DE967261C

DE967261C - Verfahren zum Schweissen von metallischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE967261C
Application number: DES5077D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Viktor Ulbrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-04-07
Filing date: 1943-04-07
Publication date: 1957-10-31

Description

Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstoffen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstoffen unter Verwendung von hochfrequenten elektrischen Strömen, deren Frequenz größer ist als die Frequenz normaler technischer Wechselströme. Insbesondere sollen Wechselströme in einem Frequenzbereich von etwa ro5 bis ros Hz verwendet werden,, die z. B. mit bekannten Röhrengeneratoren erzeugt werden. Gemäß der Erfindung werden zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen Zwischenstücke (Zwi!sdhenringe) angeordnet, die in Richtung zu induzierenden Spule etwas größere Abmeseungen, als die zu verbindenden Teile haben und mit den Teilen verschweißt werden. Das Schweißverfahren nach der Erfindung kann mit besonderem Vorteil dann angewendet werden, wenn die Schweißnaht eine i;n sich geschlossene Kurve darstellt. Beispielsweise läßt es sich bei Stumpfstößen an Rohren, beim Anschweißen von Kragen, Vers,chlußdeckel:n oder ähn1:ichen Teilen anwenden; mit besonderem Vorteil jedoch ist die Erfindung bei Entladungsgefäßen zu verwenden, deren Gefüßwandun:gen aus Eisen hergestellt sind, die aus roter- bzw. ringförmigen Einzelteilen bestehen.
Es ist bekannt, zwischen den induktiv zu verschweißenden Teilen Eisenspäne einzuschließen, welche zum Schmelzen gebracht werden. Falls dies trotz Kleinheit und insgesamt großen Widerstandes der Späne in bezug auf den Widerstand der induzierten Strombahnen in den Werkstückteilen nach längerer Zeit gelingt, ist die Induktionswirkung in den Werks.tücktefilen derart, daß größere, an die Schweißstelle anschließende Zonen derselben miterhitzt werden.
Das Schweißverfahren nach der Erfindung hat gegenüber den bekannten, bisher üblichen Schweißverfahren den Vorteil, daß die Schweißgeschwindigkeit ganz wesentlich erhöht wird. Die Schweißdauer für eine Ringschweißung kann auf Bruchteile einer Sekunde herabgedrückt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur die Schweißstelle selbst und nicht ihre unmittelbare Umgebung erwärmt WiTd. In einer geringen Entfernung, deren Größenordnung bei etwa i cm liegt, verändert sich die Temperatur des Werkstückes nur verhältnismäßig sehr wenig. Das Schweißverfahren der Erfindung ist daher dann besonders vorteilhaft, wenn mit den zu verschweißenden Metallteilen temperaturempfindliche Teile, wie Glas oder Keramik, verbunden sind. Auch in dieser Hinsicht ist die Technik der Herstellung von Entladungsgefäßen ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung.
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. i zeigt eine der bekannten Schaltungen eines Hochfrequenzgenerators, an die eine Schweißanordnung angeschlossen ist. Es soll angenommen werden, daß zwei Rohrenden i und 2 durch Schwei'ßung miteinander verbunden werden sollen. Die ringförmige Schweiß- oder Stoßstelle der beiden Rohre wird von einer Spule 2 mit wenigen Windungen, unter Umständen nur einer Windung, umgeben. Die Spule 3 ist in der aus Fig. i ersichtlichen Weise in den Schwingkreis q. des Röhrengenerators geschaltet. Die dargestellte Schaltung ist nur als Beispiel anzusehen, es können auch andere bekannte Schaltungen angewendet werden, um der Heizspule 3 die erforderliche Hochfreqwenzenergie zuzuführen. So- kann man beispielsweise die Spule 3 transformatoTisch an die Schwingspule in der Weise ankoppeln, daß die Schwingspule von einer Spule mit wenigen Windungen umschlossen wird, die ihrerseits elektrisch mit der Heizspule 3 verbunden ist.
Fig. 2 zeigt die S hweißs:telle zweier Rohrstücke i und 2 und eine Heizspule 3 mit nur einer Windung. Zwischen den an der Schweißstelle etwas nach außen erweiterten Rohrstücken liegt ein ringförmiges Zwischenstück 5, das nach außen etwas über die beiden Rohrstücke hinausragt. Die Heizspule 3 überträgt ihre Leistung in erster Linie auf den Zwischenring 5, der mit den beiden Rohrstücken i und 2 verschweißt wird. Die Heizspule wird zweckmäßig künstlich gekühlt, beispielsweise durch Wasserumlauf.
Fig. 3 zeigt die Verbindung zwischen zwei Rohrstücken 6 und 7, die im Winkel zueinander stehen. Auch hier ist die Schweißnaht von einer Heiispule 3 mit nur einer Windung umschlossen.
