Verfahren zum Pressschweissen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Das Patent betrifft ein Verfahren zum Press- schweissen, eine Einrichtung zur Durchführung die ses Verfahrens und nach diesem Verfahren zusam- mengeschweisste Werkstücke.
Bei dem Verfahren werden die zu verschweissen den Enden der Werkstückteile durch das einge schnürte Plasma je einer Bogenentladung, in welche wenigstens ein Gasstrom geleitet wird, erhitzt und nach Erreichen der Schweisstemperatur bei ausge schalteter Bogenentladung zusammengepresst.
Es wurden bereits ein Verfahren dieser Art und eine Einrichtung zur Durchführung desselben vorge schlagen, bei welchem die Werkstückteile mit einan der zugewandten, zu verschweissenden Enden in einer Flucht angeordnet und die Bogenentladung oder -entladungen wenigstens teilweise im Raum zwi schen den zu verschweissenden Enden erzeugt wur den. Das erfordert entweder eine symmetrische, zwi schen den Enden der Werkstückteile anzuordnende Vorrichtung zur Einschnürung des Plasmas und zur Leitung des Gasstromes in dasselbe oder mehrere ausserhalb des Zwischenraumes der Enden der Werkstückteile anzuordnende Entladungsvorrichtun gen. Die symmetrische Vorrichtung ist kompliziert.
Mit den ausserhalb des Zwischenraumes angeordne ten Entladungs-Vorrichtungen ist es schwierig, wenn, nicht unmöglich, die Endflächen der Werkstückteile gleichmässig zu erhitzen.
Dem Patent liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu vermeiden. Nach dem erfindungsgemäs- sen Verfahren werden die Werkstückteile mit einan der zugewandten, zu verschweissenden Enden seitlich gegeneinander versetzt je neben einer Entladungs- Vorrichtung zur Erzeugung einer zur frontalen Er hitzung des Endes des anderen Werkstückteiles die- nenden Bogenentladung angeordnet und nach dem Erreichen der Schweisstemperatur werden eines der Werkstückteile und die neben diesem angeordnete Entladungs-Vorrichtung seitlich verschoben, um die Werkstückteile zum Zwecke des Zusammenpressens in eine Flucht zu bringen.
Weil bei diesem Verfahren jedes Werkstückende durch das Plasma der Bogenentladung einer ihm frontal gegenüber angeordneten Entladungsvorrich tung erhitzt wird, ist keine komplizierte symmetrische Entladungsvorrichtung erforderlich und die ganze Endfläche jedes der Werkstückteile kann leicht gleichmässig erhitzt werden, was für die Güte der Schweissung wesentlich ist.
Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfah rens hat zwei Spannvorrichtungen für die Werkstück teile, deren eine zum Zusammenpressen der Werk stückteile verschiebbar ist, und zwei Entladungs-Vor- richtungen, die je zur Erzeugung einer Bogenentla dung, zur Einschnürung des Plasmas derselben und zur Zufuhr wenigstens eines Gases zu diesem Plasma dienen.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist eine der Entladungsvorrichtungen an einer Seite der einen und .die andere Entladungsvorrichtung an der entge gengesetzten Seite der anderen Spannvorrichtung an geordnet, und eine der Spannvorrichtungen sowie die neben dieser angeordnete Entladungsvorrichtung sind zwischen einer ersten Stellung, in welcher je eine Spannstelle und eine Entladungs-Austrittsstelle in einer Flucht liegen, und einer zweiten Stellung, in welcher beide Spannstellen in einer Flucht liegen, bewegbar.
In :der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung ,dargestellt. Im Zu- sammenhang damit wird auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Pressschweissen, mit zwei zylindrischen Werkstückteilen.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Einrichtung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt.
Die dargestellte Einrichtung hat eine Grundplatte 1, auf der zwei Schlitten 2 und 3 gelagert sind, die je eine Spannvorrichtung 4 bzw. 5 zur Aufnahme eines der Werkstückteile 6 und 7 tragen. Jede der Spann vorrichtungen 4 und 5 hat eine feste Spannbacke 41 bzw. 51 und eine zur Ausführung der Spannbewe- gung verschiebbare und mit dem (nicht dargestellten) Kolben einer Zylinder-Kolben-Einheit 42 bzw. 52 verbundene Spannbacke 43 bzw. 53. Der Schlitten 2 ist an einer Führung 21 in Richtung des Doppelpfei les 8 verschiebbar.
Zum Antrieb des Schlittens 2 und zur Ausübung der Kraft zum Zusammenpressen der Werkstückteile 6 und 7 dient eine Kolben-Zylinder- Einheit 9. Der Schlitten 3 ist an einer Führung 31 in Richtung des Doppelpfeiles 10 verschiebbar. Zum Antrieb des Schlittens 3 dient eine Kolben-Zylinder- Einheit 11. An einer Seite der Spannvorrichtung 4 ist eine Entladungsvorrichtung 12 auf einem Sockel 13 an der Grundplatte 1 befestigt. Die Entladungs vorrichtung 12 ist von der Grundplatte 1 elektrisch isoliert.
