DE550352C - Verfahren zur Ausfuehrung elektrischer Widerstandsschweissungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausführung elektrischer Widerstandsschweißungen, insbesondere ein Verfahren zur Ausführung elektrischer Stumpfschweißungen S von Drähten oder anderen Gegenständen, bei welchen es wichtig ist, daß man eine glatte, gleichmäßige und haltbare Schweißnaht erhält.

Bei den Widerstandsschweißverfahren

ίο sind schon verschiedene Anordnungen für die Steuerung des Stromes in Vorschlag gebracht worden, mit dem der Schweißstromkreis gespeist wird. Bei der einen Anordnung wird z. B. ein Kontaktschalter durch den in dem Schweißstromkreis fließenden Strom gesteuert, um einen Teil des in dem Schweißstromkreis eingeschalteten Widerstandes kurzzuschließen. Gemäß einer anderen Anordnung wird ein in dem Schweißstromkreis fließender Wechselstrom durch eine veränderliche Reaktanz in der Form eines Solenoids mit einem beweglichen Kern gesteuert, der durch einen Nocken betätigt wird. Bei einer anderen Anordnung hinwiederum sind durch Nocken gesteuerte Kontakte vorgesehen, wodurch der Primärstromkreis des Schweißtransformators gesteuert wird.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe die besondere Steuerung der Wärmemenge gestellt, die den Teilen zugeführt wird, die geschweißt werden sollen. Gemäß der Erfindung erfolgt zuerst eine sehr schnelle Temperatursteigerung. Ist dann die Schweißtemperatur ungefähr erreicht, dann wird während des Schweißvorganges allmählich die Zuführung der Wärmemenge vermindert. Hierauf wird schnell die Versorgung mit Wärmemenge reduziert oder unterbrochen, so daß die Teile, die geschweißt werden sollen, nur einen Augenblick auf der Maximaltemperatur gehalten werden.

Gemäß der Erfindung werden elektrische Widerstandsschweißungen in der Weise ausgeführt, daß in den Schweißstromkreis ein Leiterstück mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten eingeschaltet wird, dessen Widerstand daher beim Stromdurchfluß zunimmt, beispielsweise ein Schmelzstück aus Nickel, so daß der Strom von einem ursprünglich hohen auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt wird, und daß alsdann der Schweißstromkreis beispielsweise durch Schmelzen des Schmelzstückes unterbrochen wird.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist darin zu sehen, daß im Nebenschluß zu dem Leiterstück, dessen Widerstand beim Stromdurchfluß zunimmt, ein veränderlicher Widerstand

angeordnet ist, um den Stromwert zu steuern, bei welchem die endliche Unterbrechung des Schweißstromkreises stattfinden soll.

An Hand der beiliegenden Abb. ι und 2 wird die Erfindung in einem Ausfühningsbeispiel näher erläutert.

Die Abb. 1 zeigt die Schweißstromkreisanordnung, und in der Abb. 2 ist eine Temperaturwiderstandskurve für reinen, kommerziellen Nickeldraht dargestellt. Die Abszisse gibt die Temperatur und die Ordinate den Widerstand an.

Die Schweißstromkreisanordnung umfaßt einen Transformator 15, dessen Primärseite über einen Schalter 17 an eine Speisequelle angeschaltet werden kann. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Transformators 15 ist direkt mit der Schweißbacke 23 verbunden. Das andere Ende des Transformators 15 steht über ein Nickelschmelzstück 30 und einen zu diesem parallel geschalteten regelbaren Widerstand oder Rheostaten 31 mit der anderen Schweißbacke 24 in Verbindung. Das Nickelschmelzstück ist zwischen den Backen 32 festgeklemmt. An den Enden der Sekundärwicklung des Transformators 15 befinden sich die beiden Ausglühklemmen 27, zwischen welchen die Drähte nach dem Schweißvorgang ausgeglüht werden. An den Schweißbacken 23 und 24 werden die beiden miteinander zu verschweißenden Drähte 22 eingesetzt. Während des Schweißvorganges befinden sich die beiden Drähte 22 an den Schweißbacken 23 und 24 in der Flüssigkeit des Behälters 19.

