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Vorrichtung zum fortlaufenden elektrischen Widerstandsnahtschweißen
von stumpfgestoßenen Blechkanten Bei dem fertlaufenden elektrischen Widerstandsnahtschweißen
von stumpfgestoßenen Blechkanten ist es notwendig, die Stoßflächen der Fuge über
ihre ganze Tiefe auf Schweißtemperatur zu bringen, damit auch die Verschweißung
über ihre ganze Tiefe einwandfrei gelingt. Besonders wichtig ist dies bei allen
derartigen Schweißverbindungen, die später einer Beanspruchung unterliegen, z. B.
auch bei Schlitzrohren. Diese Rohre stehen bei Gebrauch zumeist unter einem inneren
Überdruck und neigen dazu, in der. Naht aufzureißen, wenn die Stoßflächen der Fuge
nicht über ihre ganze Tiefe einwandfrei durchgeschweißt (wurzelgeschweißt) sind.
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Die Erfordernisse einer guten Schweißung stellen also die Bedingung,
dag der die Erwärmung der Stoßflächen der Fuge. veranlassende Schweißstrom dieselben
in ihrer ganzen Tiefe und möglichst gleichmäßig durchdringt.
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Es sind nun elektrische Widerstandsnahtschweißverfahren bekannt, bei
denen der Schweißstrom- in der Nähe der Stoßfuge, in den Blechrändern selbst, durch
Induktion erzeugt wird. Der hier als Wirbelstrom auftretende Schweißstrom nimmt
aber seiner Natur entsprechend einen sehr eigenwilligen Verlauf, auf den man durch
entsprechend angeordnete Magnete o. dgl. nur einen geringen Einfluß ausüben kann.
Der Stromfluß entspricht deshalb nicht den Erfordernissen einer guten Schweißung,
weshalb auch die Erwärmung bzw. Verschweißung der Stoßflächen der Fuge sehr ungleichmäßig
ausfällt.
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Es-sind dann weiter elektrische Widerstandsnahtschweißverfahren bekannt,
bei denen der SchweiB.strom den Blechrändern durch Kontakte (Elektroden) zugeführt
wird, die auf oder beiderseits der Stoßfuge an den Blechoberflächen anliegen. Hier
fließt der Schweißstrom in der Hauptsache .dicht unter der Blechoberfläche hin und
durchdringt nur die oberen Teile. der Stoßflächen der Fuge. Der Stromfluß entspricht
also auch hier nicht den Erfordernissen einer guten Schweißung, weshalb auch nur
die oberen Teile der Stoßflächen der Fuge richtig erwärmt und verschweißt werden.
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Es ist schließlich noch ein elektrisches Widerstandsnahtschweißverfahren
bekannt, bei dem der Schweißstrom den Blechrändern durch Kontakte zugeführt wird,
die innerhalb der geöffneten Stoßfuge an den Stoßflächen anliegen. Hierbei ist es
nun dem Zufall überlassen, ob der Schweißstrom die oberen, mittleren
oder
unteren Partien vier Stoßflächen durchdringt. Der Stromfluß entspricht also auch
hier nicht den Erfordernissen einer guten, Schweißung, weshalb auch die Erwärmung
bzw. Verschweißung der Stoßflächen der Fuge nur an stets wechselnden Partien der
Stoßflächen gelingt.
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Alle diese Mängel vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch, daß
der Fluß des Schweißstromes gezwungen wird, die Stoßflächen der Fuge in ihrer ganzen
Tiefe möglichst gleichmäßig zu durchdringen und dementsprechend zu erwärmen. Zu
diesem Zweck ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung unter Benutzung von mehr
als zwei Elektroden, von denen mindestens zwei Elektroden beiderseits der Stoßfuge
angeordnet sind, mindestens eine weitere Elektrode in Vorschubvorrichtung vor den
beiden anderen angeordnet, deren Kontaktflächen unterteilt sind oder einen anderen
Winkel bilden- oder schmaler bemessen sind als die Stoßflächen der Fuge.
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In einer einfachen Ausführungsform wird beispielsweise in drei Teilströmen
unterteilter Strom, z. B. Drehstrom, angewandt, und die Stoßflächen der Fuge werden
in zwei. parallel zur Schweißgutoberfläche versaufende Tiefenzonen, eine obere und
eine untere, unterteilt.
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Es wird je eine Phase der Drehstromquelle an eine Elektrode angeschlossen,
und es fließt alsdann ein. Teilstrom über die beiden beiderseits der Stoßfuge angeordneten
Elektroden quer durch die Fuge, während die beiden anderen Teilströme vermittels
der in die Fuge eintauchenden Elektrode einer bestimmten Tiefenzone der beiden Stoßflächen
zugeführt werden. Es werden also tatsächlich drei Teil-.ströme zur Anwendung gebracht
und drei verschiedene Teile der Stoßflächen der Fuge getrennt voneinander mit Strom
versorgt. Dabei wird nun die ganze Anordnung so getroffen, daß die in die Fuge 'eintauchende
Elektrode nur diejenigen Tiefenzonen der Stoßflächen mit Strom versorgt, welche
durch die nachfolgenden zwei beiderseits der Fuge angeordneten Elektroden nicht
oder doch nicht genügend Strom zugeführt erhalten, so dah zum Schluß, entsprechend
den Erfordernissen einer guten Schweißung, die Stoßflächen der Fuge in ihrer ganzen
Tiefe fast gleichmäßig mit Strom durchdrungen wurden.
