Ener^ieparameter werden
die idealen Parameter für den Schm.'tdedruck, wie sie uur->h
die Meßkreise der Sammelschaltung 24 überwacht werden,
empirisch gewählt und hierauf willkürliche Werte der
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BAD ORiQlNAL
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Druckabweichung zum Zwecke der Identifizierung der während
•ier Zeit solcher Abweichungen geschweißten Erzeugnisse dadurch gewählt, dai3 der Spannungspegel der Detektorkanäle
oder Detektoreinrichtungen 29, 3o und J>1 für die Meßkreise
25j 26 und 27 eingestolit werden. Wenn sich z.B. herausgestellt
hat, daß ein Lh-uo.k von etv/a 2o,4 kg auf jede der
Kraftmeßdosen 21, 22 utiti Lo eine ideale Schweißnaht ergibt,
und daia 2,27 iQS Abwe lorning über und unter 2o,4 kg die Güte
der Schweißnaht iiich4, 'üvrkilch verschlechtern, werden die
obei-e und die untere Grenze der Meßkreise der Sammelschaltung
c'Ä auf i8,l kg bsiVf. 2l-,'f kg eingestellt. Jede Abweichung
des Drucks an ei.nor eier drei Kraftmeßdosen über diese
Grenzen hinaus bewirkt das Schließen der entsprechenden Relaisschaltung
in der iieiuiskoppeleinrichtung 14 und das im
Ansprechen hierauf erzeugte Signal führt dem Schieberegister 16 Energie zu. V/ie obuxi Lu Zusammenhang mit den Abweichungen
bei den Faktoren der Sch./eiJonergie beschrieben, folgt das
Schieberegister dem Längonabschnitt oder den Längenabschnitten
des während der Druckabweichung geschweißten Erzeugnisses, so daß diese durch die Toreinrichtung l8 nach dem Schneiden
durch den Schermechanismus zu einer AuswerfeteHe abgegeben
werden können.
Zusätzlich zu den Parametern der Schweißenergie und des
Schmiededrucks verwendet dar, erfindungsgemäße Verfahren die Messung der Bewegungsgu'.i.'h, indigkeit des geweißten Erzeugnisses
und die Messung der in dem geschweißten Erzeugnis induzierten Wirbelströme.
Die Geschwindigkeit de;, rohrförmigen Gebildes durch die
Induktionsspule der Schweißeinrichtung ist sehr kritisch,
da jede Änderung der Geüohwiriüif koit die Energiezufuhr je
Abschnitt der Schweißnaht ändert. Ks ist daher wesentlich, daß jede geringe Änderung in der tatsächlichen linearen
- 18 209818/0 S9?
2U9538
Geschwindigkeit des Erzeugnisses erfaßbar ist, um eine
gleichmäßige hohe Schweißqualität zu erreichen.
Eine für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Geschwindigkeitsmeßeinrichtung ist eine Fototachometereinrichtung,
welche in Pig. 3 allgemein durch die Blöcke 33 und 34 angedeutet ist. Die Einrichtung umfaßt eine
über ein einstellbares totes Gewicht in Berührung mit dem sich bewegenden Erzeugnis gehaltene gelochte Scheibe mit
niedrigem Trägheitsmoment. Die Lochungen in der Scheibe erzeugen eine Reihe von Lichtimpulsen durch Unterbrechung
eines auf einen Detektor für· Licht energie wie eine
Fotozelle gerichteten Lichtstrahl. Die angezeigte Geschwindigkeit
des Erzeugnisses ist eine Funktion der Geschwindigkeit, mit welcher diese Impulse erzeugt und von dem
Detektor für die LicLU;ii«rk,ie in elektrische Signale umgewandelt
werden. In Fig. 'j otnllt der Block 33 einen Lichtdetektor
und der Block 3^ eine gelochte Scheibe in Kombination
mit einer Schaltung dar, welche die von den Lichtdetektor erzeugten elektrischen Impulse zu zählen und zu
integrieren vermag, um eine Ausgangsspannung als Maß der
Geschwindigkeit des Erzeugnisses zu ergeben. Die Schaltung zum M3ssen der Geschwindigkeit umfaßt ferner einstellbare
Dutektorkreise für den Spannungspegel, deren Ausgang mit dem Schieberegister 16 und einer Einrichtung 36 zum automatischen
Anhalten der Anlage und des Schweißvorgangs verbunden ist, wenn die Geschwindigkeit des Rohres über
in den einstellbaren Detektorschaltungen für die Spannung
Toreingestellte Grenzen abweicht.
