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Verfahren zum elektrischen Widerstandsschweißen Beim elektrischen
Widerstandsschweißen, wie z. B. beim Punkt- und .Nahtschweißen und auch Stumpfschweißen,
ergibt sich durch die für den Schweißvorgang erforderliche Wärmeentwicklung oft
eine Umbildung im Gefüge -des schweißtechnisch zu bearbeitenden Werkstoffes. Diese
Gefügeumbildung ist des öfteren nicht erwünscht, zumal durch solche Umbildungen
Eigenschaften des Werkstoffes entstehen, die diesen für bestimmte Zwecke unbrauchbar
machen.
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Es ist vorgeschlagen worden, der Schweißstelle durch die Elektroden
einen niederfrequenten Schweißstrom und einen diesem überlagerten Hochfrequenzstrom
zuzuführen. Damit konnte erreicht werden, eine Gefügeumbildung der Werkstücke zu
vermindern. Vorliegende Erfindung schlägt eine andere Lösung dieser Aufgabe vor,
wobei es sich gezeigt hat, daß damit die Verhinderung der Gefügeumbildung besser
beherrscht wird.
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Die Erfindung bezieht sich deshalb auf ein Verfahren zum elektrischen
Widerstandsschweißen und besteht darin, daß neben dem zur Wärmeerzeugung verwendeten
Schweißstrom normaler Frequenz ein Hochfrequenzmagnetfluß durch die Werkstücke geleitet
wird. Der Magnetfluß hat bei dem Verfahren nach der Erfindung die Aufgabe, auf das
Werkstück, insbesondere auf die Schweißstelle, metallurgisch einzuwirken. Für den
eigentlichen Schweißvorgang wird dagegen ein Strom normaler Frequenz verwendet.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß sehr große Querschnitte der schweißtechnischen
Verarbeitung zugänglich gemacht werden
können. Fernerhin können
Schweißmaschinen mit großer Ausladung ohne weiteres verwendet werden. Die Erfolge,
welche mit dieser Anordnung erzielt werden, beruhen unter anderem auch auf der nunmehr
möglichen, galvanischen Trennung von niederfrequentem und hochfrequentem Belastungskreis.
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In besonders vorteilhafter Weise ist gemäß einem weiteren Gedanken
der Erfindung die zeitliche Dauer des Hochfrequenzmagnetflusses einstellbar. Die
Zeitdauer des Magnetflusses wird vorzugsweise größer als die des Schweißstromes
normaler Frequenz gewählt.
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In besonderen Fällen kann es fernerhin auch vorteilhaft sein, einen
periodisch unterbrochenen Hochfrequenzmagnetfluß durch die Werkstücke zu leiten.
Weiterhin kann auch noch ein periodisch unterbrochener Schweißstrom von normaler
Frequenz zur Anwendung kommen. In einem solchen Fall ist es dann besonders :günstig,
jedem Schweißstromstoß einen Hochfrequenzmagnetflußstoß folgen zu lassen. Es ergibt
sich alsdann: während der Erstarrungszeit der flüssigen Schmelze an der Schweißstelle
eine gute Nachbehandlung durch den Hochfrequenzmagnetfluß.
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Es kann aber auch in anderen Fällen wiederum von besonderem Vorteil
sein, wenn neben der Anwendung eines Hoehfrequenzmagnetflusses noch Hochfrequenzstrom
unmittelbar durch die Werkstücke geleitet wird. Dieser zusätzlich durch die Werkstücke
geleitete Hochfrequenzstrom kann ebenfalls periodisch unterbrochen sein. Er kann
mit dem Hochfrequenzmagnetfluß gleichzeitig wirken, Hochfrequenzstrom und Hochfrequenzmagnetfiuß
können aber auch abwechselnd auf die Schweißstelle einwirken.
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Zur Erzeugung der Hochfrequenz können an sich die bekannten Mittel
zur Erzeugung von Hochfrequenz verwendet werden. Es ist jedoch auch vorteilhaft,
zur Schweißstromerzeugung zwei Modulatoren nach Patent 695 85o zu verwenden und
die Hochfrequenz durch Aussieben der Nutenfrequenz eines der beiden Modulatoren
zu erzeugen. Es kann jedoch auch der Hochfrequenzstrom durch mehrstufige ruhende
Frequenzvervielfachung aus dem Schweißstrom erzeugt werden. Schließlich kann auch
noch die ruhende Frequenzvervielfachurng bei der aus einem der Modulatoren nach
Patent 695 85o ausgesiebten Hochfrequenz in Anwendung kommen.
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Für den Fall, daß neben .dem Hochfrequenzmagnetfluß ein Hochfrequenzsitrom
zur Anwendung kommt, muß verhindert werden, daß einerseits die Hochfrequenz in die
Stromkreise normaler Frequenz, andererseits der Schweißstrom in die Hochfrequenzstromkreise
eindringt. In vorteilhafter Weise sind aber gemäß der weiteren Erfindung Sperrkreise
vorgesehen. So liegt-z. B. in der Hochfrequenzleitung eine auf Stromresonanz für
die Niederfrequenz abgestimmteParallelschaltung einer Induktivität und eines Kondensators.