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Handelt es sich nun bei der vorzunehmenden Schwfißung um die Verschweißung
der Ränder von stumpfgestoßenen ebenen oder ;;ekriiminten Blechen oder um die- Stoßfuge
eines Schlitzrohres, so fließt der Teilstrom, der durch die zwei beiderseits der
Fuge angeordneten Elektroden zugeführt wird, in der Hauptsache durch die obere Zone
der Stoß-Flächen, und es darf dann die in die Fuge eintauchende Elektrode nur mit
der unteren Zone der beiden Stoßflächen in Berührung gebracht werden, damit zum
Schluß eine gleichmäßige Durchdringung der Stoßflächen der Fuge über ihre ganze
Tiefe bewirkt ist.
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Handelt es sich aber beispielsweise um die Verschweißung zweier unter
einem Winkel von 9o° zueinander gestoßenen Bleche, deren Ränder unter einem Winkel
von 4s'- zueinander abgeschrägt sind, oder um Bleche, bei denen der eine Blechrand
unter einem Winkel von go° über die Kante des anderen gelegt ist, oder um Schlitzrohre
von flachovaler oder zwei- oder mehreckiger Querschnittsform, so bedingt oft die
, zweckmäßige Anlegung der zwei beiderseits der Stoßfuge angeordneten Elektroden,
dadurch daß sie nicht direkt neben der Stoßfuge laufen können, einen Stromfluß quer
durch nur die untere Zone der Stoßflächen. Im Gegensatz zu den oben geschiiderten
Beispielen darf dann also hier die in die Fuge eintauchende Elektrode nur mit den
oberen Zonen der Stoßflächen in Berührung gebracht werden, damit zum Schluß eine
gleichmäßige Durchdringung der Stoßflächen der Fuge über ihre ganze Tiefe bewirkt
ist.
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Das vorstehend erläuterte Beispiel stellt nur eine der möglichen Ausführungsformen
der Erfindung dar; es sind.insbesondere Ausführungsformen möglich, bei denen mehr
als drei Elektroden überhaupt und mehr als eine in die auseinanderklaffendeFuge
eintauchende Elektrode zur Anwendung gelangen. Es sind also Ausführungsformen möglich,
bei denen die Stoßflächen der Fuge in mehr aas zwei parallel zur Schweißgutoberfläche
verlaufende Tiefenzonen und der Schweißstrom in mehr als drei Teilströme unterteilt
werden; auch können andere Stromarten als der beispielsweise gewählte Dreiphasenwechselstroin
(Drehstrom) zur Anwendung gelangen Um nun die in die Fuge eintauchende Elektrode
zur Anwendung bringen zu können, i werden die Blechränder abgeschrägt auseinander-
oder hochgebogen bzw. wird das Schlitzrohr geöffnet oder in noch nicht fertiggeformtem
Zustand zugeführt; erst nach Durchgang dieser Elektrode werden die Blechränder gestoßen
oder beigebogen bzw. wird das Schlitzrohr geschlossen oder fertiggeformt. Damit
diese Elektrode nur bestimmte Tiefenzonen der Stoßflächen der Fuge berührt, werden
ihre Kontaktflächen zweckmäßig unterteile oder schmaler bemessen als die Stoßflächen
der Fuge oder aber zu einem spitzeren oder stumpferen Winkel, als ihn die Stoßflächen
der Fuge bilden" geformt.
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In der beiliegenden Zeichnung ist die Vorrichtung in einer einfachen
Ausführungsform,
so- wie vorstehend beschrieben; sowie die in 'die
Stoßfuge eintauchende Elektrode und. die erforderliche Vorbereitung der Blechränder
bzw. des Schlitzrohres beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt die in die auseinanderklaffende Stoßfuge eintauchende
Elektrode, wobei die Stoßflächeft der Fuge rechtwinklig zur Blechoberfläche verlaufen.
Es bedeuten i und 2 die beiden Bleche, deren Stoßflächen verschweißt werden sollen,
und 3 die Elektrode, welche hier beispielsweise als Scheibenelektrode ausgebildet
ist und deren Kontaktflächen unterteilt sind, wie dies Fig.7 zeigt (Fig.7 ist weiter
unten erläutert).
