DE3102732A1 - METHOD AND DEVICE FOR ELECTRIC PRESSURE WELDING - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR ELECTRIC PRESSURE WELDINGInfo
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Description
Hamburg, den 26.01.1981Hamburg, January 26th, 1981
Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen PreßstumpfschweißenMethod and device for electric pressure butt welding
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Preßstumpfschweißen, insbesondere von Werkstücken mit großer Schweißquerschnitts-Ausdehnung, z.B. von Blechen oder Rohren.The invention relates to a method for electric pressure butt welding, in particular of Workpieces with a large weld cross-section, e.g. sheet metal or pipes.
D.h. es handelt sich vornehmlich um Werkstücke, deren Querschnittform von der eines Kreises oder eines Quadrates mit einem im Verhältnis zur Fläche kleinsten Umfang weitgehend abweicht^ d.h. bei gleiche" Querschnittsfläche große äußere Abmessungen aufweist.That is to say, it is primarily workpieces whose cross-sectional shape largely deviates from that of a circle or a square with the smallest circumference in relation to the area, ie with the same cross-sectional area, it has large outer dimensions.
Bei einer elektrischen Preßstumpf schweißung sollen die zu verschweißenden Blechenden durch Stromdurchgang auf Schweißtemperatur erhitzt und anschließend durch Aneinanderpressen verschweißt werden. Die Voraussetzung für eine Preßstumpf schweißung ist die gleichmäßige Erwärmung beider Werkstücksenden über den gesamten Schweißquerschnitt. Hier liegt das eigentliche Problem. Außerdem muß die Erwärmung so schnell erfolgen, daß sich an den Stirnflächen keinIn the case of an electric press butt weld, the sheet metal ends to be welded should pass through current heated to welding temperature and then welded by pressing them together. the A prerequisite for a press butt weld is the uniform heating of both workpiece ends the entire welding cross-section. This is where the real problem lies. Besides, the warming must be like this done quickly that there is no
Zunder bildet, der dann beim Aneinanderpressen oder Stauchen in der Schweißnaht verbleibt. Nur sehr geringfügiger Zunder wird beim Stauchen aus der Naht herausgepreßt.Scale forms, which then remains in the weld seam when it is pressed against one another or upsets. Only a very small amount of scale is produced when upsetting pressed out of the seam.
Für eine gleichmäßige Erwärmung ist ein über den ganzen Schweißquerschnitt gleichmäßiger Kontaktwiderstand und eine gleichmäßige Stromverteilung erforderlich. Durch immer vorhandene Unebenheiten der aneinanderstoßenden Querschnittsflächen ist ein gleichmäßiger Kontakt nicht gegeben. Eine Möglichkeit eine gleichmäßige Berührung der aneinanderstoßenden Querschnittsflächen zu erreichen; besteht darin, die Unebenheiten der zu verschweißenden Flächen durch Stromdurchgang bis zum teigigen Zustand zu erwärmen und dann breitzudrücken, so daß ein gleichmäßiger Kontakt der beiden zu verschweißenden Querschnittsflächen zustande kommt. Anschließend würde dann die Erwärmung und das Aneinanderpressen oder Stauchen der Werkstücke, d.h. der eigentliche Schweißvorgang erfolgen. Aber auch dieses Verfahren führt - wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde - nicht zu einem befriedigenden Ergebni s.For uniform heating, a uniform contact resistance over the entire welding cross-section is required and an even power distribution is required. By always existing bumps of the abutting cross-sectional areas, there is no uniform contact. One possibility to achieve a uniform contact of the abutting cross-sectional areas; consists in removing the unevenness of the surfaces to be welded by passing current until they are doughy to be heated and then pressed wide, so that an even contact of the two to be welded Cross-sectional areas comes about. Then the heating and the pressing together would then take place or upsetting the workpieces, i.e. the actual welding process takes place. But also this procedure leads - as was found in the context of the present invention - not to a satisfactory one Result.
Denn die zunächst vorstehenden Unebenheiten, die dann in teigigem Zustand breitgedrückt werden, haben dann schon eine so hohe Temperatur, daß bei der anschließenden Erwärmung über den gesamten Schweißquerschnitt diese Stellen wesentlich eher die Schweißtemperatur erreichen als die übrigen Stellen. Eine gleichmäßige Erwärmung wird also nicht erreicht.Because the initially protruding bumps, which are then pressed wide in a doughy state, have then already such a high temperature that during the subsequent heating over the entire welding cross-section these points reach the welding temperature much sooner than the other points. Uniform heating is therefore not achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe die geschilderten Nachteile vermieden werden und mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Preßstumpf schweißung erzielt wird.The invention is based on the object of proposing a method with the aid of which the described Disadvantages are avoided and a perfect butt weld is achieved with simple means.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dem eigentlichen Schweißprogramm, bestehend aus Erwärmen und Stauchen, ein gesondertes Kontaktprogramm zur Erzielung eines über die ganze Schweißquerschnittsfläche gleichmäßigen Kontaktes vorzuschalten.The solution to this task is the actual welding program, consisting of heating and Upsetting, a separate contact program to achieve a uniform over the entire weld cross-sectional area Upstream contact.
