DE2908574A1

DE2908574A1 - Vorrichtung zum elektrischen widerstandsschweissen

Info

Publication number: DE2908574A1
Application number: DE19792908574
Authority: DE
Inventors: Maurice Boulogne Sur S Riviere
Original assignee: Carnaud SA
Current assignee: Carnaud SA
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB2015406A; IT7967478A0; FR2419134B1; NL7901369A; NL186798B; FR2419134A1; BE874619A; DE2908574C2; NL186798C; IT1119681B; GB2015406B; CH629409A5; ES478386A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING - 4 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

CARNAUD S.A.

65. Avenue Edouard Vaillant 92103 Boulogne Sur Seine

"Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen mit scheibenförmigen Elektroden auf Ober- und Unterseite der Naht, insb. zum Längsnahtschweißen von rohrförmigen Behälterrümpfen aus Eisenblech mit angerolltem Flansch, bei der eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Atmosphäre, insb. aus einem neutralen Gas, und ein Dorn oder Arm zum Einführen in das Innere des zu schweißenden Hohlkörpers vorgesehen sind, an dem in einer Ausnehmung die Innenelektrode angeordnet ist. Die neue Vorrichtung eignet sich ganz besonders zum Herstellen von rohrförmigen Körpern, wie sie für die Herstellung von Metallbehältern benötigt werden.

Beim Verschweißen der* beiden Ränder eines vorgeformten Rumpfrohlinges überlappen sich die Ränder um 0,4 bis 0,8 mm auf modernen Maschinen und um 1 bis 3 mm auf sonstigen Maschinen.

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Bei bestimmten Maschinentypen wird ein Kupferdraht zwischen die Elektrodenräder und das zu verschweißende BIeGh eingelegt.

Es ist festzustellen, daß nach dem Schweißen eine Oxydation der Schweißlinie stattfindet und zwar sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite.

Diese Bildung von Oxyden führen zu verschiedenen Nachteilen. Insbesondere ist die Oxydschicht weniger haftend und kann sich bei den nachfolgenden Behandlungen abschuppen, insb. im Fall bei der Sickung oder Falzung des Behälters, wobei die Sickung den Zweck hat, den Behältermantel auszusteifen. Solche Sickung wird vor allem bei Blechen geringer Dicke verwendet.

Für eine gute Konservierung der in dem Behälter enthaltenden Produkte wird die Schweißlinie nach dem Schweißen mit einem Lack überzogen. In diesem Fall führt die Abschuppung der Oxydschicht bei der Sickenbildung eine Unterbrechung des Lackfilms herbei, sodaß damit die Schutzwirkung aufgehoben wird.

Die Haftung des Lackes auf dem Oxyd ist weiterhin vergleichsweise gering im Verhältnis zu der Haftung auf dem Eisenblech. Es besteht die Gefahr, daß die Lackschicht sich abzieht, selbst in den Bereichen, in denen die Oxydschicht nicht abschuppt. Die Risiken sind proportional mit der Aggressivität des in dem Behälter enthaltenden Produktes verstärkt, ebenso durch die Art der Behandlung der Behälter z.B. in einem Autoklaven.

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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung in Verbindung mit einer Verfahrensweise zu schaffen, um die zuvor erwähnten Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden, und zwar lediglich unter Einsatz sehr einfacher leicht zu verwirklichender billiger Mittel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß um die Kontaktpunkte der Schweißräder mit den Rändern des zylindrischen Hohlkörpers eine Zone einer kontrollierten Atmosphäre insb. mittels Gas geschaffen wird.

Es wird ausdrücklich anerkannt, daß das Schweißen unter einer neutralen Atmosphäre augenscheinlich bekannt ist. Durch die Anwendung gemäß der Erfindung wird jedoch dieses Verfahren vorrichtungsmäßig dadurch unterstützt, daß man die Zone der neutralen Atmosphäre sehr nahe den Schweißscheiben oder Rädern anordnet.

