FI59614B - Anordning foer haerdning av en svetsfog med hjaelp av en vaermematta - Google Patents

Description

Γβΐ ««kwwlutusjulkaisu 5961 4 J|A lBJ °1) UTLÄOGNINOSSKRIFT 070 ' * C (4S) Patentti sy:ty 10 1J1 ^ T ^ (51) K¥.ik.3/int.a.3 C 21 D 9/50 SUOM I—FI N LAN D OD FaMnttHMkeawi — PittmaiMBknlng 752661 (22) H»k*ml*p»l¥l—Aiwttknlngadtg 23.09.75 (23) AlkupHvt—GlMghatidai 23.09.75 (41) Tulkit iulklMkil — Bllvlt affwcllg ος no 75 jh (44) NlhtlvUulpenon ji kuuL|ulkaJ«un pvm.— „ p«t*nt> och r»giItuitynlMd AnaOktn utlagd och utl^krlftan publlcarad 29.05.81 (32)(33)(31) Ρ)7*·**Χ atuelkau»—*ag«rd prterltat 2^.09.7^ USA(US) 508752 (71) Sandco Limited, 160 Elgin Street, Ottawa, Kanada(CA) (72) Karl Bertil Verner Annerh%d, Sandviken, Rolf Ingemar Hemlin, Sand-viken, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Laite hitsisauman karkaisemiaeksi lämpömaton avulla - Anordning för härdning av en svetsfog med hjälp av en värmematta

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite hitsisauman katkaisemiseksi lämpömaton avulla. Keksintö, jonka tunnusomaiset piirteet ilmenevät seuraavista patenttivaatimuksista, koskee erityisesti puristuskoneiden nauhoja, jotka koneet tuottavat lehtimäisiä tuotteita kovan paineen ja suuren lämpötilan vallitessa.

Teräsnauhat on tehty teräksestä, jota voidaan erkautuskar-kaista sen joustavuuden ja venytyslujuuden lisäämiseksi. Erikois-teräslaatuja, joita tässä tarkoitetaan, ovat 17-4 ja 15-5 teräkset, jotka sisältävät kromia ja kuparia, sekä hankausvanhetusteräs, joka sisältää nikkeliä ja kobolttia, mutta ei mainittavasti hiiltä.

Teräsnauhat valmistetaan tietyn levyisinä halutun pituisiksi, jolloin sellaisia nauhoja voidaan hitsata yhteen sivuiltaan pituussuuntaisten hitsausliitosten avulla, milloin halutaan leveämpiä nauhoja. Nauhat karkaistaan sitten uunissa, jonka jälkeen ne voidaan tehdä päättömiksi hitsaamalla nauhan päät yhteen. Lu- juus voi tällöin lisääntyä esim. arvosta 100 kp/mm ennen karkai- 2 sua arvoon 180 kp/mm karkaisun jälkeen.

2 59614

On pyritty asentamaan nauha koneeseen päät omaavana ja sen jälkeen hitsaamaan päät yhteen, koska kone päättömiä nauhoja asennettaessa yleensä täytyy purkaa, mikä on monimutkainen toimenpide.

Kuitenkin on erittäin oleellista, että päättömällä teräs-nauhalla on sama joustavuus ja venytyslujuus koko pituudeltaan, ts. myös hitsaussaumassa. Tämä voidaan saavuttaa siten, että hit-saussauma tehdään materiaalista, jolla on samat ominaisuudet kuin teräsnauhalla muuten ja että hitsaussauma erkautuskarkaistaan.

On tärkeätä, että tämä karkaisu tapahtuu ohjatuissa olosuhteissa mikä aikaisemmin on ollut suuri ongelma, koska teräsnauha on ollut asennettuna koneeseen. Tästä on aiheutunut, ettei teräs-nauhoilla, jotka on asennettu painokoneisiin, yleensä ole ollut tasaista venytyslujuutta. Jos piirretään käyrä, jossa kovuus on ajan funktio eri lämpötiloja varten, osoittautuu, että maksimaalinen kovuus saavutetaan eräänä tarkkana ajankohtana. Jos tämä ajankohta ylitetään, kovuus vähenee jatkuvasti. Sekä lämpötilan että ajan tarkkailu on siten oleellinen piirre karkaisussa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista tämä ongelma erikoistyyppisen lämpömaton avulla, joka asetetaan hitsaussauman päälle, jolloin tämä karkaistuu huolellisen tarkkailun alaisena. Tällä ei ole suurta merkitystä ainoastaan päättömäksi nauhaksi hitsattaessa, vaan myös nauhaa korjattaessa silloin, kun hitsaukT seen täytyy turvautua.

Eräs ongelma hitsaussaumojen karkaisussa on se, että materiaalissa syntyy lämpöjännityksiä, mistä seuraa pullistumia. Sen vuoksi on keksinnön tarkoituksena myös tehdä lämpömattoon vaikuttava painoyksikkö sellaiseksi, että lämpömaton lepääminen hitsaus-saumaa vasten pysyy hyvänä sauman mahdoLlLsesta pullistumisesta huolimatta.

Keksintöä kuvaillaan seuraavassa lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jolloin vielä tulee ilmenemään keksinnölle tunnusomaisia piirteitä. Kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisella teräsnauhalla varustettua painokonetta. Kuvio 2 esittää laitetta nauhan hitsaamiseksi. Kuvio 3 esittää varusteita hitsaus-sauman lämpökäsittelyä varten. Kuvio 4 esittää leikkausta viivaa 4-4 pitkin kuviossa 3. Kuviot 5 ja 6 esittävät hitsausssauman kovuuden eri terästyyppejä olevassa nauhassa ennen karkaisua ja sen jälkeen.

3 59614

Piirustuksen kuviossa 1 esitetään puristuskone 1, johon on sovitettu teräsnauha 2, joka ulottuu lämmitettyyn rumpurullan 4 ja apurullien 6, 8, 10, 12 ja 14 ympäri mainitussa järjestyksessä. Rulla 6 on käyttävä rulla ja vetää nauhaa rullalta 4, niin että nauha käyttää tätä rullaa ja muita rullia. Kiristysrullapari puristaa vyötä rullaa 4 vasten. Rulla 8 toimii venytysrullana, ja sen akseli 9 on säädettävästi liikkuva oikealle tai vasemmalle nauhan jännityksen lisäämiseksi tai vähenemiseksi. Työtoimenpiteen aikana syötetään materiaalia tai tuotetta nauhan vaakasuoralle osalle 20 ja se leviää muodostaen tasaisen kerroksen, joka ohittaa ahtaan osan 22 rullan 14 luona nauhan ja rullan 4 välissä. Kun tuoteker-ros kulkee rullan 4 ympäri, puristetaan sitä ennalta määrätyllä paineella nauhassa olevan jännityksen avulla ja tuote käsitellään valmiiksi tuotteeksi rullan 4 lämpöluovutuksen avulla. Kiristys-rullat 16 ja 18 puristavat myös tuotetta ruLba 4 vasten ja tasoittavat siten tuotekerroksessa olevat epätasaisuudet. Tuote syötetään ulos jatkuvana levykerroksena ulossyöttökuljettimelle.

Päätön nauha 2 muodostetaan siten, että sopivan leveyden ja pituuden omaava teräsnauha, jossa on päät, pujotetaan koneen eri rullien ympäri siten, että sen päät ovat rullien 10 ja 12 välissä, minkä jälkeen päät liitetään yhteen hitsaussauman 28 avulla. Kuten kuviosta 2 ilmenee, sijoitetaan päät 30 ja 32 lähekkäin ohjaimeen 33 ja pidetään paikoillaan poikittaisten puristimien 34 avulla. Kuparilevy 35 sijoitetaan päiden 30 ja 32 alle, ja hit-saussauma aikaansaadaan hitsauspään 36 avulla, johon syötetään hit-sauslankaa. Hitsaussauma käsitellään niin, että se saa saman vahvuuden kuin vieressä olevat nauhan osat.

Sen jälkeen hitsaussauma käy läpi lämpökäsittelyn ennalta määrätyssä lämpötilassa ennalta määrätyn ajanjakson kuluessa.