Der parallel zu dem Schmelzstück 32 liegende Rheostat 31 dient für die Regelung des Stromkreises derart, daß man für diesen die erwünschte Temperaturwiderstandskennlinie

4.0 erhält. Die Änderung des Widerstandes des Rheostaten 31 auf Grund der Temperatur kann vernachlässigt werden, so daß man mit dem Rheostaten und dem damit parallel geschalteten Schmelzstück innerhalb des Bereichs, für welchen diese Teile berechnet sind, jede gewünschte Kennlinie erzielen kann. Ist der Rheostat einmal eingestellt, so braucht diese Einstellung nicht geändert zu werden, selbst wenn man einen Schmelzdraht von größerem Durchmesser einsetzt, um stärkere Drähte zu schweißen.

Es sei angenommen, daß zwei Nickeleisendrähte (78% Ni> 22% Fe) mit einem Durchmesser von 0,3 mm zusammengeschweißt werden sollen. Hierfür hat man bei der Verwendung eines Nickel schmelzdrahtes mit einem Durchmesser von 0,2 mm gute Ergebnisse erzielt. Der verhältnismäßig geringe Widerstand dieses Schmelzdrahtes im kalten Zustande ermöglicht einen starken Strornzufluß am Anfang des Schweißvorganges, so daß die Drähte rasch auf die Schweißtemperatur gebracht werden. Mit Zunahme der Temperatur im Schmelzdraht steigt der Widerstand desselben auf Grund des hohen positiven Temperaturkoeffizienten dieses Metalls, so daß der Strom bis zu einer Stärke abnimmt, die eine günstige Ausglühtemperatur ergibt. Ist eine festgesetzte Strommenge während einer gegebenen Zeit den beiden zusammenzuschweißenden Drähten zugeführt, so schmilzt der Nickeldraht, und der Schweißstromkreis wird unterbrochen.

Durch die Verwendung eines Nickeldrahtes ist es möglich, einen Strom von solcher Größe den beiden zusammenzuschweißenden Teilen zuzuführen, daß dieselben binnen sehr kurzer Zeit auf die Schweißtemperatur gebracht werden können. Auf diese Weise wird die Zeit, während welcher die beiden zusammenzuschweißenden Teile den schädlichen chemischen und physikalischen Einflüssen ausgesetzt sind, stark verkürzt, die mit hohen Temperaturen von langer Dauer verbunden sind. Das Nickelschmelzstück kann so gewählt und der parallele Widerstand hierzu so eingestellt werden, daß das Schmelzstück den Stromkreis unterbricht, wenn die erwünschte Temperatur erreicht ist. Man kann aber auch das Nickelschmelzstück so wählen und den Widerstand derart einstellen, daß die Temperatur abnimmt, sobald der Schweißvorgang abgeschlossen ist, und für eine kurze Zeitdauer auf einer für das Ausglühen passenden Temepraturhöhe gehalten wird, ehe der Schweißstromkreis unterbrochen wird.

Wie aus der Kurve der Abb. 2 zu ersehen ist, steigt der Widerstand bis zu einer großen Höhe, bevor die Schweißtemperatur von 1452° C erreicht ist. Bei dieser Temperatur schmilzt dann der Nickeldraht, ohne daß eine Explosion entsteht. Werden aber Eisen oder ein anderes Metall mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten für das Schmelzstück verwendet, so erfolgt beim Schmelzen eine Explosion. Nickel weist ferner den Vorteil auf, daß es sich ohne große Unkosten leicht in den für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage kommenden Stärken herstellen läßt. Dies ist dann von besonderer Bedeutung, wenn Drähte von kleinem Durchmesser geschweißt werden sollen.

