DE4241050B4 - Verfahren zum Verschweißen von Profilen starker Querschnitte - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Verschweißen von Profilen starker Querschnitte mittels Kanalschweißens, gekennzeichnet durch
– das Einarbeiten von mindestens zwei senkrechten Bohrungen (3 bis 7) entlang des aneinander anliegenden, zu verschweißenden Stoßes derart, dass jede Bohrung (3 bis 7) je zu gleichen Teilen in den zu verschweißenden Bauteilflächen (2,2') angeordnet ist,
– das Einführen in die Bohrungen (3–7) und im Bedarfsfalle Isolieren der abschmelzbaren Elektrodenführungen (8),
– sowie das anschließende an sich bekannte, sich wiederholende Widerstandsschmelzschweißen (Kanalschweißen), wobei stets Teilbereiche des zu verschweißenden oder bereits verschweißten und wieder erstarrten Stoßes in den jeweiligen Schweißvorgang nicht einbezogen sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Profilen starker Querschnitte mittels Kanalschweißen.
• Zum Verschweißen von Profilen mit starken Querschnitten, zu denen auch quadratische und rechteckige Profile gehören, derart, daß der gesamte Querschnitt durchgeschweißt und die Fuge zwischen den zu verschweißenden Bauteilen vollständig mit Schweißgut ausgefüllt wird, ist das Kanalschweißen seit langem bekannt.
• Um dieses Schweißverfahren anwenden zu können, sind verhältnismäßig große Fugen zwischen den zu verbindenden Bauteilen notwendig. Die Abmessungen der Fuge sind im wesentlichen bestimmt durch die Stärke der zum Einsatz gelangenden abschmelzenden Elektrodenführungen für die Drahtelektroden sowie die entsprechende Isolierung für diese Führungen. Ein derartig großer Spalt bedingt auch erhebliche Mengen an Schweißgut und große Energiemengen, um sowohl das Schweißgut als auch die angrenzenden Bauteilbereiche zu schmelzen.
• Ein weiterer gravierender Nachteil bei einem derartigen Verschweißen von Profilen starker Querschnitte besteht darin, daß Fertigbauteile mit ausreichend großer Maßhaltigkeit kaum erstellt werden können. Die großen Mengen verflüssigten Materials zwischen den jeweilig zu verbindenden Bauteilen schrumpfen beim Erstarren, so daß reproduzierbare Abmessungen der Fertigbauteile nicht erreicht werden. Hinzu kommt, dass bei diesen senkrecht nach oben fortlaufenden Schweißvorgängen die unteren, nicht mehr im Kontakt mit der Elektrode befindlichen Bereiche schon wieder erstarren, wobei die Schrumpfung in diesen unteren Bereichen bereits eintritt, so dass die oben noch offene Fuge nach oben hin immer enger zusammengezogen wird.
• Die CH 678 074 A5 offenbart ein derartiges Kanalschweißverfahren für das Verbinden von Schienenstößen. Hier werden Kokillen eingesetzt, die verhindern sollen, dass das Schmelzgut aus dem zu verbindenden Schienenstoß herausfließt. Diese Kokille kann jedoch nur das Ausfließen des Schmelzgutes verhindern. Die Maßhaltigkeit der Schweißverbindung kann durch die Kokille nicht gewährleistet werden. Damit tritt auch bei dem hier vorgeschlagenen Schweißverfahren die Schrumpfung am bereits erstarrenden Schienenfuß ein, so dass zum Schienenkopf hin der Schienenstoß immer enger wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen von Profilen starker Querschnitte aufzuzeigen, durch das maßgenaue Bauteile erstellt werden können, die bei geringem Schweißgut- und Energieeinsatz dennoch voll durchgeschweißte Querschnitte aufweisen.
• Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die in den Bauteilflächen einzubringenden Teilbohrungsabschnitte bilden zusammen jeweils eine Bohrung, deren Durchmesser an den Außendurchmesser der einzubringenden Elektrodenführungen und des entsprechenden, um die Elektrodenführungen angeordneten Isoliermaterials angepasst ist. Damit wird die Fuge im Wesentlichen auf die Bohrung reduziert, wodurch erheblich weniger Schweißguteinsatz erforderlich ist als beim bekannten Kanalschweißen. Hinzu kommt, dass beim Schweißen stets Bereiche vorhanden sind, in denen die Bauteile aneinander anliegen, ohne dass diese Bereiche geschmolzen sind. Diese Bereiche können daher die in den jeweiligen Schweißbereichen durch Schrumpfung entstehenden Zug-spannungen ohne Weiteres aufnehmen und ausgleichen, so dass das Werkstück als Ganzes nicht schrumpft. Die gewünschten Endabmessungen können daher exakt vorausbestimmt und durch vorheriges Bearbeiten der Bauteilflächen eingestellt werden.
• Bei großen Querschnitten ist es sinnvoll, mehrere Bohrungen nebeneinander anzuordnen. Damit es zu keinen Verwindungen durch Zugspannungen kommt, ist es sinnvoll, mit dem Schweißvorgang bei der mittleren Bohrung zu beginnen. In den äußeren, aneinander anliegenden Stegen der zu verbindenden Bauteile bilden sich dadurch Druck kräfte aus, die jedoch nicht die Außenabmessungen des Fertigbauteils zu beeinflussen vermögen.
• Nachdem die mittlere Schweißverbindung erstarrt ist, können die Schweißungen in den äußeren Bohrungen vorgenommen werden, wobei ein Verschweißen nach dem Pilgerschrittverfahren (z. B. Bohrung 5-3-7-4-6, siehe Figur) gute, maßhaltige Ergebnisse erbringt.
• Ein schnelleres Verschweißen wird erreicht, wenn in mehreren Bohrungen (z. B. 3, 5, 7 und anschließende 4, 6) gleichzeitig geschweißt wird.
• von besonderer Bedeutung ist, daß durch ein Variieren der Bohrungsdurchmesser sowie der entsprechenden Außendurchmesser der Elektrodenführungen und/oder des Schweißstroms ein noch weitergehender Einfluß auf den Durchschweißvorgang genommen werden kann . Es können bspw. kleine Bohrungen 3, 5, 7 vorgesehen werden, in denen mit kleinem Schweißstrom Elektroschmelzgeschweißt wird, so daß die zu verbindenden Bauteile aneinander "geheftet" werden und nach Erstarren dieser "Heftverbindung" in den Bohrungen 4, 6 größeren Durchmessers ein Durchschweißen mit großem Schweißstrom erfolgt.
• Ein Ausführungsbeispiel ist anhand einer Zeichnung näher erläutert. Der Figur sind zwei Gußteile 1, 1' dicken Querschnitts zu entnehmen, die zu einem geschlossenen Bauteil, z. B. einem Walzenständer, verschweißt werden sollen. Die Gußteile 1, 1' stoßen mit ihren Flächen 2, 2' aneinander. Im Bereich dieses Stoßes sind Bohrungen 3 bis 7 vorgesehen, die jeweils zu einer Hälfte im Gußteil 1 und zur zweiten Hälfte im Gußteil 1' angeordnet sind.
• Anhand der Bohrung 4 ist dargestellt, daß in den Bohrungen 3 bis 7 entsprechende Elektrodenführungen 8 vorgesehen sind. Bei den Elektrodenführungen 8 handelt es sich um abschmelzende Elektrodenführungen, die einen Teil des Schweißguteinsatzes bilden. Die Elektrodenführungen 8 sind von einer Isolierschicht umgeben, welche verhindert, daß sich zwischen den Gußteilen 1, 1' und den in den Elektrodenführungen geführten Elektroden 10 ein Lichtbogen ausbildet.
• Die gestrichelt dargestellten Kreise 11 bis 15 deutet an, in welchem Umfang um die Bohrungen 3 bis 7 das Material der Gußteile 1, 1' geschmolzen wird. Es ist zu erkennen, daß sich jeweils benachbarte Kreise 11, 12; 12, 13; 13, 14; 14, 15 überschneiden, wodurch sichergestellt ist, daß ein vollkommenes Durchschweißen erreicht wird.