Eine weitere Entladungsvorrichtung 14 ist an der anderen Seite der Spannvorrichtung 5 am Schlit ten 3 befestigt und von diesem elektrisch isoliert. In der dargestellten Stellung des Schlittens 3 fluchtet die Entladungsaustrittsstelle der Entladungsvorrichtung 12 mit der Spannstelle der Spannvorrichtung 5 und damit mit dem Werkstückteil 7, während die Entla- dungsaustrittsstelle der Entladungsvorrichtung 14 mit der Spannstelle der Spannvorrichtung 4 und somit mit dem Werkstückteil 6 fluchtet.
Durch Verschieben des Schlittens 3 können die Spannstellen der Spann vorrichtungen 4 und 5 und damit .die Werkstückteile 6 und 7 in eine Flucht gebracht werden.
Die Entladungsvorrichtung 12 hat, wie Fig. 2 zeigt, eine Elektrode 121, welche innerhalb eines als Zündelektrode und Düse dienenden Teiles 122 ange ordnet ist. Der Teil 122 hat eine zur Einschnürung des Plasmas der Bogenentladung dienende Öffnung 124 und ist durch einen Widerstand 123, welcher beispielsweise zwei Ohm betragen kann, mit der Spannvorrichtung 5 und dadurch mit dem Werk stückteil 7 verbunden. Eine (nicht dargestellte) Stromquelle für die Erzeugung einer Bogenentladung ist mit einem Pol an die Elektrode 121 und mit dem anderen Pol an die Spannvorrichtung 5 und dadurch an den Werkstückteil 7 angeschlossen.
In dem Zwi schenraum zwischen der Elektrode 121 und dem Teil 122 mündet eine (nicht dargestellte) Gaszuleitung.
Die Entladungsvorrichtung 14 ist ebenso ausge führt wie die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrie bene Entladungsvorrichtung 12 und in entsprechen der Weise angeschlossen, d. h. die (nicht dargestellte) Elektrode der Entladungsvorrichtung 13 ist zusam- men mit der ihr entsprechenden Elektrode 121 an einen Pol der Stromquelle und die Spannvorrichtung 4 ist zusammen mit der Spannvorrichtung 5 an den anderen Pol der Stromquelle angeschlossen. Zum elektrischen Anschluss der Spannvorrichtungen 4 und 5 und der Entladungsvorrichtung 14 dienen (nicht dargestellte) biegsame Leiter.
Zur Durchführung der Schweissung wird in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Schlitten 2 und 3 das in Fig. 1 und 2 linke Ende des. Werkstückteiles 7 durch das Plasma einer Bogenentladung, welche zwi schen .der Elektrode 121 und diesem Ende des Werk stückteiles 7 erzeugt wird, auf Schweisstemperatur erhitzt. Dabei wird dem Plasma das in dem Zwi schenraum zwischen der Elektrode 121 und dem Teil 122 geleitete Gas zugeführt und das Plasma an der Öffnung 124 eingeschnürt. In derselben Weise wird gleichzeitig das in der Zeichnung rechte Ende des Werkstückteiles 6 mittels der Entladungsvorrichtung 14 auf Schweisstemperatur erhitzt.
Danach wird der Schlitten 3 in Fig. 1 nach vorn geschoben, so dass die Werkstückteile 6 und 7 miteinander fluchten., und der Schlitten 2 wird durch Beaufschlagung der Kolben- Zylinder-Einheit 9 in Fig. 1 nach rechts geschoben, bis die Werkstückteile 6 und 7 zusammenstossen, woraufhin diese Werkstückteile durch weitere Beauf schlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 9 zusammen- gepresst werden.
Die Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheit 9 kann durch einen (nicht dargestellten) Endschalter ausgelöst werden, der vom Schlitten 3 betätigt wird, sobald die Spannstelle der Spannvorrichtung 5 mit derjenigen der Spannvorrichtung 4 fluchtet.
Beispielsweise Betriebsdaten der beiden Bogen entladungen zum Zusammenschweissen von Stahl stäben von 25 mm Durchmesser sind: Bogenspan nung 40 Volt, Bogenstrom 220 Ampere, Gaszufuhr 0,05 Kubikmeter Argon pro Minute, Erhitzungszeit 0,5 Minuten. Bei Verwendung von, Stickstoff sind die entsprechenden Daten beispielsweise 80 Volt, 100 Ampere, 0,06 Kubikmeter pro Minute bei derselben Erwärmungszeit. Die Bogenspannung kann auch bis 140 Volt, der Strom bis 190 Ampere und die Erwär mungszeit bis 2 Minuten betragen. Die optimalen Werte sind durch Versuche zu ermitteln.
Die Spannvorrichtung 5 kann statt horizontal auch vertikal und statt geradlinig auch längs einer gekrümmten Bewegungsbahn bewegbar sein, bei spielsweise mittels eines oder mehrerer Schwenkarme.