NO145265B - Fremgangsmaate og anordning for sveising av metalldeler beskyttet av et dekksjikt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører sveising av beskyttede metallstykker, eksempelvis profiler eller platedetaljer belagt med et materiale som er flyktig ved relativt lave temperaturer,

i det minste lavere enn temperaturen for sveising eller lodding av stykkene, eksempelvis sink, syntetiske harpikser etc.

For å unngå ulempen ved å se en del av de sveisede stykkene

med ødelagt eller fjernet belegg, har man vanligvis vært tvunget til å renonsere på sammenføyning ved sveising og istedenfor anvende andre sammenføyningsteknikker, så som nagling eller sammenfalsing1 Dersom sveising anvendes, må det benyttes en etterbehandling av overflaten for å regenerere belegget.

Disse fremgangsmåter har ulemper. Sammenføyningsoperasjoner

så som nagling eller falsing viser seg å være meget kostbare og fører ikke i alle tilfeller til helt tett sammenføyning,

noe som kreves ved visse anvendelser. Etterbehandlingsopera-sjoner fører til en tilleggsoperasjon ved fremstillingen, og dersom etterbehandlingen består i en behandling i bad, hvilket forekommer ved galvanisering og visse teknikker ved belegning med maling, kan dette ikke gjennomføres ved sammenføyning av gjenstander med store dimensjoner, som dessuten er vanskelige å montere.

I GB-PS 1066625 er det foreslått at ved motstandssvéising av stykker med et. beskyttende isolasjonsbelegg å oversprøyte stykkene som skal sveises i de områder der elektrodene arbeider med en væske som inneholder en substans som er elektrisk ledende og kan kjøles, slik at sveiseelektrodene samtidig kjøles og renses. Som væske anvendes avkjølt vann.

Denne arbeidsmåte er spesifikk for motstandssvéising og kan ikke

i noe tilfelle anvendes ved elektrisk buesveising. Dessuten er bruk av vann som ganske enkelt helles i området mellom elektroden og stykkene, mer skadelig enn nyttig. Ikke bare kan vannet

forstyrre god funksjon av buen, men på grunn av den nødvendige begrensning av dets kjøletemperatur kreves det også betydelige mengder, noe som ved avkjøling av stykkene i betydelig grad for-styrrer sveisebadet og også kan hindre dets dannelse.

Man har i US-PS 2280150 også foreslått å overvåke temperatur-gradienten i nærheten av sveisefugen ved sirkulasjon av et fluidum så som vann på rotsiden av sveisefugen. Denne teknikk gjør bruk av en ledning for sirkulasjon av kjølefluidet, som i form av et teppe strekker seg i hele sveisefugens lengde, og dette takket være en anordning som danner en ledning som strekker seg langs hele sveisefugen, idet ledningens ene vegg alltid utgjøres av et av stykkene som skal sveises. Denne fremgangsmåte, som gjør bruk av et fluidum som har omgivelsestemperatur eller som er noe avkjølt, er ikke bare utilfredsstillende på grunn av den begrensede kjøleeffekt, men utgjør også en komplisert teknikk fordi sirkulasjonsledningen nødvendigvis må være nøyaktig tilpasset fugens form i lengderetningen i hele fugens lengde. Dessuten er anvendelsesområdet begrenset, fordi det kun kan tilpasses i forbindelse med slike sveiseoperasjoner som gjør bruk av en detalj for fullstendig dekking av fugen for å sikre ledningens tetthet i fugens omgivelser, fordi sirkulasjonsfluidet ellers dels ville kunne påvirke fugen under dannelsen ved sine oksyderende egenskaper, dels renne ut av sirkulasjonsledningen ved sveisefugens ennå ikke ferdige område.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å sikre sveising av metallstykker som er beskyttet av et belegg av et lett flyktig materiale uten å ødelegge belegget som befinner seg i det minste på en side av nevnte metallstykker, og muliggjøre en intensiv kjøling av sveisesonen og anvendbarhet ved alle sveisetyper, selv ved sveising kant-i-kant av to stykker uten tetthet på rotsiden.

Ifølge oppfinnelsen utføres kjølingen i et på fugens rotside lokalisert område utelukkende overfor sveiseanordningen ved hjelp av et fluidum med meget lav temperatur, f.eks. væskeformet nitrogen. Denne doble forutsetning for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør oppnåelse av det forønskede resultat. Ved å begrense kjølefluidets effekt strengt til sveiseområdet, kan man gjøre bruk av meget kalde fluider som fordampes så godt som øyeblikkelig, noe som muliggjør utnyttelse av fordampningsvarmen nøyaktig i det riktige området. Videre er anvendelsen av fluidum med meget lav temperatur også en vesentlig forutsetning for resultatet, fordi et slik fluidum, i motsetning til vann, kan tilføres i små mengder. Hva mere er, det oppnås en rask varmeoverføring uten at

c

sveisebadet forstyrres.