Das ringförmige Zwischenstück zwischen zwei miteinander zu verbindenden Teilen. erhält vorteilhaft einen T-förmigen Querschnitt, wie dies in Fig. q. für das Zwischenstück 8 angegeben ist. Die Heizwindung 3 überträgt die Hochfrequenzenergie auf das Zwischenstück 8 und die unmittelbar daran anschließenden Teile 9 und io, die miteinander verschweißt werden sollen.
Es ist vorteilhaft, besondere Mittel anzuwenden, um dien Anpreßdruck an der Schweißstelle dem Schweißvorgang anzupassen. Der Druck wird zweckmäßig in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von der bereits erreichten Temperatur oder auch in Abhängigkeit von elektrischen Größen des Generatorstromkreises selbsttätig geregelt.
Vorteilhaft werden besondere Halterungsmittel angewendet, um die miteinander zu verschweißenden. Teile während des Schweißvorganges in einer bestimmten gegenseitigen Stellung zu halten. Es hat sich gezeigt, daß man zu diesem Zweck zwei miteinander zu verbindende Teile, beispielsweise zwei Rohrstücke, mit einer Papierumwicklung umgeben kann. Die Dauer der Sehweißu:ng ist so gering, daß die Papierumwicklung den miteinander zu verbindenden Teilen einen durchaus ausreichenden Halt gibt. Eine solche Umwicklung hat auch noch den Vorteil, daß die beim Schweißen entstehenden Schmelzperlen. nicht auf die die Schweißstelle umgebende Heizspule überspringen können. An Stelle des um`vi.clcelten Papiers können. auch andere elektrisch möglichst wenig leitende Werkstoffe verwendet Werden.
Die Erfindung ist in erster Linie für das Schweißen von Eisen und anderen Teilen aus magnetischem Werkstoff von besonderer Bedeutung; denn. diese Stoffe haben die Eigenschaft, daß die ihnen zugeführte Energie in günstigem Verhältnis zu den Verlusten in: der Heizwicklung steht. Die Erfindung kann jedoch auch für Schweißverbindungen von Kupfer und Messing oder anderen Metallen ver-,vendet werden, deren elektrische Leitfähigkeit wesentlich größer ist als beim Eisen. In diesem Fall wird an der Schweißnaht zwischen den. miteinander zu verbindenden Teilen ein Zwischenstück aus einem magnetisch gut leitendem Werkstoff, vorzugsweise Eiseen, Nickel oder deren Legierungen, eingefügt. Dieses Zwischenstück wird durch die hochfrequenten Ströme in der Hauptsache erwärmt. Wegen seines :höheren Schmelzpunktes schmilzt es selbst nicht, bringt aber das umgebende Metall zum Fließen und Verschmelzen.
Man kann dem Zwischenstück bzw. Zwischenring eine solche Form geben, daß die Schweißstelle auf ihrer Oberfläche mit dem verlustarmen Metall bedeckt ist, daß also der Zwischenring aus Eisen allseitig von. dem Metall der zu verschweißenden Teile umgeben wird. Der Zwischenwerkstoff j tritt nach der Schweißeng nach außen hin nicht mehr in Erscheinung. Dies, ist besonders für solche Teile wichtig, die späterhin in Hoch£requenzgeräten Verwendung finden sollen.
Beim Verbinden von Teilen aus Kupfer, Messing od. dgl. kann es vorteilhaft sein, Fließ- und Schutzmittel an der Schweißnaht zu verwenden, wie sie vorn Hartlöten her bekannt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstoffen unter Verwendung von hochfrequenten elektrischen Strömen, deren Frequenz größer ist als die Frequenz normaler technischer Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander zu verbinde den Teilen Zwischenstücke (Zwischenringe) angeordnet werden, die in Richtung zur induzierenden Spule etwas größere Abmessungen als die zui verbindenden Teile. haben und mit den Teilen verschweißt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte so groß gewählt wird, daß nur die Schweißnaht und deren unmittelbare Umgebung auf hohe Temperaturen erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck an der Schweißstelle selbsttätig geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch i für das Sehweißen von Kupfer, Messing oder ähnlichen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Süh:weißstelle ein Zwischenstück (Zwischenring) aus magnetischem Werkstoff angeordnet wird.
5. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche:, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück T-förmigen Querschnitt hat.
6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (Zwischenring) derart in der Schweißnaht angeordnet ist, daß es nach beendeter Schweißung allseitig von dem Werkstoff der miteinander zu verbindenden Teile umschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 513 135, 338 571, 631 826, 61o 8i9; USA.-Patentschriften Nr. 2 024 906, 2 205 425; französische Patentschrift Nr. 585 999; schweizerische Patentschrift Nr. 146 622; Zeitschrift: »Elelctrawärme«, Nov. 194i.