DE948901C - Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweissen von Schlitzrohren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweissen von Schlitzrohren

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DE948901C
DE948901C DEC9052D DEC0009052D DE948901C DE 948901 C DE948901 C DE 948901C DE C9052 D DEC9052 D DE C9052D DE C0009052 D DEC0009052 D DE C0009052D DE 948901 C DE948901 C DE 948901C
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halves
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DEC9052D
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Otto Clever
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/3036Roller electrodes

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen von Schlitzrohren Die Erfindung bezieht sich auf das bekannte Verfahren zum elektrischen Widerstandsschweißen, von Schlitzrohren, bei welchem unter der aus .zwei Hälften mit zwischenliegender Isolierscheibe bestehenden und mit ihrer Drehachse in senkrechter Ebene zurr Achse des Schlitzrohres angeordneten Elektrodenrollen an der Stromübergangsstelle zwischen den Rollenhälften an deren jeweiliger Auflagestelle in einem Schritt die volle Schweißhitze in den sich gegenseitig berührenden Blechrändern. des Rohrschlitzes erzeugt wird.
  • Erfindungsgemäß wird zur Verbesserung dieses bekannten Verfahrens je nach Rohrdurchmesser und Wandstärke des zu schweißenden Schlitzrohres die Dicke der Isolierscheibe so verändert, oder es werden zwei Isolierscheiben mit oder ohne dazwischenliegender Abstandsscheibe so eingestellt, daß die Ebene, in welcher die oberen Kanten der die Rohroberfläche berührenden Anlageflächen (Kontaktflächen) - der beiden Elektrodenrollenhälften liegen, im Rohrschlitz durch die Mitte der Stoßflächen geht, und auf diese Weise der Strom durch die Mitte der Stoßstelle gesteuert wird.
  • Bisher wurden. für die obenerwähnte bekannte Art der elektrischen Widerstandsschweißung, auf welche sich die Erfindung bezieht; Elektrodenrollen benutzt, bei denen die positive und die negative Elektrodenrolle gleichen Durchmesser aufweisen.. Die dabei zwischen den beiden gleich großen Elektrodenrollen - nachstehend kurz El'ektrodenrollenhälften genannt-, angeordnete Isolsierscheibe hatte praktisch stets die unveränderliche und bestimmte Dicke von, etwa 3 bis S mm.
  • Mit dieser bekannten Elektrodenrolle ging die elektrische Widerstandsschweißung so vor sich, daß von den beiden Elektrodenrollenhälften der Schweißstrom über die sich im Schlitz des Rohres miteinander berührenden St-ißflächen kurzgeschlossen wurde, auf 'liese Weise also eine Erhitzung der letzteren erfolgte. Alsdann wurden die Stoßflächen des Rohres. durch Druckrollen verdichtet und so fertiggeschweißt.
  • Der Durchfluß des Schweißstromes bzw. der Stromlinienverlauf ergab sich bisher zwangläufig durch die festgelegte Dicke dar Isolierscheibe, welche den gegenseitigen Abstand der beiden Elektrodenrollenhälften bestimmte. Da der elektrische Strom stets den kürzesten Weg sucht, durchfloß er vornehmlich nur die äußere Mantelfläche des Rohres in der Nähe der zu verschweißenden Blechränder sowie die oberen (äußerer.) beiden Schweißflächenkanten und brachte diese schnell auf Schweißhitze. Die unteren. - nach innen, zu liegendem. - Teile der Stoßflächen des Schlitzrohres wurden dagegen nur in geringem Maße vom elektrischen Strom durchflossen und erhielten keine genügende Schweißhitze, so daß die unterer. (inneren) Teiledes Bleches in der Nähe des Stoßes und der Blechränder selbst gar nicht oder nur unvollkommen verschweißt wurden..
  • Der Stromlinienverlauf bei dieser bisherigen elektrischen Widerstandsschweißüng mit den bekannten Elektrodenrollen ist in der Fig. r der Zeichnung durch Pfeile angedeutet.
  • Infolge der geringen und unveränderlichen Dicke der Isolierscheibe zwischen den beiden Elektrodenrollenhälften durchfloß der Strom hierbei auch nur einen kurzen Weg, wurde daher unvollkommen ausgenutzt und arbeitete unwirtschaftlich. Die unteren nach dem Rohrinnern liegenden. Teile der Stoßflächen wurden nur durch Ableitung der oberen. Schweißhitze nach unten. ungenügend erhitzt und infolgedessen, wie durch Untersuchung feststellbar, auch nur unvollkommen oder gar nicht geschweißt. Infolge der stärkeren bzw. schnelleren Erhitzung der oberen. (äußeren.) Stoßflächenteile entstand durch die Pressung der üblichen, hinter den Elektrodenrollen angeordneten besonderen Druckrollen eine starke Wulstbildung auf der Schweißnaht, und diese Wulst mußte dann durch eine zusätzliche Bearbeitung wieder entfernt erden.
