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Verfahren und Anordnung zum Gleichstrom -Widerstands -Stumpf-Schweißen
von Gehäuseteilen, insbesondere von im Gesenk geschmiedeten Teilen für Armaturgehäuse
Für die Herstellung von Gehäusen, insbesondere Armaturgehäusen, ist es bekannt,
die z. B. aus schalem- oder ringförmigen Körpern bestehenden Teile mittels WechselStIOm-WiderStanidS-SChweißung
stumpf zusammenschweißen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Zuführung des
Wechselstromes an die Schweißstelle -mit erheblichen Induktions- und Wirbelstromverlusten
verbunden ist und daß je nach der Ausbildung der zu verschweißenden Teile in verschiedenen
Bereichen der Schweißstelle unterschiedliche Stromstärken zur Verfügung stehen,
die. die Erzeugung einer gleichmäßig guten Schweißnaht erschweren. Hierbei treten
selbst bei Verwendung von z. B. schalenförmigen Teilen mit geometrisch einfachen
Querschnitten und gleichmäßigen Wandstärken Wirbel-und Induktionsverluste in Höhe
von etwa 6o bis 70% der aufgewandten Energie auf, so daß nur etwa 4o bis 30% des
Stromes an die Schweißstelle gelangen. Beim Zusammenschweißen von im Gesenk geschmiedeten
Körpern mit unregelmäßigen Querschnittsformen und ungleichmäßigen Wandstärken können
die Verluste noch erheblich höher liegen. Wegen dieser hohen Verluste ist es bei
den teilweise komplizierten Gesenkschmiedeteilen in manchen Fällen nicht mehr möglich,
an alle Stellen
der Naht die für die Stumpfschweißung erforderliche
Strommenge heranzuführen, wenn eine überhitzung der anderen Schweißstellen vermieden
werden soll. In diesen Fällen ist man gezwungen, von der einfachen Widerstands-Stumpfschweißung
abzugehen und umständlichere Schweißverfahren anzuwenden.
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Um die vorerwähnten hohen Induktionsverluste zu umgehen bzw. zu vermeiden,
ist es bereits bekannt, Widerstands-Stumpfschweißungen mittels Gleichstrom durchzuführen.
Bei diesem bekannten Verfahren lassen sich jedoch durch die Verwendung nur eines
einzigen Schweißstromkreises die Schwierigkeiten nicht beheben, die beim Zusammenschweißen
von insbesondere im Gesenk geschmiedeten Gehäuseteilen mit unregelmäßigen Querschnittsformen
und. ungleichmäßiger Wandstärke zufolge einer ungleichmäßigen Erwärmung an den Schweißstellen
eintreten.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile dient die Erfindung. Sie betrifft
ein Verfahren zum Widerstands-Stumpfschweißen mit Gleichstrom von insbesondere im
Gesenk geschmiedeten, mit unregelmäßigen Querschn.ittsformen und ungleichmäßiger
Wandstärke versehenen Gehäuseteilen, z. B. schalen- und/oder ringförmigen Teilen
vor Armaturgehäusen, bei .welchem jedoch jeweils etwa gleich starke Gesamtquerschnitte
miteinander verbunden werden, und die Erfindung besteht darin, daß zur Erzielung
einer bei allen Wandstärken etwa gleichen Stromdichte mehrere Gehäuseteile mittels
mindestens zweier auf jede Naht zugleich einwirkender, parallel geschalteter Gleichstromkreise
gleichzeitig stumpf zusammengeschweißt werden, wobei die Gleichströme den Teilen
jeweils über den verschiedenen Bereichen der Teile zugeordnete, voneinander getrennte
Elektrodenkontaktschal'en zugeführt werden, derart, daß den stärkeren Querschnittszonen
die stärkeren Ströme zugeleitet werden.
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Da die bei Anwendung von Gleichstrom auftretenden Ohmschen Verluste
in Anbetracht der bei Schalenkörpern od. dgl. in der Regel zur Verfügung stehenden
großen Querschnitte außerordentlich klein sind, ist es möglich, die Ströme innerhalb
der zu verschweißenden Teile ohne nennenswerten Stromabfall derart zu verzweigen
und aufzuteilen, daß der wirksame Schweißstrom an sämtlichen Stellen der Naht die
gewünschte Stärke besitzt. Selbst bei stark aufgeteilten Querschnitten der Teile
und insbesondere bei großen Wandstärkenunterschieden wird hierdurch eine .gleichmäßig
gute Schweißverbindung an allen Stellen der Naht erzielt.
