HU179938B - Method for continuous producing welded tuaes filled by dustlike solid material particularly filled electrodes - Google Patents

Description

Eljárás porszerű szilárdanyaggal töltött, hegesztett csövek, főként töltött elektródák folyamatos előállítására

A találmány tárgya eljárás porszerű szilárdanyaggal töltött, hegesztett csövek, főként töltött elektróda folyamatos előállítására, melynél fémszalagból nyitott csatornát formálunk, a csatornába bevisszük a porszerű töltőanyagot, a csatorna széleit összehajlítva és tompán meghegesztve folytonos, hosszvarratos csövet képzünk, majd a cső keresztmetszetét célszerűen nyújtással csökkentjük.

A porszerű szilárd anyaggal töltött hegesztett csövek és az ezekből előállítható töltött huzalok több célra is szolgálnak, így pl. villamos fűtőtestekként, elsősorban azonban töltött elektródákként alkalmazzák ezeket a kötő- vagy felrakóhegesztésben. A félautomatikus vagy automatikus hegesztési eljárásokban a cső anyaga és a töltetben levő fém adja a varrat vagy a felrakás fémanyagát, a töltet salakképző vegyületeinek pedig védőés/vagy ötvöző feladatuk van. A töltött elektródák végső keresztmetszete körkörös ovális vagy lekerekített sarkú derékszögű négyszög egyaránt lehet. Szokásos méreteiket és anyagösszetételeiket a hegesztési kézikönyvek, illetve szabványok tartalmazzák.

A töltött elektródák gyártásáról, külső megjelenéséről, alkalmazásáról és a töltet összetételéről igen sok publikáció jelent meg, beleértve a szabadalmi irodalmat is. Példálózva hivatkozunk Werner Höhn: „Töltött huzalok a szabadalmi irodalom tükrében” című (ZIS-Mitteilungen, Heft 3, 1959) 915—924. oldalain megjelent közleményére.

A töltött hegesztett csövek hagyományos gyártási eljárásánál folytonos fémszalagból U-keresztmetszetű 179938 csatornát képeznek, a csatornába beviszik a töltőanyagot, majd a csatomat lezárva csővé alakítják. Egyes esetekben a csatorna széleit maradó alakváltozással rögzítik egymáshoz. Az esetek többségében azonban a 5 csatomaszéleket hegesztéssel egyesítik.

A hegesztéssel dolgozó technológiák egyik hátránya az, hogy a hegesztés közben fejlődő hő károsítja a töltet anyagát, így megváltoztatja összetételét vagy lényeges jellemzőit, egyszóval az adott célra alkalmatlanná teheti. 10 Egy további probléma az, hogy azokban az esetekben, ahol a töltet mágnesezhető összetevőt is tartalmaz és villamos hegesztéssel dolgoznak, a villamos ív mágneses mezeje fölkeveri a töltetet és a csatomaszélekre rakódó szemcsék rontják a hosszvarrat szilárdságát.

A korábban ismertté vált források ezeket a problémákat nem oldották meg kielégítően és gazdaságosan.

Az I 057 852 számú angol szabadalmi leírás szerint a töltőanyagot ragasztószert tartalmazó nedves paszta alakjában viszik be. Ez a megoldás megakadályozza, 20 hogy a töltet anyagát az ív mágneses mezeje felkeverhesse. Eltekintve azonban a pasztakészítéshez szükséges külön technológiai lépéstől, a paszta nedvességtartalma a töltött elektróda tulajdonságait kedvezőtlenül befolyásolja, a nedvességnek a zárt csőből való eltávolítása 25 viszont rendkívül bonyolult vagy lehetetlen. Ez a forrás a töltet kiszárítására egy a hosszvarrat elkészítését követő sütési műveletet javasol. E hátrányoktól függetlenül a csatorna széleinek töltőanyaggal történő szennyeződésének elkerülésére semmiféle javaslatot nem tartal30 máz.