  • Bei keilförmig zueinander angeordneten Schlitzrohrstoßflächen, die oben (außen) einen gewissen Abstand haben, hingegen unten (innen) fest gegeneinanderliegen, vermindert sich eine gleichmäßige Erhitzung der Stoßflächen und ihrer Kanten noch mehr.
  • Man hat auch versucht, den vorerläuterten Übelständen dadurch zu begegnen,, daß man die Stromstärke erhöhte. Eine zu hohe Stromstärke erreicht eine etwas tiefer dringende, aber doch keine bis zur Rohrinnenwandung, also bis zur unteren Kante der Stoßfläche genügend wirksame Schweißhitze. Anderseüs tritt aber bei der erhöhten Stromstärke und dementsprechend stärkeren Erhitzung der oberen, (äußeren) Teile der Stoßflächen, also nahe der .Stoßstelle, in der Außenfläche des Rohrmantels eine starke Anreicherung von Kohle in der Umgebung der Schweißnaht ein, und durch die starke Kol-.iet@anreicherung in der Rohroberfläche wurde die Schweißnaht dann hart und spröde. Es ist bekansit. daß Rohre mit harter und spröder Naht keiner normalen Weiterbearbeitung - wie Ziehen, Profilieren, Biegen - unterzogen werden können.
  • Die geschilderten bisherigen. Übelstände, wie unvollkommene Erhitzung der Stoßkanten, ungenügende Verschweißung der ganzen Stoßflächen der Rohrwandung, zu starker Stromverbrauch und harte sowie spröde Schweißnaht, treten besonders nachteilig in, Erscheinung, wenn, es sich um die elektrische Widerstandsschweißung von dickwandigeren-Schlitzrohren handelt. Denn bei diesen ist die Gefahr einer unvollkommenen. und weniger haltbaren Schweißung der unteren Teile der Stoßflächen viel größer als bei dünnwandigen Rohren. Nachdem man in, letzter Zeit die elektrische, T'Viderstandsschweißung auch auf dickwandigere Gas-und Wasserleitungsrohre ausgedehnt hat, ist auch die untere gute Verschweißung bzw. Erhitzung der Stoßflächen: und Stoßkanten von. Schlitzrohren gemäß dem neuen. Schweißverfahren von besonderer Bedeutung.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, zur Ausübung desselben werden die Nachteile der bekannten elektrischen Widerstaridsschweißung von Schlitzrohren beseitigt.
  • Trotz gewisser Vergleichsmöglichkeit mit anderen, bekannten. Rohrschweißverfahren werden. unterschiedlich vom Gegenstand der Erfindung beispielsweise bei dem vorbekannten Rollenschrittschweißverfahren durch verschiedene große Stromstärken und durch mit verschiedenem Preßdruck arbeitende Elektrodenrollen zahlreich hintereinandergelegte Vorwärmzonen erzeugt, bis so schrittweise die nötige Schweißhitze erreicht ist. Bei diesem Verfahren handelt es sich um einer. ganz anderen Stromverlauf sowie um anders gearbeitete Anforderungen an die Kontaktgebung und an das Zustandekommen. der Schweißung. Von diesem bekannten Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße schon gattungsmäßig, weil bei letzterem die volle Schweißhitze in ein und demselben, Schritt unter der Elektrodenrolle erzeugt wird und hierdurch erhebliche Vorteile gesichert sind.
  • Auch die bekannten Lötverfahren für Metallrohre, in derer, Schlitz eine Lötpaste eingebracht wird, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen, insbesondere auch für Stahl- und Eisenrohre bestimmten Schweißverfahren wegen, der ganz anders gearteten Anforderung fachlich nicht in Vergleich setzen.
  • Bei dann ebenfalls bekannten Verfahren zum elektrischen. Schweißen von Schlitzrohren werden zur Erzielung einer langgestreckten, parallel zur Rohrachse liegenden Erhitzungszone ein Elektrodenschuh, oder statt dessen auch flache Elektroden, scheiben benutzt. Letztere liegen; mit ihrer planen Flachseite auf eine längere Strecke am zu schweißenden Schlitzrohr an, berühren, dieses also linear, um so mit entsprechend höherem Strom eine große Rohrschweißgeschwindigkeit zu erzielen. Dort liegen daher eine andere Aufgabe sowie andere Lösungsmittel zugrunde, und die Wandstärke des zu schweißenden. Rohres sowie die infolge unrichtiger Stromverteilung in der Schweißstelle für das Erzeugnis und den Energieaufwand auftretenden Nachteile sind dabei nicht in Betracht gezogen. Außerdem müssen bei dieser bekannten Ausführungsart die Außenränder der flachen, Elektrodenrollen möglichst nahe beim Rohrschlitz anliegen. Die erweichenden. Blechkanten nebst ihrer Nachbarschaft werden leicht durch Druck spitzwinklig anliegender Kontaktscheiben nach oben herausgedrückt und somit das Rohr deformiert. Überdies ist man in der freien Wahl der Anlagelinien dieser Flachscheiben wegen der Gefahr der gegenseitigen Berührung der Flachscheibenrän.der und des dabei eintretenden. Kurzschlusses stark behindert; die Flachscheiben erzeugen bei ihrer Drehung auf denn Rohr einen; großen Reibungsverlust, unterliegen einem starken Verschleiß sowie der Gefahr des Verwerfens, geben dann ungleichmäßigen Kontakt, verursachen Energieverluste und haben vor allen Dingen. eine ungleichmäßige Schweißnaht zur Folge. Auch solcherart Nachteile fallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fort.
