SE432549B

SE432549B - Method for flash welding

Info

Publication number: SE432549B
Application number: SE8107442A
Authority: SE
Inventors: S I Kuchuk-Yatsenko; M V Bogorsky; S M Samotryasov
Original assignee: Inst Elektroswarki Patona
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1984-04-09
Also published as: SE8107442L

Abstract

The invention concerns a method for flash welding, in which when welding two parts they are made to progressively approach each other and the ends of the parts are melted by means of alternating current, while at the same time an oscillating motion along the direction of approach is imparted to one of the parts, thereby accomplishing an additional relative motion of the parts being welded together to and from each other, with the result that the spark gap and the resistance of the contact bridges between the parts will vary. When the resistance across the contact bridges exceeds a predetermined value, the welding voltage is reduced to within the range of 0.7-0 of its working value. The voltage can also be reduced to within said interval during the relative motion of the parts away from each other for a time interval of at least 1/8 of the period for the part's oscillating motion and restored during the relative movement of the parts toward each other for a time interval of no more than 1/8 of the period of the oscillating motion. <IMAGE>

Description

8107442-9 2 kontaktbryggor skall explodera under delarnas relativa rörelse mot varandra är liten. 8107442-9 2 contact bridges should explode during the relative movement of the parts towards each other is small.

Det i den brittiska patentskriften 1 162 073 beskrivna för- farandet tar ingen hänsyn till ovan nämnda faktorer. Vid utförande av detta kända förfarande, kan vitt varierande momentanvärden på svetsspänningenl motsvara en bestämd resistans över kontaktbryg- gorna, vilket förlänger svetstiden och minskar den termiska verk- ningsgraden.The procedure described in British Pat. No. 1,162,073 does not take into account the above-mentioned factors. In carrying out this known method, widely varying instantaneous values of the welding voltage1 can correspond to a certain resistance across the contact bridges, which prolongs the welding time and reduces the thermal efficiency.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för brännsvetsning, vilket minskar metallsmältförlus- ten, ökar uppvärmningshastigheten och gör det möjligt att öka brännsvetsmaskinernas produktionshastighet.The object of the present invention is to provide a method for fuel welding, which reduces the metal melt loss, increases the heating rate and makes it possible to increase the production speed of the fuel welding machines.

Detta syfte uppnås med förfarandet enligt föreliggande uppfinning vilket utmärker sig av att man müukar svetsspänningen till inom intervallet 0,7-0 av dess arbetsvärde under de perio- der då resistansen över kontaktbryggorna överstiger ett i förväg bestämt värde.This object is achieved with the method according to the present invention, which is characterized in that the welding voltage is reduced to within the range 0.7-0 of its working value during the periods when the resistance across the contact bridges exceeds a predetermined value.

Genom minskning av svetsspänningen till inom nämnda in- tervall under ett i förväg bestämt tidsintervall efter det att de delar som skall svetsas börjat sin relativa rörelse bort från varandra och genom återupprättande av spänningen till dess ini- tialvärde under ett i förväg bestämt tidsintervall efter det att delarna börjat sin relativa rörelse mot varandra eller minskning av svetsströmmen under de perioder då resistansen över kontakt- bryggorna överstiger ett i förväg bestämt värde, utesluts möjlig- heten för explosion av relativt stora kontaktbryggor, även om kontaktbryggor av relativt liten storlek kommer att explodera.By reducing the welding voltage to within said interval during a predetermined time interval after the parts to be welded have begun their relative movement away from each other and by restoring the voltage to its initial value during a predetermined time interval after The parts have begun their relative movement towards each other or the reduction of the welding current during the periods when the resistance across the contact bridges exceeds a predetermined value, excludes the possibility of explosion of relatively large contact bridges, even if contact bridges of relatively small size will explode.

Följaktligen kommer metallutdrivningen (de oåterställbara förlus- terna av metall och värme) att minska. Bidraget för smältning kommer att minska. Eftersom uppvärmd metall utdrivs som ett re- sultat av att kontaktbryggor exploderar, kommer minskningen i metallförlusterna att höja den termiska verkningsgraden. Uppvärm- ningen av de delar som skall svetsas kommer att fortskrida med högre hastighet, vilket till sist kommer att resultera i en minskning av svetstiden och en höjning av brännsvetsmaskinernas produktionskapacitet.Consequently, metal expulsion (the irreparable losses of metal and heat) will decrease. The contribution for smelting will decrease. Since heated metal is expelled as a result of contact bridges exploding, the reduction in metal losses will increase the thermal efficiency. The heating of the parts to be welded will proceed at a higher speed, which will ultimately result in a reduction in the welding time and an increase in the production capacity of the fuel welding machines.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, vilken visar en grafisk framställning av den oscillerande rörelsen av backen hos en svetsmaskin.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a graphical representation of the oscillating movement of the jaw of a welding machine.

