SE440755B - Forfarande for motstandsstumsvetsning med oscillerande rorelse mellan arbetsstyckena - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 8005055-2 2 väggtjocklek och med kompakt tvärsnittsyta, eftersom den termiska verkningsgraden minskar mest intensivt, då arbets- »stycken av dylika material måste svetsas.

Ettförfarande för motståndsstumsvetsning med oscilleran- de rörelse mellan arbetsstyckena är dessutom känt, vid vil- ket de arbetsstycken, som skall svetsas, sammanföres och isärföres upprepade gånger (jämför exempelvis de brittiska patentskrifterna l 153 002 och 984 296) eller vid vilket ettdera arbetsstycket bringas att utföra en oscillerande rörelse (se den japanska patentskriften 2162). Vid detta kända förfarande bringas arbetsstyckena, under uppvärmnings- fasen, att enbart utföra en framåt- och bakåtgående rörel- se utan att de sammanföres kontinuerligt. Nackdelarna med detta kända svetsningsförfarande är låg elektrisk verknings- grad och nödvändigheten att använda maskinen med hög elekt- risk effekt. Detta förfarande kräver dessutom att ändytorna av de arbetsstycken, som skall svetsas, är omsorgsfullt anpassade till varandra i och för likformig uppvärmning av ändytorna. Även om ändytorna av de arbetsstycken, som skall svetsas, mest omsorgsfullt anpassats till varandra, elimi- nerar detta inte den olikformiga uppvärmningen av arbets- styckena över tvärsnittsytan vid detta svetsningsförfarande.

Arbetsstyckena olikformiga uppvärmning leder till uppkomsten av fel i svetsen, exempelvis ogenomsmälta zoner, mattfläckar.

Ett förfarande för motståndsstumsvetsning med oscille- rande rörelse mellan arbetsstyckena är vidare känt, vid vil- ket en svetsmaskins platta bringas att utföra en rörelse med konstant eller ökande hastighet, samtidigt som den ytter- ligare bringas att svänga utefter svetsmaskinens rörelse- riktning (jämför exempelvis det sovjetiska uppfinnar- certifikatet 226 052, den brittiska patentskriften l 162 073, den västtyska patentskriften l 615 324 och den franska patentskriften 1 517 ll4). Kombinationen av den kontinuer- liga sammanföringen av de arbetsstycken, som skall svetsas, med den samtidiga vibrationsrörelsen hos ettdera arbets- stycket bidrar till en avsevärd ökning av svetsströmmen och den termiska verkningsgraden vid svetsningen, jämfört med 10 15 20 25 30 35 8005055-2 3 det ovan beskrivna förfarandet för svetsning med kontinuer- lig oscillerande rörelse mellan arbetsstyckena utan vibra- tionsrörelse. Detta förfarande gör det därför möjligt att svetsa tjockväggiga och kompakta arbetsstycken med stor tvärsnittsyta, samt arbetsstycken av material med låg värme- konduktivitet.

Nackdelen med detta kända förfarande är att under den bestämda tidsperiod under svetsningens begynnelseskede, då ändytorna av de arbetsstycken, som skall svetsas, är kalla eller uppvärmts svagt, smältningsförloppet karakteriseras dels av en strömstyrka, som i det närmaste är lika med kort- slutningsströmmen, dels av effektförluster för uppvärmning av svetstransformatorns sekundärkrets och dels av en låg elektrisk verkningsgrad, vilket med andra ord innebär, att den till detta begynnelseskede då svetsning med låg verk- ningsgrad äger rum blir längre, när arbetsstycken med stor tjocklek samt med stor tvärsnittsyta måste svetsas, Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sådant förfarande för motståndsstumsvets- ning med oscillerande rörelse mellan arbetsstyokena, som gör det möjligt att minska effektförbrukningen, att öka uppvärmningshastigheten för de arbetsstycken, som skall svetsas, och följaktligen svetsutbytet.

Detta uppnås medelst ett förfarande för motstånds- stumsvetsning med oscillerande rörelse mellan arbetsstyckena, vid vilket smältningen innan stukningen påbörjas, enligt uppfinningen, genomföres i tvâ steg, varvid man under det första steget smälter arbetsstyckena kontinuerligt, dvs sammanför arbetsstyckena kontinuerligt, mäter strömmen vid smältningen, effektförbrukningen, smältningstiden eller längden av den smälta avsnittet och - sedan en av dessa parametrar blivit lika med det värde, som motsvarar upp- värmningen av ett i närheten av kontaktytan liggande skikt till en temperatur av 650-800°C - påbörjar det andra steget, under vilket åtminstone det ena arbetsstycket bringas att ut- föra svängningsrörelser samtidigt som de båda arbetsstyckena sammanföres. 10 15 20 25 30 35 8005055-2 4 Förfarandet afligtuppfinningen bidrar till att minska effektförbrukningen och att öka uppvärmningshastigheten genom att kombinationen av det kontinuerliga sammanförandet av arbetsstyckena med den samtidiga vibreringen av ettdera arbetsstycket resulterar i en ändring (ökning) av kontakt- ytan för arbetsstyckena med varandra och följaktligen en ändring (minskning) av resistansen vid kontaktstället (kontaktställena), varför svetsströmmen avsevärt ökar. I detta fall exploderar enbart kontakter med liten yta, vari- genom en lägre mängd uppvärmd metall avslungas ur svets- zonen, vilket bidrar till en högre termisk verkningsgrad jämfört med förfarandet för motståndsstumsvetsning med kontinuerlig oscillerande rörelse mellan arbetsstyckena utan vibrering.

