DE2911403A1

DE2911403A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung laengsnahtgeschweisster rohre aus metallen

Info

Publication number: DE2911403A1
Application number: DE19792911403
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Ing Klebl; Friedrich Ing Grad Schatz; Gerhard Dr Ing Ziemek
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1980-09-25
Also published as: CA1128737A; JPS55128394A; US4331281A

Description

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Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung längsnahtge schweißter Rohre aus Metallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre aus Metallen, insbesondere Nichteisenmetallen, bei dem ein Metallband kontinuierlich Ton einer Vorratsspule abgezogen, allmählich zum Schlitzrohr geformt und mittels einer feststehenden Lichtbogenschweifieinrichtung unter Schutzgas längsnahtgeschweißt und die Schweißnaht zwecks Verfestigung des Gefüges verformtwird.

Bei längenahtgeschweißten Rohren, insbesondere bei solchen au· Nichteisenmetallen, zeigen die Schweißnähte gegenüber dem Grundgefüge eine Kornverg*oberung, die zum Teil aus PestigkeitsgrUnden und zum Teil aus Gründen der Dichtigkalt DKW. der Korrosionsanfälligkeit des Rohres unerwünscht iat und deshalb rückgängig gemacht werden muß.

Bs ist bereite ein Verfahren zum Herstellen längsnahtgeschweißter Rohre bekanntgeworden, bei dem ein längseinlaufendes Metallband kontinuierlich zum Schlitzrohr geformt, an seinen Bandkanten verschweißt und die Schweißnaht

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nach einer Art Kühlung mittels einer Druckrolle über einen im Innern des Rohres angeordneten Dorn verfortnt wird.

(US-PS 3 650 456)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß mit wesentlich geringerem wirtschaftlichen Aufwand Rohre mit noch besserem Gefüge der Schweißnaht hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die Verformung durch eine von außen auf die Schweißnaht einwirkende pulsierende Kraft bewirkt wird. Durch die pulsierende Kraft ist gewährleistet, daß jeder Punkt der Schweißnaht mehrfach verfortnt wird. Mit besonderem Vorteil pulsiert die Kraft mit einer Frequenz, deren Zahlenwert in KHz annähernd der Fertigungsgeschwindigkeit in m/min entspricht. Bei einer Fertigungsgeschwindigkeit von 25 bis 30 m/min soll die Kraft mit einer Frequenz von 20 bis 40 KHz schwingen. Das ergibt pro mm Schweißnaht Kaltverformungsarbeitsgänge von kO bis 80 Impulsen. Da außerdem die die Kraft aufbringende Sonotrode eine Länge von ca. 5 mm hat, ist die Einwirkung der Impulse in praxi noch höher. Zweckmäßigerweise wird auf die Schweißnaht vor der Verformung ein Schmiermittel aufgebracht. Dadurch wird die Reibung zwischen der Sonotrode und der Schweißnaht vermindert. Darüber hinaus wird erreicht, daß die Sonotrode besonders gut an die Schweißnaht bzw. den Schweißnahtbereich angekoppelt wird. Das geschweißte Rohr wird vor der Verformung der Schweißnaht geringfügig aufgeweitet. Dies geschieht zweckmäßigerweise mittels eines im Innern des geschweißten Rohres befindlichen Doms, der an einer Dornstange gehalten ist. Durch das geringfügige Aufweiten entsteht eine kraftSchlussige Verbindung zwischen der Sonotrode und dem Dorn, so daß sich die pulsierende Kraft

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optimal auf die Schweißnaht übertragen läßt.

Die Erfindung betrifft veiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des eingangs erwähnten Verfahrens, welche aus einem Bandablauf, einer das Band zum Rohr formenden Formeinrichtung, einer Schweißeinrichtung sowie einer Schweißnahtbearbeitungseinrichtung besteht. Die Schweißnahtbearbeitungseinrichtung besteht aus einer oberhalb der Schweißnaht angeordneten Sonotrode sowie einem im Einwirkungsbereich der Sonotrode im Innern des Rohres an einer Dornstange befestigten Dorn, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Rohres und einer unterhalb des Domes an dem Rohr angreifenden Stützrolle. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine besondere Einfachheit aus, welche auch den Belastungen im rauhen Betrieb widersteht.

Die Sonotrode besteht zweckmäßigerweise aus Ferro-Titanid, welches verschleißfest genug ist, die Reibung zwischen dem Rohr und dem Schuh auch bei längerem Betrieb auszuhalten. Die Sonotrode ist in einem Lager aus einem elastischen Material angeordnet. Diese Maßnahme ist vorteilhaft, da auch bei besserer Schmierung sich durch die Reibung zwischen Schweißnaht und Sonotrode eine Kraftkomponente in Schweißrichtung ergibt, die die Sonotrode aus ihrer Lage zu bewegen sucht. Das Gegenlager steht gleitend mit der Sonotrode in Kontakt. Da die Kräfte gering sind, kann das Gegenlager aus einem elastischen Material, beispielsweise Hartgummi, bestehen.