På ritningen motsvarar punkterna S min minimignistgapet och punkterna S max maximignistgapet. 8107442-9 3 Kurvorna 2, 2', 3 och den raka delen 3' visar grafiskt momentanvärdena för svetsspänningen för följande amplituder eller toppvärden: för kurvan 2, U2, ; för kurvan 2', U2'; för kurvan 3, U2 och för delen 3', U3 = 0.In the drawing, points S correspond to the minimum gap and points S to the maximum gap. 8107442-9 3 Curves 2, 2 ', 3 and the straight part 3' graphically show the instantaneous values of the welding voltage for the following amplitudes or peak values: for curve 2, U2,; for curve 2 ', U2'; for curve 3, U2 and for part 3 ', U3 = 0.

Allteftersom gnistgapet ökar (på kurvan 1, från S min till S max) ökar resistansen över kontaktbryggorna mellan delarna, samtidigt som både antalet och storleken av kontaktbryggorna mins- kar.As the spark gap increases (on curve 1, from S min to S max), the resistance across the contact bridges between the parts increases, while both the number and size of the contact bridges decrease.

Från och med tidpunkten t2 (vilken kan bestämmas ganska exakt för det specifika svetstvärsnittet och svetsspänningen me- delst ett oscilloskop), är gnistgapet S2 och storleken av kontakt- bryggorna sådan att kontaktbryggan kommer att explodera. Förlusten av metall och det däri ackumulerade värmet beror på storleken av den kontaktbrygga som exploderat.From the time t2 (which can be determined quite accurately for the specific welding cross section and the welding voltage by means of an oscilloscope), the spark gap S2 and the size of the contact bridges are such that the contact bridge will explode. The loss of metal and the heat accumulated therein depends on the size of the contact bridge that exploded.

För att minska förlusten, minskas vid tidpunkten t2 svets- spänningen, vars toppvärde Um är lika med U2 (kurva 2, Um = U2) antingen till ett sådant värde (kurva 2', Um = U'2), vid vilket endast en liten kontaktbrygga kan explodera vid tidpunkten t2 (punkt S'2 på kurvan 1), eller bryts helt. Allteftersom de delar som skall svetsas rör sig relativt mot varandra, minskar gnist- gapet och smälter relativt små kontaktbryggor vid en reducerad spänning (Um = U2'). Vid tidpunkten t3 har arean av de uppstående kontaktbryggorna ökat i en sådan utsträckning att en mycket hög momentanström behövs för att smälta av en sådan kontaktbrygga.To reduce the loss, at time t2 the welding voltage is reduced, whose peak value Um is equal to U2 (curve 2, Um = U2) either to such a value (curve 2 ', Um = U'2), at which only a small contact bridge can explode at time t2 (point S'2 on curve 1), or break completely. As the parts to be welded move relative to each other, the spark gap decreases and relatively small contact bridges melt at a reduced voltage (Um = U2 '). At time t3, the area of the rising contact bridges has increased to such an extent that a very high instantaneous current is needed to melt such a contact bridge.

Vid denna tidpunkt återupprättas spänningen till initialvärdet (kurva 2, Um = U2; U2 > U'2).At this time, the voltage is restored to the initial value (curve 2, Um = U2; U2> U'2).

Erfarenheten har visat lämpligheten i att minska spänningen till inom intervallet 0,7 till 0 av dess arbetsvärde, beroende på delarnas tvärsnitt och svetsutrustningens kapacitet.Experience has shown the suitability of reducing the voltage to within the range 0.7 to 0 of its working value, depending on the cross section of the parts and the capacity of the welding equipment.

Allteftersom uppvärmningen av de delar som skall svetsas under smältningen vid spänningen Um = U2 blir högre, uppstår möjlighet för explosion även av en större kontaktbrygga än den som bestäms av förflyttningen S2.As the heating of the parts to be welded during melting at the voltage Um = U2 becomes higher, the possibility of explosion also arises from a larger contact bridge than that determined by the displacement S2.

Vid denna punkt, kommer resistansen över kontaktbryggorna vid ögonblicket för minskning eller brytning av spänningen att vara något lägre, eftersom den beror på tiden för svetsningen från början därav, och följaktligen kommer det i förväg bestämda värdet på resistansen att falla under själva svetstiden.At this point, the resistance across the contact bridges at the moment of reduction or breakage of the voltage will be slightly lower, as it depends on the time of welding from the beginning thereof, and consequently the predetermined value of the resistance will fall during the actual welding time.

Detta visas i den grafiska framställningen genom att allt- eftersom värmningen blir högre minskas spänningen vid tidpunkten t1- 8107442-9 4 Genom användning av den ovan beskrivna tekniken blir det möjligt att höja produktionskapaciteten, icke endast på grund av nedskärningen i värme och metallförluster, utan även genom in- - ställning av en hög spänning vid de tidpunkter då kontaktbryggorna är stora och resistansen låg, medan de kändaförfarandena för svets- ning vid en förhöjd spänning icke tillåter någon avsevärd väsent- lig ökning av uppvärmningen, eftersom detta framkallar explosion -även av relativt stora kontaktbryggor.This is shown in the graphic representation by the fact that as the heating becomes higher, the voltage at the time t1- 8107442-9 4 By using the technique described above, it becomes possible to increase the production capacity, not only due to the reduction in heat and metal losses, but also by setting a high voltage at the times when the contact bridges are large and the resistance is low, while the known methods of welding at an elevated voltage do not allow a significant significant increase in the heating, as this causes an explosion -even of relatively large contact bridges.

