DE3346750A1

DE3346750A1 - Verfahren und vorrichtung zur verminderung eines schweissgrates

Info

Publication number: DE3346750A1
Application number: DE19833346750
Authority: DE
Inventors: Emmett Philmon Goldsboro N.C. Ham
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1985-03-14
Also published as: MX157946A; BR8307328A; US4583386A; NL8304484A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung eines Schweißgrates

Das Stumpfschweißen von zylindrischen Werkstücken, einschließlich Stäben und Rohren,/bei die Enden der Werkstücke miteinander verbunden werden, wird bereits seit einiger Zeit nach verschiedenen Schweißverfahren ausgeführt. Der dabei auftretende Schweißgrat bzw. die Schweißstellenverdickung am übergang der beiden verbundenen Werkstücke führt zu zahlreichen und häufig ernsten Problemen, die im allgemeinen von der Verwendung der stumpfgeschweißten Werkstücke abhängen. Ein besonderes ernstes Problem, das sich auf diese Weise ergibt, tritt auf, wenn Drähte kleinen Durchmessers aus verschiedenen hochschmelzenden Metallen miteinander stumpfgeschweißt werden, um als Zuleitungen für elektrische Lampen zu dienen. Da diese Verbundzuleitungsdrähte häufig hermetisch in dem verschlossenen Lampenkolben abgedichtet sein sollen, kann jede Irregularität der Drahtkontur zu einem Versagen der Dichtung führen, und dies tritt häufig auch tatsächlich auf. Es wäre daher für diese und andere Anwendungen erwünscht, ein Mittel zu schaffen, um den Durchmesser des Schweißgrates an der Verbindungsstelle zweier zylindrischer Werkstücke, die stumpfgeschweißt wurden, in einfacher und wirksamer Weise zu vermindern.

Es wäre außerdem erwünscht, eine Vorrichtung relativ einfacher Konstruktion zu schaffen, die den Durchmesser des Schweißgrates in einfacher Weise reduziert, ohne daß das Material tatsächlich entfernt werden muß. Auf diese Weise wäre es möglich, ein mechanisches Schleifen oder Abscheren sowie andere nicht mechanische Techniken zum Entfernen unerwünschten Materials, wie chemisches Ätzen usw. zu vermeiden. Weiter wäre es erwünscht, wenn diese Vorrichtung das Verkleinern der Schweißgrat-Abmessungen in einem kontinuierlichen einzigen Schritt ausführen könnte, so daß ein Minimum an Handhabung der geschweißten Werkstücke erforderlich ist.

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Es wurde in der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß der Schweißgrat bzw. die Schweißstellen-Verdickung, die üblicherweise am Obergang zweier zylindrischer Werkstücke auftritt, die miteinander stumpfgeschweißt wurden, in wirksamer Weise verkleinert werden kann, indem man einfach ausreichend mechanische Kraft auf das Material des Schweißgrates einwirken läßt, um dieses Material auf beide Seiten der Schweißverbindung zu verteilen.

Im einzelnen schließt das erfindungsgemäße Verfahren zum Reduzieren der Größe des Schweißgrates am Übergang zweier Werkstücke, die beide zylindrische Kontur aufweisen, und miteinander stumpfgeweißt wurden, folgende Stufen ein:

(a) das zuverlässige Zuführen der stumpfgeschweißten Werkstücke mittels einer Walzeneinrichtung, die mindestens eine Walze einschließt, während die stumpfgeschweißten Werkstücke quer zur Rotationsrichtung ausgerichtet sind, durch eine Schlitzöffnung, deren Weite geringer ist, als der ursprüngliche Durchmesser des Schweißgrates,

(b) wobei die Walze mit einer solchen Oberfläche versehen ist, wie einer Riffelung, um die stumpfgeschweißten Werkstücke zum Durchgang durch die Schlitzöffnung in Rotation zu versetzen,

(c) Variieren der Weite der Schlitzöffnung während des Passierens der Werkstücke,

(d) Ausüben ausreichender mechanischer Kraft mit den Seiten der Schlitzöffnung, um den Durchmesser des Schweißgrates durch Verdichten zu reduzieren und

(e) Herausnehmen der Werkstücke aus der Schlitzöffnung.