Die Erfindung ist anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispxels näher erläutert.

Im Innern eines aus einer nicht mehr dargestellten Schweißvorrichtung austretenden Kupferrohres 1 befindet sich ein Dom 2, welcher über eine Dornstange 3 iⁿ Lage gehalten ist. Der Außendurchmesser des Dornes 2 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des geschweißten Kupfer-

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rohres 1. Dadurch weitet sich das Rohr 1 auf,und der Dorn liegt dicht an der Innenwandung des Rohres 1 an. Der Dorn wird von unten durch eine massive Rolle k gestützt, die eine dem Außendurchmesser des aufgeweiteten Rohres entsprechende umlaufende Nut 5 aufweist. Durch diese Nut 5 wird das aufgeweitete Rohr allseitig geführt. Oberhalb des Dornes 2 ist eine Sonotrode 6 angeordnet. Mit 8 ist eine Schmiervorrichtung bezeichnet, welche auf die Schweißnaht ein Schmiermittel aufbringt das gleichzeitig der Kühlung der Schweißnaht dient. Zur Verminderung der Reibung kann auch in das Innere des Rohres 1 vor dem Verschweißen der Bandkanten ein Schmiermittel eingebrächt werden.

Das kontinuierlich' zugeführte Kupferrohr 1 wird im Bereich seiner Schweißnaht durch die mit Ultraschall angetriebene Sonotrode 6 kalt bearbeitet. Die massive Rolle 4 dient dabei als Gegenlager für die von der Sonotrode 6 aufgebrachten Kräfte. Die Sonotrode schw-ingt bei Fertigungsgeschwindigkeiten von 25 bis 30 m/min mit einer Frequenz von 20 bis 40 KHz.

Als Material für die Sonotrode hat sich Ferro-Titanid als besonders vorteilhaft erwiesen. Dieser Werkstoff ist sehr leicht und dennoch verschleißfest. Um die durch das durchlaufende Rohr 1 mittels Reibung auf die Sonotrode 6 über tragenen Axialkräfte aufzufangen, stützt sich die Sonotrode 6 gegen ein Lager 7 aus Hartgummi ab, welches an einer Stütze 9 befestigt ist.

Es hat sich j^eigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Schweißnaht ein Gefüge aufwies, welches sich im Schliffbild gar nicht oder nur kaum von dem Gefüge des übrigen Bandmaterials unterschied. Zur Beschleunigung der Gefügeumwandlung wird das Rohr nach der Schweißnahtbearbeitung zweckmäßigerweise im selben Arbeitsgang kurzzeitig bis oberhalb der Rekristallisationstemperatur erwärmt.

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Claims

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Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Pat entansnriiche

Verfahren zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre aus Metallen, insbesondere Nichteisenmetallen, bei dem ein Metallband kontinuierlich von einer Vorratsspule abgezogen, allmählich zum Schlitzrohr geformt und mittels einer feststehenden Lichtbogenschweißeinrichtung unter Schutzgas längsnahtgeschweißt und die Schweißnaht zwecks Verfestigung des Gefüges verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch eine von außen auf die Schweißnaht einwirkende pulsierende Kraft bewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_r daß die Kraft mit einer Frequenz pulsiert, deren Zahlenwert in KHz annähernd der Fertigungsgeschwindigkeit in m/min entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schweißnaht vor der Verformung ein Schmiermittel aufgebracht wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr vor der Verformung der Schweißnaht geringfügig aufgeweitet wird.
5- Vorrichtung zur Durchfürhung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bestehend aus einem Bandablauf, einer das Band zum Rohr formenden FormeinricHung, einer Schweißeinrichtung sowie einer Schweißnahtbearbeitungseinrichtung, da dur ch gek ennz ei chnet, daß die Schweißnahtbearbeitungsvorrichtung aus einer oberhalb der Schweißnaht angeordneten Sonotrode (6) besteht, daß im Einwirkungsbereich der Sonotrode (6) im Innern des Rohres (l) ein an einer Dornstange (3) befestigter Dorn (2) gelegen ist, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Rohres (1) und daß unterhalb des Donres (2) eine Stützrolle (4) an dem Rohr (l) angreift.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (6) in einem Lager (7) aus einem elastischen Material, beispielsweise Hartgummi, angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (6) aus Ferro-Titanid besteht.

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