DE2246559A1 - Verfahren zum presschweissen von metallen - Google Patents

Verfahren zum presschweissen von metallen

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DE2246559A1
DE2246559A1 DE19722246559 DE2246559A DE2246559A1 DE 2246559 A1 DE2246559 A1 DE 2246559A1 DE 19722246559 DE19722246559 DE 19722246559 DE 2246559 A DE2246559 A DE 2246559A DE 2246559 A1 DE2246559 A1 DE 2246559A1
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DE
Germany
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welding
gas
zone
metal
liquefied gas
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Pending
Application number
DE19722246559
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English (en)
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Michel Mola
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Original Assignee
Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/02Seam welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/0006Resistance welding; Severing by resistance heating the welding zone being shielded against the influence of the surrounding atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/02Seam welding
    • B23K13/025Seam welding for tubes

Description

  • Verfahren zum Preßsohweißen von Metallen Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren zum Preßschweißen von Metallen.
  • Es ist bekannt, daß bestimmte Metalle dadurch verschweißt werden können, daß die durch Schweißen mteinander zu verbindenden Teile der Metallstücke auf eine hohe Temperatur gebracht und mit einer Kraft gegeneinander gepreßt werden, die ausreicht» um eine Art von Verschmieden zu erreichens Ein derartiges Preßschweißverfahren kann insbesondere auf Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahl oder andere Legierungen oder Metalle, wie beispielsweise Leichtmetalle, wie Aluminium, A wendung finden.
  • Es ist weiterhin bekannt, die Schweißtemperatur dadruch zu erzielen, daß das Metall der Wirkung von elektrischen Strömen und insbesondere von Hochfrequenzströmen ausgesetzt wird, die die Beschränkung der Wärmezufuhr auf die Bereiche ermöglichen die durch Anlegen miteinander verschweißt werden sollen, d .h.
  • durch AndrUcken der zu verschweißenden Teile gegeneinander mit eine ausreichenden Kraft.
  • Derartige Schweißverfahren werden insbesondere zur Herstellung von Metallrohren und insbesondere von Stahlrohren aus einem ebenen Metallband verwendet, das so geformt wird, daß es einen fast kreisförmigen Querschnitt aufweist und das der Wirkung von elektrischen Hochfrequenzetrömen mit einer Frequenz von beispielsweise 100.000 bis 500.000 Hz derart ausgesetzt wird, daß die Kanten des Metallbandes auf die Schweißtemperatur gebracht werden, worauf Walzen die auf diese Weise erhitzten Kanten aneinander anlegen, um ihre Preßverschweißung durch Ausuhren einer Art von Schmieden durchzuführen.
  • Bei derartigen Schweißverfahren ist es weiterhin bekannt, die Oxydation des auf eine hohe Temperatur gebrachten Metalls dadurch zu vermeiden, daß die erhitzten Metallbereiche durch eine inerte Umgebung eingehüllt werden, beispielsweise in eine Sicke stoffgasungebung.
  • Dieses Verfahren weist gewisse Schwierigkeiten bei der Durchführung auf, weil es zur Erzielung eines wirksamen Schutzes erförderlich ist, den zu sohtitzenden Bereich mit einer im wesenthohen dichten Umschließung zu umgeben, in die dauernd das inerte Gas unter Druck eingeführt wird, derart, daß dle Schutzatmosphäre um die zu schützende Zone eingegrenzt wird. Die Um-Schließung, die hierftir erforderlich ist, verhindert die Betraohtung und den einfachen Zugang an die Schweitizone, was ein bedeutender Nachteil bei der Ausführung der Einstellungen und der Kontrollen darstellt. die fur die dauernde Erzielung einer guten Verschweißung unerläßlich sind Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wenig aufwendiges Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden, wobei ein sehr wirksamer Schutz des sich auf einer hohen Temperatur befindenden Metalls sichergestellt sein soll.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum Preßschweißen von Metallen erfindungsgemäß dadurch gelost, daß der Schutz des Bereiches, in dem die Verschweißung erfolgt, dadurch erreicht wird, daß in die Nähe dieses Bereiches ein kontinuierlicher Strom eines Schutzgases geleitet wird, das sich im verfltissigten Zustand befindet.
  • Zur Durchf(!hrung des erfindungsgemäßen Verfahrens kannen alle inerten Gase verwendet werden die bei niedriger Temperatur verfltlssigt sind, es ist Jedoch vorteilhaft, Flüssigstickstoff zu verwenden, da dies ein besonders wirtschaftliches Schutzgas ist, Das Flüssiggas wird in vorteilhafter Weise Ueber einen wärmeisolierten Rchrstutzen zugeführt, der mit einem Flüssiggasbehälter verbunden ist, der beispielsweise durch einen Behält ter von der Art eines "Dewargefäßes" gebildet ist.
  • Das erfindungsgemäBe schutzverfahren ist insbesondere von Interesse, wenn es im Zusammenhang mit einem Schweißverfahren verwendet wird, bei dem die durch Anpressen aneinander zu verschweißenden Oberflächen mit Hilfe von elektrischen Hochfrequenzstr5men auf die Schweißtemperatur gebracht werden, wobei diese elektrischen Hochfrequenzströme auf die zu verschweißenden Kanten durch Induktionswlrkung oder durch Verschiebungsströme Ubertragen werden. In diesem Fall sind die Teile des Metalls, die auf hohe Temperatur gebracht sind. tatsächlich sehr gut örtlich begrenzt und kennen daher in einer besonders einfachen und wirkungsvollen Weise geschützt werden.
  • Die Durchflußmenge des Flüssiggases, die der zu schützenden Schweißsone sqefhhrt werden muß, kann sich in weiten Grenzen ändern, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von anderen Charakteristika der Verschweißung. Im allgemeinen kann sich dies Durchflußmenge zwischen 0,1 und 2,5 1 pro Minute ändern, ohne daß diese Werte in irgendeiner Weise beschränkend sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß es keine Abänderung der üblicherweise zur Durchführung des Schweißens verwendeten Vorrichtung erfordert und daß es Vollständig unnötig ist, eine abgeschlossens dichte Umschließung zur Trennung der Atmosphäre umdie Schweißzone vorzusehen.
  • Weiterhin verringert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in keiner Weise die einfache Betrachtbarkeit, die Einstellbarkeit und de Überwachung der Schweißzone.