  • Dia in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen das in seinem. längs liegenden Schlitz zusammenzuschweißende Rohr - nachstehend kurz Schlitzrohr genannt - mit oben angeordnetem Schlitz, und die verwendeten Ausdrücke oben und unten beziehen sich auf-diese zeichnerische Darstellung. Sinngemäß gilt der Erfindungsgedanke natürlich auch für ein Rohr mit beispielsweise unter oder seitlich angeordnetem Schlitz.
  • Fig. z der Zeichnung zeigt die bekannte, bisher benutzte Elektrodenrollenausführung, und in den Fig.2 bis 7 sind Ausführungsbeispiele einiger zur Ausübung des Verfahrens dienender Elektrodenrollenanordnungen dargestellt.
  • In Fig. 2 sind die positive und die negative Rollenelektrode a und a', nachstehend kurz ElektrodenrollenhäIften genannt, an ihren einander zugekehrten. Flächen mit je einer Isolierscheibe b bzw. b' ausgerüstet, und zwischen. den letzteren 'ist eine auswechselbare Abstat,dsscheibe c mit oder ohne Zwischenräume vorgesehen. Die Dicke der auswechselbaren, Abstandsscheibe c wird entsprechend dem Durchmesser und der Wandstärke des jeweils zu schweißenden Rohres verändert, oder man wechselt dabei dickere gegen dünnere Abstandsscheiben aus. Die Elektrodenrollenhälften a und a' liegen auf diese Weise so weit voneinander, daß ihre die9 Rohroberfläche berührende stromführende Anlagefläche im oberen Teil, wo der Hauptstromübergang stattfindet, mit den inneren = in den Figuren also zuunterst liegenden - Kanten der die beiden Stoßflächen bildenden Blechränder des Schlitzrohres in. nahezu gleicher Höhe liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Stromlinienverlauf etwa geradlinig unterhalb und möglichst durch die Mitte der Stoßflächen vor sich gehen kann.
  • Nach der Fig. 3 ist eine dickere Isolierscheibe e seitlich von der senkrechten, Mittellinie des Rohres d zwischen den Elektrodenrollenhälften f und g angeordnet, und die eine Rollenhälfte f ist im Durchmesser größer ausgeführt als die Rollenhälfte g. Bei dieser Ordnung fließt der Schweißstrom in schräger Richtung quer.durch die beiden Wandungen der zu schweißenden Stoßflächen, wie die Pfeile andeuten.
  • Nach der Fig. q. sind die beiden Elektrodenrollenhälften, wie nach Fig. 3, mit verschiedener Größe des Durchmessers ausgeführt; die eine Rollenhälfte hat aber eine dickere Isolierscheibe h und die andere eine dünnere Isolierscheibe i. Infolge der dickeren Isolierscheibe h auf der größeren Elektrodenrollen, hälfte f liegt die stromführende Fläche dieser Rollenhälften unterhalb der Unterkante der Rohrwandung auf, während die andere Elektro.denrollenhälfte g mit dem kleineren Durchmesser und der dünneren Isolierscheibe i, mit ihrem stromführenden Teil den Querschnitt der Wandstärke nahe der Stoßstelle umfaßt bzw. damit abschließt. Diese Elektrodenrollenausführung ergibt einen schrägen Stromlinienverlauf durch die Stoßflächen, der durch Pfeile angedeutet ist.
  • Eine oder beide Isolierscheiben h und i können am Außenrand, seitlich nach innen, mit einem Ansatz ausgerüstet sein, der eine sich etwa bei der Pressung durch die Druckrollen noch bildende kleine Wulst beseitigt.
  • Die Elektrodenrollenhülften nach Fig. q. sind mittels teleskopartiger, ineinanderfassenderAchsen k und Z gelagert und können je nach Rohrdurchmesser und Wandstärke des zu schweißenden Rohres eingestellt werden.