Experimentell provning av förfarandet enligt föreliggande uppfinning har visat.på möjligheten av en minskning av svetstiden med 20-30 procent. I Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan utföras utan strömmätning av resistansen över kontaktbryggorna. I detta fall minskas svetsresistansen till inom nämnda intervall vid tid- punkten t4 då möjligheten för explosion av kontaktbryggorna vid ett gnistgap S4 uppstår. Tiden eller tidsintervallet t4 utgör minst 1/8 av perioden för den oscillerande rörelsen från början av den relativa rörelsen för de delar som skall svetsas bort från vanﬂrka. Spänningen återupprättas till sitt initialvärde under delarnas relativa rörelse mot varandra vid ett tidsintervall ts då gnistgapet är lika med S5. Tiden t5 uppgår till högst 1/8 av perioden för den oscillerande rörelsen från början av delarnas relativa rörelse mot varandra, då den inställda arbetsspänningen behövs för avbränning av relativt stora kontaktbryggor.Experimental testing of the method according to the present invention has shown the possibility of a reduction of the welding time by 20-30 percent. The method of the present invention can be performed without current measurement of the resistance across the contact bridges. In this case, the welding resistance is reduced to within the said interval at the time t4 when the possibility of explosion of the contact bridges at a spark gap S4 arises. The time or time interval t4 constitutes at least 1/8 of the period of the oscillating movement from the beginning of the relative movement of the parts to be welded away from the joint. The voltage is restored to its initial value during the relative movement of the parts towards each other at a time interval ts when the spark gap is equal to S5. The time t5 amounts to a maximum of 1/8 of the period of the oscillating movement from the beginning of the relative movement of the parts towards each other, when the set working voltage is needed for burning relatively large contact bridges.

Nedan presenteras exempel på ett specifikt utförande av förfarandet enligt uppfinningen.Below are presented examples of a specific embodiment of the method according to the invention.

Denna omfattning i vilken spänningen minskas beror på svetstvärsnittets area, på svetsmaskinens kapacitet, på maskinens kortslutningsresistans och på materialet hos de delar, som skall svetsas.This extent to which the voltage is reduced depends on the area of the welding cross-section, on the capacity of the welding machine, on the short-circuit resistance of the machine and on the material of the parts to be welded.

I ett laboratorium svetsades stänger av austenitiskt stål med en diameter på 40 mm samman medelst förfarandet enligt upp- finningen i en maskin med en kapacitet på 150 kVA och en kortslut- ningsresistans av 60 x 10-611, varvid frekvensen för den oscille- rande rörelsen var 30 Hz. Spänningen var under den ovan angivna perioden reducerad till 0 V. Svetstiden var 5-6 s jämfört med 10 s vid svetsning utan reduktion av spänningen.In a laboratory, rods of austenitic steel with a diameter of 40 mm were welded together by the method according to the invention in a machine with a capacity of 150 kVA and a short-circuit resistance of 60 x 10-611, whereby the frequency of the oscillating movement was 30 Hz. During the above period, the voltage was reduced to 0 V. The welding time was 5-6 s compared to 10 s when welding without reduction of the voltage.

Skenor (med en svetstvärsnittsarea på 8.650 mmz) svetsades samman medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning i en maskin på 200 kVA med en kortslutningsresistans av 90 x 1Ü61l, varvid frekvensen för den oscillerande rörelsen är f - 25 Hz.Rails (with a welding cross-sectional area of 8,650 mmz) were welded together by the method of the present invention in a 200 kVA machine with a short-circuit resistance of 90 x 1101l, the frequency of the oscillating motion being f - 25 Hz.

Claims

1. 8107442-9 5 During the above periods, the welding voltage was reduced to 0.7 of the initial. The welding time was 60 s compared to 90 s when welding, without reduction of the voltage. The welding surcharge was reduced by 6 mm. Low carbon steel tubes with a cross-sectional area of 4000 mmz were welded together by the method of the present invention in a 150 kVA machine with a short-circuit resistance of 80 x 10'6 12, the frequency of the oscillating motion being f = 16 Hz. When a resistance of the order of 120 x 10 ~ 6 was reached, the voltage during each period of the oscillating motion was reduced to 0.4 of its initial value. The welding time was 50 s compared to 75 s when welding without reducing the voltage. CLAIMS Procedure for fuel welding, in which the ends of the parts to be welded are fused by alternating current while the parts are continuously approached and at least one of the parts to be welded is placed in oscillating motion along the direction of the parts approaching, whereby those parts which are to be welded together will perform an extra relative movement towards and away from each other, characterized in that the welding voltage is reduced to within the range 0.7 - 0 of its working value during the periods when the resistance across the contact bridges exceeds a predetermined value .