I en foretrukket utførelsesform sikres en forkjøling av belegget før sveiseoperasjonen.

Oppfinnelsen vedrører også en sveiseanordning som omfatter midler for sveising og midler for kjøling som virker på motsatt side og i avstand fra nevnte sveisemidler, hvilken sveiseanordning karakteriseres ved at kjølemidlene omfatter en kjølesko med en ventilforsynt mateledning og en vegg av varmeledende materiale og med en form tilpasset stykket som skal sveises. Skoen har tversgående og langsgående dimensjoner i forhold til fugen, hvilke dimensjoner er strengt begrenset for å begrense temperaturøkningen i belegget til en godtagbar verdi.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av følgende beskrivelse av de utførelseseksempler som er vist på. tegningene.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en sveiseanordning for sveising av metallplater kant i kant;

fig. 2 viser i perspektiv en variant av en sveiseanordning for fremstilling av rør;

fig. 3 viser i snitt en silo under fremstilling ifølge oppfinnelsen ;

fig. 4 er en sideprojeksjon av en del av samme silo; og

fig. 5 viser i større målestokk og i snitt en del av siloen ifølge fig. 3 og 4.

I fig. 1 vises to metallplater 1 og 2, hver bestående av et stållegeme 3 med et beskyttelsesbelegg av sink 4 på en side (i foreliggende tilfelle med et beskyttelsesbelegg 5 på den andre siden) som er anbragt kant i kant langs en sveisefuge 6. Her omfatter fugen 6 en trang basis 7 og et utvidet parti 8 begrenset hovedsakelig av skråkanter 9 og 10. Sveisemidlet er her en elektrode med en tilskuddstråd 12. På motsatt side av elektroden i forhold til platene 1 og 2 er det anbragt en avkjølingssko 13 bestående av en kasse 14 av varmeledende materiale som f.eks. kopper, med mateledning 15 med ventil 16 for flytende nitrogen og evakueringshull 17 langs den øvre kant på frontsiden 18. Skoen 13 og elektroden 11 er anbragt på motsatt side av hverandre. Kassen 14 er forlenget i retning av fugen, eksempelvis med tredve centimeter, og er forlenget noe mindre på tvers av fugen. Under sveiseoperasjonen holdes kjøleskoen 13 i fast stilling i forhold til elektroden 11. Enten er platene 1 og 2 festet og elektroden 11 og skoen 13 er montert på bærere som kan forskyves synkront, eller elektroden 11 og skoen 13 er festet og platene er understøttet av forskyvbare midler (ikke vist).

Under arbeid mates rummet 14 med flytende nitrogen via ledningen 15, og nitrogenet i kassen 14 fordamper og av-kjøler hele kassen 14 og spesielt den øvre veggen 14a som er i kontakt med beskyttelsesbelegget 4 på platene 1 og 2. For-dampet nitrogen unnslipper gjennom hullene 17 på forsiden og på motsatt side av sveisefugen. For å forbedre varmeover-føringen tilrådes å plassere ledende elementer i kassen 14, f.eks. kopperbiter. Varmeoverføringen foregår imidlertid hovedsakelig ved ledning side mot side mellom veggen 14a i kassen 14 og belegget 4, og i tillegg oppnås en avkjøling takket være det fordampede nitrogenet som unnslipper gjennom hullene 17 mot en del av belegget 4 som befinner seg overfor sveiseelektroden 11. Når kjøleskoens 13 struktur, tykkelsen av beskyttelsesbelegget 4 og metallegemet 3, likesom sveise-hastigheten er fast, sikres det i praksis en korrekt virkning av kjøleskoen ved å regulere ventilen 16 for mating av flytende nitrogen på en slik måte at det på det varmeste punktet i belegget 4, hvis temperatur kan følges med et termo-element på passende sted, ikke inntrer noen fordampning av belegget.

Istedenfor å ha utløpshullene for gassformig nitrogen på forsideveggen, kan de anbringes helt eller delvis på bakside-veggen 14 a for kontakt i kassen 14, men da anbringes det med fordel fordypninger i form av hulrom eller fuger i denne veggen 14a, hvilke tillater nitrogengassen å unnslippe uten å forstyrre kontakten mellom veggen 14a og belegget 4.

På fig. 2 ses at et rør 70 formet som en sylinder av rekker

av ruller 71 og 72 er utstyrt med en sveiseanordning langs en generatrise 73, omfattende en felles støtte 74 for en elektrode 78 og for en sko 79 for kjøling. Støttens ene arm 75 befinner seg utenfor røret og dens andre arm 7 6 er inne i samme rør, mens en forbindelse 77 er anbragt mellom kantene på det bueformede røret som ikke er forenet.