-1Az 1 485 571 számú angol szabadalmi leírás egy olyan megoldást ismertet, melynél a csatornába a porszerű töltet bevitelét követően egy 6,3 mm vastag, lágy acélból készített, hosszirányban hofnyolt szalagot fektetnek a laza por felszínére. A porszcfű töltőanyaggal és a szalaggal ellátott csatornát hegesztés előtt egy, a széleket egymáshoz hajlító hidegalakító· szerszámon húzzák keresztül, mely egyheti tömöríti' is a pörszerű töltőanyagot a védőszalag alatt. A behelyezett szalag feladata az, hogy megakadályozza a porszerű töltőanyag szemcséinek a ^csatorna szélért történő féltapadását. Az így kapott teremek minősége azonban mégsem kielégítő elsősorban azért, mert a védőszalag behelyezése a gyártást megdrágítja, másodszor azért, mert a szalag, a villamos áramot vezető fémből lévén, nem védi megfelelően a töltőanya- 15 got a hegesztés közben keletkező hő ellen és végül harmadszor azért, mert az ílyen'típusú elektródák használata közben a behelyezett szalag egyenlőtlen áramsűrűséget okoz az elektróda keresztmetszetében, melynek következtében a varratképzés az egyenlőtlenül megömlő 20 anyag miatt nem megfelelő és az egyenlőtlen áramsűrűség következtében az ív'heni stabil.

A találmány feladata homogén keresztmetszetű, károsodásmentés töltőányágof tartalmazó elektróda előállítására alkalmas, egyszerű és gazdaságos megoldás kidolgozása.

A találmány szerint ezt a feladatot azzal oldjuk meg, hogy a nyitott csatornába bevitt porszerű töltőanyaggal a hegesztett cső keresztmetszetének egy részét töltjük meg, majd a ‘pdrSzérűföltőaríyádó'í a 'nyújtássál töfriörítjük össze. < ·

A találmány szerinti megoldás legfőbb előnye a kitűzött feladat tökéletes megoldása. A töltőanyag károsodásának lehetőségét lényegében azzal zárjuk ki, hogy a porszerű töltőanyag hegesztés közben a csőkeresztmetszethek cshk egy részét tölti ki, így a hegesztés hőhatása számottevően nem hevítheti fel. A homogén keresztmets2tetef Viszont azzál érjük el, hogy egyrészt amikora laza töltőanyagot a hegesztés után tömörítjük, akkor kihajtjuk a'szemcsék között maradt levegőt és megszüntetjük azl esetleges üregetskéket' is, másrészt semmiféle védőbetétef hém kell alkalmaznunk a töltőanyag hegesztés' közbeni védelmére. -··>’ · ·

A találmány szerinti eljáráfe egy célszerű foganatosítási módja szerint’ á pórszerü töltőanyagot a tömörítéssel brikettáljuk, vagyis lényégében szilárd elektródabelet hozunk létre, ezzel megbízhatóan'megakadályozzuk a töltet hosszirányú elmozdulását, 'azaz az elektródából történő kihullását. ·>;·: » --<·. . .

A találmány szerinti eljárás egy további célszerű változatánál a csatorna összehajlított széleit hegesztés előtt külső erővel, célszerűen görgőpár(ok) ftyomóerejével összezárjuk és hegesztés közben állandóan tompán összeillesztve tartjuk. « ’ ‘ ,rq.a.

így a cső hosszvarratát egy már előre összezárt vonal mentén képezzük ki. Ezen intézkedés révén megakadás lyoZzuk azt, hogy a porszerű töltőanyag a hegesztés mágneses téréb'eh felkeveredhessen és az összehajlított szélekre lerakódva á töltőanyagét károsító fröcskölést okozzon és rontsa a hosszvarrát szilárdsági tulajdonságait. A hegesztés közben külső erővel fenntartött illesztéssel viszont feszültségrhehtes tompa varratot kapunk, mert a hajításból származó rugalmas erők nem rontják a varratképzés feltételeit,'továbbá metallurgiai szempontból kedvező a szélek közötti fémes érintkezés. 65

S7v >:

Kísérleteink szerint a legkedvezőbb eredményeket akkor értük el, ha a nyitott csatornába bevitt pdtsZerű töltőanyaggal a hegesztett cső keresztmetszetének legfeljebb 85%-át, célszerűen mintegy 70%-át töltjük meg. 5 A hosszvarrat készítése közben a hegesztést a csatorna összehajlított szélei mentén; két pár csúszóérintkező között axiális irányban vezetett nagy frekvenciás villamos árammal végezzük, vagy a csatorna összehajlított szélei mentén vezetett két érintkezőgörgővel villamos 10 ellenálláshegesztést végzünk.