Der Sch weiß Vorgang geht wie folgt vor sich: Das Schmelzstück wird zwischen den Backen 32 festgeklemmt. Die zu schweißenden Drähte 22 werden in die Schweißbacken 23 und 24 eingesetzt. Hierauf wird der Behälter 19 so hoch gehoben, daß die Schweißbacken 23 und 24 und die zu schweißenden Drähte in die Kohlenstofftetrachloridlösung des Behälters 19 eintauchen. Hierauf wird der Schalter 17 betätigt, wodurch der Primär-

Stromkreis des Transformators 15 geschlossen und ein starker Strom in der Sekundärwicklung des Transformators 15 erzeugt wird. Die Kohlenstofftetrachloridlösung ist für Elektrizität und Wärme ein schlechter Leiter. Befindet sich in dieser Lösung ein Material und wird dasselbe auf die Schweißtemperatur erhitzt, so wird nur ein geringer Teil der Lösung in der unmittelbaren Nähe der erhitzten Teile auf den Siedepunkt gebracht und in Gas verwandelt. Weisen die zu schweißenden Drähte 22 die Schweißtemperatur auf, so ist, wie schon erwähnt, der Strom bedeutend schwächer geworden. Die von der Gasbildung" abhängige Verdampfungswärme absorbiert so viel Wärme von dem Material, daß die äußeren Teile der Schweißstelle abgekühlt werden. Hierdurch wird verhindert, daß sich an der Schweißstelle eine Verdickung bildet, und daß an beiden Seiten der Schweißstelle engere Stellen entstehen. Diese Deformationen treten sonst bekanntlich bei Stumpfschweißungen auf und sind möglicherweise darauf zurückzuführen, daß eine Flüssigkeit stets danach bestrebt ist, die Kugelform anzunehmen. Die Wärmeabsorption beschleunigt somit das Sinken der Temperatur an den Drähten bis zur Ausglühhitze, bevor der Nickelschmelzdraht schmilzt. Die Schweißtemperatur wird nur für einen Augenblick benötigt, und eine Überhitzung und Verbrennung der Schweißstelle kann deshalb nicht stattfinden. Der Geruch von Kohlenstofftetrachlorid ist nicht unangenehm und außerdem vollständig unschädlich.

Schmilzt der Nickeldraht 30, dann wird auf irgendeine Weise selbsttätig der Schalter 17 geöffnet. Der Behälter 19 wird in seine Anfangslage zurückgebracht. Der zusammengeschweißte Draht 22 kann dann von den Schweißbacken 23 und 24 entfernt und zwischen den Ausglühklemmen 27 befestigt werden. Es wird dann wiederum der Schalter geschlossen und bleibt so lange geschlossen, bis der Draht 22 dunkelrot glüht. Hierauf wird dann der Schalter 17 wiederum geöffnet. Der Draht 22 kann dann entfernt werden.

Das Ausglühen des Drahtes 22 an der Schweißstelle und an beiden Seiten derselben ist deshalb vorteilhaft, weil das Material an der Schweißstelle während der Behandlung hart werden kann. Versucht man in diesem Zustand den geschweißten Draht zu biegen, so biegt sich dieser nur in den weicheren Teilen des Metalls in der Nähe der Schweißstelle. Wird aber ein längeres Stück des Drahtes langsam ausgeglüht, so nimmt die Härte allmählich ab, und es ist nicht mehr die Gefahr vorhanden, daß der Draht knickt, wenn er an der Schweißstelle stark gebogen wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ausführung elektrischer Widerstandsschweißungen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schweißstromkreis ein Leiterstück mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten eingeschaltet wird, dessen Widerstand daher beim Stromdurchfluß zunimmt, beispielsweise ein Schmelzstück aus Nickel, so daß der Strom von einem ursprünglich hohen auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt wird, und daß alsdann der Schweißstromkreis beispielsweise durch Schmelzen des Schmelzstückes unterbrochen wird.

2. Apparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Nebenschluß zu dem Leiterstück, dessen Widerstand beim Stromdurchfluß zunimmt, ein veränderlicher Widerstand angeordnet ist, um den Stromwert zu steuern, bei welchem die endliche Unterbrechung des Schweiß-Stromkreises stattfinden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen