DE3706316C2

DE3706316C2 - Process for flash butt welding of parts to be butted together

Info

Publication number: DE3706316C2
Application number: DE19873706316
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Papendick
Original assignee: Stahlberg Roensch & Co KG GmbH
Current assignee: Stahlberg Roensch & Co KG GmbH
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2007-02-28
Also published as: DE3706316A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbrennstumpfschweißen von stumpf miteinander zu verbindenden Teilen gemäß Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for flash butt welding of parts to be butted together in accordance with Ober Concept of claim 1.

Die Abbrenn-Schweißung, die auch als Abschmelz-Schweißung bezeichnet wird, zählt zu den wichtigsten Verfahren der elektrischen Widerstandsschweißung. Gemäß Lueger "Lexikon der Technik", Band 3, Seite 502, zählt sie zu den Preßschweißverfahren. Dabei werden die miteinander zu ver bindenden Teile in eine Stumpfschweißmaschine eingespannt und nach Einschalten des Stromes miteinander in Berührung gebracht. Durch kurzes Auseinanderrücken wird dabei ein Lichtbogen gezogen und der Vorgang wird so lange wiederholt, bis sich der Lichtbogen über den ganzen Querschnitt gebildet hat. Die dabei entstehende Wärmeentwicklung schmilzt den Werkstoff an den Stoßflächen der Teile unter starkem Funkensprühen ab. Nachdem die Stoßflächen auf Schweißtempe ratur gebracht sind, werden die beiden Teile schnell und mit der erforderlichen Kraft zusammengepreßt. Der abgeschmolzene Werkstoff wird fortge schleudert; dadurch ist der Schweißwulst kleiner als bei der Stumpfschweißung. Er hat perliges Aussehen und ist leicht zu entfernen. Die Festigkeit der nach dem Abschmelzverfahren hergestellten Schweißung ist höher als die bei der gewöhn lichen Stumpfschweißung. Sie erreicht nahezu die Werkstoffestig keit. Die bekannte Abbrenn-Schweißung wird daher hauptsäch lich zum Schweißen schwieriger Querschnitte angewendet. Sie läßt auch das Schweißen von Stählen mit höherem C-Gehalt und von legierten Stählen zu. Beispiele für Abbrenn-Schweißungen im Maschinenbau sind das Anschweißen von Gabeln an eine Rundstahlstange, das Schweißen von Kurbelwellen oder das Schweißen von Schienen. The burn-off weld, which is also called the consumable weld is one of the most important procedures of the electrical resistance welding. According to Lueger "Lexikon der Technik ", Volume 3, page 502, counts it among the Pressure welding process. This will ver to each other binding parts clamped in a butt welding machine and in contact with each other after turning on the power brought. By briefly moving apart, a Arc drawn and the process is repeated until the arc is formed over the entire cross section Has. The heat generated thereby melts the Material on the abutting surfaces of the parts under strong Sparking off. After the butt surfaces on welding temp rature are brought, the two parts quickly and with the required force compressed. The melted material is continued hurls; this makes the sweat bead smaller than that of the Butt welding. It has a pearly appearance and is easy to remove. The strength of the consumable weld produced is higher than that of ordinary butt welding. It almost reaches the material strength speed. The well-known flash welding is therefore mainly Used for welding difficult cross sections. they also allows the welding of steels with a higher C content and of alloyed steels. Examples of flash welds in mechanical engineering are the welding of forks to one Round steel bar, welding crankshafts or that Welding rails.