In der vorstehenden Weise wird der Durchmesser der Schweißstellenverdickung ohne weitere Entfernungsstufen wirksam reduziert, und dieses Reduzieren kann automatisch in einer einzigen Vorrichtung erfolgen.

Eine geeignete Vorrichtung zum Ausführen des vorgenannten Verfahrens umfaßt:

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(a) eine Walzeneinrichtung mit mindestens einer Walze, die die stumpfgeschweißten Werkstücke, die quer zur Rotationsrichtung der Walze ausgerichtet sind, sicher durch eine Schlitzöffnung führt, deren Weite geringer ist als der ursprüngliche Durchmesser des Schweißgrates,

(b) eine greifende bzw. mitnehmende Oberfläche auf der Walze, die die stumpfgeschweißten Werkstücke während des Durchganges durch die Schlitzöffnung in Rotation versetzt und

(c) Mittel zum Variieren der Weite der Schlitzöffnung, während die stumpfgeschweißten Werkstücke durch die öffnung geführt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet eine im Abstand von einem stationären Blockteil angeordnete Walze als die Walzeneinrichtung zum Einrichten der Schlitzöffnung, doch kann die Walzeneinrichtung auch aus einem Paar von Walzen bestehen, die mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten sich in der gleichen Walzenrichtung drehen. Bei der Walzeneinrichtung mit einem Paar von Walzen können die Walzen außerdem unterschiedliche Durchmesser haben, wobei sie beide mit einer einzigen Antriebseinrichtung angetrieben werden, um beide Walzen mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit zu drehen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer üblichen Schweißverbindung mit der dazugehörigen Schweißstellenverdickung zwischen zwei zylindrischen Werkstücken, die stumpfgeschweißt wurden, bevor das erfindungsgemäße Verfahren darauf angewendet wurde,

Figur 2 die Schweißverbindung der Figur 1, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren darauf angewendet wurde, und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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In Figur 1 ist ein Paar zylindrischer Werkstücke 10 und 12 gezeigt, das an einem Ende stumpfgeschweißt wurde, wobei man eine Schweißverbindung 14 erhielt. Diese Schweißverbindung schließt üblicherweise eine Ablagerung von Schweißmaterial ein, deren Abmessungen größer sind als der Durchmesser der geschweißten Werkstücke sowie Schweißmaterialspritzer 18 auf ' _:. dem Umfang beider verschweißter Werkstücke weiter entfernt von der Schweißverbindung. Sowohl die Schweißstellenverdickung als auch die Spritzer 18 stellen Irregularitäten der zylindrischen Kontur der geschweißten Werkstücke dar, die bei der weiteren Handhabung und Verarbeitung der verbundenen Teile Beeinträchtigungen bedingen.

In Figur 2 sind die gleichen Werkstücke als 10' und 12' nach der Reduktion der Dicke der Schweißverbindung 14' gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Im einzelnen wurde das Schweißmaterial 16" an der Schweißverbindung 14' durch Verdichtung nach beiden Seiten der Schweißverbindung in relativ gleichmäßig dicker Ablagerung verteilt, die an den Werkstücken haftet und nur einen wenig größeren Durchmesser hat, als die Werkstücke. Der Figur 2 ist weiter zu entnehmen, daß die Schweißmaterialspritzer 18' in der Nähe der Schweißstelle 14' während des Verdichtens in dem verschobenen Schweißmaterial aufgegangen sind, so daß auch diesbezüglich die Oberflächenirregularitäten vermindert wurden.

