DE224879C

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Description

KAISERLICHES.^

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 224879 — ■■ KLASSE 21//. GRUPPE

ERNST PRESSER in BERLIN.

Bei dem sogenannten elektrischen Widerslands-Schweißverfahren, bei welchem die zu 'verbindenden Teile zusammengedrückt und 'durch einen elektrischen Strom von großer Stromstärke und verhältnismäßig kleiner Spannung zur Schweißhitze gebracht werden, hat sich besonders Wechselstrom zum Betriebe gut bewährt. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Wechselstrom die Schweißstücke gleichmäßig erwärmt und daß derselbe in der erforderlichen niedrig gespannten Form leicht aus einem Transformator erhalten werden kann, der primär an höhere Spannung angeschlossen ist. Die Schweißung kann in diesem Falle in unmittelbarer Nähe des Transformators vorgenommen werden, und die sekundäre Leitung, die einen verhältnismäßig großen Querschnitt besitzen muß, braucht daher nur geringe Länge zu besitzen.

ao Es ist bereits bekannt, auch Gleichstrom zur elektrischen Widerstandsschweißung¹ zu benutzen. Die Verwendung des Gleichstromes ^: geschah entweder so, daß derselbe· in der erforderlichen niedrig gespannten Form direkt der Schweißstelle zugeführt worden ist, ein Verfahren, daß sich in der Praxis aber nicht bewährt hat, da die Schweißstücke ungleichmäßig erwärmt werden und ein bedeutender Aufwand an Leitungsmaterial erforderlich ist, oder daß der Gleichstrom durch die primäre Wicklung eines Transformators und einen Stromunterbrecher geleitet wurde, so daß 'an der sekundären Transformatorwicklung ein zu Schweißzwecken brauchbarer niedrig gespannter Wechselstrom erhalten wurde. 'Bei diesem letzteren Verfahren wurde ein elektrolytischer Stromunterbrecher zur Anwendung gebracht.

Derselbe ist ein Laboratoriumsinstrument, welches ständiger Wartung bedarf und schon an und für sich für die Werkstättenpraxis sehr wenig geeignet ist. Bei den zum elektrischen Schweißen häufig erforderlichen sehr großen Effekten, z. B. 100 Kilowatt, ist dieser Apparat aber durchaus¹ unbrauchbar.

Diesem Schweißverfahren mit Gleichstrom haften außerdem noch andere Mängel an, welche darin begründet sind, daß die primäre Wicklung des Transformators nur in einer Richtung von dem Strome durchflossen wird, womit eine schlechte Ausnutzung des Transformatoreisens verbunden ist.

Bei dem Verfahren, welches Gegenstand vorliegender Erfindung ist, werden nicht nur die genannten Mangel vermieden, sondern es werden auch noch neue technische Wirkungen erzielt, welche weder mit Wechselstrom noch mit den bisher bekannt gewordenen Gleichstromschweißverfahren erreicht werden konnten.

Bei diesem neuen Verfahren werden Kondensatoren in Verbindung mit einer Gleichstromquelle zur Anwendung gebracht.

Fig. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel der Apparate und der Schaltung, wie sie zur Ausführung dieses neuen Verfahrens geeignet sind, α und b sind zwei umlaufende Kontaktsegmente, c ist eine Gleichstromquelle und d ein Kondensator, welcher durch die Rotation der Segmente α und b abwechselnd von der Gleichstromquelle geladen und über die primäre Wicklung des Schweißtransformators t

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entladen wird. Die primäre Wicklung des Transformators erhält dadurch abwechselnd Stromstöße in verschiedener Richtung, wodurch in der sekundären Niederspannungswicklung ein Wechselstrom erzeugt wird, welcher den Schweißelektroden m zugeführt wird. In Fig. 2 ist c eine Gleichstromquelle, welche an die beiden Bürsten e und /eines Stromwenders angeschlossen ist. Letzterer besteht im

ίο wesentlichen aus den rotierenden Segmenten i und η und den vier gezeichneten Schleifbürsten. Die Bürsten g und d sind über die Schweißelektroden h und über die während des Schweißens zwischen den Elektroden befindliehen Schweißstücke mit dem Kondensator q verbunden. Die Belegungen desselben werden durch den Stromwender abwechselnd positiv und negativ geladen, so daß durch die Schweißteile ein Wechselstrom fließt. Fig. 3 zeigt dieselbe Schaltung wie Fig. 2, nur mit dem Unterschied, daß die Schweißstelle nicht direkt, sondern ähnlich wie bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung über einen Transformator Strom erhält.

Derartige Kondensatorschaltungen ermöglichen es bekanntlich, die Stromkreisunterbrechungen immer in einem Zeitpunkt erfolgen zu lassen, in welchem die Stromstärke in dem Stromkreis sehr klein oder Null ist, weil der Kondensator die Stromstärke während einer sehr schnell erfolgenden Aufladung ebenso schnell auf Null sinken läßt. Hierdurch wird eine Funkenbildung an den Unterbrechungsstellen fast vollständig vermieden und demgemäß die Betriebssicherheit erhöht. Gleichzeitig ist es leicht, wie die angeführten Beispiele zeigen, mit Hilfe von Kondensatoren die von der Gleichstromquelle gelieferten Stromstöße abwechselnd in umgekehrter Richtung durch die Wicklung des Transformators zu schicken, wodurch eine gute Ausnutzung des Transformators ermöglicht wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Schweißverfahrens gegenüber dem Schweißen mit gewohnlichem Wechselstrom und dem bisher bekannten Gleichstromschweißverfahren besteht . darin, daß in der Schweißstelle ein Wechsel- * strom von sehr spitzen Kurven erhalten werden kann.