Die Einrichtung 36 zum Anhalten der Anlage besteht vorzugsweise aus einem Relais, welches in Reihe mit der
Hauptzuleitung für Energie zu der Schweißeinrichtung und
dem Motor der Zugeinrichtung der Anlage geschaltet ist,
— *, ο „
209B18/GE92
2H9538
und aus einer Zeitgebereinrichtung, welche die Erregung
des K.lais für eine kurze Zeitdauer verzögert, um der
Geschwindigkeit des Rohres die Möglichkeit einer Rückkehr auf den normalen Wert zu geben. Der Zweck der Einrichtung zum Anhalten der Anlage besteht darin, die Spule und das Begrenzungselement der Schweißeinrichtung für den Fall zu .schützen, daß ein Bruch in dem rohrförmigen Gebilde oder Werkstück auftritt. Die Spule und das Begrenzungselertent oind ernsten Beschädigungen durch die der Spule zugeführte Hüchfrequenzenergie ausgesetzt, wenn sich das Metall des Werkstücks nicht mehr durch die Spule bewegt.
des K.lais für eine kurze Zeitdauer verzögert, um der
Geschwindigkeit des Rohres die Möglichkeit einer Rückkehr auf den normalen Wert zu geben. Der Zweck der Einrichtung zum Anhalten der Anlage besteht darin, die Spule und das Begrenzungselement der Schweißeinrichtung für den Fall zu .schützen, daß ein Bruch in dem rohrförmigen Gebilde oder Werkstück auftritt. Die Spule und das Begrenzungselertent oind ernsten Beschädigungen durch die der Spule zugeführte Hüchfrequenzenergie ausgesetzt, wenn sich das Metall des Werkstücks nicht mehr durch die Spule bewegt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Einrichtung 36 zum
Anhalten der Anlage durch einen zwischen ihr und den
Detektorkreisen für die Lichtspannung der gelochten
Scheibe 3^ geschalteten Schalter 37 abgeschaltet werden.
Anhalten der Anlage durch einen zwischen ihr und den
Detektorkreisen für die Lichtspannung der gelochten
Scheibe 3^ geschalteten Schalter 37 abgeschaltet werden.
Wie im Falle der Parameter der elektrischen Energie und des Schmiededrucks wird die Bewegungsgeschwindigkeit
des rohrförmigen Erzeugnisses dazu überwacht, um Teile
des Erzeugnisses, welche bei einer Abweichun/·; der Geschwindigkeit über die vorbestimmten Grenzen hinaus geschweißt sind, zu identifizieren. Im einzelnen wird bei einer Abweichung der Geschwindigkeit über beliebig gewählte Grenzen, wie sie in den Detektorkreisen für den Spannungspegel
■ er gelochten Scheibe 34 voreingestellt sind, die Ausgangs- -pannung von dem Impulse zählenden und integrierenden
Kreis dem Schieberegister zugeführt, und das Schieberegister wird eingespeist, um den während der Gesehwindigkeitsab-•.-.■eichung geschweißten Rohrabschnitten ^u folgen. Wenn diese Abschnitte den Schermechanismus erreichen, wird die
Toreinrichtung vd.e oben erläutert, betätigt, um derart geschweißte Rohre zu einem Ort getrennt von demjenigen der zufriedenste!enden Rohre abzugeben.