1

Gießteil

2

Flanken

3 bis 7

Bohrung

8

Elektrodenführung

9

Isoliermaterial

10

Elektroden

11 bis 15

Kreise

Claims (5)

1. Verfahren zum Verschweißen von Profilen starker Querschnitte mittels Kanalschweißens, gekennzeichnet durch – das Einarbeiten von mindestens zwei senkrechten Bohrungen (3 bis 7) entlang des aneinander anliegenden, zu verschweißenden Stoßes derart, dass jede Bohrung (3 bis 7) je zu gleichen Teilen in den zu verschweißenden Bauteilflächen (2, 2') angeordnet ist, – das Einführen in die Bohrungen (3–7) und im Bedarfsfalle Isolieren der abschmelzbaren Elektrodenführungen (8), – sowie das anschließende an sich bekannte, sich wiederholende Widerstandsschmelzschweißen (Kanalschweißen), wobei stets Teilbereiche des zu verschweißenden oder bereits verschweißten und wieder erstarrten Stoßes in den jeweiligen Schweißvorgang nicht einbezogen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass mehrere Bohrungen (3 bis 7) entlang des Stoßes vorgesehen sind, – dass mit dem Schweißvorgang in der Bohrung (5), die im Bereich der Stoßmitte liegt, begonnen wird, – und dass nach außen alternierend fertiggeschweißt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang in mehreren Bohrungen gleichzeitig vorgenommen wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern erstellt und entsprechend unterschiedlich starke Elektrodenführungen eingesetzt werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schweißvorgang in unterschiedlichen Bohrungen unterschiedlich starke Schweißströme Anwendung finden.