Das bekannte Abbrennstumpfschweißen von Schienen, wie es im DE-Fachbuch "DVS-Merkblätter Widerstandsschweißtechnik", Band 68, Teil III, Seiten 3-8, beschrieben ist, umfaßt üblicherweise die Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbren nen, Nachwärmen, woran sich noch ein zweiter Stauchprozeß anschließen kann. Das Planbrennen dient dem Einebnen von Ungleichmäßigkeiten in den Stoßflächen der Verbindung. Das Vorwärmen dient der Vermeidung von Aufhärtungen des Schie nenstahls. Das Abbrennen dient dazu, die Stoßflächen der Schienenenden möglichst gleichmäßig auf Schweißtemperatur zu bringen. Das Stauchen ist der eigentliche Schweißvorgang, bei dem es sowohl auf hohe Stauchkraft, als auch auf eine große Vorschubgeschwindigkeit ankommt. Letztere soll nicht unter 30 mm/s liegen. Das Nachwärmen dient ebenso wie das Vorwärmen zur Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Schweißen und wird derzeit nur bei hochfesten Stählen oder Sonderstählen angewendet. Der zweite Stauchprozeß dient dazu, ein dichteres und feines Gefüge zu erhalten.The known flash butt welding of rails, as described in the German technical book "DVS-Merkblätter Resistance Welding Technology", Volume 68, Part III, pages 3-8 usually the steps of face burning, preheating, burning NEN, reheating, which is followed by a second upsetting process can connect. The plan burn serves to level out Irregularities in the joint faces. The Preheating is used to prevent hardening of the shoot steel. The burning serves the impact surfaces of the Rail ends towards welding temperature as evenly as possible bring. The upsetting is the actual welding process, where it both on high compression strength, as well as on a high feed rate arrives. The latter should not are below 30 mm / s. Reheating serves as well as that Preheat to reduce the cooling rate after welding and is currently only used for high-strength steels or special steels applied. The second upsetting process serves to obtain a denser and fine structure.

Nachteil des bekannten Abbrenn-Schweißverfahrens ist der Umstand, daß an den Stellen, an denen Werkstoff herausge schleudert wird, linsenförmige Krater entstehen, da bei der ersten Berührung verhältnismäßig kleine Querschnittsflächen miteinander in Berührung gelangen, in denen hohe Stromdichten herrschen. Dies führt zu einer schnellen Verflüssigung des Werkstoffs, und zwar innerhalb von Bruchteilen einer Se kunde, was nach dem Wegschleudern des Werkstoffs zur erwähn ten Kraterbildung führt.The disadvantage of the known flash welding process is that Circumstances that at the points where material is removed is hurled, lenticular craters arise because at the first touch relatively small cross-sectional areas come into contact with each other in which high current densities to rule. This leads to a quick liquefaction of the Material, and within fractions of a se customer, what to mention after the material is thrown away leads to crater formation.

Die DE 30 30 126 C2 betrifft nur das Abbrennen beim Abbrenn stumpfschweißen von metallischen Werkstücken, ohne daß dort ein Stauchen angesprochen ist. DE 30 30 126 C2 relates only to burning when burning Butt welding of metallic workpieces without there Upset is addressed.

Die DE 34 04 649 C2 beschreibt das bereits aus dem zuvor genannten DE-Fachbuch bekannte Widerstands-Abbrennstumpfschweißverfahren.DE 34 04 649 C2 already describes this from the above DE specialist book known resistance flash butt welding processes.

Die DE 29 04 414 A1 befaßt sich nur mit der Stromverteilung beim Abbrennstumpfschweißen.DE 29 04 414 A1 only deals with the current distribution during flash butt welding.

Schließlich befaßt sich die DD-Zeitschrift "Schweißtechnik", 35 (1985) 10, Seiten 442 bis 444, "Abbrennstumpfschweißmaschinen mit mikroelektronischer Steuerung", von F. Häntze mit einer mikroelektronischer Steuerung von Schweißmaschinen, ohne daß auf den Stauchprozeß speziell eingegangen wird.Finally, the DD magazine "Welding Technology", 35 (1985) 10, pages 442 to 444, "flash butt welding machines with microelectronic control ", by F. Häntze with a microelectronic control of welding machines without the upsetting process is specifically addressed.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das bekannte Abbrennstumpf schweißen dahingehend zu verbessern, daß am Ende des Abbrennvorganges nur sehr kleine Werkstoffteilchen wegge schleudert werden, damit lediglich kleinste Krater entste hen. It is an object of the invention, the well-known stump welding to improve that at the end of the Burning away only very small material particles be thrown so that only the smallest craters arise hen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merk male des Patentanspruchs 1.The Merk serve to solve this task male of claim 1.