des Erzeugnisses, welche bei einer Abweichun/·; der Geschwindigkeit über die vorbestimmten Grenzen hinaus geschweißt sind, zu identifizieren. Im einzelnen wird bei einer Abweichung der Geschwindigkeit über beliebig gewählte Grenzen, wie sie in den Detektorkreisen für den Spannungspegel
■ er gelochten Scheibe 34 voreingestellt sind, die Ausgangs- -pannung von dem Impulse zählenden und integrierenden
Kreis dem Schieberegister zugeführt, und das Schieberegister wird eingespeist, um den während der Gesehwindigkeitsab-•.-.■eichung geschweißten Rohrabschnitten ^u folgen. Wenn diese Abschnitte den Schermechanismus erreichen, wird die
Toreinrichtung vd.e oben erläutert, betätigt, um derart geschweißte Rohre zu einem Ort getrennt von demjenigen der zufriedenste!enden Rohre abzugeben.
- Po 209818/059?
- 2ο -
Ein vierter, entsprechend der Erfindung gemessener und überwachter Parameter ist die Kontinuität der Schweißnaht.
Dies wird erreicht durch kontinuierliches Induzieren von Wirbe!strömen in dem Rohr, während dieses sich von
der Schweißstation zur Stelle des Schermechanismus-bewegt.
Die Wirbelströ'me werden in dem sich bewegenden Rohr vorzugsweise
durch einen das geformte Rohr umgebenden Spulenaufbau,
in Fig. 3 dargestellt durch die Bezugsziffer 38,
induziert und erfaßt. Der Spulenaufbau erzeugt zwei benachbarte Bänder magnetischer Felder, welche zwei korrespondierende
Bänder von Wirbelströmen in dem Rohr induzieren. Die zwei Teile der Spule, welche die zwei Bänder von Wirbe1-strömen
ergeben, sind weiter Teil einer Brückenschaltung einer Prüfeinheit 39>
Vielehe verstimmt wird, wenn ein Fehler in der Schweißnaht oder in anderen Teilen des Rohres durch
die Spule läuft. Die verstimmte Brücke ergibt ein Signal für das Schieberegister l6, welches den Rohrteil mit der
fragwürdigen Schweißung auf die oben im Zusammenhang mit . den Parametern der Energie, des Drucks und der Geschwindigkeit
beschrieben folgt.
Wie vielter in Fig. 3 gezeigt, ist der Ausgang der Prüfeinheit 39 für Wirbe !ströme außer-dem mit einem- Mechanismus
ko zum Markieren des Rohres verbunden, mit dessen
Hilfe das Rohrmaterial, welches ein Signal im Ausgang der Prüf einheit 39 erzeugt, auf ähnliche V/eise vie im Zusammenhang
mit dem Mechanismus l8 zum Markieren beschrieben, markiert wird.
Als fünfter Parameter, welcher zum Sicherstellen der guten Beschaffenheit der durchgeführten Schweißung gemessen
und überwacht werden kann, ist die Position und Intensität
vorgesehen
des Schweißbogens/i obwohl diese Überwachung für die Zwecke
- 21 -
ΓΉΡΥ ORIGINAL INSPECTED
der Erfindung nicht nötig wäre. Es hat sich gezeigt, daß
die Längsposition und Intensität des Schweißbogens selbst
ein Maß für die elektrischen Energie- und Schmiededruckparameter sind. Z.B. bewirkt ein übermäßiger Druck- welcher
durch eine oder mehrere fehlerhafte Quetschrollen S oder durch eine Übergröße in der Breite des Streifens des
rohrförmigen Gebildes erzeugt werden kann, daß der Bogen sich mit einer entsprechenden Zunahme der Lichtintensität
des Bogens von den Quetschrollen wegbewegt. Wenn der Schweißspule oder Spule C übermäßige hochfrequente Energie
zugeführt wird, wandert der Bogen zu den Quetschrollen hin und die Helligkeit des Bogens nimmt zu. Eine Verringerung
der Leistung oder des Schmiededrucks bewirkt eine Umkehrung der obigen Erscheinungen.