På fig. 3-5 illustreres en innretning som tillater sveising

av store siloer ved sammenføring i spiral av galvaniserte jernbånd. Spolen 50 av galvaniserte jernbånd er anbragt i det indre av den silo som skal bygges, og båndet avrulles mens rullene 31 gir båndet 30 den ønskede kurveform. Båndet 30

går gjennom en maskin 33 som bøyer inn båndets 30 øvre og nedre kanter i den retning som er angitt med pilen A, på en slik måte at det ligger an mot siloens innerside. Før sveisesonen, altså oppstrøms i forhold til forflytningsretningen, er det anbragt en dobbelt sko 36 for forhåndsavkjøling, i hvilken det innføres kryogen væske. Andre grupper av ruller 37 muliggjør en perfekt tilpasning mellom kantene på de to båndene som skal sveises. Nedstrøms for disse ruller 37 er det anbragt en sveisepost 80, overfor hvilken det finnes en annen dobbelt kjølesko 38 som likeledes mates med kryogen væske. Disse doble sko 36 og 38 er fortrinnsvis rørformige kamre 39 og har en kontaktflate 40 av kopper med små vinger 40'. Sveisingen foregår ved 60, som vist på fig. 5. Det skal spesielt bemerkes at det er fordelaktig å utføre evakueringen av kryogen gass gjennom hullene 41 via et fritt mellomrom 42 mellom kammeret

39 og kantene 34 og 35, på en slik måte at den dirigeres motsatt båndets 30 bevegelsesretning. Sveisingen utføres fortrinnsvis med en automatisk maskin, slik at forskjeller som forår-sakes av manuelle uregelmessigheter ikke kan influere på en korrekt avrulling ved sveising og avkjøling. Siloen fremstil-les således litt etter litt ved å dreie den langsomt i pilens B retning etterhvert som sveisingen utføres.

Apparaturen fungerer som følger: kjøleskoene 36 og 38 bringes ned til kjøletemperatur, deretter avrulles båndet fra spolen 50, og dreiningen av den sylindriske delen gjøres mens sveisingen utføres. Regulering av innføring av kjølevæske utføres i forhold til temperaturen av båndet 30 målt med termo-elementet 43 som er plassert like over skoen 38.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for sveising av metallstykker (1-2,

70, 30) hvor en kjøling utføres på rotsiden av sveisefugen (6,

73, 60) ved hjelp av en sveiseanordning (11, 78, 80) hvis stilling i forhold til fugen (6, 73, 60) suksessivt endres i fugens retning, og hvilken fremgangsmåte er anvendbar for sveising av metallstykker som er beskyttet av et belegg (4) som blir flyktig ved en temperatur som er lavere enn sveise- eller loddetempera-turen, karakterisert ved at man utfører kjølingen i et på fugens (6, 73, 60) rotside lokalisert område utelukkende midt imot sveiseanordningen (11, 78, 80) ved hjelp av et fluidum med meget lav temperatur, eksempelvis væskeformet nitrogen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det utføres en forkjøling fcr/36) av belegget innen sveisingen utføres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilførslen av kryogen væske reguleres (ved 16) som funksjon av den rådende temperatur (ved 43) av de stykker som skal sveises i beleggets (4) område.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at beleggets kjøling skjer hovedsakelig ved ledning mellom en kjølesko (13, 79, 38) og belegget (4).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at beleggets (4) kjøling skjer ved konveksjon (ved 17 og 42) av det kryogene fluidum.

6. Sveiseanordning, omfattende sveise- eller loddemidler (11, 78, 80) og kjølemidler (13, 79, 38) som virker midt imot og i avstand fra nevnte sveisemidler, karakterisert ved at kjølemidlene omfatter en kjølesko (13, 79, 38) med en mateledning (15) som har en ventil (16) og en vegg (14a) av termisk ledende materiale og med en form som er tilpasset det stykket som skal sveises.

7. Sveiseanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at kjølemidlene omfatter i det minsta en for-kjølingssko (36) som er forskyvbar i oppstrømsretningen i forhold til kjøleskoen (38).

8. Sveiseanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at sveisemidlene (78) og kjøleskoen (79) er montert på understøttelsesorgan (74, 75, 76) som fremføres med identiske og synkroniserte bevegelser.

9. Sveiseanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at understøttelsesorganene (74, 75, 76) er felles for sveisemidlene (78) og kjøleskoen (79).

10. Sveiseanordning ifølge ett av kravene 6-9, karakterisert ved at en kjølesko (13) omfatter en kasse (14) som er forsynt med en mateledning (15) og med hull (17, 41) for evakuering til fri luft i nærheten av belegget.

11. Sveiseanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at evakueringshullene (17) er anordnet i en tverrvegg av kassen (14).

12. Sveiseanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at evakueringshullene (42) er anordnet i en vegg i kassen (39) i området for en fordypning som danner et fritt rom (42) med stykkene som skal sveises.