  • Bs sei bemerkt, daß sich eine ausgezeichnete Schutzwirkung gegenüber einer Oxydation ergibt, wenn in der erfindungsgemäßen Weise der Ebene des Schweißbereiches Stickstoff oder ein anderes inertes verflüssigtes Gas zugeführt wird, während es praktisch unmöglich ist, einen richtigen Schutz zu erreichen, wenn der gleichen Schweißzone ein selbst großer Strom ton Gas in gasförmigem Zustand zugeführt wird.
  • Diese irscheinung, die zunächst überraschend ist, erklärt sich ohne Zweifel durch die Tatsache, daß es bei Verwendung des Schutzgases im verflüssigten Zustand möglich ist, eine große Menge dieses Gases in einem geringem Volumen zuzuführen, wobei das verfltlseigte Gas bei Berührung mit den erhitzten Schwelßzonen schlagartig verdampft und an dieser Stelle eine inerte Umgebung erzeugt, die das Metall vor einer Oxydation schützt.
  • Andererseits erzielt man, wenn ein Strom von Stickstoff in gasförmigem Zustand auf die zu schützende Zone gerichtet wird, keine befriedigende Schutzwirkung, und zwar vielleicht aufq grund der Tatsache, daß der Strom des gasf8rmigen Stickstoffs (der relativ groß sein muß) Turbulenzen hervorruft und damit einen großen Teil von Luft und damit von Sauerstoff mit sich reißt, der sich mit dem Stickstoff vermischt und der du Metall an der Schweißstelle oxydiert. Ohne Zweifel ist dies der Grund datum, daß es erforderlich ist, eine dichte Umsohließung um die zu schützende Zone vorzusehen, um zu vermeiden, daß die atmosphärische Luft sich mit dem Schutzgas vermischt.
  • Das erfindungsgemäß e Verfahren ermagli oht die Durchftihrung von Ublichen Schweißverfahren durch Anlegen oder Anpressen unter verbesserten Bedingungen. Die Funken und Überschlägs von elektrischen Lichtbögen sind stärker begrenzt und die Qualitat der Verschweißung wird aufgrund der Tatsache verbessert, daß die Verschweißung in einer gegen die Oxydation geschtitzten Umgebung erfolgt0 Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren in wirtschaftlicher Weise durchführbar, weil der verfltissigte Stickstoff, der ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Sauerstoff ist, zu einem sehr geringen Preis gewonnen werden kann0 Schließlich hat die Zuführung des verflüssigten Gases in den Schweißbereich die Wirkung, daß die Bauteile oder Elemente sowie die Abschnitte des Ausgangsmetalls, die sich in der Nähe der eigentlichen Schweißzone befinden, auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden, was weiterhin zur Verbesserung der Qualität des geschweißten Gegenstandes beiträgt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erftndngsg-uen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusrUhrungsbeispiels noch näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht, die die lierstellung eines geschweißten Stahlrohre. nach dem ertlndungsgemäßen Verfahren zeigt; Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht.
  • In den Zeichnungen ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, die die kontinuierliche Umwandlung eines Metallbandes 1, beispielsweise aus Stahls in ein geschweißtes Rohr 2 ermbglioht.
  • In üblicher Weise wird das Band, das in Richtung des Pfeils vorwärtsbewegt wird, fortschreitend in sich durch nicht dargestelle Formwalzen umgebogen , derart, daß die Kanten 3 und 4 dieses Bandes sich in einer Zone 5 einander nähern, in der die Verschweißung erfolgen muß.
  • Weiterhin ist in Fig. 1 eine mit Hochfrequenzstrom gespeiste Induktionsvorrichtung 6 angeordnet, deren Form im wesentlichen der Form der Ränder 3 und 4 des Bandes 1 während ihrer Verschweißung entspricht, die durch Aneinanderlegen der Ränder unter der Wirkung der Preßwalzen 7 und 8 durchgerührt wird, wie dies üblicherweise erfolgt.
  • Die Induktionsvorrichtung 6, die durch einen elektrischen Strom mit hoher Frequenz durchflossen wird, bringt die Kanten 3 und 4 des Bandes in der NMhe der Zone, in der die Verschweißung durch Anlegen oder Anpressen erfolgt, auf die Schweißtemperatur.
  • Bin derartiges Verfahren kann ggf. eine vorherige Erwärmung des Bandes umfassen, im allgemeinen wird Jedoch ein Band verwendet, du bei Umgebungstemperatur gebogen ist und dessen Rinder 3 und 4 ausschließlich'durch die Wirkung der mit Hochfrequenzströmen gespeisten Induktionsvorrichtung auf die Schweißtemperatur gebracht werden.
  • Um einen Schutz der Ränder 3 und 4, die durch die Induktionsvorrichtung auf die Sohweißtemperatur gebracht sind, zu erreichen, ist es erforderlich (wenn nicht das erfindungsgemKße Verfahren verwendet wird), den Raum, der die Walzen 7 und 8 und die Induktionsvorrichtung 6 umfaßt, durch eine im wesentlichen dichte Umschließung zu umgeben, in die ein inertes Schutzgas eingeführt wird.
  • Es ist verständlich, daß eine derartige Umschließung eine erhebliche Bchinderung für die Überwachung und die Kontrolle der Eigenschaften der Verschweißung darstellt.
  • erfindungsgemäß wird Jedoch anstefle der Verwendung einer derartigen Umschließung ein wärme isoliertes Rohr 9 vorgesehen, das mit seinem oberen Teil mit einem Behälter fur ein inertes verfltissigtes Gas, beispielsweise Stickstoff, verbunden ist und das einen Strahl 10 des verflüssigten Gases auf die Zone richtet, an der die Verschweißung durch Anpressen erfolgt.
  • Wenn daß verflüssigte Gas mit sehr niedriger Temperatur in Be.
  • rührung mit der Schwißzone kommt, verdampft es sehr schnell und erhöht beträchtlich sein Volumen, wodurch eine inerte Atmosphäre geschaffen wird, die sehr wirkungsvoll das sich auf der hohen Schweißtemperatur befindende Metall schUtzt.
  • In der Zeichnung ist bei 11 der freiwerdende Stickstoffgasdampf dargestellt, obwohl diese Dämpfe im allgemeinen während der DurchPUhrung dieses Verfahrens nicht sichtbar sind.
  • Es ist zu erkennen, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens extrem einfach ist und es ist verständlich, daß dieses Verfahren die Erzielung eines wirksamen Schutzes des sich zu seiner Verschweißung auf einer hohen Temperatur befindenden Metalls ermßglicht.
  • Es ist verständlich, daß du beschriebene Verfahren in dieser speziellen Form nur zur Erläuterung beschrieben wurde und daß viele wUnsohenswerte Modifikationen durchgefUhrt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • So könnte das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise auf andere Verschweißungen und auf die Verschweißung von anderen Gegenständen als von Rohren angewendet werden.
  • P a t e n t a n s p r ü c h e:

