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Verfahren zum Bördelnahtschweißen Behälter, Fässer, Rohrschüsse u.
dgl. werden bekanntlich mit Bördelnahtschweißungen versehen, um entweder die Deckel
mit dem übrigen Körper zu verbinden oder um Rohrstränge aus einzelnen Schüssen herzustellen.
Meist wird so verfahren, daß der zylindrische Körper glatt bleibt und der Deckel
mit einer Bördelung versehen wird. Bei der Herstellung von Rohrsträngen werden die
beiden Schüsse mit einer Bördelung versehen. Die Bördelung wird zur Anlage an die
Gegenbördelung bzw. an das glatte, zylindrischeTeil gebracht, undsodann wird unter
Zuhilfenahme von Zusatzwerkstoff autogen oder elektrisch geschweißt. Das Schweißen
ist verhältnismäßig umständlich und schwierig, weil die Naht zwischen den beiden
Teilen an der Bördelung möglichst weitgehend mit Zusatzschweißwerkstoff gefüllt
werden muß, um Dichtheit der Schweißnaht zu gewährleisten. Andererseits muß aber
beispielsweise ein Deckel bei Beginn des Schweißens so eingepreßt werden, daß er
sich mechanisch festklemmt, und die Naht zwischen den beiden Werkstückteilen ist
daher äußerst gering. Das Schweißen dauert für jede Bördelschweißung verhältnismäßig
lange, und es kommt weitgehend auf die Geschicklichkeit
des Schweißers
an, daß tatsächlich eine dichte und mechanisch einwandfreie Schweißung erreicht
wird. Wenn aus Korrosionsgründen verhindert werden muß, daß Flüssigkeit aus dem
Behälterinnern her in die Nahtstelle eindringt, so muß auch von innen her noch eine
Schweißung angesetzt werden, die besonders umständlich und zeitraubend herzustellen
ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung befaßt sich ebenfalls mit dem Bördelnahtschweißen
an zylindrischen Körpern wie Behältern, Fässern, Rohrschüssen od. dgl. und hat zum
Ziele, dieses Verfahren wesentlich zu vereinfachen. Die mechanische Vorbereitung
der einzelnen miteinander zu verbindenden Teile ist die gleiche wie bei den bekannten
Verfahren. Bezogen auf das Zusammenschweißen von Rohrschüssen - und für das Schweißen
an Fässern und Behältern, in die beispielsweise Deckel oder Böden eingefügt werden
müssen, gilt sinngemäß das gleiche - wird so verfahren, daß zunächst die Rohrenden
aufgebördelt werden. Mittels eines aufklappbaren, aus parallel zur Bördelung verlaufenden
und mit magnetischen, die Bördelung mindestens teilweise umfassenden Jochblechen
besetzten Leitern bestehenden und das Rohr umfassenden Induktors wird die Bördelung
erhitzt. Durch Erhitzung auf Schweißhitze wird in den meisten Fällen bereits eine
ausreichend dichte und mechanisch feste Schweißverbindung erzielt. In Sonderfällen
kann es zweckmäßig sein, die Schweißstelle durch Rollen oder durch axialen Stauchdruck
aneinanderzudrücken. Das elektroinduktive Erhitzen auf Schweißtemperatur erfolgt
außerordentlich rasch, so daß die Teile in kürzester Zeit miteinander verschweißt
sind. Es werden vollkommen dichte Schweißverbindungen erzielt, die außerdem eine
bemerkenswert größere Festigkeit aufweisen als Schweißnähte, die an Bördelungen
mit Zusatzschweißwerkstoff hergestellt worden sind.
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Es ist zwar bekannt, Gegenstände unter induktivem Erhitzen auf Schweißtemperatur
miteinander zu verbinden, und es ist ferner bekannt, zylindrische Gegenstände an
ihren Endrändern induktiv zu erwärmen. Aus diesem Stand der Technik ließ sich indes
nicht der erfindungsgemäße Vorschlag des Bördelnahtschweißens herleiten. Auch dieTatsache,
daß aufklappbare Induktoren an sich bekannt waren, konnte zur Lösung des Problems
nicht ohne weiteres beitragen. Zur Ausübung des Verfahrens werden Induktoren mit
zwei konzentrisch angeordneten Heizleitern verwendet, deren Wirkflächen gegenüber
den Flanken der Bördelung stehen. Diese Induktoren können entweder mit glatten Heizleitern
versehen sein oder Heizleiter aufweisen, deren Querschnitt Winkel- oder U-Forin
besitzen, so daß sie mit ihren Wirkflächen mindestens zwei Flächen der Bördelung
gegenüberliegen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Bördelschweißung, die nach
dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird, den bekannten, für derartige
Schweißungen üblichen Abmessungen gegenüber vergrößert wird, so daß sie Versteifungen
des geschweißten Körpers bilden. Dies kann beispielsweise bei Fässern oder sonstigen
Behältern eine Rolle spielen, die durch eine derartige versteifende Bördelschweißung
einen größeren Widerstand gegen Einbeulung erhalten. Außerdem können solche Bördelschweißungen
gleichzeitig als Verschleißleisten dienen, beispielsweise um Fässer beim Transportieren
rollen zu können. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, um die Bördelung selbst
noch einen zusätzlichen Ring zu legen, der mitverschweißt wird.
