DE3824698C2 - Verfahren und Einrichtung zum Stoßverbinden von Metallbahnen oder -bändern - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Stoßverbinden von Metallbahnen oder -bändernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Me
tallbahnen bzw. Metallbändern, mit den Schritten, Verbinden
der Enden der Metallbänder in einer Stoß- oder überlappenden
Verbindung, Verschweißen der Verbindungsabschnitte der Me
tallbänder und Walzen des verschweißten Verbindungsabschnit
tes sowie eine Einrichtung zum Verbinden von Metallbahnen
bzw. Metallbändern mit einer Vorschneidvorrichtung, einer
stromab dieser angeordneten Schweißvorrichtung sowie einer
stromab dieser angeordneten Walzvorrichtung.
Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Einrichtung ist
aus der DE 35 17 090 A1 bekannt. Dabei werden zum Walzen
von Vorband zu Warmbreitband aufeinanderfolgend der Fertig
straße zugeführte Vorbandlängen zu einem Endlosband verbun
den. Anschließend wird mit konstanter Geschwindigkeit fertig
gewalzt, und nach dem Fertigwalzen werden die Verbindungs
stellen aus dem fertiggestellten Warmbreitband herausge
trennt. Diese Verbindungsstellen müssen herausgetrennt wer
den, weil der dort vorhandene Niveauunterschied einerseits
eine evtl. gewünschte Oberflächenbehandlung an dieser Stelle
verhindert und andererseits die Brauchbarkeit des Metallban
des zumindest reduziert.
Aus der JP 61-88 903 (A) ist ebenfalls ein Verfahren sowie ei
ne Vorrichtung zum Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbän
dern bekannt, bei denen einander gegenüberliegende Endkanten
von Metallbändern in geeigneter Weise zu einem Endlosmetall
band verbunden werden. Auch hier weisen die Verbindungsstel
len die oben genannten Nachteile auf.
Ein Verfahren zum Längsverbinden von Bahnen oder Bändern
ist ein Überlappungsverbindungsverfahren, bei dem
die Enden der Metallbänder einander überlappend
aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden.
Außerdem ist ein Stoßverbindungsverfahren bekannt, bei
dem die Enden der Metallbänder stumpf gegeneinander
stoßen und miteinander verbunden werden.
Ferner wird wie in Fig. 8(a) gezeigt ist, bei dem sogenannten
Überlappungsverbindungsverfahren das Ende eines
Metallbandes 70 überlappend auf das Ende eines anderen
Metallbandes 72 gelegt und eine Verbindungsfläche 73
zwischen den Bändern wird durch ein doppelseitiges
Klebeband oder durch Ultraschallwellen miteinander
verbunden (vgl. Fig. 4 und 6 der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 59-24526).
In Fig. 8(b) ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren
herkömmlichen Stoßverbindungsverfahrens zum Verbinden
von Metallbändern gezeigt. Wie aus Fig. 8(b) entnehmbar,
werden die Enden der Metallbänder 70, 72 stumpf
gegeneinander stoßend aneinander gelegt und die Ober-
und Unterseite des Stumpfverbindungsabschnittes 75 wird
anschließend jeweils durch einseitige Klebebänder 76
miteinander verbunden (vgl. Fig. 2 der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 59-24526).
Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Verbinden von
Metallbahnen- oder -bändern 70, 72, wie es in Fig. 8(a) gezeigt
ist, verbleibt jedoch ein Niveauunterschied im
Verbindungsabschnitt zwischen den Metallbändern 70, 72, der es für
die verbundenen Metallbändern 70, 72 unmöglich macht, in glattem
und engen Kontakt mit einer Weitergabewalze oder
desgleichen zu gelangen, wenn sie bewegt werden. Auch
ist die Dicke des Verbindungsabschnittes größer als
diejenige der Metallbänder 70, 72 und wenn im Bereich der
Verbindungsfläche 73 ein nicht-haftender unverbundener
Abschnitt verbleibt, dann besteht die Gefahr, daß dann
die überlappende Verbindungsfläche 73 gelöst wird,
während die Metallbänder 70, 72 bewegt werden. Außerdem besteht
ein Problem darin, daß die überlappende
Verbindungsfläche 73 mit weiteren Materialien während
der Bewegung der Metallbänder 70, 72 in einem Verfahrensschritt
der Behandlung der Metallbänder 70, 72, gelangen kann. Überdies
kann dann, wenn der Behandlungsschritt einen Prozeß zur
Behandlung der Oberfläche der Metallbänder 70, 72 unter
Verwendung einer Behandlungslösung enthält, diese
Behandlungslösung in die Spalte in der überlappenden
Verbindungsfläche 73 eindringen, was seinerseits zu
Qualitätsbeeinträchtigungen in den nachfolgenden
Schritten führen kann. Außerdem werden verschiedene
Nachteile bezüglich des Oberflächenbehandlungsschrittes
der Metallbänder 70, 72 hervorgerufen. Zum Beispiel muß in
einem Schritt der Beschichtung mit einer
lichtempfindlichen Schicht bei der Herstellung einer
Platte zur Verwendung für den Flachdruck die
Beschichtungsvorrichtung nachbehandelt bzw.
