DE3434484A1 - Differenzierte beheizung von bodenscheiben auf stahlgeschirr mittels flacher induktoren mit entsprechendem waermeschutzstoff - Google Patents

Differenzierte beheizung von bodenscheiben auf stahlgeschirr mittels flacher induktoren mit entsprechendem waermeschutzstoff

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DE3434484A1
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DE19843434484
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English (en)
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Ciro di Prof. Padova Pieri
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SIATEM SpA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Differenzierte Beheizung von Bodenscheiben auf Stahlge-
  • schirr mittels flacher Induktoren mit entsprechendem Wärmeschutzstoff Aktenzeichen: Nr. 41644 A/83 "Differenzierte Beheizung von Bodenscheiben auf Stahlgeschirr mittels flacher Induktoren mit entsprechendem Wärmeschutzstoff".
  • Bekanntlich wird die Induktionsbeheizung von Bodenscheischeiben, insbesondere aus Aluminium, auf Kasserollen aus nichtrostendem Stahl für das anschließende Gasschmelzschweißen mittels eines Druckimpulses durch Anwendung von flachen Induktoren erzielt. Im allgemeinen werden die Induktoren von Strom mittlerer Frequenz gemäß dem Schema und der Sequenz der verschiedenen Phasen nach Fig. 1 und gespeist. Es bedeuten: 110 = Kasserolle, im allgemeinen aus rostfreiem Stahl 111 = Bodenscheibe aus Aluminium 112 = Deckscheibe aus rostfreiem Stahl 113 = Behälter des Induktors 114 = Induktor in einem wassergekühltem Kupferrohr 115 = Isolierungsmasse, im allgemeinen aus Guß 116 = hitzefester Wärmeschutzstoff 117 = etwaiges Blech aus magnetischem Stahl, mit dem Isolierstoff 116 verbunden 118 = beweglicher Zentrier- und Schubhalter 119 = hitzefester Wärmeschutzstoff Phase A Die Bodenscheibe aus Aluminium 111 und die Bodenscheibe aus rostfreiem Stahl 112 werden auf den Boden der Kasserolle 110 gelegt.
  • Phase B Die Kasserolle und die entsprechenden Bodenscheiben werden mit dem Induktor 114 und dem Halter 118 ausgerichtet.
  • Phase C Der Halter 118 wird zusammen mit der entsprechenden Kasserolle und den Bodenscheiben gegen den Wärmeschutzstoff 116 geschoben und es wird dabei ein geeigneter Druck ausgeübt. Gleichzeitig wird der Strom, am besten mittlerer Frequenz, dem Induktor 114 zugeführt. So wird die Beheizung der Bodenscheiben 111 und 112 mit Hilfe der darin induzierten Ströme durchgeführt.
  • Nachdem die vorgesehene Heizungtemperatur erreicht wurde, wird die Stromzufuhr zum Induktor 114 unterbrochen.
  • Phase D Wiederherstellung der Bedingungen laut Phase B.
  • Phase E Der Satz 110, 111 und 112 befindet sich nun in der Transportstellung, um zu der Presse gebracht zu werden, wo das Gasschmelzschweißen stattfinden wird.
  • Der Arbeitskreislauf in Fig. 2 zeigt den Nachteil, daß keine hohen Stundenleistungen erzielt werden können, weil es nicht möglich ist, sehr kurze iieizungsperioden der Bodenscheiben aus Aluminium mit cjroßer Dicke zu erreichen. In der Tat wird die Bodenscheibe der Kasserolle durch Wärmeübertragung und nicht durch Induktion beheizt.
  • Dieser Nachteil kann beseitigt werden, indem zwei Induktoren verwendet werden, der erste außerhalb und der zweite innerhalb der Kasserolle, wie es in Fig. 3 dargestellt wird. Darin sind die Bestandteile 310 - 311 -312 - 313 - 314 - 315 - 316 - 317 und 318 ersichtlich, die in Bild 1 den Bestandteilen 110 - 111 - 112 -113 -114 - 115 - 116 - 117 und 118 entsprechen.