Claims (8)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Preßschweißen von Metallen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schutz der Zone, in der die Verschweißung erfolgt, dadurch erreicht wird, daß in die Nähe dieser Zone ein Strom eines Schutzgases geleitet wird, das sich im verflussigten Zustand befindet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das verfltlssigte Gas ein gegenüber dem sich auf der Schweißtemperatur befindenden Metall inertes Gas ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das verflussigte Gas Stickstoff ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i o h n e t , daß das verfltiasigte Gas Argon ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h-n e t , daß der-Schweißzone eine FlUssiggasmenge zugeführt wird, die zwischen 0,1 und 2 1 pro Minute liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der AnsprUche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das verfltlssigte Gas Uber einen wärmeisolierten Rohrstutzen (9) zugeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die durch Preßschweißen zu verbindenden metallischen Bereiche mit Hilfe von elektrischen Hochfrequenzströmen auf die Schweißtemperatur gebracht werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -1 e i o h n e t , daß ein Metallrohr (2) ausgehend von einem in sich gebogenen Band (1) hergestellt wird, dessen Rinder (3, 4) mit Hilfe von elektrischen Hochfrequenzströmen auf Schweißtemperatur gebracht werden und die dann gegeneinander gepreßt werden, uni die Verschweißung durchzuführen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2042256A1 (de) 2007-09-28 2009-04-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen von Gegenständen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042256A1 (de) 2007-09-28 2009-04-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen von Gegenständen
DE102007046709A1 (de) 2007-09-28 2009-04-09 Linde Ag Verfahren zum Fügen von Gegenständen

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