zurückgezogen werden, wenn die Verbindungsfläche 73 der
Metallbänder 70, 72 mit ihrer Niveaudifferenz durch die
Beschichtungsvorrichtung läuft, um eine Beschädigung der
Beschichtungsvorrichtung infolge der Berührung mit der
Verbindungsfläche 73 zu vermeiden und im Falle, daß
keine Nachbehandlung bzw. Zurückziehen wegen der
Niveaudifferenz erfolgt, hat die
Verbindungsfläche 73 nachteilige Wirkungen
auf die beschichtete Oberfläche und führt zu
Qualitätsmängeln derselben.
Auch bei dem herkömmlichen Stoßbindungsverfahren, bei
dem die Metallbänder 70, 72 stumpf aneinanderliegend durch
einseitige Klebebänder 76 verbunden werden, weist
der Stumpfverbindungsabschnitt 75 unvermeidlich eine
Höhendifferenz entsprechend der Dicke der Klebebänder 76
auf. Diese Höhendifferenz verursacht Nachteile ähnlich
denjenigen, die im Zusammenhang mit dem vorerwähnten
Überlappungsverbindungsverfahren beschrieben wurden.
Wenn die verbundenen Metallbänder 70, 72 durch Transportwalzen
oder dergleichen während ihres Behandlungs- oder
Beschichtungsverfahrensabschnittes bewegt werden, werden
bei dem Stoßverbindungsverfahren gemäß Fig. 8(b) die
Klebebänder 76 im Bereich des
Stumpfverbindungsabschnittes 75 durch die Kanten der
Stumpfverbindungsabschnitte 75 der Enden der Metallbänder 70, 72
schabend bzw. schneidenartig beeinträchtigt, mit dem
Ergebnis, daß der Stumpfverbindungsabschnitt 75 eine
verringerte Festigkeit aufweist und leicht durchtrennt
werden kann. Außerdem werden die Metallbänder bzw.
-bahnen 70, 72 Biegebeanspruchungen unterworfen, wenn
sie über die Weitergabewalzen laufen, wobei diese
Biegespannungen eine zusätzliche, den
Stumpfverbindungsabschnitt 75 gefährdende Belastung
darstellen, mit der Gefahr des Bruches des
Stumpfverbindungsabschnittes 75. Solche Brüche treten sehr
häufig auf, insbesondere dann, wenn ein dünnes
Metallband bzw. eine dünne Metallbahn mit einer Dicke
von 0,1 mm bis 0,2 mm verwendet wird oder wenn eine
große Dickendifferenz zwischen den zwei miteinander
verbundenen Metallbändern besteht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbändern der ein
gangs genannten Art anzugeben, das stets ein sicheres Verbin
den von Metallbahnen bzw. Metallbändern sowie ein Oberflä
chenbehandlungsverfahren an den Verbindungsstellen ermög
licht.
Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung zum Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbändern
anzugeben, die mit technisch einfachen Mitteln stets eine si
chere Verbindung von Metallbahnen bzw. Metallbändern gewähr
leistet, welche Verbindung zudem noch einer zuverlässigen
Oberflächenbehandlungsverfahren unterzogen werden kann.
Die Aufgabe bezüglich des eingangs genannten Verfahrens zum
Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbändern wird erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, daß der verschweißte Verbindungs
abschnitt durch eine Druckwalze in Richtung der Breite der
Metallbänder gewalzt wird.
Die Aufgabe bezüglich der eingangs genannten Einrichtung wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Längsachse einer
Druckwalze der Walzeinrichtung in Richtung der Metallbänder
angeordnet ist.
Besonders vorteilhafte Verbindungsübergänge können dadurch
erzielt werden, wenn der gewalzte Verbindungsabschnitt nach
dem Walzen bezüglich der Kanten des verschweißten Verbin
dungsabschnittes an den gegenüberliegenden Seiten ausgespart
bzw. entgratet wird.
Sollen Metallbänder unterschiedlicher Breite miteinander ver
bunden werden, so ist es für eine kontinuierliche Einleitung
der Zugkräfte vorteilhaft, wenn das Ende des Metallbandes mit
der größeren Breite in einer keilförmigen Weise entgratet
bzw. abgeschrägt wird.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, Metallbänder unter
schiedlicher Dicke durch Verschweißen zu verbinden. Dabei ist
es von Vorteil, wenn der verschweißte Verbindungsabschnitt
anschließend von der Rückseite der Schweißnaht her gewalzt
wird.
Andere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben
sich aus weiteren Unteransprüchen.