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Die Art, das Verfahren auszuüben, sowie die zu verwendenden Induktoren
werden im nachfolgenden an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Die
Abbildungen stellen senkrechte oder axiale Teilschnitte dar, und die Induktoren
sind ebenfalls geschnitten. In Abb. i soll der zylindrische Behälter i mit einem
Deckel 2 versehen werden. Zu diesem Zweck wird der Deckel2, wie bei 3 angedeutet,
umgebördelt und in den glatten,. zylindrischen Körper i eingesetzt. Die Berührungssteller
zwischen der Bördelung 3 und dem glatten Teil der Wandung i werden elektroinduktiv
auf Schweißtemperatur erhitzt, so daß zwischen Teil i und Tei13 ohne Zuhilfenahme
eines Zusatzwerkstoffe:: eine Schweißverbindung q. zustande kommt. Im allgemeinen
genügt der Anpreßdruck, der durch das Einklemmen des Teiles 2, 3 in das Teil i und
de, Wärmedehnung beim Erwärmen entsteht, um dei: genügenden mechanischen Druck für
das Zustandekommen der Schweißung entstehen zu lassen. Reicht dieser selbsttätig
entstehende Druck nicht aus, so können die beiden zu verschweißenden Teile mit Hilfe
einer Rolle od. dgl. aneinandergedrückt werden. Um das Erhitzen durchzuführen, ist
ein ringförmiger Induktor 5 vorgesehen, der sich gegenüber dem stumpfen Ende der
Bördelung befindet. Der Heizleiter des Ringes hat einen glatten rechteckigen Querschnitt.
Um sicherzustellen, daß die Erwärmung die aufragenden Teile der Bördelung erfaßt
und vor allen Dingen im Bereich q. Schweißhitze erreicht wird, ist der Heizleiter
mit an sich bekannten Jochblechen 6 versehen. Diese Jochbleche besitzen Ansätze
8 und 7, die die Bördelung umfassen und so die angestrebte Wärmewirkung herbeiführen.
Nicht in allen Fällen ist es notwendig, derartige Jochbleche vorzusehen. Es kann
vielmehr auch ein ringförmiger Induktor 5 verwendet werden, der solche Jochbleche
nicht besitzt, wie in Abb. z gezeigt. Die induzierten Ströme fließen in diesen Fällen
als geschlossener Kreis in dem oberen Rand der Bördelung, so daß die eigentliche
Schweißung bei 9 entsteht. Diese Art der Durchführung des Verfahrens ist besonders
dort am Platze, wo es sich um verhältnismäßig dünne Wandstärken handelt und außerdem
hohe mechanische Festigkeit von der Schweiße nicht verlangt wird.
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Bei der Herstellung von Rohrsträngen aus einzelnen Rohrschüssen wird
verfahren, wie in Abb. 3 schematisch dargestellt. Die Enden der einzelnen Schüsse
io und i i, die miteinander verbunden werden sollen, werden mit einer Bördelung
12 versehen und mechanisch aneinandergedrückt. Ein ringförniiger
Induktor
13 mit glattem Querschnitt umfaßt die Bördelstelle spulenartig, und außerdem sind,
wie in Abb. i dargestellt, Jochbleche vorgesehen, die mit ihren Ansätzen die Bördelung
umfassen. Der Induktor nach, Abb. 3 muß aufklappbar sein, uni auf das Werkstück
aufgeschoben werden zii können. Der Induktor kann gemäß Abb. q. und 5 aus zwei konzentrisch
angeordneten Ringen 14 und 15 bestehen. Die Wirkflächen dieser Ringe liegen gegenüber
den Flanken 16 und 17 der Bördelung. Die Schweiße kommt infolge dieser Erhitzungsart
bei 4. zustande. Die beiden Ringe sind entweder gleichsinnig oder entgegengesetzt
stromdurchflossen. Gleichsinnige Speisung wird vorzugsweise dann anzuwenden sein.
wenn die Wandstärke der zu verschweißenden Teile gering ist. Die Anordnung nach
Abb. q. kann sinngemäß auch dort angewendet werden, wo es sich darum handelt, Rohrstränge
aus einzelnen Schüssen durch Bördelnahtschweißung herzustellen. Die beiden konzentrischen
Ringe i8 und i9 umfassen die miteinander zu verbindenden Werkstücke spulenartig
und liegen mit ihren beiden Wirkflächen gegenüber den Flanken 16 und 17 der Bördelung.