In gleicher Weise ist in der Niederfrequenzleitung ein auf Resonanz abgestimmter
Sperrkreis angeordnet, desesn Eigenfrequenz gleich der des Hochfrequenznetzes ist.
Es kann gegebenenfalls besonders vorteilhaft sein, wenn der Sperrkreis für die Hochfrequenz
durch eine der Schweißtransformatorspulen und einen Kondensator gebildet wird.
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Bedingt die besondere Konstruktion der Schweißmaschine, daß die Schweißstromzuleitungen
bzw. die Arme,der Schweißmaschine unbedingt auch als Zuleitung für die durch die
Werkstücke zu schickende Hochfrequenz dienen müssen, so ist es vorteilhaft, ih der
Schweißstromzuleitung einen Stromwandler anzuordnen, an dessen Sekundärwicklung
ein vorzugsweise veränderbarer Kondensator angeschlossen wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i zwei Punktelektroden mit den dazwischen angeordneten zu verschweißenden
Werkstücken und zwei den Hochfrequenzmagnetfluß erzeugende Spulen, Fig.2 eine Schaltanordnung
zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig.3 die Schaltanordnung für
den Fall, daß sowohl ein Hochfrequenzstrom als auch ein Hochfrequenzmagnetfluß zur
Anwendung kommt.
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Die in der Fig. i dargestellten Punktelektroden i und :2 sind auf
.die miteinander zu verschweißenden Werkstücke 3 und 4 aufgesetzt. Nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren fließt von der Elek-.trode i über die Werkstücke 3 und 4 zur Elektrode
2 der Schweißstrom von normaler Frequenz. In die Spulen 5 und 6, die einen
Eisenkern umgeben, wird Hochfrequenzenergie geleitet, so daß ein Hochfrequenzmagnetfluß
entsteht, der .die Schweißstelle durchsetzt. Die Anordnung der Hochfrequenzmagnetspulen
kann auch eine andere sein. So können z. B. noch zwei weitere Spulen Verwendung
finden. Auch die Neigung der Spulenachse zu den Werkstücken kann verschieden gewählt
werden.
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Die Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Anordnung, wie sie insbesondere
zum Punkt- und Nahtschweißen Verwendung finden kann. Die nach Patent 695
850 geschalteten Modulatoren 7 und 8 arbeiten auf dem Schweißtransformator
g. An die Sekundärwicklung des Schweißtransformators 9 sind beispielsweise die Punktelektroden
io angeschlossen. Die Modulatoren 7 und 8 werden von einem normalen Wechselspannungsnetz
i i gespeist, so daß der über die Elektroden io fließende Schweißstrom ebenfalls
von normaler Frequenz ist. Zur erfindungsgemäßen Speisung der Spulen 5 und 6 zwecks
Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetflusses wird nun beispielsweise .die Hochfrequenz
durch Aussieben der Nutenfrequenz des Modulators 8 erzeugt. Hierzu dient der aus
Induktivität 12 und Kapazität 13 bestehende Siebkreis. Die ausgesiebte Hochfrequenz
wird über die Leitungen 14 und 15 zu den Spulen 5 bzw. 6 geleitet. Die Leitungen
zur Spule 5 sind zur Verdeutlichung der Zeichnung fortgelassen. Nach einem weiteren
Erfindungsgedanken kann neben der magnetischen Beeinflussung der Werkstücke auch
noch eine Beeinflussung derselben durch einen Hochfrequenz-
Strom
erfolgen. In diesem Fall wird nicht nur den Spulen 5 und 6 (Fig. 3) Hochfrequenzenergie
zugeleitet, sondern die Zuleitungen zu den Elektroden sind zusätzlich an eine Hochfrequenzstromquelle
16 angeschlossen. Die bei 16 angeschlossene Hochfrequenz kann in der soeben beschriebenen
Weise ebenfalls erzeugt werden.
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Um zu verhindern, daß die Niederfrequenz in den Hochfrequenzstromkreis
bzw. die Hochfrequenz in den Niederfrequenzstromkreis eindringen kann, liegen in
den betreffenden Leitungen an sich bekannte, auf Resonanz abgestimmte Sperrkreise.
Der als Sperrkreis für die Hochfrequenz dienende Resonanzkreis wird vorzugsweise
durch eine der Schweißtransformatorspulen gebildet, zu der :eine vorzugsweise regelbare
Kapazität geschaltet ist.
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Es kann weiterhin der Fall eintreten, daß die Schweißstromleitungen,
vor allem die Arme der Schweißmaschine, unbedingt auch als Zuleitung für die Hochfrequ:enzenergie
dienen müssen, da die besondere Anordnung der Maschine ein unmittelbares Zuleiten
der Hochfrequenz zu den Elektroden nicht :gestattet. Hierbei ist es dann vorteilhaft,
in eine der Schweißstromzuleitungen :einen Stromwandler 18 zu legen, an dessen Sekundärwicklung
eine vorzugsweise regelbare Kapazität 17 angeschlossen ist. Der aus der Sekundärwicklung
des Wandlers 18 und Kondensator 17 gebildete Schwingungskreis wird auf die zur Anwendung
kommende Hochfrequenz abgestimmt, die bei 16 zugeführt wird.