Gemäß der Erfindung wird die Zone der kontrollierten Atmosphäre entweder vor oder hinter, vorzugsweise jedoch gleichzeitig vor und hinter den Kontaktpunkten zwischen den Schweißelektroden und dem Werkstück geschaffen.

Zur Ausführung dieser Verfahrensweise geht die Erfindung in bekannter Weise von einem Arm oder Dorn aus, der in das Innere des zylindrischen Hohlkörpers eingeführt wird und der eine Ausnehmung aufweist, in der die Innenelektrode aufgenommen ist.

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Diese Vorrichtung ist durch eine Einrichtung charaktersisiert, welche die genannte kontrollierte Atmosphäre in unmittelbarer Nachbarschaft der Kontaktpunkte mit dem zylindrischen Hohlkörper und den Schweißelektroden hält.

Vorteilhafterweise ist diese Einrichtung so ausgebildet, daß im inneren des zu schweißenden Hohlzylinders ein zylindrischer Mantel oder eine Manschette den Arm oder den Dorn in der Weise umgibt, daß er wenigstens teilweise die Ausnehmung dieses Armes abdeckt und ein Durchgang am Außenbereich der Innenelektrode darbietet, während außerhalb des Werkstückes ein Formblech oder Formkörper vorgesehen ist, der einen Durchgang für die Außenelektrode freiläßt, jedoch an seinem Umfang mit abgekippten oder abgebogenen Flanschen versehen ist, welche bis in unmittelbare Nachbarschaft der Außenfläche des Hohlkörpers reichen.

Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung wird vorteilhafterweise die Ausnehmung in dem Dorn oder Arm ausgenützt, um das Gas in Richtung der Elektrodenscheibe zu leiten und so eine Zone kontrollierter Atmosphäre zu bilden. Das Formblech außerhalb des Hohlkörpers begrenzt die Zone, die von dem neutralen Gas eingenommen wird auf die Höhe und die Nachbarschaft der Außenelektrode.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung können die Manschette und der äußere Formkörper mit Diffusionseinrichtungen versehen sein.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der
Figur 1.

Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich bewußt auf diejenigen Elemente, die für das neue Verfahren und die neue Vorrichtung charakteristisch bzw. für deren Verständnis notwendig sind. Eine weitergehende Beschreibung ist im Hinblick auf die Tatsache nicht notwendig, daß der grundsätzliche Aufbau solcher Schweißvorrichtungen bekannt ist.

In den Figuren 1 und 2 sind mit 1 und 2 die Schweißräder bezeichnet, zwischen denen der zylindrische Blechrohling des
Metallbehälters angeordnet ist, der im Verbindungsbereich der Kanten 4 und 5 verschweißt werden soll. Die innenliegende
Elektrode 2 ist in einem Tragdorn 6 angeordnet, der eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme der inneren Elektrodenscheibe 2 aufweist.

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Auf einigen Maschinen ist es üblich, einen Kupferdraht zwischen die Elektroden und den zu verschweißenden Blechrohrkörper anzuordnen. Ein solcher Draht kann auch bei der Vorrichtung nach der Erfindung vorgesehen sein, obwohl dieser aus Vereinfachungsgründen in den Figuren nicht dargestellt ist.

Um am Kontaktpunkt 8, 9 zwischen den Elektrodenrädern 1,2 und dem zu verschweißenden Blechkörper eine kontrollierte Atmosphäre zu schaffen, insb. eine neutrale Gasatmosphäre, sind folgende Teile vorgesehen;

Einerseits ist eine innere Manschette 10 vorgesehen, welche den zylindrischen Dorn 6 umgibt und die so angeordnet ist und ausgebildet ist, daß sie die Ausnehmung 7 weitgehend abdeckt mit Ausnahme eines Durchganges für die Innenelektrode 2. Zum anderen umfaßt die Einrichtung ein geformtes äußeres Blech 11. Dieses weist ebenfalls eine Durchgangsöffnung für die Außenelektrode 1 auf, wobei die Umfangskante des Pormbleches 11, wie bei 12 gezeigt, abgekippt oder abgebogen ist, der Art, daß die freie Kante dieser Abbiegung in unmittelbarer Nähe der Außenfläche des Blechrohlinges 3 endet, wie dies deutlich aus den Figuren 1 und ersichtlich ist.