Die Schweiße entsteht bei 4. Auch hier wird gleichsinnige Stromspeisung beider Ringe
an gewendet, wenn geringe Wandstärken vorliegen.
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Es kann auch mit einem einzelnen glatten Ring gearbeitet werden, wie
dies in Abb. 6 dargestellt ist. Der Induktor steht mit seinem Heizleiterring 2o
gegenüber der Flanke 2i der Bördelverbindung zwischen den Teilen i und 2 und umfaßt
das Werkstück i spulenartig. Der Leiter 20 ist mit einzelnen Jochblechen versehen,
die vor allen Dingen mit dein oberen AnsatZ22 die Oberfläche der Bördelung überdeckt.
Mit einer solchen Einrichtung ist ein besonders wirksames Erhitzen möglich. Sinngemäß
kann sie auf das Verschweißen von Rohrschüssen angewendet werden, wie in Abb. 7
dargestellt. Auch hier ist der glatte ringförmige Induktor 23 mit Jochblechen 2d.
versehen, die auch die Außenfläche der Bördelung umfassen.
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Verglichen mit den übrigen Ausführungsformen der zu verwendenden Induktoren
haben die in Abb. 6 und 7 dargestellten den Vorzug, daß sie nicht aufklappbar zu
sein brauchen, um die zu verschwei-13enden Werkstücke einführen zu können. Außerdem
läßt sich das Einführen der zu verschweißenden Teile in den Induktor sehr leicht
durchführen, weil die Beobachtung der Bewegung weitgehend unbehindert möglich ist.
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An Stelle glatter Heizleiter können auch Winkelförinige oder U-förmige
Heizleiter benutzt werden. Ein U-förmiger Leiter ist in Abb. 8 dargestellt. Die
Bördelliahtstelle wird von dein Heizleiter 25 sowohl an den Flanken als auch an
der oberen Fläche über-. deckt. Die Erwärmung ist besonders stark. Allerdings müssen
beim Einführen der Werkstücke in den Induktor gewisse Unbequemlichkeiten in Kauf
genommen werden. Einfacher gestaltet sich das Einführen bei Induktoren mit winkelförmigem
Heizleiter, wenn die Anordnung so getroffen wird, wie in Abb. 9 dargestellt. Der
Heizleiter 26, dessen Querschnitt Winkelform aufweist, überdeckt die eine Flanke
und die obere Fläche der Bördelung. Er ist mit Jochblechen 27 versehen, die entsprechende
winkelförmige Gestalt aufweisen. In einen solchen Induktor lassen sich die Einzelteile
leicht einführen, und dies gilt insbesondere für die sinngemäße Anwendung eines
solchen Induktors auf das Schweißen von Rohrschüssen gemäß Abb. io. Der Querschnitt
des Heizleiters 28 weist ebenfalls Winkelform auf und umfaßt die Werkstücke spulenartig,
und zwar derart, daß die Wirkflächen einer Flanke der oberen Fläche der Bördelung
gegenüberliegen. Die Jochbleche 29 sind entsprechend winkelförmig gestaltet. Dieser
Induktor hat den Vorzug, auch bei der Herstellung von Rohrschüssen nicht aufklappbar
sein zu müssen. Trotzdem können die Werkstücke leicht- axial in den Induktor eingeführt
werden.
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Wenn die Bördelnahtschweißung so ausgeführt wird, daß verhältnismäßig
große Abmessungen für die Umbördelungen vorgesehen werden, so ergibt sich eine erhebliche
mechanische Versteifung der miteinander verbundenen Teile. Sie können gleichzeitig
auch als Verschleißleisten bzw. Ringe ausgenutzt werden, wie sie beispielsweise
bei Fässern vorgesehen sind, um den Transport zu erleichtern. Um die Festigkeit
einer solchen Bördelung noch zu erhöhen, kann, wie in Abb. i i gezeigt, an der Bördelstelle
ein Ring 3o aufgesetzt werden, der bei Anwendung der beschriebenen Induktoren mit
den Teilen i und 2 durch die Schweißung 3 zu einer Einheit verbunden wird.
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Die Schweißstelle an der Bördelnaht kann gemäß der Erfindung erhitzt
werden, ohne daß Werkstück und Induktor sich relativ zueinander bewegen. Um jedoch
unter allen Umständen ein ungleichmäßiges Erhitzen zu verhindern, können die Werkstücke
während des Aufheizens um ihre Achse umlaufen.