’·' Ά gyártás során a pörszerű töltőanyagot rázószalaggal vagy szállítócsigával adagoljuk a nyitott csatornába.

A találmány szerinti eljárással feltekercselhető huzalelektródát és végein lezárt egyenes elektródát egyaránt gyárthatunk.

A találmányt a továbbiakban a rajz segítségével részletesen ismertetjük. ’ ” ' ί :

A rajzon az 1. ábra az eljárással dolgozó gyártósor technológiai blokk-sémája, a 2. ábra nagyfrekvenciás hegesztéssel dolgozó eljárásváltozatban a töltés és a hegesztés látszati képé, ill. metszete,¹' · · · >··.ι >·>>.·, .r a 3. ábra ellenálláshegesztéssel dolgozó képe, ill. 25 metszete. ··’ ·· n..

Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárással dolgozó gyártósor technológiai blokksémáját tüntettük fel. A gépsor 1 feladóegységében húzzuk le a tekercsben tárolt fémszalagot és vezetjük át azt a 2 hegesztőegység30 re, melyben áZ'egymást követő Szalagok végeit összehegesztve folytonos szalaganyagot kapunk. A folytonos szalagot ^ra hegesztés után célszerűen égy',’a rajzon fel nem tüntetett tisztító egységre vezetjük a szennyeződések, így nedvesség és zsírmaradványok eltávolítására. Ezzel 35 lényegében előre kitisztítjuk a gyártandó cső belsejét is.

A tisztított szalagot ezután a 3 formázóegységre vezetjük, mely lényegében egy sorozat hengerpárral ellátott nyitott csatornaként van kiképezve és ebben a lapos szalagból egy U-keresztmetszetű csatornát készítünk. 40 Az ezt követően elrendezett 4 töltőegységben, előnyösén elektronikusan szabályozott mérleggel és rezgővályúval egybeépített szállító csiga segítségével a porszerű töltőanyagot betöltjük a csatornába egy előre meghatározott Szintig. A porszerű töltőanyag a villamos ívhegesztésben 45 alkalmazott salakképző és/vagy ötvözőelemeket tartalmaz. A folyamatos súlyméréssel és a vibrációs — csigás szállítással az adagolt töltőanyag mennyisége időben állandó, következésképpen a csatornába folyamatosan egyenletes mennyiségű anyag kerül. Értelemszerűen 50 találmányunk oltalmi körén belül a töltés konkrét megvalósítása ettől eltérő is lehet. ·

A 4 töltőegységet követően elrendezett 5 hegesztőegységben készítjük el a töltött elektróda hosszvarratát, miután a csatorna széleit egymáshoz hajlítva folytonos, 55 egy alkotója'mentén nyitott csövet képzűnk, majd ezt a csatornaszélek által meghatározott vonalát hegesztjük össze. A találmány szerinti eljárásban különösen fontos aíz, hogy a hegesztést megelőzően és a hegesztés közben a csatorna széleit tompán illesztve és összeszorítva tart60 juk. Ily módon akadályozzuk meg, hogy a hegesztés közben szétfröccsenő fémcseppek bekerülhessenek a töltőanyagba. Másrészről mágneses tulajdonságú szemcsék sem juthatnak a villamos ív mágneses terének, keverő hatása következtében a csatorna széleire, vagyis a hegesztési felület tiszta marad, így jó minőségű varratot

-2179938

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a porszerű töltőanyagot a tömörítéssel brikettáljuk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a csatorna összehaj- 5 lított széleit hegesztés előtt külső erővel, célszerűen görgőpár(ok) nyomóerejével összezárjuk és hegesztés közben állandóan tompán összeillesztve tartjuk.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nyitott csatornába bevitt porszerű töltőanyaggal a hegesztett cső keresztmetszetének legfeljebb 85%-át, célszerűen mintegy 70%-át töltjük meg.

5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a hegesztést a csatorna összehajlított szélei mentén, két pár csúszóérintkező között axiális irányban vezetett nagyfrekvenciás villamos árammal végezzük.

6. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a csatorna összehajlított szélei mentén vezetett két érintkezőgörgővel villamos ellenálláshegesztést végzünk.

7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a porszerű töltőanyagot rázószalaggal vagy szállítócsigával adagoljuk a nyitott csatornába.

db rajz

A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója

84.608.66-4 Alföldi Nyomda, Debrecen — Felelős vezető: Benkő István igazgató

-3179938 készíthetünk. Végül a csatorna élei közötti fémesen érintkező felület mérete is optimális.

Azt a szintet, ameddig a csatornát a 4 töltőegységben porszerű töltőanyaggal megtöltjük, gondosan kell megválasztani és ellenőrizni azért, hogy a cső az 5 hegesztőegységben hegesztés közben ne lehessen teljesen megtöltve, azaz a porszerű töltőanyag csak a cső belső keresztmetszetének egy részét töltse ki. így például, ha a gyártott cső belső átmérője d, akkor az 5 hegesztőegységben a porszerű töltőanyag rétegmagassága legfeljebb 0,75 d lehet, vagyis a porszerű töltőanyag a cső belső keresztmetszetének mintegy 70%-át foglalhatja el.

Hegesztés előtt célszerűen kalibrálhatjuk a csatornát, ill. a csövet azért, hogy a csatornaszélek kölcsönös helyzete pontosan a kívánt legyen. A kalibrálást az átmérő kismértékű csökkentésével, nyújtással végezzük. Hajlítás előtt lehetőség van a szélek tisztítására is.

Mielőtt folytatnánk az 1. ábrán feltüntetett gyártósor működésének ismertetését, a 2. és 3. ábra segítségévei részletesebben foglalkozunk a töltés és hegesztés körülményeivel.

A 2a ábra az éppen hegesztett 40 cső látszati képét mutatja. Itt a hegesztést nagy frekvenciás villamos árammal végezzük. A 2b ábrán viszont a 2a ábra C—C vonala mentén vett metszetét tüntettük fel, mely a töltést is bemutatja. A 40 cső 41 és 42 széleit a 43 és 44 görgőkből összeállított görgőpárok segítségével szorítjuk össze. A hegesztés elvégzésére a két görgőpár között kerül sor, ahol a 47 és 48 csúszóérintkezőkből összeállított két kontaktuspár van felfektetve a 40 cső palástjára közvetlenül a 41 és 42 szélek mellett. A 47 és 48 csúszóérintkezők a rajzon fel nem tüntetett nagyfrekvenciás generátorral vannak összekapcsolva és az erről kapott nagyfrekvenciás áram a 40 cső hossztengelye, illetve a 41 és 42 szélek mentén folyik. Az úgynevezett skin-effektus következtében a nagyfrekvenciás áram, legalábbis a cső acélanyagának úgynevezett Curie-pontja alatt, a 41 és 42 szélekben áramlik és csak egy keskeny V-alakú keresztmetszetet hevít fel a megömlesztéséhez szükséges hőmérsékletre. E jelenség kedvező következménye az, hogy csak egy nagyon kis keresztmetszetű hegesztési gyök keletkezik a cső belső oldalán. A tényleges 49 hegesztési pont a 43 és 44 görgők között van, a kapott varratot pedig 46 tételszámmal jeleztük.

A 2b ábrán a 40 cső töltését mutatjuk be, ahol a P-vel jelölt porszerű töltőanyagot egy 45 cső segítségével vezetjük a 41 és 42 szélek közé. Tekintettel arra, hogy ezt követően a 41 és 42 széleket a 43 görgőkkel azonnal összezárjuk, a porszerű töltőanyag mágneses tulajdonságú szemcséinek a 41, illetve 42 szélekre történő feltapadását lényegében megbízhatóan kizártuk. Mivel a porszerű töltőanyag felszíne és a hegesztés helye között légrés van, a hegesztés hőhatása a légrés hőszigetelése következtében nem hevítheti fel károsan a porszerű töltőanyagot.