  • 319 = zusätzlicher Induktor 320 = Behälter des zusätzlichen Induktors 321 = hitzefester Wärmeschutzstoff 322 = etwaiges Blech aus magnetischem Stahl 323 = Koaxialkabel für die Speisung des Induktors 319 mit Zu- und Abfuhrleitungen des Kühlwassers Beibehaltung der Phasensequenz, wie sie in Bild 2 dargestellt wurde, gestattet die Benutzung des zweiten Induktors, der die Beheizung durch Induktionsströme auch des Bodens der Kasserolle und außerdem seiner Verbindung mit dem zylindrischen Teil erwirkt, die Heizungsdauer bis zu allerkürzesten Zeiten, etwa bis zu einigen Sekunden, herabzusetzen.
  • Dieser Vorteil wird jedoch in Hinblick auf die Erzielung einer hohen Stundenleistung von der Zeit begrenzt, die für den Transport bis zur Schweißpresse und für die Ausrichtung und die Zentrierung in der Presse der Kasserolle mit beheiztem Boden und Bodenscheiben notwendig ist (die Operation beginnt mit der Phase E in Bild 2).
  • Trotz der rationellen Überprüfungen der Beschleunigung und Verzögerung der Transportvorrichtungen ist diese Dauer immer wegen der Notwendigkeit verhältnismäßig lang, jede gegenseitige Verlagerung zwischen Bodenscheiben und Kasserolle zu vermeiden.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Schwierigkeit und gestattet den erwähnten Transport und die Ausrichtung in sehr kurzen Zeiten auch ohne Kontrolle der Beschleunigungen und Verzögerungen der beweglichen Teile.
  • Die Erfindung besteht, sowohl im Falle von Fig. 1 als auch im Falle von Fig. 3, in der Herstellung von Induktoren mit dem entsprechenden Wärmeschutzstoff, der sie bedeckt. Sie erzeugen wenigstens in einem Punkt der Oberfläche der Bodenscheiben, insbesondere in ihrer Mitte, eine Aufheizung auf eine Temperatur in der Nähe der Schmelztemperatur des Aluminiums. Infolge des Drukkes, der darauf ausgeübt wird, wird eine gegenseitige Kraft erzeugt, die jede entsprechende Verschiebung auch bei hohen Beschleunigungen verhindert.
  • Die vorliegende Erfindung kann vielseitige Ausführungen erfahren, sowohl in bezug auf die Stellung und Größe des beheizten Gebietes oder Gebiete als auch in bezug auf die Art, wie dieses Ergebnis erzielt wird. Es kann durch eine Maßnahme, sie sowohl auf den Induktor als auch auf den Wärmeschutzstoff ausgeübt wird, erreicht werden.
  • Fig. 4 erläutert nur als Beispiel und infolgedessen, ohne den allgemeinen Charakter dieser Erfindung zu begrenzen, eine Ausführung, bei der die Beheizung in der Mitte der Bodenscheibe stattfindet. In dieser Figur, die zur Vereinfachung nur den über der Kasserolle liegenden Induktor darstellt, weil der innere Induktor die Erfindung nach demselben Prinzip durchführt, werden die Elemente 410 - 411 - 412 - 413 - 414 - 415 - 416 und 417 dargestellt, die den Elementen 110 - 111 - 112 - 113 - 114 - 115 - 116 und 117 in Fig. 1 entsprechen.
  • 418 = kleine magnetische Bleche oder aus einem anderen magnetischen Werkstoff Typ Ferrit, die an der Zentralwindung mit radialer Verteilung angebracht werden und die das magnetische Feld im Gebiet unmittelbar neben der Induktormitte verstärken. Auf diese Weise erzeugen sie eine stärkere Beheizung in der Mitte der Bodenscheiben und des Kasserollenbodens.
  • 419 = Diagramm der radialen Verteilung der Strom stärke, die durch die ferromagnetischen Teile 418 in den Bodenscheiben und im Kasserollenboden induziert werden.
  • 420 = Diagramm der Stromstärke im Kabel ohne die ferromagnetischen Teile 418 oder ohne ihre Abmessungen, um eine gleichmäßige Teinperaturverteilung zu erreichen.
  • 421 = Diagramm der radialen Temperaturverteilung in den Bodenscheiben und im Kasserollenboden infolge des Einbaues der ferromagnetischen Teile 418.