Da die Metallbänder miteinander verschweißt und anschließend
an dem Verbindungsabschnitt in Breitenrichtung der Metallbän
der gewalzt werden, wird nicht nur der sonst übliche Höhenun
terschied bei dem Verbindungsabschnitt beseitigt, sondern
auch noch die Festigkeit der Verbindung erhöht, so daß die
Metallbahnen bzw. Bänder an diesen Abschnitten nicht mehr
brechen bzw. aufgetrennt werden können, wenn diese bewegt
werden. Außerdem haben die erfindungsgemäß hergestellten Ver
bindungsabschnitte zumindest annähernd die gleiche Oberflä
chenbeschaffenheit wie die übrigen Oberflächen der Metallbah
nen bzw. Metallbänder, so daß die zusammengefügten Metallbah
nen bzw. Metallbänder einheitlich und mit gleichbleibender
Güte beschichtet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können
selbst dann Metallbänder sicher miteinander verbunden werden,
wenn die Metallbänder unterschiedliche Dicken aufweisen. Da
bei werden die Verbindungsabschnitte von der Rückseite der
Schweißnaht her festgewalzt, wodurch die Festigkeit der ver
schweißten Abschnitte ebenfalls sicher und zuverlässig erhöht
wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von mehreren
Ausführungsformen und zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Dabei sind die gleichen Teile stets mit
dem gleichen Bezugszeichen versehen. In den Figuren
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung
nach der vorliegenden Erfindung zur Durchführung eines
Verfahrens zum Verbinden von Metallbändern nach der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines
Walzverfahrens, das im Rahmen einer ersten
Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Abschnitte der
Metallbänder, die nach dem Verbindungsverfahren für
die Metallbänder nach der vorliegenden Erfindung
verschweißt und gewalzt sind,
Fig. 4 eine Draufsicht der verschweißten Abschnitte der
Kanten, die nach dem Verbindungsverfahren für die
Metallbänder nach der vorliegenden Erfindung entgratet
sind,
Fig. 5(a) und (b)jeweils Ansichten der verschweißten
Abschnitte, die erhalten werden, wenn Metallbänder
unterschiedlicher Dicke miteinander durch Schweißen
verbunden sind,
Fig. 6 eine erläuternde Ansicht einer Einrichtung nach
der vorliegenden Erfindung bei der ein Walzverfahren
nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
angewandt wird,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, um das
Walzverfahren nach der zweiten Ausführungsform der
Erfindung zu zeigen, und
Fig. 8(a) und (b) perspektivische Ansichten von
verschweißten Abschnitten, die durch herkömmliche
Verbindungsverfahren für Metallbänder erhalten werden.
Nachfolgend werden im einzelnen bevorzugte
Ausführungsbeispiele eines Verfahrens und einer
Einrichtung zum Verbinden von Metallbändern bzw. -bahnen
nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Bezug nehmend zunächst auf Fig. 1 ist in dieser eine
erläuternde Darstellung einer Einrichtung und eines
Verfahrens zum Verbinden von Metallbändern nach der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt,
wird ein Metallband 10 von einer Rolle 12
abgewickelt und durch eine Weitergabewalze 14 in
Gleitkontakt mit selbiger weiterbewegt und anschließend
zu einer Verbindungseinrichtung 16 geführt. Die
Verbindungseinrichtung 16 enthält eine
Vorschneidvorrichtung 18, eine Schweißvorrichtung 24,
eine Walzvorrichtung 32 und eine
Kantenentgratvorrichtung 42. Die Vorschneidvorrichtung
18 ist mit Schneiden bzw. Messern 20 versehen. Das
hintere Ende 10A des Metallbandes 10 wird in Richtung
seiner Breite durch eine Vorschneidvorrichtung 18
beschnitten, d. h. die Form des Endes 10A wird so
eingestellt, daß es angemessen und richtig stumpf gegen
das voraus laufende Ende 22A eines Metallbandes 22, mit
dem es verbunden werden soll, bewegt werden kann. Wenn
jedoch das hintere Ende 10A des Metallbandes 10, das
wieder aufgewickelt werden soll, direkt und richtig
stumpf gegen das voraus laufende Ende 22A des
Metallbandes 22 bewegt werden kann, wird die
Vorschneidvorrichtung 18 nicht verwendet.
Die Schweißvorrichtung 24 ist stromab der
Vorschneidvorrichtung 18 angeordnet und besteht aus
Klemmelementen bzw. Spannmittel 26, 28 und einem Schweißlichtbogen 30.
Während das hintere Ende 10A des Metallbandes 10 durch
das Spannmittel 26 und das vorauslaufende Ende 22A des
Metallbandes 22 durch das Spannmittel 23 festgehalten
ist, liegt das Metallband 10 stumpf gegen das Metallband
22 an. In diesem Falle wird ein
Widerstandsinertgas-Schweißverfahren (TIG) angewandt.