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Durch die Verwendung -von den verschiedenen Bereichen der zu verschweißenden
Teile zugeordneten, getrennten und auf ganzer Länge dieser Bereiche schließend anliegenden
Elektroden für die Zu- bzw. Abführung des Stromes ist es auch möglich, den Strom
durch Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl von Zu- und Ableitungselektroden
über die Gesamtlänge der zu verschweißenden Stelle zu verzweigen. Hierbei können
gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Elektroden gleichzeitig in an sich
bekannter Weise als Stützglieder für die lose zusammengesetzten Teile während des
Schweißvorganges ausgebildet sein. Zu diesem Zweck werden die Elektroden um den
Stutzen des' Gehäuses auf der Außenseite mantelförmig angelegt oder innerhalb des
Gehäuses derart angeordnet, daß sie die Innenfläche des Gehäuses mindestens im Bereich
der Schweißstelle flächig berühren und gleichzeitig als Stützen für die zu verschweißenden
Teile dienen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Beispielen erläutert.
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Fig. i und 2 zeigen die Anordnung zum Gleichstrom-Stumpfschweißen
von zwei Ventilgehäuseschalen i und 2. Die zur Stromzuführung dienenden Elektroden
sind als Kupferbacken ausgebildet und mit 3Q, 3b. 4" und 4b bezeichnet. Bei dieser
Anordnung dienen die Kupferbacken 3 der Stromzuführung und die Kupferbacken 4 der
Stromabführung.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine Anordnung zum Zusammenschweißen eines aus
zwei Schalenkörpern 5 und 6 bestehenden .U-förmigen Schiebergehäuses. Dieses besitzt
an den freien U-Schenkeln eine Verstärkung, die nach Ausführung ,der Schweißung
den umlaufenden Flansch der Schieber-Gehäusedeckel=Befestigung bildet. Da es wünschenswert
ist, daß gerade an dieser Stelle der Strom in besonderer Dichte an den Gehäusekörper
herangeführt wird, sind diesem Bereich der Schweißstelle besondere, ebenfalls als
Kupferbacken ausgebildete Elektroden 7" bzw. 8" zugeordnet. Die Zuführung des Stromes
zu dem übrigen Teil des Scbiebergehäuses ist durch die getrennten Elektroden 7b
und 7, bzw. 8b und 8, nochmals unterteilt.
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Bei .dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Beispiel werden das Schiebergehäuse
9, die den Ventilsitz aufnehmende Schieberbüchse io und der Flanschstutzen i i in
einem Schweißvorgang stumpf zusammengeschweißt. Hierbei ist die Sitzbüchse io durch
den mit dem Deckelflansch des Gehäusekörpers fest verbundenen Modellkeil 1.2 festgelegt.
Über die Ringelektrode 13 und die in der Achse des Modellkeils angeordnete Elektrode
14 erhalten das Schiebergehäuse 9 und die Sitzbüchse io im Bereich der Schweißstelle
auf getrennten Wegen gleichpoligen Strom. Gleichzeitig wird dem Flanschstutzen i
i von innen her durch die zylinderförmige Elektrode 15 gegenpoliger Strom zugeführt,
so daß der hierdurch hervorgerufene Stromfluß die gleichzeitige Verschweißung der
drei Teile bewirkt. Um die Sitzbüchse von innen mit Strom zu versorgen, wird in
die Elektrode 14 ein am vorderen Ende konisch ausgebildeter Körper 16 eingeschraubt
und auf dessen konischen Teil ein Kupferspreizring 17 vor dem Zusammenbringen von
Gehäuse und Sitzbüchse aufgeschoben. Beim Anziehen der Haubenmutter 18 spreizt sich
der Kupferrring 17
auf und klemmt sich in der Sitzbüchse io fest. Beim weiteren
Anziehen der Mutter wird dann die Sitzbüchse io auf den Modellkeil i2 fest aufgepreßt.
Die Ringelektrode 13 besteht aus zwei Halbschalen,
welche an zwei
gegenüberliegenden Stellen durch eine Schraube fest miteinander verbunden werden.
In gleicher Weise werden anschließend das Schiebergehäuse 9, die Sitzbüchse iö und
der Flanschstutzen i9 zusammengeschweißt.
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Für d?.s Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Gleichstrom hoher
Stromstärke mit einer Spannung von etwa io Volt verwendet, wobei der Gleichstrom
zweckmäßig durch Selengleichrichter erzeugt wird. teile mittels mindestens zweier
auf jede Naht zugleich einwirkender, parallel geschalteter Gleichstromkreise gleichzeitig
stumpf zusammengeschweißt werden,. wobei die Gleichströme den Teilen jeweils über
den verschiedenen Bereichen der Teile zugeordnete, voneinander getrennte Elektrodenkontaktschalen
zugeführt werden, derart, daß den stärkeren.Quersahnittszonen die stärkeren Ströme
zugeleitet werden.
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a. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektroden in bekannter Weise als Stützglieder für die lose
zusammengesetzten Teile während des Schweißvorganges ausgebildet sind.