Gemäß Erfindung wird das Stauchen praktisch ohne Unterbre chung nach dem Abbrennen vorgenommen. Der Spalt zwischen den hocherhitzten Schweißstellen soll nämlich möglichst schnell geschlossen werden. Dies hat zur Folge, daß die Stauchge schwindigkeit zunächst sehr steil ansteigt und eine ausge prägte Spitze besitzt. Unmittelbar nach ihrer Ausbildung oder gering verzögert dazu wird die Stauchkraft auf die eigentliche, spezifische Stauchkraft abgesenkt und längere Zeit aufrechterhalten. Dies ergibt zu Beginn des Schweißens eine hohe Beschleunigung des Stauchschlittens und eine erhebliche Verkürzung der kritischen Zeit zwischen dem Abbrennen und dem Schweißprozeß.According to the invention, the upsetting is practically without interruption after burning. The gap between the hot spots should be as quick as possible getting closed. As a result, the upsetting speed initially increases very steeply and an out has embossed lace. Immediately after their training or slightly delayed, the compressive force on the actual, specific compression force reduced and longer Maintain time. This results in the start of welding a high acceleration of the compression sled and a Significant reduction in the critical time between Burn off and the welding process.

Das Stauchen kann pneumatisch, elektromotorisch, mechanisch oder ölhydraulisch erfolgen, und zwar zeitabhängig oder wegabhängig. Darunter ist zu verstehen, daß die Beschleuni gung des Stauchschlittens entweder eine bestimmte, von den tatsächlichen Schweißverhältnissen abhängige Zeit oder Weg strecke lang erfolgt.The upsetting can be pneumatic, electric motor, mechanical or oil-hydraulic, depending on the time or path dependent. This means that the acceleration of the upsetting carriage either a specific one of the actual welding time or distance long distance.

Je nach Werkstoff ist ein gewisser Stauchdruck von 40 bis 100 N/mm² erforderlich, um die beim Abbrennen entstandenen kraterförmigen Vertiefungen sicher auszustauchen. Wenn der Luftspalt am Ende des Abbrennvorganges durch eine hohe Schlittengeschwindigkeit schnell geschlossen wird, dann kann es nicht zu einer Oxidierung der flüssigen Metallteile an den zu verschweißenden Werkstückflächen kommen.Depending on the material, a certain upsetting pressure of 40 to 100 N / mm ^{2 is} required in order to securely swap out the crater-shaped depressions that formed during the burning process. If the air gap is quickly closed by a high slide speed at the end of the burning process, then there can be no oxidation of the liquid metal parts on the workpiece surfaces to be welded.

Claims

1. Method for flash butt welding of parts to be butt-jointed, which are clamped in a butt welding machine and brought into contact with one another after switching on the power in such a way that an arc is drawn by moving apart briefly, the process being repeated until the arc has formed over the entire cross-section and the material is melted at the abutting surfaces under strong spark spraying in the burning process, whereupon the welding process proper takes place in a upsetting process in which the abutting surfaces of the two parts brought to welding temperature are pressed together with the required welding force are characterized in that at the start of welding in the upsetting process, a high acceleration of the upsetting carriage and a shortening of the critical time between the burning and the welding process is carried out in such a way that the upsetting force has a pronounced peak has, and that immediately after their training or slightly delayed the compressive force is reduced to the actual, specific compressive force and is maintained for a long time.

2. The method according to claim 1, characterized in that the upsetting speed depending on time or distance is regulated.