Wie in Fig. J dargestellt, kann eine Fotozelle 42 in Verbindung mit einer geeigneten Optik und Schaltanordnung
43 verwendet werden, um ein Wandern und Intensitätsänderungen
des Bogens zu überwachen, und der resultierende Ausgang der Fotozelle und der Schaltanordnung kann dazu
verwendet werden, der Relaiskoppeleinrichtung 14 über eine
Detektoreinrichtung 44 für hohe und niedrige Spannungspegel
eine Spannung zuzuführen. Die Detektoreinrichtung 44 ist
in Fig. J5 als in der integrierten Schaltung 12 angeordnet
gezeigt.
Wie bei den Faktoren der Schweißenergie und der Erfassung des Quetschrollendrucks überyüie drei Kraftmeßdosen
werden die Größe der Bogenbewegung und die Änderung in der Intensität des Bogenlichts willkürlich begrenzt, um eine
Schweißnaht mit hoher vorbestimmter Quiität zu erzeugen. Jede Abweichung über diese gewählten Grenzen hinaus führt
zu einem Arbeiten auf die gleiche Weise wie oben im Zusammenhang mit den Energie- und Druckparametern beschrieben, um
Rohrteile zum Zwecke des Auswerfens zu identifizieren.
J- 22 -
Wie weiter oben erläutert, weist die in einer Anlage
zum Nahtschweißen von Rohren verwendete Schweißeinrichtung gewöhnlich ein Begrenzungselement zum Konzentrieren des
magnetischen Flusses der Schweißspule auf die Kanten des zu schweißenden rohrförmigen Gebildes oder Werkstücks auf.
Das Begrenzungselement besteht aus einem sehr kleinen
Perritstab oder -stück, welche gewöhnlich in einem nichtmagnetiEchen,
nichtleitenden Gehäuse angeordnet sind. Die Temperatur des Begrenzungselements ist ein kritischer Faktor
bei der Herstellung einer gediegenen Schweißung, weil die Reluktanz des Ferritkerns, Vielehe direkt der Verteilung
des von -der Schweißspule erzeugten magnetischen Feldes und so die Kopplung der Schweißenergie auf die Kante des
rohrförmigen Gebildes oder Werkstücks beeinflußt, eine Funktion seiner Temperatur ist. Weiter wird der Ferritstab
durch von dem Feld der Schweißspule induzierte Wirbelströme erwärmt, und wenn der Ferritstab genügend überhitzt
ist, wird ihn die Wärme zerstören.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung werden die Temperatur eines allgemein mit 48 in Fig. 4 bezeichneten
Begrenzungselements und seines kleinen Ferritstabs 49 über
ein Kühlsystem 5o, welches kontinuierlich ein Kühlmittel über den Ferritstab mit konstanter, gesteuerter Geschwindigkeit
umwälzt, bei einem optimalen Pegel gehalten. In Fig. 4 ist der Ferritstab in einem nichtmagnetischen,
nichtleitenden Gehäuse 52 (gestrichelt angedeutet) angeordnet,
welches schematisch angedeutete Einlaß- und Auslaßstutzen 55 und. 56 aufweist. Das Kühlsystem 50 umfaßt weiter
eine einstellbare Strömungspumpe 58, einen Durchflußmeeser
60, das Gehäuse 52 und einen Vorratsbehälter 63 für Kühlmittel.