  • 422 = Ubertemperatur, gewöhnlich von nur 10 bis 20 OC, die es erlaubt, das entsprechende Gebiet des Aluminiumbodens bis zu einer Temperatur zu bringen, die auch bei verhältnismäßig niedrigen Drücken die Verbindung zwichen dem Boden 410 und den Bodenscheiben 411 und 412 herstellt.
  • Fig. 5 zeigt immer nur als Beispiel ein anderes Verfahren, das gestattet, die Erfindung auch ohne die Berutzung der ferromagnetischen Teile 418 gemäß Fig. 4 auszuführen. So wird das magnetische Feld in der Mitte verstärkt. Die Zahlen im Bild bedeuten: 510 bis einschließlich 517 = Bestandteile, die den Teilen 410 bis 417 in Fig. 4 entsprechen, 518 = Nische, im allgemeinen mit rundem Querschnitt, im hitzefesten Wärmeschutzstoff 519 = Luftschicht In Anbetracht der Wärmeleitfähigkeit des hitzefesten Wärmeschutzstoffes 516 immer wegen der praktischen Notwendigkeit, sehr kompakte Werkstoffe zu verwenden, die eine lange, verhältnismäßig hohe Dauer gewähren, begrenzt die Luftschicht in der Nische 518 sehr stark die Wärmestreuung zum Induktor. Infolgedessen wird eine Überhitzung im entsprechenden Gebiet der Bodenscheiben und des Kasserollenbodens erzeugt.
  • Die sich daraus ergebende Ubertemperatur ist im allgemeinen kleiner als der Wert, der im System laut Fig. 4 erzielt wird, und darum wird die Temperatur der anderen Teile der Bodenscheibe bis zu einem kritischen Wert gelangen.
  • Dieses Verfahren bringt jedoch den Vorteil, auf mehreren Punkten der interessierten Fläche der Bodenscheiben, besonders auf ihrem Umfang, angewandt werden zu können.
  • Fig. 6 zeigt ein anderes Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls von der Erzeugung eines überhitzten Gebietes oder mehrerer Gebiete auf der Oberfläche der Bodenscheiben und des Kasserollenbodens gekennzeichnet wird.
  • Die Zahlen 610 bis 617 betreffen wieder die Bestandteile, die mit 410 bis 417 in Fig. 4 gekennzeichnet werden.
  • Die Zahl 618 bezeichnet Stahlscheiben. Sie sind im allgemeinen dünn und aus magnetischem Stahl und werden in das Innere des Wärmeschutzstoffes 616 eingeführt. Die Anzahl dieser Scheiben kann auch bis auf eins herabgesetzt werden, vorzugsweise in der Induktormitte.
  • Infolge der größeren Nähe zwischen dem Induktor und den erwähnten Scheiben und hauptsächlich falls sie aus magnetischem Stahl wären, wird in ihnen und demzufolge in den Bodenscheiben und im Kasserollenboden die Überhitzung erzeugt, die die Verbindung der Teile hervorbringt.
  • In bezug auf Fig. 4 bestimmt die Theorie der flachen Induktoren bei der Induktionsbeheizung, daß die Diagramme 419 und 421 betreffend die radiale Verteilung der Stärke der induzierten Ströme und die Verteilung der Temperatur auch ohne Anwendung von ferromagnetischen Teilen erreicht werden können. Sie beeinflussen auf geeignete Weise die Bemessung der Spiralen in der Induktormitte, so daß dort ein magnetisches Feld mit einer größeren Intensität erzeugt werden kann als das Feld bei einer gleichmäßigen Verteilung der induzierten Ströme.
  • Es wird außerdem erreicht, immer durch die Bemessung und Verteilung der einzelnen Spiralen und immer in Abwesenheit von ferromagnetischen Teilen, daß auch an anderen Punkten der Bodenscheiben ein verstärktes magnetisches Feld erzeugt werden kann. Es verursacht Überhitzungen in den Teilen der Bodenscheiben, die dagegen gerichtet sind.
  • Die Systeme dieser Art, genau wie andererseits die Systeme laut Fig. 5 und Fig. 6, auch wenn dabei die vorliegende Erfindung gebraucht würde, ergeben sich in der Praxis infolge der Bemessung oder Kühlung als weniger geeignet und grundsätzlich als weniger rationell als die Verfahren, die sich auf den Grundsatz gemäß Fig. 4 beziehen.