Figur 3 gibt eine Außenansicht einer bevorzugten Vorrichtung 20 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder. Im einzelnen schließt diese Vorrichtung eine Walzeneinrichtung mit einer Schlitzöffnung 24 ein, die zwischen einer Walze 26 und einem im Abstand davon angeordneten stationären Blockteil 28 gebildet ist. Ein Paar Träger 30 und 32, zwischen denen das stationäre Blockteil 28 aufgehängt ist, schließen Federelemente 34 und 36 ein, um die Weite der Schlitzöffnung zu variieren, wenn die geschweißten Werkstücke mit positivem Drehsinn hindurchgeführt werden. Das positive Hindurchführen der Werkstücke durch die Schlitzöffnung erfolgt durch eine Reihe paralleler Rillen, Rinnen bzw. Rippen 38, die auf dem Umfang

der Walze 26 in Querausrichtung zur Rotationsrichtung der Walze angeordnet sind. Eine übliche, nicht dargestellte Antriebseinrichtung steht im Eingriff mit einem zentralen Schaft 40, der auf die Walze 26 montiert ist, um die Bewegungskraft zu übertragen, die die Walze mit relativ konstanter Geschwindigkeit rotieren läßt.

Beim Betrieb können die verschweißten Werkstücke 42 einfach durch die Schwerkraft einem Ort auf der Peripherie der Walze benachbart der Schlitzöffnung zugeführt werden. Die Werkstücke werden durch die Rillen 38 auf der Walzenoberfläche ergriffen und automatisch durch die Rotation der angetriebenen Walze in die Schlitzöffnung eingeführt. Beim Annähern an die Schlitzöffnung werden mechanische Kräfte auf den Durchmesser der Schweißstellenverdickung ausgeübt, die ausreichen, um die Verminderung des Durchmessers durch Verdichtung zu verursachen, wobei das Schweißmaterial nach beiden Seiten der Schweißverbindung verschoben wird. Der Durchgang der Werkstücke durch die Schlitzöffnung vermindert den Durchmesser des Schweißgrates und verkleinert irgendwelche Schweißmaterialspritzter zu einer relativ gleichmäßigen Dicke, die im Bereich der Schweißverbindung nur einen geringfügig größeren Durchmesser ergibt als dem der Werkstücke. Jede einigermaßen große Ablagerung von Schweißmaterial, sei es am Schweißgrat oder ein Schweißmaterial spritzer führt zu einer Vergrößerung der Schlitzöffnung durch Zusammenpressen der Federn des federbelasteten Blockteiles der Vorrichtung.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung vorgenommen werden. So kann z. B. die Vorrichtung selbst ebensogut von Hand wie mit einem Motor angetrieben werden, wobei die Walzen mit variierenden Rotationsgeschwindigkeiten angetrieben werden können, um den Durchmesser der Schweißgrate zu vermindern. Auch können die Werkstücke in anderer Weise als einfach durch Schwerkraft der Vorrichtung zugeführt oder aus ihr wieder herausgeführt werden.

-Ho-

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Claims

Dr. Horst Schüler

PATENTANWALT EUROPEAN PATENTATTORNEY

6000 rrafikfurt/Main 1 3346750 (0611) 235555 Kaiserstrasse 41 04-16759 mapat d Telefon mainpatent frankfurt Telex (0611) 251615 Telegramm (CCITT Gruppe 2 und 3) Telekopierer 225/0389 Deutsche Bank AG 282420-602 Frankfurt/M. Bankkonto Postscheckkonto

Ihr Zeichen/Your ref. :

Unser Zeichen/Our ref.: 9281-L-O9 11 9

Datum/Date : 22. Dezember 1983

Dr.Sb./he.