Bei dem elektrischen Widerstandsschweißverfahren besteht nämlich eine Schwierigkeit darin, daß schon geringe Isolierschichten zwischen den zu verschweißenden Arbeitsstücken genügen, um wegen der geringen Spannung des Stromes die Einleitung der Schweißung zu verhindern. Derartige Isolierschichten können z. B. in Rost, Schmutz, dünnen Oxydschichten usw. bestehen. .

Die geringe elektrische Spannung ist oft

nicht imstande, diese Schichten zu durchschlagen und dadurch den Stromkreis zu schließen. Erst nachdem durch mechanische Reibung, durch sehr festes Zusammenpressen der Schweißstücke oder andere Hilfsmittel der Durchgang der ersten Stromstöße durch die Schweißstücke ermöglicht worden ist und damit die Erhitzung der Teile begonnen hat, ist die Strombahn für den niedrig gespannten Strom vollkommen geschlossen. Es ist nun klar, daß die erste Durchbrechung der genannten Isolierschichten um so leichter erfolgt, je größer die Maximalwerte der Spannung, d. Ii. je spitzer die Wechselstromkurven sind. Die höchsten momentanen Strom- und Spannungswerte können aber gerade mit Kondensator- -75 schaltungen erhalten werden, denn ein an eine gegebene Spannung plötzlich angelegter Kondensator nimmt im ersten Zeitmoment einen ungewöhnlich starken Stromstoß auf, der einen entsprechend hohen momentanen Spannungswert in der Schweißstelle zur Folge hat.

Dieser Vorteil des neuen Schweißverfahrens gegenüber dem bisher bekannten ist so beträchtlich, daß die Reinigung der zu verschweißenden Teile nicht mehr mit der Gewissenhaftigkeit wie bisher vorgenommen zu werden braucht, womit eine entsprechende Arbeitsersparnis verbunden ist.

Bei dem neuen Schweißverfahren nach vorliegender Erfindung wird noch ein weiterer wesentlicher technischer Fortschritt erzielt. Um diesen zu kennzeichnen, möge die in Fig. 2 gezeichnete Schaltung als Beispiel dienen. Bei einem Stromstoß, der von der Stromquelle c über den Stromwender dem Kondensator q und den Avischen den Elektroden h, h' befindlichen Schweißstücken zugeführt wird, wird eine bestimmte Energiemenge in den Arbeitsstücken in Wärme umgesetzt und ein zweites Quantum Energie auf dem Kondensator angesammelt. Der Widerstand der Lei-' tung soil so klein sein, daß er gegenüber dem Widerstände der Arbeitsstücke vernachlässigt werden kann. Alsdann sind die beiden genannten Energiequanten gleich groß und unabhängig von dem Widerstandswert der Ar- . beitsstücke. Man kann auch sagen, daß der genannte Stromstoß eine durch die Größe der Spannung und des Kondensators bestimmte Wärmemenge in den Arbeitsstücken erzeugt, unabhängig von dem Widerstände der Arbeitsstücke. Durch die in Wirklichkeit durch den Stromwender erfolgende Umladung des Kondensators wird an diesem Prinzip nichts geändert. ;

Bei der Schweißung von Massenartikeln ist es nun praktisch unmöglich, alle Teile so herzurichten, daß sie nach ihrem Einspannen in die Schweißmaschine alle gleichen elektrischen Widerstand zeigen. Schon dadurch, daß einzelne Teile mehr als andere verrostet oder verschmutzt sind, ergeben sich bedeutende Ab-

weichungen in dem Widerstandswert der einzelnen Stücke. Je nach der Größe des Widerstandes geht aber bei dem älteren Schweii.lverfahren eine größere oder kleinere Stromstärke durch die Schweißstücke, so daß die pro Sekunde entwickelte Wärme bei den einzelnen Arbeitsstücken sehr verschieden sein kann. Da aber der betreffende Arbeiter das Ein- und Ausschalten des Stromes im wesentlichen nach

ίο dem Zeitmaß besorgt, so ist es mit dem älteren Schweißverfahren nicht leicht möglich, bei Massenartikeln ein vollkommen gleichmäßiges Fabrikat zu erhalten. Noch ungünstiger liegen natürlich die Verhältnisse bei automatisch arbeitenden Maschinen, bei welchen die Länge der Zeit für eine Schweißung für alle Schweißstücke einer Sorte von vornherein eingestellt wird. .

Bei dem hier beschriebenen neuen Schweißverfahren ist aber, wie oben ausgeführt, die pro Sekunde erzeugte Wärmemenge bei gegebener Periodenzahl des Stromes in sehr weiten Grenzen unabhängig von dem Widerstände der Schweißstücke, so daß nach diesem Verfahren speziell bei Massenartikeln leicht eine große Gleichmäßigkeit in der Schweißtmg der einzelnen Teile erzielt werden kann.

Claims

Paten t-An spruch:

Verfahren zur elektrischen Widerstandsschweißung mit Hilfe einer Gleichstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Schweißstromkreis bzw. mit dem primären Stromkreis eines Schweißtransformators zweckentsprechend verbundener Kondensator mittels geeigneter Schaltapparafe fortgesetzt geladen und entladen · wird. . ·..,. ^; ■■■'■ ■■ ■■;' ' ■.. ;■·■■■.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.