Das soweit beschriebene Kühlsystem/ermöglicht es, eine
feste Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels einzustellen
• - 23 -
ORIGINAL INSPECTED
und aufrecht zu erhalten. Die Strömungsgeschviindigkeit hat die Wirkung, die Temperatur des Begrenzungselements
auf einem Pegel zu halten, welcher einen optimalen Kopplungswirkungsgrad zwischen der Schweißspule und dem rohrförmigen
Gebilde oder Werkstück ergibt. Dies wird erreicht durch Beobachtung der Anzeige des Durchflußmessers 60, während
die Einstellung der Strömungspumpe 58 durchgeführt wird. Die Eins teilung der Strömungspumpe kann erfolgen durch
ein Steuerventil 59, welches ein integraler Teil der
Strömungspumpe sein kann. Wenn das Kühlsystem 50 in Betriet
ist, wird das Kühlmittel durch die Strömungspumpe 58 von
dem Vorratsbehälter 6j5 zu dem Einlaßstutzen 55 des Gehäuses
52 geführt. In dem Gehäuse strömt das Kühlmittel über den Ferritstab 49 zu dem Auslaßstutzen 56 des Gehäuses
und kehrt zu dem Vorratsbehälter zurück. Das kontinuierlich über den Ferritstab strömende Kühlungsmittel
entfernt mit konstanter Geschwindigkeit Wärme von dem Ferritstab, weil durch die Einstellung des Steuerventils
59 eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels eingestellt ist.
Da das in Fig. 4 gezeigte System ein geschlossenes System ist, muß Wärme aus dem System abgeführt werden,
um den Ferritstab auf optimaler Betriebstemperatur zu halten. Aus diesem Grunde zeigt das System nach Fig. 4 einen
getrennten Wärmeaustauscher zwischen dem Begrenzungselement 48 und dem Vorratsbehälter 63. Da jedoch die zu entfernende
Wärmemenge nicht groß ist, kann der Vorratsbehälter selbst als Wärmeaustauschmechanismus in dem System arbeiten.
In Fig. 4 ist so ein System vorgesehen, mit dessen Hilfe ein weiterer kritischer Schweißparameter, nämlich
die Temperatur eines Begrenzungselements, genau gesteuert wird, um weitere Sicherheit für eine Schweißnaht hoher
- 24 ORIGINAL INSPECTED CQPY j
214953a
- 24 Qualität in dem Fertigerzeugnis vorzusehen.
Aus der obigen Beschreibung wird klar, daß ein neues und nützliches Verfahren zum genauen Steuern und hierdurch
zum Sichelstellen der Qualität eines nahtgeschweißten Er- . Zeugnisses beschrieben worden ist. Dies wird erreicht durch
Messen und Überwachen von mindestens vier grundlegenden und kritischen Schweißparametern in einer Schweißanlage,
nämlich der Faktoren, welche die elektrischen Energieerfordernisse
eines Schweißbogens darstellen, des Drucks, mit welchem die Karten des Erzeugnisses zusammengeschmiedet
werden, nachdem sie durch den Bogen auf eine Schweißtemperatur erwärmt worden sind, der Bewegungsgeschwindigkeit des
Erzeugnisses durch die Anlage, und der Kontinuität der Schweißung, wie sie durch Wirbelstrommessungen bestimmt
wird. Diese Parameter werden gemessen und überwacht, nachdem sie empirisch bestimmt worden sind, um eine gleichmäßig
gute Schweißung zu erzeugen. Bei jeder Abweichung über vorbestimmte Grenzen hinaus wird die Qualität des Erzeugnisses
in Frage gestellt, der entsprechende Teil identifiziert, durch die Anlage verfolgt und ausgeworfen.
Während die Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten
Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll sie trotzdem alle Ausführungsformen umfassen, die dem Gedanken der
Erfindung entsprechen und von den Ansprüchen umfaßt werden.