General Electric Company

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung eines Schweißgrates

Ansprüche

) Vorrichtung zum Reduzieren der Größe eines Schweißgrates an der Verbindungsstelle zweier Werkstücke, die jedes eine zylindrische Kontur haben und die miteinander stumpf verschweißt wurden,
gekennzeichnet durch

(a) eine Walzeneinrichtung (22) mit mindestens einer Walze (26), die die stumpfgeschweißten Werkstücke (42), die quer zur Rotationsrichtung der Walze ausgerichtet sind,

kraftschlüssig durch eine Schlitzöffnung

(24) führt, deren Weite geringer ist als der ursprüngliche Durchmesser des Schweißgrates,

(b) eine greifende Oberfläche (38) auf der Walze (26) , die die stumpfverschweißten Werkstücke (42) während des Durchganges durch die Schlitzöffnung (24) in Rotation

versetzt und

(c) eine Einrichtung (30, 34; 32, 36),um die Weite der Schlitzöffnung (24) zu variieren, während die stumpfverschweißten Werkstücke (42) durch die genannte Öffnung geführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeneinrichtung (22) eine Walze (26) umfaßt, die im Abstand von einem stationären Blockteil (28) angeordnet ist und die genannte Schlitzöffnung (24) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeneinrichtung (22) ein Paar von Walzen umfaßt, die mit unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit in der gleichen Drehrichtung rotieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen unterschiedliche Durchmesser haben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sie eine motorgetriebene Antriebseinrichtung einschließt, um die Walzen mit relativ konstanter Geschwindigkeit anzutreiben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige motorgetriebene Antriebseinrichtung einschließt, die beide Walzen dreht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die greifende Oberfläche eine Reihe im wesentlichen paraller Rillen (38) umfaßt, die um den Umfang der Walze (26) angeordnet ist und die quer zur Rotationsrichtung ausgerichtet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Schlitzöffnung (24) durch mechanische Aktion von Federn (34, 36) variierbar ist.
9. Verfahren zum Vermindern der Größe eines Schweißgrates, der sich an der Verbindungsstelle zweiter Werkstücke befindet, von denen jedes eine zylindrische Kontur hat und die miteinander stumpf verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) die stumpfgeschweißten Werkstücke mittels einer Walzeneinrichtung, die mindestens eine Walze einschließt, wobei die stumpfgeschweißten Werkstücke quer zur Rotationsrichtung ausgerichtet sind, zuver- _

lässig einer Schlitzöffnung (24) zuführt, deren Weite geringer ist, als der ursprüngliche Durchmesser des Schweißgrates,

(b) wobei die Walze eine greifende Oberfläche einschließt, um die stumpfgeschweißten Werkstücke während des Durchganges durch die Schlitzöffnung in Rotation zu versetzen,

(c) man die Weite der Schlitzöffnung während des Durchganges der Werkstücke variiert,

(d) man eine ausreichende mechanische Kraft mit den Seiten der Schlitzöffnung ausübt, um den Durchmesser des Schweißgrates durch Verdichten zu vermindern und

(e) man die Werkstücke aus der Schlitzöffnung entfernt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kraft, die durch die Seiten der Schlitzöffnung ausgeübt wird, sich aus dem Zusammenwirken zwischen einer rotierenden Walze und einem im Abstand davon angeordneten stationären Blockteil ergibt.
11. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kraft, die durch die Seiten der Schlitzöffnung

ausgeübt wird, sich aus dem Zusammenwirken eines Paares von Walzen ergibt, die mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten in der gleichen Rotationsrichtung drehen und die im Abstand voneinander angeordnet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Walze die stumpfgeschweißten Werkstücke mit Rillen ergreift, die auf dem Umfang der Walze angeordnet sind.
13. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Schlitzöffnung durch mechanische Federwirkung variiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Walze relativ konstant gehalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die stumpfgeschweißten Werkstücke durch Schwerkraft in der Walzeneinrichtung angeordnet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die stumpfgeschweißten Werkstücke durch Schwerkraft aus der Schlitzöffnung entfernt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die stumpfgeschweißten Werkstücke durch Schwerkraft sowohl in der Walzeneinrichtung angeordnet als auch daraus entfernt werden.