DE3420376C2

DE3420376C2 - Verfahren zum Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen vor und/oder nach dem Schweißpunkt mittels eines Wasser-Luft-Gemisches und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3420376C2
Application number: DE3420376A
Authority: DE
Inventors: Bodo 4250 Bottrop Herrmann
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1987-03-26
Also published as: JPS60257987A; ATA116185A; GB8513042D0; AT389478B; SE8502703D0; IT1183633B; GB2160809A; DE3420376A1; IT8520805A0; FR2565143B1; SE457776B; CH668570A5; FR2565143A1; US4632297A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum örtlichen Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen vor und/oder nach dem Schweißpunkt mittels eines Wasser-Luft-Gemisches in der Weise, daß die auf die Werkstückoberfläche in laminarer Strömung auftreffende und auf dem Werkstück fließende Wassermenge mit einer ausreichend großen Luftmenge vor Erreichen der Siedetemperatur abgesaugt wird, so daß eine Dampfentwicklung unterbunden wird, und daß das abgesaugte Wasser mit Hilfe der Luft auf die Ausgangstemperatur zurückgekühlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum örtlichen Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen vor und/ oder nach dem Schweißpunkt mittels eines Wasser-Luft- Gemisches.
Beim Formschweißen von Werkstücken aus gewissen metallischen Werkstoffen, z. B. austenitischen Stählen oder niedriglegierten Vergütungsstählen, wird die Werkstücktemperatur auf eine bestimmte kritische Höhe begrenzt, um die gewünschten Gütewerte zu erreichen. Deshalb wird vielfach ein Teil der in die Schweißzone eingebrachten Wärme hinter und/oder vor dem Schweißpunkt durch Kühlung des Werkstückes wieder abgeführt.
In derartigen Anwendungsfällen wird zumeist Kühlwasser zum Teil unter Druck auf das Werkstück aufgesprüht und der entstandene Wasserdampf abgesaugt.
Eine solche bekannte Kühlvorrichtung (DE-AS 29 42 868) besteht aus einer auf das Werkstück gerichteten, in einem Leittrichter angeordneten Düse und einer den Leittrichter umgebenden, an eine Absaugeinrichtung angeschlossenen Haube.
Die Dampfbildung während des Kühlprozesses erfordert hinsichtlich des apparativen Aufwandes für die Kühleinrichtung einen erheblichen Aufwand, weil Wasserdämpfe für den Schweißprozeß schädlich sind und deshalb mit äußerster technischer Sorgfalt restlos von der Kühlstelle abgeführt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum örtlichen Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen zu schaffen, bei dessen Anwendung eine rasche und intensive Kühlung unter Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile erzielt wird.
Von der Wasservergütung gewalzter Bleche ist es bereits bekannt, daß zur Erzielung einer starken Kühlwirkung die Anwendung der Laminarfluß-Kühlmethode Vorteile bringt.
Bei der Lösung der gestellten Aufgabe macht man sich die bei der Walztechnik gewonnene Erkenntnis zunutze und geht erfindungsgemäß in der Weise vor, daß die auf die Werkstückoberfläche in laminarer Strömung auftreffende und auf dem Werkstück fließende Wassermenge mit einer ausreichend großen Luftmenge vor Erreichung der Siedetemperatur, vorzugsweise im Bereich des unterkühlten Siedens, abgesaugt wird, so daß eine Dampfentwicklung unterbunden wird, und daß das abgesaugte Wasser mit Hilfe der Luft auf die Ausgangstemperatur zurückgekühlt wird.
Durch die Anwendung der laminaren Strömung für das Kühlwasser zusammen mit einer genügend großen Luftmenge zum Absaugen wird eine optimale örtliche Kühlung der Werkstückoberfläche erzielt. Durch den laminaren Wasserstrom ergibt sich eine breitflächige Verteilung des Kühlwassers im Gegensatz zu der Sprühverteilung bei den bekannten Kühlverfahren und -vorrichtungen, bei denen anstelle der laminaren Strömung turbulente Strömungsverhältnisse vorherrschen. Dies hat zur Folge, daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen mit der mengenmäßig angepaßten Luftmenge nicht zur schädlichen Dampfbildung kommt.
Das beim Kühlen der Werkstoffoberfläche aufgewärmte Wasser wird beim Absaugevorgang durch die Luft rückgekühlt und kann daher im Kreislauf wieder verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird nachstehend anhand der Schemazeichnung erläutert.
Das zu kühlende Werkstück 2 bewegt sich in Pfeilrichtung an der Kühlvorrichtung 1 vorbei. Die Kühlvorrichtung ist an das Werkstück angepaßt.
Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Venturirohr 3 mit Diffusor 4. Durch das Rohr bzw. den Schlauch 5 wird Wasser (dunkle Pfeile) zum Kühlen des Werkstückes eingeführt, das in laminarer Strömung auf das sich an der Kühlvorrichtung vorbeibewegende Werkstück auftrifft. Durch die Eintrittsöffnung 6 wird Luft (helle Pfeile) über den Ringraum 7 der Vorrichtung 1 in das Venturirohr 3 eingebracht.
Durch die in der Querschnittseinengung des Venturirohres 3 erzeugte Strömungsbeschleunigung wird das Wasser-Luft--Gemisch (helle und dunkle Pfeile) in Richtung Diffusoraustritt 4 mitgerissen.
Anhand von Versuchen mit einem solchen an sich bekannten Ejektor, der als Venturirohr ausgebildet und entsprechend einstellbar als Kühlvorrichtung an das Werkstück angepaßt wurde, konnte eine optimale Werkstückkühlung und Rückkühlung des abgesaugten Wassers entsprechend dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren erzielt werden.
Die Wasserzufuhr und die Luftabsaugung können vorteilhafterweise so eingestellt werden, daß sie der Werkstückbewegung beliebig anpaßbar sind.
Bewegt sich beispielsweise das Werkstück sehr langsam, so kann ein steiler Auftreffwinkel für die Vorrichtung zur Wasserzufuhr und Luftabsaugung gewählt werden. Bei schnellerer Bewegung des Werkstückes werden die Winkel flacher gewählt, so daß sich eine möglichst breitflächige Verteilung des Kühlwassers ergibt.

Claims

1. Verfahren zum örtlichen Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen vor und/oder nach dem Schweißpunkt mittels eines Wasser-Luft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Werkstückoberfläche in laminarer Strömung auftreffende und auf dem Werkstück fließende Wassermenge mit einer ausreichend großen Luftmenge vor Erreichung der Siedetemperatur abgesaugt wird, so daß eine Dampfentwicklung unterbunden wird, und daß das abgesaugte Wasser mit Hilfe der Luft auf die Ausgangstemperatur zurückgekühlt wird.

2. Vorrichtung zum Kühlen von formgeschweißten Werkstückoberflächen vermittels eines Wasser-Luft-Gemisches nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absaugung des Wasser-Luft-Gemisches ein als Venturirohr (3) ausgebildeter Ejektor vorgesehen ist.