Alternativ hierzu kann ein
MIG-Lichtbogenschweißverfahren, Gasschweißen oder
Laserschweißen, wie z. B. CO2-Laserschweißen,
YAG-Laserschweißen und dergleichen verwendet werden. Bei
einer Bewegung von oberhalb der verschweißten
Abschnitte 40 her in Richtung der Breite der Metallbänder
10, 22 schmilzt der Schweißbogen 30 die Enden 10A, 22A
der Metallbänder 10, 22, um diese miteinander zu verschweißen.
Wenn die Metallbänder 10, 22 eine Dicke von 0,3 mm
oder weniger haben, werden die Enden 10A, 22A der
Metallbänder 10, 22 geringfügig vor dem Verschweißen
miteinander überlappt, da dann die Metallbänder 10, 22
leicht miteinander verschmolzen werden können.
Stromab der Schweißvorrichtung 24 ist eine
Walzvorrichtung 32 angeordnet, die aus einer Druckwalze
34 und einer Rückplatte 36 besteht. Wie in Fig. 2
gezeigt ist, kann durch Betätigung der Druckwalze 34 der
verschweißte Abschnitt bzw. Verbindungsabschnitt 40 zwischen den beiden
Metallbändern 10 und 22 gewalzt werden.
Stromab der Walzvorrichtung 32 ist auch eine
Kantenentgratvorrichtung 42 angeordnet, die ein Paar
Stanzgesenke bzw. Stempel 44 enthält. Der verschweißte
Abschnitt 40 der Metallbänder 10, 22, wird zwischen die
zwei Stanzgesenke bzw. Stempel 44 bewegt, und es werden, wie in
Fig. 4 gezeigt, die beiden Enden 46 des verschweißten
Abschnittes 40 der Metallbänder 10, 22 durch die
Kantenentgratvorrichtung 42 abgegratet. Um die beiden
Enden 46 abzukanten bzw. zu entgraten sind die Stanzgesenke
44 in Richtung der Breite des verschweißten Abschnittes
40 gegenüberliegende angeordnet, und es werden
die Enden 10A, 22A der jeweiligen Metallbänder 10, 22
und die Enden 46 des verschweißten Abschnittes 40 als
ein einheitliches Ganzes gestanzt. Wahlweise hierzu kann
das Kantenentgraten durch Schneiden mit Hilfe von Laserstrahlen,
Sauerstoffplasma oder dergleichen anstelle des
vorerwähnten Stanzverfahrens ausgeführt werden. Nach
Abschluß solch einer Kantenentgratbehandlung werden die
Metallbänder einem Beschichtungsprozeß oder
dergleichen zugeführt.
Entsprechend dem vorerwähnten Verbindungsverfahren für
die Metallbänder nach der vorliegenden Erfindung werden,
nach dem auf Stoß Gegeneinanderführen der Enden 10A, 22A
Metallbänder 10, 22 diese Metallbänder 10, 22 miteinander durch
die Schweißvorrichtung 24 verschweißt und der
verschweißte Abschnitt 40 wird durch die Walzvorrichtung
32 gewalzt. Dies kann, wie in Fig. 3 gezeigt ist,
jedwede Höhendifferenz innerhalb des verschweißten
Abschnittes 40 beseitigen, so daß die zwei Metallbänder
10, 22 in glattem Gleitkontakt mit der Weitergabewalze
bewegt und an eine nicht gezeigte
Beschichtungsvorrichtung weitergegeben werden können, wo
sie gleichmäßig beschichtet werden können. Da
dadurch der verschweißte Abschnitt 40 eine große
Verbindungsfestigkeit besitzt und auch der
verschweißte Abschnitt 40 glatt bewegt werden kann, ist
die Möglichkeit eines Brechens des
verschweißten Abschnittes 40 vermieden. Auch ist in
diesem Fall die Notwendigkeit beseitigt, die
Beschichtungsvorrichtung von dem Verbindungsabschnitt 40
zurückzuziehen oder nachzubehandeln und daher kann auch
der Verbindungsabschnitt 40 gleichmäßig beschichtet werden.
Infolge der Werkstückhärtung, die durch die vorerwähnte
Walzbehandlung eintritt, kann der verschweißte Abschnitt
40 ebenfalls seine Zugfestigkeit wiedererlangen, bzw.
erhöhen im Vergleich zu den Zeitpunkt, wo die
Verschweißung stattfindet, so daß hierdurch die
Verbindungsfestigkeit erhöht wird. Daher ist das
erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung insbesondere für Aluminium und ähnliche
Materialien vorteilhaft und wirksam, die Kristalle
enthalten, welche infolge ihres Schmelzens, wenn sie
verschweißt werden, größer gewählt werden können.