Kurz zusammengefaßt umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Qualität eines Erzeugnisses mit einer
längsverlaufenden Schweißnaht, wobei die Schweißnaht fortlaufend durch einen zwischen benachbarten Kanten des Werkstücks
für das Erzeugnis erzeugten Schweißbogen hergestellt wird, während das Werkstück durch eine Schweißstation läuft
und während die Kanten an einer Stelle unterhalb der
2 09818/0592 " 23 "
2H9538
Schweißstation zusammengedrückt werden. Das Verfahren umfaßt
die Schritte einer kontinuierlichen Messung einer Mehrzahl von kritischen Schweißparametern während der
Ausbildung der Schweißnaht und das Identifizieren zum
Zwecke des Auswerfens von Längen des Erzeugnisses, welche geschweißt worden sind, während einer oder eine Gruppe der
Schweißparameter über die für diese Parameter vorbestimmten Grenzen hinaus abgewichen sind.
- 26 209818/0592
Claims (5)
1. Verfahren zum Steuern der Qualität eines kontinuierlich hergestellten dünnwandigen, rohrförmigen Erzeugnisses
mit einer längsverlaufenden Schweißnaht, welche durch einen über gegenüberliegenden Kanten des rohrförmigen
Gebildes oder Werkstücks erzeugten Schweißbogen elektrisch hergestellt wird, während das Werkstück durch eine Schweißstation
läuft, gekennzeichnet durch die 'Schritte des kontinuierlichen Umwälzens eines Kühlmittelfe
stromes von und zu einer KUhlmittelquelle über ein Begrenzungselement
innerhalb des rohrförmigen V/erkstücks und in dem Feld einer Induktionsspule in der Schweißstation, und
des kontinuierlichen Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur des Kühlmittels zum Halten des Begrenzungselements bei einer optimalen Temperatur und hierdurch
Halten eines optimalen Kopplungswirkungsgrades zwischen einer Schweißspule und dem rohrförmigen Erzeugnis.
2. . Verfahren zum Steuern der Qualität eines kontinuierlich erzeugten geschweißten Erzeugnisses mit einer
längsverlaufehden Schweißnaht, welche durch einen über benachbarten Kanten des Werkstücks für das Erzeugnis elektrisc]
Ψ erzeugten Schweißbogen hergestellt- wird, während das Werk-
! stück durch eine Schweißstation läuft, und während die Kanten
an einer Stelle unterhalb der Schweißstation zusammengedrückt werden, gekennzeichnet durch die
Schritte des empirischen Bestimmens der Schweißparameter, Vielehe eine Schweißnaht einer vorbestimmten hohen relativen
Qualität ergeben, wobei die Schweißparameter wenigstens einen Faktor der elektrischen Energie für den Schweißbogen, den
rt Druck, mit welchem die benachbarten Kanten des Erzeugnisses
zusammengedrückt werden, die Bewegungsgeschwindigkeit des Erzeugnisses und in dem geschweißten Erzeugnis als
209818/0592 - 27 -
- 27 -
Bewertung der Schweißqualität erzeugte Wirbelströme umfassen,
des Auswählens der oberen und unteren Grenzen von Abweichungen für die Schweißparameter, bei welchen
das Erzeugnis als fehlerhaft geschweißt betrachtet wird, wenn die Abweichungen über die Grenzen hinausgehen, des
Überwachens der Schweißparameter und des Identifizierens von Längen des geschweißten Erzeugnisses, wenn einer oder
Gruppen der Schweißparamter über die für die Schweißparameter
ausgewählten Grenzen hinaus abweichen.
