DE712963C

DE712963C - Elektrisches Abbrennschweissverfahren zur Verbindung von Werkstuecken deren Querschnittsbeschaffenheit infolge der Gestaltung oder der Materialart stellenweise verschieden ist

Info

Publication number: DE712963C
Application number: DES132092D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst-Helmut Klein
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1938-05-14
Filing date: 1938-05-14
Publication date: 1941-10-29

Description

Elektrisches Abbrennschweißverfahren zur Verbindung von Werkstücken, deren Querschnittsbeschaffenheit infolge der Gestaltung oder der Materialart stellenweise verschieden ist Bei der elektrischen Abbnennschweißung werden die beiden zu vereinigenden Werkstücke zunächst durch Vorwärmen und Abbrennen auf die zum Schweißen erforderliche Temperatur gebracht. Nachdem die Schweißhitzeerreicht ist, erfolgt möglichst schlagartig das Zusammenpressen der Werkstücke und die Stauchung unter Anwendung hohen Druckes. Die Staucharbeit verursacht im SchwCißquerschnitt und in dessen Nachbarschaft eine bildsame Verformung des Werkstoffs, äußerlich erkennbar an der Bildung eines Stauchwulstes. Der Werkstoff wird dabei senkrecht zur Stauchrichtu3g herausgedrückt. An Stellen geringeren Querschnitts weicht naturgemäß der Werkstoff wegen der geringeren Weglänge leichter aus ,als an Stellen größeren Querschnitts. Aus dem gleichen Grunde wird ferner an den Stellen geringeren Querschnitts beim Abbrennen :eine größere Materialmenge herausgescMeudert. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung des durch die Stauchkraft erzeugten Stauchdrucks auf ;alle Teile des Schweißquerschnitts gestört. Der Stauchdruck und damit die geleistete Staucharbeit sind in den schwächeren Querschnittsteilen geringer als in den stärkeren, und dementsprechend fällt die Schweißung ungleichmäßig aus.
Das ist um so mehr der Fall, als .an Stellen geringerer Wandstärke die Temperatur schnel: l:er ansteigt und höhere Werte, erreicht als .an Stellen größerer Wandstärke. Je höher die Temperatur, um so leichter ist die Verformbarkeit. Infolgedessen setzen die Stellen geringeren - Querschnitts noch zusätzlich wegen ihrer höheren Temperatur der Verformung geringeren Widerstand entgegen; sie werden also durch zwei im gleichen Sinn wirkend; Ursachen von der Aufnahme der Staucharbeit weitgehend entlastet. Also auch aus diesem. Grund können starke Ungleichförmigkeiten in der Güte der Schweißnaht an verschiedenen Stellen des Schweißquerschnitts auftreten.
Für Sonderzwecke, beispielsweise Eisenbahnschienen mit Kopf aus anderem Stahl oder bei plattierten Blechen, werden Walzprofile hergestellt, deren Werkstoffbeschaffenheit, insbesondere hinsichtlich Härte und Festigkeit, an verschiedenen Stellen des Querschnitts verschieden ist. Die Abbrennschweißung dieser Werkstücke bereitet Schwierigkeiten dadurch, daß, die Stellen höherer Festigkeit der bildsamen Verformung während des Stauchvorgangs größeren Widerstand entgegensetzen als die Teile geringerer Festigkeit. Hinzu kommt, daß die elektrische Leitfähigkeit der Teile höherer Festigkeit meistens geringer ist, so daß sich diese langsamer und deshalb nur auf geringere Temperatur erwärmen. Diese durch die verschiedene Beschaffenheit des Materials bedingte Ungleichförmigkeit des Widerstandes führt beim Stauchen zu einer ungleichförmigen Verteilung der Staucharbeit im Schweißquerschnitt und damit zu einer ungleichmäßigen Schweißung. Es ist das um so mehr der Fall, wenn der Bereich höherer Festigkeit an einer Stelle größerer Wandstärke liegt.
Um die Unterschiede in der Schweißwirkung an den verschiedenen Querschnittsstellen auszugleichen, sind bereits verschiedene Maßnahmen, wie verstärkte Stromzuführung zu den Stellen größerer Wandstärke und deren besondere Vorwärmung, in Gebrauch. Diese Mittel sind aber für manche Fälle nicht ausreichend und betriebstechnisch -meistens sehr umständlich.