Zwar wird die Oberflächengestalt des verschweißten
Abschnittes 40 infolge der Wärmekonzentration, die
während des Schweißvorganges auftritt sowie durch den
sich verändernden Druck während des Walzvorganges
beeinträchtigt bzw. gestört, so daß
Spannungskonzentrationen auftreten, wenn Zugbelastungen
während des Bewegungsprozesses der Metallbänder 10, 22
auftreten. Wie jedoch in Fig. 4 gezeigt ist, kann diese
Spannungskonzentration dann, wenn die Enden 46 des
verschweißten Abschnittes 40 der Metallbänder 10, 22
entgratet werden, beseitigt werden, so daß hierdurch die
Möglichkeit beseitigt wird, daß der verschweißte Abschnitt 40
zwischen den Metallbändern 10, 22 brechen kann.
Bezugnehmend nunmehr auf die Fig. 5(a) ist in dieser
eine Draufsicht gezeigt, bei der ein Metallband von
geringerer Breite als das o.a. Metallband 10 verwendet wird, das
von der Rolle 12 abgewickelt wurde, während ein
Metallband von großer Breite als Metallband 22 verwendet
wird, das verbunden werden soll. Diese beiden Metallbänder 10, 22
werden miteinander unter Verwendung des
Verbindungsverfahrens für Metallbänder nach der
vorliegenden Erfindung verbunden. Ebenso ist in Fig.
5(b) ein gegensätzliches Beispiel gezeigt, bei dem in
perspektivischer Darstellung ein Metallband von großer
Breite gezeigt wird, das als Metallband 10 verwendet
wird, das wieder aufgewickelt werden soll, während ein
Metallband von geringer Breite als Metallband 22
verwendet wird, das verbunden werden soll. Diese
beiden Metallbänder 10, 22 werden durch das erfindungsgemäße
Verfahren verbunden. Wie in den Fig. 5(a) und (b)
gezeigt ist, werden die jeweiligen Kanten der
Metallbänder 10 bzw. 22 von großer Breite nach unten zu der Breite
der Metallbänder 22 bzw. 10 von geringerer Breite hin
frei oder keilförmig ausgeschnitten, und zwar
durch die Kanntenentgratvorrichtung 42, so daß die Enden
des Metallbandes 22 bzw. 10 mit großer Breite nicht schwingen,
während sie bewegt werden. Somit zeigt dies, daß das
Verfahren zum Verbinden der Metallbänder 10, 22 nach der
vorliegenden Erfindung auch auf Metallbänder 10, 22
angewandt werden kann, die in ihrer Breite voneinander
abweichen.
Als nächstes wird eine Erläuterung von Prüfungen
gegeben, denen die Metallbänder 10, 22 unterzogen werden, die durch das
Verbindungsverfahren für die Metallbänder nach der
vorliegenden Erfindung verbunden wurden, wobei diese
Tests mit jenen für herkömmliche Verbindungsverfahren
verglichen werden.
In dem Test wurden Aluminiumbänder jeweils mit einer
Dicke von 0,2 mm und einer Breite von 300 mm als
Metallbänder 10, 22 verwendet. Das heißt, diese beiden
Metallbänder 10, 22 wurden stumpf gegeneinander in einer
Stoßverbindung angelegt und anschießend durch das
TIG-Lichtbogenschweißverfahren mit einer Geschwindigkeit
von (1 m/Min.) verschweißt. Anschließend wurde der
verschweißte Abschnitt 40 unter einer Walzkraft von 490,33 N (50
kpf) und einer Walzgeschwindigkeit von 0,008 m/s (0,5 m/Min.)
gewalzt. Die einer derartigen Behandlung unterzogenen
Metallbänder werden durch ein Beispiel Nr. 1
repräsentiert und die verbundenen Metallbänder, die nur
dem vorerwähnten Schweißvorgang
jedoch nicht dem vorerwähnten Walzvorgang unterzogen
wurden, sind durch ein Beispiel Nr. 2 ausgedrückt.
Außerdem betrifft ein unter Nr. 3 angegebenes Beispiel
verbundene Metallbänder, die mit einer
Überlappungsverbindung verbunden sind und unter
Verwendung eines herkömmlichen
Ultraschall-Verbindungsverfahrens verbunden wurden.
Ein Weitergabenwalzen-Fördertest wurde ausgeführt, bei
dem unter einer Zugkraftbelastung von 294,2 N (30 kp) die drei
Testbeispiele jeweils um 12 Gummiwalzen herumgeführt
wurden, von denen jede einen Durchmesser von 100 mm
aufwies und um 2 mm Gummiwalzen herumgeführt wurden, von
denen jede einen Durchmesser von 200 mm aufwies. Die
Anzahl der Umläufe bis zum Bruch wurde jeweils
untersucht. Die Ergebnisse des Tests sind in
nachfolgender Tabelle 1 festgehalten:
Hier wurde das Beispiel Nr. 1 durch das
Metallverbindungsverfahren nach der Erfindung erhalten,
während das Beispiel Nr. 3 durch das Verfahren nach dem
Stand der Technik erhalten wurde.
Die Tabelle l zeigt, daß die Anzahl von Umläufen bis zum
Bruch bei Beispiel Nr. 1, bei dem sowohl Schweißen als
auch Walzen angewandt wurde, auf ein hohes Niveau erhöht
wurde.
Als nächstes wurden Untersuchungen bezüglich der
Zugfestigkeit, der Niveaudifferenzbedingungen und der
Beschichtungsbehandlungen ausgeführt.
Das heißt Aluminiumbänder mit jeweils einer Dicke von
0,3 mm und einer Breite von 300 mm wurden verwendet als
Metallbänder 10, 22. Während sie stumpf
aneinandergesetzt waren, wurden die beiden
Aluminiumbänder miteinander durch das
TIG-Lichtbogenschweißen mit einer Schweißgeschwindigkeit
von 0,017 m/s (1 m/Min. verschweißt und der verschweißte Abschnitt
40 wurde anschließend mit einer Walzkraft von 490,33 N (50 kpf) und
einer Geschwindigkeit von 0,008 m/s (0,5 m/Min.) gewalzt. Die
verbundenen Metallbänder, die in dieser Weise behandelt
wurden, sind durch das Muster Nr. 1 bezeichnet, während
die verbundenen Metallbänder, die nur dem Schweißvorgang
unterzogen waren, jedoch nicht durch den Walzvorgang
behandelt wurden, als Muster Nr. 2 angegeben sind.
Außerdem sind als Muster Nr. 3 verbundene Metallbänder
ausgedruckt, die überlappend miteinander befestigt
wurden, unter Verwendung eines herkömmlichen
Ultraschallverbindungsverfahrens.
Muster Nr. 1 wird durch ein Verbindungsverfahren für
Metallbänder nach der vorliegenden Erfindung erhalten.
Muster Nr. 3 wird durch ein Verbindungsverfahren für
Metallbänder nach dem Stand der Technik erhalten.
Wie aus den angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist,
kann der Niveauunterschied durch die Walzbehandlung
vermindert werden und die Ergebnisse der
Beschichtungsbehandlung nach der vorliegenden Erfindung
sind deutlich besser als diejenigen, die im Stand der
Technik erhalten werden.
Als nächstes werden Vergleichstests bezüglich der
Kantententgratbehandlung in folgender Weise ausgeführt.
In den Tests wurde ein Aluminiumband mit einer Dicke von
0,2 mm und einer Breite von 300 mm als Metallband 10 und
ein Aluminiumband mit einer Dicke von 0,2 mm und
einer Breite von 200 mm als Metallband 22 verwendet.
Diese beiden Metallbänder wurden miteinander um 0,5 mm
überlappt und unter Anwendung des
TIG-Lichtbogenschweißens mit einer
Schweißgeschwindigkeit von 0,017 m/s (1 m/Min.) verschweißt.
Anschließend wurde ihr verschweißter Abschnitt 40 mit
einem Walzdruck von 441,30 N (45 kpf) und einer Walzgeschwindigkeit
von (0,008 m/s (0,5 m/Min.) gewalzt und wurden die beiden Enden des
verschweißten Abschnittes 40 und das Metallband 10
jeweils freischneidend bzw. entgratend kantenbehandelt.
Das verbundene Metallband, das in der vorerwähnten Weise
behandelt wurde, wird nachfolgend als Muster Nr. 1
bezeichnet und das verbundene Metallband, bei dem die
vorerwähnte Walzbehandlung ausgeführt wurde jedoch die
Kantenentgratbehandlung nicht ausgeführt wurde, ist als
Muster Nr. 2 bezeichnet.
Während der Bewegung der Bandkanten treten im
verschweißten Abschnitt Risse auf. Nach dem Verbinden
wurde eine ungleichmäßige Beschichtung von einigen 10 cm
an den Kanten gefunden.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, ist das Muster Nr. 1 besser
bezüglich der Oberflächenbeschichtungsbehandlung als das
Muster Nr. 2, bei dem keine Kantenentgratbehandlung
erfolgte und keine Beschädigung wie z. B. Rissbildung
oder dergleichen tritt an den Kanten beim Muster Nr. 1
während der Bewegung desselben auf.
Dies zeigt, daß die Walzbehandlung des verbundenen
Abschnittes nach dem Verschweißen den Niveauunterschied
beseitigen kann und daher die verbundenen Metallbänder
glattbewegt werden können. Ebenfalls kann die
Kantenentgratbehandlung die Möglichkeit verringern, daß
der verschweißte Abschnitt 40 Risse bekommt, bricht oder
abreißt.