Kuvioiden 3 ja 4 mukaisesti nauha on sijoitettu litteälle levylle, joka on peitetty lämpöeristävällä kerroksella. Sähköinen lämpömatto sijoitetaan hitsaussauman yläsivulle, ja tuntokappale asetetaan lämpömaton yläsivulle. Tuntokappaleena 44 on suorakaiteen muotoinen metallilevy ja se tukee lämpöelementtlä, joka on liitetty termostaattiseen tarkkailuyksikköön lankojen 45 välityksellä. Tarkkailuyksikkö käsittää ajanottajan ja tarkkailee kestävyyttä ja lämpötilaa lämpökäsittelyprosessissa. Lämpöeristävä kerros sovitetaan lämpömaton ja tuntokappaleen yläsivulle, minkä jälkeen nivelletty painoyksikkö 50 asetetaan lämpöeristeen yläsivulle 4 59614 hitsaussauman koko leveyden yli. Painoyksikkö 50 käsittää sarjan suorakaiteen muotoisia painoja 52, jotka on nivelletty toisiinsa pitkittäisten akseleidensa kanssa yhdensuuntaisia akseleita pitkin. Jokainen paino on poikittain hitsaussauman päällä, jolloin painojen välinen nivelliitos sallii niiden levätä tasaisesti lämpöeristeellä, joten saavutetaan tasainen painon jakaantuminen.

Lämpölevy 42 muodostuu joukosta suorakaiteen muotoisia me-tallikappaleita 54 ja taipuisasta sähkövastuslangasta 56. Jokaisessa kappaleessa on tasaiset ja litteät ylä- ja pohjapinnat ja neljä vaakasuoraa porausreikää, joiden läpi lämpölanka viedään, joten se kulkee neljänä raiteena maton pituudelta ja muodostaa jatkuvan sähkövastuslämpöpiirin. Lämpölanka sopii tarkalleen kappaleiden 54 läpi meneviin porausreikiin, jotta hyvä lämmönsiirto lämpölangan ja jokaisen kappaleen välillä voi tapahtua.

Tuntokappaleessa 44 olevalla levyllä 53 on samat materiaaliominaisuudet ja sama vahvuus kuin hitsaussauman vastaavalla suorakaiteen muotoisella osalla. Siten tulee levyn 53 ja metallikappa-leen 54 välinen kosketus samaksi kuin hitsaussauman ja metalli-kappaleen välinen kosketus. Hitsaussauma eristetään alasivulta lämpöäeristävällä kerroksella 40. Langan 56 taipuisuus sallii sen, että painoyksikkö 50 puristaa jokaista kappaletta kovasti hitsaus-sauman yläpintaa vasten ja tuntokappale 44 puristuu vastaavalla tavalla niitä,kappaleita vasten, joiden päällä se lepää. Täten siirtyy lämpöä langasta 56 kappaleiden 54 läpi hitsaussaumaan ja myös tuntokappaleeseen. Tuntokappalelevyyn ja hitsaussauman suurin piirtein samanlaiset lämmönvastaanotto- ja luovutusominaisuudet sekä niiden alistaminen saman paineen alaiseksi painoyksikön 50 välityksellä aiheuttaa sen, että tuntokappalelevyllä tulee olemaan suurin piirtein sama lämpötila kuin hitsaussaumalla. Työsuorituksen aikana tarkistusyksikkö toimii tuntokappaleesta riippuvaisesti ja varustaa lämpölangan 56 sähkövirralla ja tällöin säilytetään hitsaussauman lämpötilan valvonta.

Hitsaussaumaa karkaistaessa on komponentit järjestetty kuten on esitetty ja lämpötilantarkkailuyksikkö 46 luovuttaa tällöin sähkövirtaa. Kun hitsaussauma on kuumennettu ennalta määrättyyn karkaisulämpötilaan, käynnistyy ajanottojakso, jolloin tarkkailu-yksikkö säilyttää hitsaussaumassa tämän lämpötilan tarkoitetun ajanjakson ajan. Sen jälkeen sähkövirtaa katkaistaan ja hitsaus-sauman annetaan jäähtyä tarkkailun alaisena, ennen kuin lämpöäeris- 5 59614 tävä kerros poistetaan. Jos niin halutaan, testataan hitsaussauman venytyslujuus kovuustestillä. Teräsnauhaa 2 kiristetään sitten rullaa 8 säätämällä, kuten yllä on selitetty.