Sammanförandet av arbetsstyckena under åstadkommande av svängningsrörelser kan dessutom påbörjas 20-30% av den totala svetstiden efter den tidpunkt smältningen påbörjats eller kan påbörjas efter att arbetsstyckenas ändar samman- lagt smält till en sträcka som utgör 20-30% av arbetsstycke- nas tjocklek.

De ovan angivna relativa värdena för strömstyrkan, ef- fekten, tiden samt arbetsmån har bestämts av sökanden genom flerdubbel försökssvetsning av arbetsstycken med olika tvär- snittsyta, framställda av material av varierande slag.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna för- farandet för motståndsstumsvetsning kan dessutom genom- föras så, att man under det andra sammanföringsskedet för arbetsstyckena avbryter svängningsrörelsen innan stukningen påbörjas efter att arbetsstyckenas ändar smält till ett djup, som utgör 50-70% av den totala arbetsmånen för svets- ning, eller 5-l0 s innan stukningen påbörjas.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna förfaran- det genomföres på följande sätt.

De arbetsstycken, som skall svetsas, sammanföres kon- tinuerligt. Arbetsstyckena är fastspända i en svetsmaskins läppformade spännorgan, som står under en matningsspänning.

Under det begynnelseskede av svetsningen, då ändytorna av l0 15 20 25 30 35 8005055-2 5 de arbetsstycken, som skall svetsas, är kalla, är förlop- pets termiska verkningsgrad hög, varvid svetsströmmen och effektförbrukningen motsvarar den optimala svetsströmmen respektive effektförbrukningen. Allteftersom arbetsstyckenas ändar uppvärmes, minskas hålltiden för enskilda kontakter, som bildas vid arbetsstyckenas ändytor vid smältningen, samtidigt som överhettad metall avslungas intensivare i form av gnistor och den energi, som förbrukas för uppvärmningen av arbetsstyckena, minskar, vilket leder till en minskning av smältningsförloppets termiska verkningsgrad. De indirekta parametrar, som karakteriserar värmetillståndet hos ändarna av de arbetsstycken, som skall svetsas, är svetsströmstyrkan eller effektförbrukningen.

De genomförda undersökningarna har visat, att svets- strömstyrkan och den effekt, som skall förbrukas från el- nätet, vid svetsning av arbetsstycken medelst en given svets- maskin under förutbestämda svetsningsförhâllanden motsvarar ett bestämt värmetillstånd hos de arbetsstycken, som skall svetsas.

Genom att mäta svetsströmmen eller den effekt, som skall förbrukas från elnätet vid arbetsstyckenas smältning, kan man därför kontrollera (avkänna) värmetillstândet hos arbetsstyckenas ändar. Allteftersom arbetsstyckena upp- värmes, minskas svetsströmmen och effektförbrukningen. Sedan svetsströmmen eller effekten minskats till 2/3 - l/2 av begynnelseströmmen respektive begynnelseeffekten, påbörjas det andra sammanföringsskedet, under vilket man tilldelar det ena arbetsstycket en svängningsrörelse utefter rörelse- riktningen samtidigt som arbetsstyckena sammanföres kon- tinuerligt.

Vid svetsning av exempelvis räler vägande 65 kg per löpmeter uppgår den strömstyrka, som uppmätts i svetstrans- formatorns primärkrets i början av det första steget (den kontinuerliga smältningen utan vibrering), till 200-250 A.

Allteftersom rälernas ändar uppvärmes, blir strömstyrkan lägre. Sedan den blivit lika med 100-150 A, påbörjas det andra steget (den kontinuerliga smältningen under vibrering). 10 15 20 25 30 35 8005055-2 6 Sedan det ena arbetsstyckets svängningsrörelse på- börjats, ökar svetsströmmen till 400-500 A, samtidigt som överhettad metall avslungas mindre intensivt, arbetsstyckena uppvärmes intensivare och den termiska verkningsgraden ökar 1,5-2 gånger." Vid svetsning av rör med stor diameter är strömmen i svetstransformatorns primärkrets i början av svetsningens första skede lika med ungefär 1000 A. Allteftersom rör- ändarna uppvärmes, minskas strömmen. Sedan den blivit lika med i det närmaste 600 A, påbörjas det andra steget. Detta resulterar i att svetsströmmen och effekten ökar 2-3 gånger, varigenom uppvärmningen intensifieras.