Da die Metallstreifen auf Stoß gegeneinander gelegt
und anschießend miteinander verschweißt werden, sowie
hieran anschließend der verschweißte
Verbindungsabschnitt gewalzt wird, ist, wie oben
erläutert, bei dem Verbindungsverfahren für Metallbänder
nach der vorliegenden Erfindung verhindert, daß der
verschweißte Verbindungsabschnitt bricht oder während
der Bewegung des verbundenen Bandes seinen Zusammenhalt
verliert. Außerdem hat der Verbindungsabschnitt
keinerlei nachteilige Auswirkung auf den nachfolgenden
Beschichtungsbehandlungsvorgang.
In Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bezüglich eines Verbindungsverfahrens für Metallbänder
sowie einer hierzu gehörigen Einrichtung dargestellt. In
dem zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche oder
ähnliche Teile wie in dem vorerwähnten ersten
Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 1, mit den gleichen
Bezugszeichen wie dort versehen, so daß auf eine
wiederholte Beschreibung übereinstimmender Teile hier
verzichtet werden kann.
Bezugnehmend wiederum auf die Walzbehandlung, die in
der ersten Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung angewandt wird, wenn die verbundenen
Metallbahnen 10, 22 in ihrer Dicke voneinander
verschieden sind, ergibt sich, daß der jeweilige Druck,
der von der Druckwalze auf die unterschiedlich dicken
Bahnen ausgeübt wird, unterschiedlich ist, mit dem
Ergebnis, daß die Schweißnaht in der Nähe der
verschweißten Kanten des Metallbandes mit geringerer
Dicke nicht überall gewalzt wird. Daher kann die
Festigkeit des verschweißten Abschnittes in dem
Metallband 10 geringerer Dicke nicht gleichmäßig durch die
vorerwähnte Walzbehandlung erhöht werden, so daß der
verschweißte Abschnitt 40 leichter bricht oder
durchtrennt wird.
Nunmehr wird in der zweiten Ausführungsform während
das hintere Ende 10A des dünnen Metallbandes 10 durch
die Klemmeinrichtung 26 und das vorauslaufende Ende 22A
des dicken Metallbandes 22 durch die Klemmeinrichtung 28
festgehalten wird, das dünne Metallband 10 und das dicke
Metallband 22 auf Stoß aneinandergelegt. Insbesondere
umfaßt das Verfahren zum Verbinden eines dünnen mit
einem dicken Metallband zwei Hauptfälle. In dem einen
Fall werden die beiden Metallbänder 10, 22 miteinander
verschweißt, während sie auf Stoß
gegeneinander liegen. In dem anderen Fall werden die
Metallbänder 10, 22 verschweißt, während sie einander um
etwa 2 mm überlappen, vorzugsweise bei einer Überlappung
im Bereich von 0,5 bis ungefähr 1 mm. Insbesondere dann,
wenn die beiden Metallbänder 10, 22 eine Dicke von 0,3
mm oder weniger aufweisen, werden sie teilweise einander
überlappt, bevor sie miteinander verschweißt werden, um
hierdurch die Bildung von Blasen oder ein Abschmelzen zu
vermeiden.
Auch hierbei wird das Verschweißen von oberhalb der
aneinanderliegenden Endabschnitte ausgeführt und, wie in
Fig. 7 gezeigt, an den Oberseiten der Metallbänder 10,
22 wird ein Verbindungsabschnitt bzw. Schweißnahtabschnitt 40 ausgebildet.
Beim Schmelzen kann eine TIG-Lichtbogenschweißung,
MIG-Lichtbogenschweißung ebenso wie Gasschweißung,
Laserschweißen und dergleichen wahlweise je nach den
Arten der verwendeten Metalle angewandt werden.
Stromab der Schweißvorrichtung 24 ist die Walzvorrichtung
32 angeordnet, mit der Druckwalze 34. Die Druckwalze 34
ist hinter dem Schweißnahtabschnitt 40, der sich
zwischen den Enden 10A und 22A erstreckt
angeordnet und die Druckwalze 34 walzt den
Schweißnahtabschnitt 40 von hinten bzw. seiner Rückseite
her.
Bei dem Verbindungsverfahren für die Metallbänder nach
der vorerwähnten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden die beiden Metallbänder 10, 22
miteinander durch die Schweißvorrichtung 24
verschweißt, nachdem sie auf Stoß gegeneinanderliegend
angeordnet worden sind, und der resultierende
Schweißnahtabschnitt 40 wird von der Rückseite her durch
die Druckwalze 34 der Walzvorrichtung 32 gewalzt.
Dadurch kann der gesamte Schweißnahtabschnitt 40
sicher und zuverlässig von hinten her gepreßt werden, so
daß hierdurch die Verbindungsfestigkeit erhöht wird.
Daher können die schweißverbundenen Metallbänder 10, 22
in glatten Gleitkontakt mit der Weitergabewalze gelangen
und können zu einer (nicht gezeigten)
Beschichtungsvorrichtung bewegt werden, die stromab der
Weitergabewalze angeordnet ist.
Nachfolgend wird eine Beschreibung von Tests bezüglich
der Festigkeit des verschweißten Abschnittes der
Metallbänder, die nach dem Verbindungsverfahren der
vorliegenden Erfindung verbunden wurden, gegeben.