Gemäß der Erfindung wird eine gleichförmige Verteilung von Stauchdruck und Staucharbeit auf den ganzen Querschnitt dadurch erzielt, daß die in der Schweißwärme leichter verformbaren Teile des Schweißquerschnitts, z. B. die Stellen geringerer mechanischer Festigkeit oder höherer elektrischer Leitfähigkeit, während des Schweißens so gekühlt werden, daß während des Stauchens die bildsame Verformung an allen Stellen des Schweißquerschnitts gleich groß ist. Die Abkühlung der leichter verformbaren Teile ist so weit zu treiben, daß diese Teile höchstens dieselbe Temperatur -wie die schwerer verformbaren Teile annehmen oder zweckmäßig noch etwas kälter bleiben als diese. Die Stellen größerer Wandstärke sind dann leichter verformbar, werden also auf Kosten der schwächeren Querschnittsteile entlastet, die nun den ihnen zukommenden Teil. der Staucharbeit voll aufnehmen.
Die übermäßige Erhitzung der Stellen geringerer Festigkeit bzw. höherer elektrischer Leitfähigkeit wird ebenfalls durch eine Kühlung verhütet, die so weit getrieben werden kann, daß die Temperatur niedriger als diejenige der anderen Teile gehalten wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Widerstand gegen die bildsame Verformung während des Stauchens an .allen Stellen des Schweißquerschnitts gleich groß ist; Stauchdruck und Staucharbeit müssen sich dann gleichmäßig verteilen.
Als Kühlmittel kann ein Gas- oder Luftstrom angewandt werden. Das Anblasen der Schweißstelle geschieht durch eine oder mehrere entsprechend verteilte Düsen, deren Form. Abmessung und Lage der Form des Werkstücks anzupassen sind. Es kann auch eine Kühlflüssigkeit benutzt werden, die durch eine größere Anzahl von Düsen gegen das Werkstück gespritzt wird. U m unerwünschte Abschreckwirkungen zu vermeiden, kann die Steuerung des Kühlmittels mit derje rügen der Schweißmaschine zwangsläufig gekuppelt werden. Aus dem gleichen Grunde können die Kühlungsdüsen ,oder sonstige entsprechende Kühlvorrichtungen in besonderen Fällen derart angeordnet werden, daß das Kühlmittel in einiger Entfernung von der Schweißstelle auf die Werkstücke einwirkt , so daß den zu kühlenden Teilen die Wärme durch Leitung entzogen wird. Es können für diesen Zweck auch feste Kühlmittel, z. B. Kupferschienen, verwendet werden, die an die zu kühlenden Teile angedrückt werden. Zwecks kräftiger Kühlung werden diese Schienen zweckmäßig mit einer Bohrung für Wasserumlaufkühlung versehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrisches Abbrennschweißverfahren zur Verbindung von Werkstücken, deren Querschnittsbeschaffenheit infolge der Gestaltung -oder der Materialart stellenweise verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schweißwärme leichter verformbaren Teile des Schweißquerschnitts, z. B. die Stellen geringerer mechanischer Festigkeit oder höherer eIektrischer Leitfähigkeit, während des Schweißens so gekühlt werden, daß während des Stauchens die bildsame Verformung an allen Stellen des Schweißquerschnitts gleich groß ist. a. Elektrisches Abbrennschweißverfahren nach Anspruch i zum Schweißen von Eisenbahnschienen, dadurch gekennzeichnet, daß Steg und Fuß der Schiene gekühlt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,als Kühlmittel -ein Gas- oder Luftstrom oder ;eine Kühlflüssigkeit benutzt werden. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung 'des Kühlmittels zwangsläufig mit der Steuerung der Schweißmaschine gekuppelt wird. 5. Verfahren nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die Beendigung der Einwirkung des Kühlmittels und die. Beendigung des Abbrennvorgangs zeitlich voneinander abhängig gesteuert werden. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel beiderseits neben der Schweißstelle zur Einwirkung gebracht wird. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in einiger Entfernung von der Schweißstelle auf die Werkstücke zur Einwirkung gebracht wird. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung gut wärmeleibende Metallkörper, die gegebenenfalls durch Wasser gekühlt werden, an passende Stellen des Werkstücks angedrückt werden.