  • Fig. 5 zeigt, wie die Fig. 2, die Elektrodenrollenhälften d und d mit Isolierscheiben, b und b', aber ohne zwischengelagerte Abstandsscheibe c, wobei der Strom, je nach, Abstand und Stellung der Elektrodenrollenhälften, schräg oder senkrecht durch die zu verschweißenden Stoßflächen verläuft. Auch hier können eine oder beide Isolierscheiben am Außenrand einen. Ansatz haben, zwecks Vermeidung etwaiger Wulstbildung der Schweißnaht.
  • Die Fig. 6 zeigt zwei schräg gelagerte, mit Isolierscheiben b und b' versehene Eleklrod:enrollenhälften a und d. Der dabei erzielte schräge Stromlinienverlauf ist durch Pfeile gekennzeichnet. Beide Isolierscheiben b und b' können am Außenrand Ansätze haben, um eine etwa mögliche Wulstb.ildung der Naht zu verhindern. Es kann jedoch auch eine Elektrodenrollenhälfüe schräg und die andere gerade oder winklig zum Rohr liegen.
  • Xach der Fig. 7 sind zwei unter einem rechten Winkel zueinander gelagerte Elektrodenrollenhälften m und n angewandt, die mit Isolierscheiben o und p versehen sind. Der Strom verläuft, wie die Pfeile zeigen, bei dieser Rollenanordnung ebenfalls schräg und quer durch die Wandungen der zu schweißenden. Stoßflächen.
  • Es sind auch noch andere ElektradenrollenausfÜhrungen möglich. Wesentlich ist jedoch für die Erfindung, die Elektroden so anzuordnen, daß der elektrische Strom nicht nur die oberen. (äußeren) Kanten und Teile der zu verschweißenden Stoßflächen durchfließt, sondern gezwungen wird, auch durch die unteren (inneren.) Teile der Rohrwandung und hauptsächlich durch die Mitte der Stoßflächen hindurchzufließen.
  • Durch das erfindungsgemäße `Schweißverfahren wird eine Stromersparnis von, etwa 300/a erreicht. Die Stromflächen werden. gut erhitzt und durchgeschweißt. Die Schweißnaht bleibt weich und. bearbeitungsfähig, so daß die mit dem neuen Verfahren geschweißten Rohre jeder Nacharbeit unterworfen werden können. Durch diese Vorteile wird eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit der elektrischen Widerstandsschweißung erreicht.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum elektrischen, Widerstandsschweißen von Schlitzrohren, bei welchem unter der aus zwei Hälften mit zwischenliegender Isolierscheibe bestehenden und mit ihrer Drehachse in senkrechter Ebene zur Achse des Schlitzrohres angeordneten Elektrodenrollen an der Stromübergangsstelle zwischen den Rollenhälften an deren, jeweiliger Auflagestelle in einem Schritt die volle Schweißhitze in den. sich gegenseitig berührenden Blechrändern des Rohrschlitzes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Rohrdurchmesser und Wandstärke des zu -schweißenden Schlitzrohres die Dicke der Isolierscheibe so verändert wird oder zwei Isolierscheiben mit oder ohne dazwischenliegender Abfltaadsscheibe so eingestellt werden, daß die Ebene, in welcher die oberen Kanten der die Rohroberfläche berührenden. Anlageflächen (Kontaktflächen) der beiden Elektrodenrollenhälften liegen, im Rohrschlitz durch die Mitte der Stoßflächen geht, und auf diese Weise der Strom durch die Mitte der Stoßstelle gesteuert wird.
  2. 2. Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Elektrodenrollenhälften, (ä und. d in Fig. 5 und Fig. 6 sowie f und g in Fig. 3 und Fig. ¢) zur Abstandhaltung eine oder mehrere auswechselbare Isolierscheiben (c; b und. b'; e; h und i@ angeordnet, die Elektrodenrollenhälften. nebst ihrer Halterung (Achse k, Z in Fig. 4) zur wahlweisen Einsetzung verschiedener dicker Isolierscheiben eingerichtet und so die Elektrodenrollenhälften wahlweise auf verschiedene Abstände zueinander einstellbar gemacht sind:
  3. 3. Vorrichtungen nach Anspruch 2, .zur Ausübung des Verfahrens nach Ansprach i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenrollenhälften (f und g in Fig. 3 und Fig. 4) untereinander verschiedene Durchmesser haben.
  4. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenrollenhälften (a und d in Fig. 6 sowie m und n in Fig. 7) nebst ihren zugehörigen Isolierscheiben (b und b' bzw. o und p) spitzwinklig oder rechtwinklig zueinander angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1 227 603, i 052 820, 1 648 924 1 864 139
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1021968B (de) * 1956-06-16 1958-01-02 Roehrenwerk Kempten Allgaeu Al Verfahren zur Widerstands-Nahtschweissung von ueberlappten Blechen von einer Seite her unter Verwendung einer Blind-Elektrodenrolle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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