  • Die Beschreibung und die Beispiele, die in der jetzigen Erfindung angeführt werden, beziehen sich infolge der Vereinfachung des behandelten Themas auf flache runde Induktoren mit konzentrischen Spiralen.
  • Der Grundsatz, worauf die Erfindung Bezug nimmt, das heißt Herstellung von Punkten oder Zonen mit einer Temperatur höher als der Wert, der für die Schweißung durch Druckimpulse benötigt wird, kann offensichtlich ebenfalls im Falle von Induktoren für Bodenscheiben und für Geschirre irgendwelcher Form und besonders oval, quadratisch oder rechteckig Anwendung finden.
  • - Leerseite

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Induktionsbeheizung unter Druck von Bodenscheiben, besonders aus Aluminium, in Stahlgeschirren mit gleichzeitiger Beheizung ihres Bodens zum Zweck einer gegenseitigen Gasschmelzschweißung durch Druckimpulse. Das Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor oder die Induktoren, die die Beheizung vornehmen, in einem oder mehreren Punkten der Oberfläche der Bodenscheiben und des Geschirrbodens eine Temperatur erzeugen, die höher ist als diejenige, die für die Durchführung der Schweißung notwendig ist und die während der Schweißausführung erreicht werden muß.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertemperatur in einemmodeeren Punkten der Bodenscheiben und des Geschirrbodens erreicht wird, indem an den obengenannten Punkten ferromagnetische Teile in den Induktor eingesetzt werden. Sie erzeugen ein magnetisches Feld mit einer Intensität größer als diejenige, die sich bei einer gleichförmigen Verteilung der Induktionsströme ergibt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch Nummer 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertemperatur in einem oder in mehreren Punkten der Bodenscheiben und des Geschirrbodens durch geeignete Bemessung und Verteilung der Induktorspiralen erreicht wird, auch ohne Gebrauch von ferromagnetischen Bestandteilen. So werden Zonen mit einem magnetischen Feld hergestellt, das stärker ist als das Feld bei einer gleichförmigen Verteilung der Induktionsströme. Auf diese Weise wird in jenen Punkten eine Verbindung der Bodenscheiben untere in ander und mit dem Geschirrboden erzielt, so daß gegenseitige Verschiebungen während des Transportes der beheizten Teile bis zur Schweißpresse vermieden werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertemperatur in einem oder in mehreren Punkten der Bodenscheiben und des Geschirrbodens auch mittels Induktoren zur gleichförmigen Heizung erreicht wird. Sie findet an den obenerwähnten Punkten auf dem hitzefesten Wärmeschutzstoff statt, eingesetzt zwischen den Induktor und die Bodenscheiben und/oder den Geschirrboden. Es sind die Stellen der kleinsten Wärmedispersion zwischen den beheizten Teilen und der Oberfläche des Induktors, der immer mit Wasser gekühlt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertemperatur in einem oder in mehreren Punkten der Bodenscheiben auch mittels Induktoren zur gleichförmigen Heizung erreicht wird. Es werden zwischen den hitzefesten Wärmeschutzstoff und die Bodenscheiben und/oder den Geschirrboden Scheiben, möglichst aus magnetischem Stahl, eingesetzt. Während der Überhitzung der Bodenscheiben oder des Geschirrbodens wird die verlangte Ubertemperatur erreicht.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, das grundsätzlich nach dem System von Bild 4 für rundes Geschirr oder einer anderen Form ausgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, das grundsätzlich nach dem System von Bild 5 für rundes Geschirr oder einer anderen Form ausgeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, das grundsätzlich nach dem System von Bild 5 für rundes Geschirr oder einer anderen Form ausgeführt wird.
DE19843434484 1983-12-02 1984-09-20 Differenzierte beheizung von bodenscheiben auf stahlgeschirr mittels flacher induktoren mit entsprechendem waermeschutzstoff Withdrawn DE3434484A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0904884A2 (de) * 1997-09-09 1999-03-31 Chiaphua Industries Limited Schweissen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0904884A2 (de) * 1997-09-09 1999-03-31 Chiaphua Industries Limited Schweissen
EP0904884A3 (de) * 1997-09-09 1999-11-24 Chiaphua Industries Limited Schweissen
AU734867B2 (en) * 1997-09-09 2001-06-21 Chiaphua Industries Limited Welding

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