Bei 13 und 14 sind schematisch die Anschlußstücke für Gasleitungen oder dgl. wiedergegeben, welche in den Kammern münden, die einerseits auf der Außenseite durch den Blechrohling 3 und das Formblech 11 und andererseits auf der Innenseite durch den

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Blechrohling 3 und die Manschette 10 begrenzt sind. Wenn man die Drehrichtung (Pfeil F) der Elektrodenscheiben mit in die Betrachtung einbezieht, wird ersichtlich, daß das in die durch das Formblech 11 eingeschlossene Kammer eintretende Gas im Bereich hinter der Schweißzone eintritt. Im Inneren des Blechrohkörpers 3 wird das Gas dagegen dem Schweißbereich in einer Weise zugeführt, daß das Gas zunächst in die Ausnehmung 7 eintritt, und zwar sei es über die Leitung 14, die durch die Manschette 10 geführt ist oder durch eine nicht dargestellte Zuführungsleitung in dem Dorn 6. Das Gas gelangt aus der Ausnehmung 7 durch das in die Manschette 10 eingearbeitete Fenster, durch das die Innenelektrode 2 ragt, in Richtung auf die innere Kontaktzone 9 aus. Es wird damit deutlich, daß das Hinzutreten des Gases modifiziert oder in der Funktion multipliziert werden kann, je nach Art der angewendeten Schweißung.

Es ist wichtig genauer darauf hinzuweisen, daß sich die Vorrichtung nach der Erfindung von bekannten Vorrichtungen durch die Tatsachen unterscheidet, daß das neutrale Gas in verschiedener Weise zugeführt wird, und zwar sei es

- vor der Schweißzone

- unmittelbar nach oder hinter der Schweißzone und

- sei es gleichzeitig vor und hinter der Schweißzone.

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Die Zone der kontrollierten Atmosphäre wird auf diese Weise jeweils so geschaffen, daß sie sich sowohl innerhalb als auch außerhalb der zu schweißenden Kanten des Rohlinges 3 gemäß der Erfindung um etwa 2 cm im Bereich vor und im Bereich hinter den Schweißelektroden erstreckt. Bei ähnlichen Maschinen der bekannten Art wird dagegen das neutrale Gas in Abständen zugeführt, die wesentlich größer sind und 10 bis 40 cm Abstand von der Schweißzone haben können.

Die kontrollierte Atmosphäre beruht grundlegend auf einem neutralen Gas (Argon, Stickstoff oder dgl.), wobei je nach Fall zusätzliche Gasreduktionsmittel wie Wasserstoff oder andere zugesetzt sein können.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung bieten somit den Vorteil eine r Unterdrückung der Entstehung einer Oxydschicht, wie sie weiter oben näher erläutert wurde mit der Folge:

- Einem besseren Aussehen des Behälters,

- einer besseren Haftung der Lacke in der Schweißzone, falls ein solcher Lack notwendig ist,

- einer erleichterten Sickung aufgrund der Tatsache des Fehlens der Oxydschicht und als Folge davon Vermeidung der Gefahr einer Verletzung der Lackschicht und

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- einer wesentlich vereinfachten und sichereren Herstellung.

Die Figuren zeigen nur eine Ausführungsform. Es ist ersichtlich, daß verschiedene Abwandlungen oder Änderungen vorgenommen werden können , ohne daß damit die Erfindung verlassen wird. Diese Änderungen oder Abwandlungen richten sich nach der Art der Anwendung und des Typs der Schweißmaschine. Die Erfindung läßt sich auch anders als beschrieben auf andere Metalle als Eisen anwenden. Insbesondere ist die Erfindung auch für chromatisierte Eisenbleche verwendbar, die unter der Bezeichnung TFS (Eisen mit Ausnahme von Zinn) bekannt sind.