Durch die zeitliche Trennung des die Schweißung vorbereitenden Kontaktprogramms von dem nachfolgenden Schweißprogramm werden einerseits übermäßige Druckkräfte beim Breitdrücken der Unebenheiten und andererseits ungleiche Temperaturen bei dem eigentlichen Schweißvorgang vermieden.Due to the temporal separation of the contact program preparing the welding from the following one Welding program are on the one hand excessive pressure forces when pushing the bumps wide and on the other hand unequal temperatures avoided during the actual welding process.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kontaktprogramm aus einer hohen Kontaktkraft und einer großen Stromstärke, wodurch Unebenheiten in der Kontaktebene erwärmt und breitgedrückt werden. Das Kontaktprogramm wird dann durch eine kurzzeitige, stromlose Abkühl- und Wärmeausgleichzeit beendet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Berührung über die gesamte Schweißquerschnittsfläche und eine gleichmäßige Ausgangstemperatur und ein gleichmäßiger Kontaktwiderstand für das nachfolgende Schweißprogramm erzielt.In a further embodiment of the invention, the contact program consists of a high contact force and a large amperage, as a result of which bumps in the contact plane are heated and pressed wide will. The contact program is then made up of a short, currentless cooling and heat equalization period completed. In this way there is an even contact over the entire cross-sectional area of the weld and a uniform starting temperature and a uniform contact resistance for the subsequent Welding program achieved.
Schließlich sollen erfindungsgemäß zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die zu verschweißenden Werkstücke sehr kurz zwischen gut gekühlten Elektroden eingespannt sein.Finally, according to the invention for carrying out the method according to the invention, the to be welded Workpieces must be clamped very briefly between well-cooled electrodes.
Die Erfindung ermöglicht es, das Kontaktprogramm zeitlich so kurz zu halten, daß die Gefahr einer Zunderbildung vermieden wird.The invention makes it possible to keep the contact program so short in time that the risk of a Scale formation is avoided.
Hierzu werden die beiden Enden, z.B. eines Felgenringes, in zwei sich gegenüber angeordnete Spannvorrichtung einer Stumpf schweißmaschine mit je einer wassergekühlten Elektrode und einer Spannbacke eingespannt.For this purpose, the two ends, e.g. of a rim ring, are placed in two opposing clamping devices a butt welding machine, each with a water-cooled electrode and a clamping jaw.
Die eine Spannvorrichtung ist auf einem Schlitten angeordnet, der so angetrieben wird, daß die Blechkanten mit einem vorgewählten Kraftprogramm gegeneinander gedrückt werden. Der einen Elektrode wird der vorwählbare Strom zugeführt, der über die Blechkanten und die andere Elektrode zur Stromquelle zurückfließt.One clamping device is arranged on a carriage which is driven so that the Sheet edges are pressed against each other with a preselected force program. One electrode the preselectable current is supplied, which is fed via the sheet metal edges and the other electrode to the power source flows back.
Um von äußeren Einflüssen weitgehend unabhängig zu sein und um eine gleichmäßig reproduzierbare Schweißtemperatur zu erhalten besteht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren darin, daß das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweißprogramms durch das Durchfahren eines einstellbaren Weges gegeben ist, wobei der Weg bei gegebener Kontaktkraft ein Maß für die Schweißtemperatur ist.In order to be largely independent of external influences and to ensure a uniformly reproducible welding temperature To obtain a further embodiment of the method according to the invention is that the end of the heating within the actual welding program by running through an adjustable Path is given, the path being a measure of the welding temperature for a given contact force is.
Dies ist ebenfalls erreichbar durch eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Ende des Erwärmens innerhalb des eigentlichen Schweißprogramms durch das Erreichen einer vorgegebenen quadratischen Stronv.enge ( It ) gegeben ist,This can also be achieved by another embodiment of the method according to the invention, which is characterized in that the end of the heating within the actual welding program by the Achievement of a given quadratic current narrowing (It) is given,
Der Schweißvorgang gemäß der Erfindung gliedert sich nun in :The welding process according to the invention is now divided into:
1 . Kontaktzeit :1 . Contact time:
In dieser Zeit wird durch Erwärmen und Breitdriicken der Unebenheiten ein gleichmäßiger Kontakt über die ganze Blechbreite erzeugt.During this time, heating and spreading the unevenness creates an even contact across the entire width of the sheet.
2. Abkühlzeit : 2. Cooling down time :
In dieser Zeit kühlt die von der Kontaktzeit herrührende ungleichmäßige Wärme ab.During this time, the uneven heat resulting from the contact time cools down.
3. Erwärm- und Stauchzeit : 3. Heating and upsetting time :
In dieser Zeit werden die Blechkanten über die ganze Breite gleichmäßig auf Stauchtemperatur gebracht und gestaucht.During this time, the sheet metal edges are evenly upset over the entire width brought and compressed.
Erst die Abkühlzeit brachte den Erfolg.Only the cooling time brought success.
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