Bei den Tests wurde ein Aluminiumband mit einer Dicke
von 0,15 mm und einer Breite von 300 mm als das dünne
Metallband 10 angewandt sowie ein Aluminiumband
mit einer Dicke von 0,4 mm und einer Breite
von 300 mm als dickes Metallband 22 verwendet.
Unter Überlappung dieser beiden Metallbänder 10,
22 um 1,5 mm wurden sie durch TIG-Lichtbogenschweißen
mit einer Schweißgeschwindigkeit von 0,017 m/s (1 m/Min.)
verschweißt und der verschweißte Abschnitt bzw. Schweißnahtabschnitt 40 wurde
anschließend von hinten gewalzt. Andererseits wurde im
Falle des Vergleichsmusters die Oberfläche des
Schweißnahtabschnittes 40 direkt durch die Druckwalze 34
gewalzt.
Unter einer Belastung mit einer Zugkraft von 588,40 N (60 kp),
denen die Prüf- und Vergleichsmuster unterzogen wurden,
wurden diese veranlaßt zwischen 10 Gummiwalzen jeweils
mit einem Durchmesser von 100 nm sowie 10 Gummiwalzen
jeweils mit einem Durchmesser von 150 mm umzulaufen, und
es wurde die Anzahl der Umläufe geprüft, nach denen die
Verbindungen jeweils brachen, d. h. es wurde ein
Weitergabewalzen-Übergabetest ausgeführt.
Im Ergebnis dieses Übergabetests zeigte sich, daß,
während das herkömmliche Vergleichsmuster beim 5. Umlauf
brach, das Prüfmuster nach der vorliegenden Erfindung
beim 20. Umlauf durchtrennt wurde. Daher zeigt die
Untersuchung, daß der verschweißte Abschnitt 40 der
Metallbänder 10,22 in seiner Festigkeit erhöht werden kann,
wenn er von hinten am Schweißnahtabschnitt 40 gewalzt wird.
Da das Walzen von hinten am Schweißnahtabschnitt 40 der
verbundenen Metallbänder 10, 22 ausgeführt wird, wie dies
vorher für die zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung bezüglich Verfahren und
Einrichtung erläutert wurde, kann die Schweißnaht von
hinten mit einem gleichmäßigen Druck gepreßt werden,
d. h. die Festigkeit des verschweißten Abschnittes 40 kann
infolge des Walzens erhöht werden.
Claims (9)
1. Verfahren zum Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbändern
(10, 22), mit den Schritten, Verbinden der Enden (10A, 22A) der
Metallbänder (10, 22) in einer stoß- oder überlappenden Verbin
dung, Verschweißen der Verbindungsabschnitte (40) der Metall
bänder (10, 22) und Walzen des verschweißten Verbindungsab
schnittes (40), dadurch gekennzeichnet, daß der verschweißte
Verbindungsabschnitt (40) durch eine Druckwalze (34) in Richtung
der Breite der Metallbänder (10, 22) gewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
gewalzte Verbindungsabschnitt (40) nach dem Walzen bezüglich
der Kanten des verschweißten Verbindungsabschnittes (40) an den
gegenüberliegenden Seiten ausgespart bzw. entgratet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden (10A, 22A) der Metallbänder (10, 22), die eine unter
schiedliche Breite aufweisen, miteinander verbunden werden und
das Ende des Metallbandes (22) mit der größeren Breite in einer
keilförmigen Weise entgratet bzw. abgeschrägt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden (10A, 22A) von Metallbändern (10, 22), die sich in ihrer
Dicke voneinander unterscheiden, durch Verschweißen verbunden
werden und der verschweißte Verbindungsabschnitt (40) anschlie
ßend von der Rückseite der Schweißnaht her gewalzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden (10A, 22A) der Metallbänder (10, 22) vor ihrem Verbinden
vorgeschnitten werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schweißen TIG-Lichtbogenschweißen, MIG-Lichtbogenschweißen,
Gasschweißen oder Laserschweißen ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Freischneid- bzw. Entgratungsbehandlung entweder durch Stanzen,
Laserschneiden oder Sauerstoffplasmaschneiden ausgeführt wird.
8. Einrichtung zum Verbinden von Metallbahnen bzw. Metallbändern
(10, 22) mit einer Vorschneidvorrichtung (18), einer stromab
dieser angeordneten Schweißvorrichtung (24) sowie einer stromab
dieser angeordneten Walzvorrichtung (32), dadurch gekennzeich
net, daß die Längsachse einer Druckwalze (34) der Walzeinrich
tung (32) in Richtung der Metallbänder (10, 22) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
stromab der Walzeinrichtung (32) eine Entgrat- bzw. Frei
schneidvorrichtung (42) mit einem oberen und einem unteren Ge
senk (44) vorgesehen ist.
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