Die Form der Manschette und des Formbleches werden bestimmt von dem Zweck, die Zone der kontrollierten Atmosphäre zu begrenzen. Ihre Form kann abgeändert werden, solange gewährleistet ist, daß die Gaszone oder die Zone von Gasgemischen in unmittelbarer Nähe und auf Höhe der Schweißpunkte gehalten wird.

Insbesondere können die Gaszuführungsleitungen in den Kammern über einen Diffusionskörper münden, der aus einem Material mit natürlicher Porosität, einem durch Zusammenpressen von Fasern erhaltenem Material, einem Diffusor aus fritierter Bronze oder dgl. bestehen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß eine Gegenströmung oder ein Gegenstau vermieden wird, ebenso wie heftige Strömungen, die dazu führen könnten, daß Umgebungsluft durch Induktion oder Turbulenz in die Schweißzone gelangt. Die Zonen der kontrollierten Atmosphäre können auch begrenzt werden,

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durch an der Oberfläche gleitend angreifendes Material, das entlang des Umfanges angeordnet ist.

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Leerseite

Claims

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

1.-'Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen mit scheibenförmigen Elektroden auf Ober- und Unterseite der Naht, insb. zum Längsnahtschweißen von rohrförmigen Behälterrümpfen aus Eisenblech mit angerolltem Flansch, bei der eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Atmophäre - insbesondere aus einem neutralen Gas - und ein Dorn oder Ana zum Einfahren in das Innere des zu schweißenden Hohlkörpers vorgesehen sind, an dem in einer Ausnehmung die Innenelektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Atmosphäre im inneren des zu schweißenden Hohlkörpers(3)eine den Arm oder Dorn (6) umgebende, zylindrische Manschette (10) aufweist, die wenigstens zum Teil die Ausnehmung (7) abdeckt und ein Fenster für die Innenelektrode (2) und außen am Hohlkörper (3) ein Formblech (11) mit einem Durchgang für die Außenelektrode (1) aufweist, das mit abgekippten Umfangsrändern bis In unmittelbare Nähe der Außenfläche des Hohlkörpers (3) ragt*

ο Vorrichtuag nach Anspruch I₅ dadurch gekeanselch- ά e t₀ daß Anschlüsse (13*14) zur Zuführung der kontrollier= te» Atmosphäres Inslb_o eines asutralea Gases vorgeseliea siad₀ » öeaea wenigstens eine (14) direkt Is di@ Auss

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 des Armes oder Domes (6) einmündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (10) und das äußere Profilblech (11) eine Einrichtung zur Sicherstellung der Gasdiffusion aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein aus sich heraus poröses Material aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die die Diffusion ermöglichende Einrichtung ein aus zusammengepreßten Fasern bestehendes Material aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Einrichtung ein Element aus Sintermaterial, insb. gesinterter Bronze aufweist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Atmosphäre Gasreduktionsmittel aufweist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der kontrollierten Atmosphäre so aus-

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gebildet ist, daß diese Atmosphäre wenigstens im Bereich vor dem Kontaktpunkt (8,9) der beiden Elektroden (1,2) mit dem Werkstück erzeugt wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Atmosphäre so angeordnet ist, daß die Atmosphäre hinter dem Kontaktpunkt(8,9) der Elektroden (1,2) mit dem Werkstück frei erzeugt wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennz ei ahnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der kontrollierten Atmosphäre so ausgebildet ist, daß die kontrollierte Atmosphäre vor und hinter dem Kontaktpunkt (8,9) der Elektroden (1,2) mit dem Werkstück(3) erzeugt wird.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennz ei chnet, daß eine Vorrichtung zum Einlegen eines Kupferdrahtes zwischen die Schweißelektroden und die Kantenbereiche des Zylindrischen Hohlkörpers vorgesehen ist.

f/Mi

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