Teräsnauha 2 voi olla tehty 15-5 ruostumattomasta teräksestä, mutta keksintö tarkoittaa myös muiden terästen käyttöä, jotka voidaan erkautuskarkaista, hankausvanhetusteräs mukaanluettuna. Näille teräksille on erikoista toisaalta joustavuuden ja venytys-lujuuden sekä toisaalta kovuuden välinen suhde. Sen määräämiseksi, onko tämä lujuus hitsaussaumoissa hyväksyttävien rajojen sisäpuolella, testataan kovuus. Kuvio 5 esittää kovuuden etäisyyden funktiona hitsauskeskuksesta. Käyrä I pätee ennen karkaisua ja käyrä II karkaisun jälkeen. Käyrän I mukaisesti on kovuus ja siten myös lujuus suhteellisen alhainen paitsi etäällä hitsauskeskuksesta. Käyrä II osoittaa, että lujuus pääosassa hitsaussaumaa on tuntuvasti lisääntynyt hyväksyttävien toleranssien alueella. Kuviossa 6 on käyrät 3 ja 4, jotka vastaavat kuvion 5 käyriä I ja II, mutta jotka tarkoittavat hisaussaumaa, joka on 18 % hankausvanhetusteräs-tä, joka sisältää suhteellisen paljon kobolttia, mutta ei juuri lainkaan hiiltä. Kuten nähdään, saatetaan karkaisun avulla hitsaus-sauman kovuus alueelle, joka pätee muuten teräsnauhassa ja tämä osoittaa, että joustavuudessa ja venytyslujuudessa on saavutettu hyväksyttävät arvot.

Osa koneista, jotka muistuttavat esillä olevan suoritusmuodon mukaista konetta, on varustettu kahdella nauhalla, jotka liikkuvat yhdessä käsittelyvyöhykkeen läpi tuotteiden ollessa kiinni nauhojen välissä. Tämä merkitsee, että toinen nauha on suoranaisessa kosketuksessa lämmitettyyn rumpurullaan ja toinen nauha pitää tuotteen ensin mainittua nauhaa vasten. On myös toisentyyppisiä koneita, jotka toimivat toisella tavalla, mutta joissa on esillä olevasta keksinnöstä ilmenevää tyyppiä olevia teräsnauhoja.

Keksinnön muunnoksia voidaan tehdä seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (3)

6 5961 4

1. Laite hitsisauman (28) karkaisemiseksi lämpömaton (42) avulla, tunnettu siitä, että lämpömattona (42) ovat metal-likappaleet (54), joiden läpi kulkee taipuisia sähkövastuslankoja (56) ja on tarkoitettu asetettavaksi suoraan hitsisauman (28) päälle siirtääkseen lämpöä tällä tavoin johtamalla, jolloin hitsi-sauman alapuoli on peitetty lämpöä eristävällä kerroksella (40) ja että tuntoelin (44) on sijoitettu suoraan lämpömaton päälle ja yhdistetty tarkkailuyksikköön (46), joka sisältää mittarin ajan ja lämpötilan tarkkailemiseksi karkaisuprosessissa, ja että lämpö-matto on peitetty lämpöäeristävällä kerroksella (48), jonka päälle on sijoitettu nivelin varustettu painoyksikkö (50), ja että tuntoelimenä (44) on metallilevy (53), jolla on samanlaiset läm-mönvastaanotto ja -luovutusominaisuudet kuin vastaavalla hitsisauman osalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että levy (53) sisältää termoelementin, joka on yhdistetty tarkkailuyksikköön (46) lankojen (45) välityksellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että painoyksikkö (50) muodostuu joukosta suorakaiteenmuotoisia painoja (52), jotka on niveltyvästi yhdistetty toisiinsa akseleilla, jotka ovat yhdensuuntaiset painojen pituussuuntaisten akselien kanssa.