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Fig. 2 zeigt die. beispielsweise beschriebene einfache Ausführungsforte
der Erfindung. :f und 5 bedeuten die beiden Bleche, deren Stoßfuge verschweißt werden
soll, 6 die in die auseinanderklaffende Stoßfuge. eintauchende und hier nur die
untere, parallel zur Schweißgutoberfläche verlaufende Tiefenzone der Stoßflächen
berührende Elektrode, deren l:ontaktflächen beispielsweise unterteilt sind, und
7 und 8 die zwei beiderseits der Stoßfuge auf der Schweißgutoberfläche laufenden
Elektroden. Mittels der Zuleitungen j, io und i i wird den Elektroden: Drehstrom
aus dem Netz 12, 13 und 14 zugeführt._Der durch die Elektroden 7 und 8 zugeführte
und quer durch die Stoßfuge fließende Teilstrom durchdringt hier nur die obere,
parallel zur Schweißgutoberfläche verlaufende Tiefenzone der Stoßflächen, weshalb
durch die vor diesen beiden laufende, in die auseinanderklaffende Stoßfuge eintauchende
Elektrode 6 nur der unteren Tiefenzone der beiden: Stoßflächen Strom zugeführt wird.
Dies geschieht im vorliegenden Beispiel dadurch, daß die als Kontaktflächen benutzten
Seitenflächen der Elektrode 6 unterteilt sind, wie dies Fig. 7 zeigt.
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Die Stoßflächen der Fuge können, statt mit der Schweißgutoberfläche
einen rechten Winkel zu bilden, auch unter einem anderen Winkel zu diesen stehen,
wie Fig. 3 zeigt. Hier bedeuten i5 und 16 die beiden Bleche und 17 die in die auseinanderklaffende
Fuge eintauchende Elektrode, welche dann. schräg angeordnet ist. Falls das Öffnen
der Fuge bei ebenen Blechen Schwierigkeiten macht, ist es ratsam, nicht nur die
Stoßflächen der Fuge finit der Schweißgutoberfläche einen anderen Winkel als go°
bilden zu lassen, sondern darüber hinaus noch die Blechränder abzubiegen, wie Fig.
4. zeigt. Hier ist Blech 18 nach oben und Blech ig nach unten abgebogen, so daß
die Elektrode 2o in Schräglage in die Fuge eintauchen kann. Die Kontaktflächen der
Elektroden 17 und 2o sind, . entsprechend Fig.7, unterteilt (Fig.7 ist weiter unten
erläutert). Fig. 5 zeigt die in die Fuge eines geöffneten Schlitzrohres eintauchende
Elektrode 22, deren Kontaktflächen beispielsweise einen anderen Winkel bilden als
die Stoßflächen des geöffneten Schlitzrohres 21. Im gezeichneten Zustand bilden
diese Kontaktflächen einen größeren Winkel als die Stoßflächen der Fuge, und es
berührt hier die Elektrode 22 nur die obere Tiefenzone der Stoßflächen. Würde diese
Elektrode 22 als überall gleich dicke Scheibe ausgebildet sein, so würden ihre Kontaktflächen
(Seitenflächen) einen kleineren Winkel bilden als die Stoßflächen der Fuge, und
die Elektrode würde alsdann nur die unteren Tiefenzonen der Stoßflächen berühren.
Die strichpunktierten Kreise stellen das Schlitzrohr in nicht geöffnetem, also geschlossenem
Zustand dar.
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Noch besser vermag die in die Fuge eintauchende Elektrode der Stromführung
zu dienen, wenn das Schlitzrohr in noch nicht fertig geformtem Zustande zugeführt
wird, wie Fig.6 zeigt. Bei dem hier dargestellten Schlitzrohr 23 sind die Randpartien
24 und 25 noch nicht zur Kreisform, die durch die strichpunktierten Linien angedeutet
ist. gebogen. Die beiden Stoßflächen _ bilden hier beispielsweise einen Winkel von
etwa go°, und die beispielsweise entsprechend schmaler als die Stoßflächen der Fuge
bc,.nessenen Kontaktflächen der Elektrode 26 berühren hier nur die unteren Tiefenzonen
der Stoßflächen. Diese. Kontaktflächen können bei Bedarf auch so bemessen werden,
daß sie nur die oberen oder nur die mittleren Tiefenzonen der Stoßflächen der Fuge
berühren. Die in der Fig. 6 dargestellte Anordnung eignet sich also besonders gut
zur Stromführung int Sinne dieser Erfindung; sie läßt sich auch bei anderem Schweißgut,
z. B. auch bei ebenen Blechen, zur Anwendung bringen, bei denen dann die beiden
Blechränder im Sinne der Fig.6 hochgebogen werden.
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Schließlich zeigt die Fig. 7 noch ein. Beispiel für die Unterteilung
der Kontaktflächen der in die auseinanderklaffende Stoßfuge eintaucheriden Elektrode,
wie sie z. B. in Fig. i bis 4 zur Anwendung gebracht wurde. Die Seitenfläche 27
ist mit kleinen Erhöltttttgen 2S versehen, deren Oberflächen gewölbt sind, entsprechend
den gewünschten; Berührungswirkungen gegenüber den auseinanderklaffenden. sich aber
hinter dieser Elektrode wieder zum Stoß nähernden Stoßflächen der Fttge.