A 3. ábrán ellenálláshegesztéssel dolgozó eljárásváltozat töltési és hegesztési műveletét tüntettük fel. Itt a hegesztendő 50 cső 51 és 52 szélei az 53 görgők segítségével hajtjuk össze és tartjuk az ezektől adott távolságban elrendezett 54 görgők segítségével összeszorítva hegesztés közben. E görgőpárok között egy, a rajzon nem szereplő áramforrással összekötött 55 elektródagörgők vannak a cső palástjára felfektetve, melyek az 56 pontban megömlesztve az anyagot az 57 hivatkozási számmal jelzett varratot képzik. A görgőpárok összeszorító erejét az 59 nyilakkal értelmezzük. A 3b ábrán a 3a ábra D—D vonala mentén vett metszetét tüntettük fel, mely szerint a porszerű töltőanyagot bevezető 58 cső az 53 görgő előtt van elrendezve. Az 51 és 52 szélek között az 50 csőbe beadagolt töltőanyag mennyisége itt sem tölti ki a teljes belső keresztmetszetet.

A bemutatott 2. és 3. ábra szerint a csőszéleket teljesen összehajlítva, a hegesztés előtt a rést lényegében megszüntetjük. A csövet egy rövid időre még a hegesztés után is összeszorítva tartjuk, hogy a varrat alakváltozását elkerülhessük. Ezzel egyben biztosítjuk a töltött cső egyenletes, szabályos keresztmetszetét is.

Ismét visszatérve az 1. ábrához, az 5 hegesztőegységet követően egy 6 kalibrálóegység van elrendezve, melyben a töltött elektródát kalibráljuk, közben pedig célszerűen a hegesztési varrat felületét is lecsiszoljuk. A csiszolást követően a csövet azonnal hűthetjük, majd görgők között megnyújtva átmérőjét csökkentjük és a porszerű töltőanyagban maradt levegőt kihajtjuk.

A 6 kalibrálóegységet követően elrendezett 7 nyújtóegységben az elektróda átmérőjét tovább csökkentve a töltőanyagot lényegében brikettáljuk. Ezt követően a csövet a 8 zsírtalanító egységben kezeljük.

A kapott terméket a felhasználási igények függvényében még további műveleteknek is alávethetjük.

Az elektróda fémanyaga a hidegalakítás következtében felkeményedik, ezt a 9 megeresztő kemencében végzett hőkezeléssel szüntethetjük meg, de a megeresztés hőmérséklete nem károsíthatja a töltőanyagot. Adott esetben a hidegalakítás okozta felkeményedés előnyös is lehet, ilyenkor természetesen a megeresztési műveletet is elhagyjuk. A csövet a 10 egységben, adott esetben a termék külső megjelenésének javítására rézbevonattal láthatjuk el.

Adott esetben a gyártó sor 11 nyújtóegységében tovább csökkentjük az elektróda átmérőjét vagy módosítjuk keresztmetszetét rendeltetésének függvényében.

A 12 kikészítőegységben a kész terméket tekercselhetjük, vagy darabolhatjuk attól függően, hogy huzalelektródát vagy szokványos elektródákat állítunk elő. Ez utóbbi gyártásakor a töltet kihullásának megakadályozására a cső végeket célszerűen lezárjuk.

A találmány szerinti eljárással egyenletes minőségű, a hegesztési követelményeket kielégítő; levegőt, nedvességet vagy zsírt nem tartalmazó töltettel ellátott elektródákat állíthatunk elő. A porszerű töltőanyag összetétele értelemszerűen tetszőleges lehet, szemben sok ismert megoldással, melynél előkezelt, pl. színtereit töltőanyaggal lehet csak dolgozni.

Claims (2)

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás porszerű szilárdanyaggal töltött, hegesztett csövek, főként töltött elektróda folyamatos előállítására, melynél fémszalagból nyitott csatornát formálunk, a csatornába bevisszük a porszerű töltőanyagot, a csatorna széleit összehajlítva és tompán meghegesztve folytonos, hosszvarratos csövet képzünk, majd a cső keresztmetszetét célszerűen nyújtással csökkentjük, azzal jellemezve, hogy a nyitott csatornába bevitt porszerű töltőanyaggal a hegesztett cső keresztmetszetének egy részét töltjük meg, majd a porszerű töltőanyagot a nyújtással tömörítjük össze.

Β 23 Κ 35/40

-5I fig. 2α fig.

2 b

Μ· fig. 3α fig.3b