I vissa fall kan man, i och för att enklare styra svetsningsförloppet, påbörja sammanföringssteget för arbets- styckena under åstadkommande av svängningsrörelsen i be- roende av smältningstiden eller förflyttningssträckan för svetsmaskinens platta.

I det första fallet kontrolleras svetstiden, varvid sammanföringssteget för arbetsstyckena under åstadkommande av svängningsrörelsen påbörjas 20-30% av den totala svets- tiden efter att svetsningen påbörjats. I Vid svetsning av exempelvis rör med stor diameter av- slutas det första steget 50 s efter att svetsningen påbör- jats, varvid den totala svetstiden är 180 s.

'I det andra fallet kontrolleras förflyttningen av arbetsstyckena, varvid sammanföringssteget för arbetsstycke- na under åstadkommande av svängningsrörelsen påbörjas efter att arbetsstyckenas ändar sammanlagt smält till ett djup av 20-30% av arbetsstyckenas tjocklek.

Vid svetsning av exempelvis rör med en väggtjocklek av 20 mm genomföres det första svetsningssteget under de första 5 mm av slaglängden hos maskinens rörliga del, vilken sträcka av 5 mm mätes från den tidpunkt smältningen påbörjas.

Man övergår därefter till att svetsa under det andra svets- ningssteget, dvs under den kontinuerliga smältningen under ovibrering. Sedan arbetsstyckena uppvärmts i önskad grad före stukningen, sammanföres de arbetsstyckéfi, som skall 10 15 8005055-2 7 svetsas, med ökande hastighet.

Vid det enligt uppfinningen föreslagna förfarandet för motstândsstumsvetsning kan arbetsstyckena sammanföras såväl utan att bringa ettdera arbetsstycket att utföra en svängningsrörelse som under âstadkommande av denna sväng- ningsrörelse upp till den tidpunkt stukningen påbörjas.

I detta fall upphör svängningsrörelsen innan stukningen påbörjas, efter att arbetsstyckenas ändar sammanlagt smält till ett djup som utgör 50-70% av den totala arbetsmånen för smältningen eller 5-15 s innan stukningen påbörjas.

Vid svetsning av exempelvis räler vägande 65 kg per löpmeter upphör svängningsrörelsen under det andra steget efter att rälernas ändar totalt smält till ett djup av 14 mm. Den totala arbetsmånen för smältningen är 20 mm.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 8005055-2 PATENTKRAV i

1. Förfarande för motståndsstumsvetsning med oscille- rande rörelse mellan arbetsstyckena, varvid man vid smält- ningen med en kontinuerlig rörelse för samman de arbets- stycken, som skall svetsas, samtidigt som åtminstone det ena arbetsstycket bringas att utföra en svängningsrörelse i sammanföringsrörelsens riktning, varefter man stukar ar- betsstyckena, k ä n n e t e c k n a t av att genomföra smältningen i två steg, att under det första steget kontinuerligt smälta ar- betsstyckena under mätning av en av följande parametrar: smältningstiden, strömstyrkan vid smältningen, effektför- brukningen eller längden av det avsnitt, som skall smältas, att under det andra steget, bringa åtminstone det ena arbetsstycket att utföra nämnda svängningsrörelse sedan den valda parametern uppnått ett förutbestämt värde, som mot- svarar uppvärmningen av ett i närheten av kontaktytan lig- gande skikt till en temperatur mellan 65o°c een aoo°c.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t av att genomföra det andra smältningssteget från den tidpunkt, då strömstyrkan eller effekten uppnått mellan 66% och 50% av begynnelsesvetsströmmen eller begyn- nelseeffekten vid smältningen.

3. Förfarande enligt patentkravet l, t e c k n a t av att genomföra det andra smältningssteget från den tidpunkt då 20 - 30% av den totala svetstiden för- k ä n n e -h lupit efter att svetsningen påbörjats.

4. Förfarande enligt patentkravet l, t e c k n a t av att genomföra det andra smältningssteget från den tidpunkt då arbetsstyckenas ändar totalt smält till k ä n n e - ett djup, som utgör 20 - 30% av arbetsstyckenas tjocklek.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a t av att under det andra smältningssteget upphöra med svängningsrörelsen innan stukningen påbörjas efter det att arbetsstyckenas ändar totalt smält till ett djup, som utgör 50 - 70% av den totala ñrbêtâmänêfl för svetsningen.