3. Verfahren zum Steuern der Schweißqualität eines
rohrförmigen Erzeugnisses mit einer längsverlaufenden
Schweißnaht, welche durch einen/entgegengesetzte, einander gc genüberstehende Kanten eines Werkstücks für das Rohr
elektrisch erzeugten Schweißbogen erzeugt wird, während sich das Werkstück durch eine Schweißstation bewegt,
gekennzeichnet durch die Schritte des empirischen Bestimmens von Schweißparametern, welche eine
Schweißnaht einer vorbestimmten hohen relativen Qualität ergeben, wobei die Schweißparameter wenigstens einen Faktor
der elektrischen Energie für den Schweißbogen, den Druck, bei welchem die benachbarten Kanten des Erzeugnisses zusammengedrückt
werden, die Bewegungsgeschwindigkeit des Erzeugnisses und in dem geschweißten Erzeugnis als Bewertung
der Schweißqualibät erzeugte Wirbelströme umfassen, des kontinuierlichen Zuführens der elektrischen Energieerfordernisse
für den Schweißbogen pnd kontinuierlichen
Messens von wenigstens einem Faktor der zugeführten Energie, des kontinuierlichen Zusammendrückens der gegenüberstehenden
Kanten des Werkstücks für das Rohr an einer Stelle unterhalb der Schweißstation und kontinuierlichen Messens der so
benutzten Kraft, des kontinuierlichen Messens der Geschwindigkeit des sich bewegenden Rohres, des kontinuierlichen
Induzierens von Wirbelströmen in dem Rohr und
- 28 209818/0592
- 28 -
kontinuierlichen Messens dieser Wibelströme als eine
Anzeige der Schweißqualität, und des Identifizierens zum Zwecke des Auswerfens von geschvjeißten Rohr längen,
welche hergestellt worden sind, wenn eine aus den vorherigen Meßschritten erhaltene Messung über die hierfür ·
ausgewählten Grenzen abweicht.
4. Verfahren nach Anspruch J)3 gekennzeichnet
durch die Schritte des kontinuierlichen Messens der Lichtintensität und Längsposition des Schweißbogens und
des Einschließens des Auswerfens des geschweißten Rohres in den Identifizierschritt, wenn die Lichtintensität
und die Längslage des Schweißbogens von den eingestellten Grenzen hierfür abweicht.
5. ' Verfahren nach Anspruch J)3 gekennzeichnet
durch die zusätzlichen Schritte des kontinuierlichen Umwälzens eines Kühlmittelstromes zu und von einem Vorratsbehälter
für.diesen über ein Begrenzungselement, welches in dem Werkstück für das Rohr und in dem Feld einer Induktionsspule
in der Schweißstation angeordnet ist, und des kontinuierlichen Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit
des Kühlmittels»
209818/0592
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=22137893
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FR (1) | FR2110929A5 (de) |
GB (1) | GB1309195A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115430813A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-06 | 安阳钢铁股份有限公司 | 一种超宽薄板坯连铸机结晶器长寿化方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2641367C2 (de) * | 1976-09-10 | 1979-04-05 | Mannesmann Ag, 4000 Duesseldorf | Verfahren zur kontinuierlichen zerstörungsfreien Prüfung von längs- oder spiralnahtgeschweißten Rohren |
CH618899A5 (de) * | 1977-06-07 | 1980-08-29 | Erik Allan Olsson | |
DE3238766A1 (de) * | 1982-10-20 | 1984-04-26 | Hoesch Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung und/oder regelung des schweissstromes beim hochfrequenzwiderstandspressschweissen von laengsnahtrohren |
WO2024050127A1 (en) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | Cepheid | Faulty unit detection system and methods |
-
1971
- 1971-10-01 FR FR7135568A patent/FR2110929A5/fr not_active Expired
- 1971-10-01 GB GB4582171A patent/GB1309195A/en not_active Expired
- 1971-10-04 DE DE19712149538 patent/DE2149538B2/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115430813A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-06 | 安阳钢铁股份有限公司 | 一种超宽薄板坯连铸机结晶器长寿化方法 |
CN115430813B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-02-13 | 安阳钢铁股份有限公司 | 一种超宽薄板坯连铸机结晶器长寿化方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2149538B2 (de) | 1977-06-02 |
GB1309195A (en) | 1973-03-07 |
FR2110929A5 (de) | 1972-06-02 |
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