CH428018A - Verfahren zur Erzielung einer gleichmässig vorgewärmten Zone beim elektrischen Abbrennstumpfschweissen - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Erzielung einer     gleichmässig    vorgewärmten Zone beim     elektrischen     Abbrennstumpfschweissen    Beim elektrischen Abbrennstumpfschweissen ist es  bekannt, dass die wärmebeeinflusste Zone etwa die     Form     einer bikonkaven Linse hat, d.h. dass diese Zone am  Rande des Werkstücks erheblich breiter ist als     in    der  Mitte. Diese Tatsache ist offenbar nicht, wie manchmal  vermutet wird, auf den Skin-Effekt zurückzuführen, da  sie auch bei sehr niedrig-frequentem Strom und sogar  bei Gleichstrom auftritt.

   Eine Erklärung ist lediglich  darin zu suchen, dass die Randpartien     eine        geringere     Wärmeableitung erfahren, da der Wärmeübergangswider  stand zur Luft verhältnismässig gross ist verglichen mit  dem Wärmeübergang     in    dem kalten Teil der Werkstücke.  Aus diesem Grunde ist die Wärmeableitung am Rande  nach einer Seite sozusagen blockiert, während im     Innern     eine ungestörte Wärmeableitung vor sich gehen kann.  Eine sehr unangenehme Folge der nicht gleichmässigen  Wärmeverteilung bei einer Stumpfschweissung ist die  Art, wie sich der Stauchwulst ausbildet. Beim Stauchen  weicht schon normalerweise der Werkstoff senkrecht zur  Stauchachse aus.

   Wenn nun die äusseren Partien der  Schweissstelle zusätzlich auf einer grösseren Breite  erwärmt werden, wird hierdurch das seitliche Aus  weichen noch erleichtert. Als Wirkung dessen ergibt sich,  dass die auf     einer    grösseren Tiefe erweichten äusseren  Partien einen geringeren Stauchdruck bekommen als die  Mittelpartie. Die Qualität der Schweissung muss daher  aussen und innen verschieden ausfallen. Da man wegen  des Ausstauchens der im Kern des Schweissquerschnitts  aufgetretenen Krater unter einen bestimmten Druck nicht  hinuntergehen kann, ergibt sich durch das starke seit  liche Ausweichen der Randpartien eine starke Verbie  gung der Werkstoffaser, die in Grenzfällen so weit gehen  kann, dass diese Faser um fast 90  umgebogen erscheint.

    Derartige Schweissungen sind besonders für Dauerbiege  beanspruchungen empfindlich, was sich sehr nachteilig  auswirkt, wenn durch einen unglücklichen Zufall eine  Schlackenzeile des Werkstoffs in die Naht eingestaucht  wurde.  



  Zur Vermeidung der ungleichen     Wärmezone    wurde    bereits vorgeschlagen, die Vorwärmung der Werkstücke  induktiv vorzunehmen und dabei     entweder    das Werk  stück oder den benutzten Induktor ballig, kegelig oder  ähnlich auszuführen, so dass die Mitte des Werkstücks  infolge der grösseren Annäherung an den     Induktor    stär  ker vorgewärmt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass  durch diese Massnahme zwar eine Verbesserung erzielt  wird, die jedoch nicht in ausreichendem Masse befriedigt.  



  Die vorliegende Erfindung     betrifft        ein    Verfahren zur  Erzielung     einer    gleichmässig vorgewärmten Zone     beim     elektrischen Abbrennstumpfschweissen, wobei die     Vor-          wärmung    durch     einen    zwischen die auseinander gefahre  nen, miteinander zu verschweissenden Werkstücke einge  schwenkten Induktor erfolgt.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass man die Grösse des     Induktors    so  wählt, dass die beiden gegeneinander stehenden Stirn  flächen der Werkstücke in zu     ihrer    Mittelachse senkrecht  verlaufender Ebene den zentrisch eingeschwenkten In  duktor so weit überragen, dass nach Beendigung des Vor  wärmens am Umfang jedes Werkstücks     eine    nichtglühen  de Randzone verbleibt.  



  Nachfolgend wird anhand der schematischen Zeich  nung das     erfindungsgemässe    Verfahren beispielsweise be  schrieben.  



  Fig. 1 zeigt zu verschweissende, in Backen einer  Stumpfschweissmaschine eingespannte Werkstücke;       Fig.    2     zeigt    die zwei nach dem     erfindungsgemässen     Verfahren miteinander verschweissten Werkstücke;       Fig.    3 zeigt zwei nach bisher üblichem Verfahren  miteinander verschweisste Werkstücke.  



  Zwei miteinander zu verschweissende Werkstücke 1  und 2 werden in Backen 3, 4, 5 und 6     einer    bekannten       Stumpfschweissmaschine    eingespannt. Zwischen die bei  den Werkstücke 1 und 2 wird ein     Induktor    7 einge  schwenkt der einen kleineren Durchmesser aufweist als  die Werkstücke,     d.h.    der seitlich     kleiner    ist als der Durch  messer der Werkstücke.      Die vorgewärmten Zonen der Werkstücke sind mit  8 und 9 bezeichnet.  



       In        vorteilhafter    Weise gibt man den     gegeneinander     stehenden Enden der Werkstücke 1 und 2 die Gestalt       eines    flachen Kegels oder einer flachen Pyramide oder  führt sie ballig aus.  



  Bei der beschriebenen Art der Vorwärmung bleibt  die Randzone der Schweissstücke praktisch kalt, d.h. die  Erwärmung ist für das Auge nicht sichtbar. Bei dem  an das Vorwärmen sich änschliessenden     Abbrennvor-          gang    erfolgt dieser, wenn man nur des vorgewärmte In  nere betrachtet, ganz     normal.    Der     um    das erwärmte       Innere    aussen herum liegende kalte Kranz kann wie ein  kaltes Rohr betrachtet werden, dessen Abbrennen infolge  seiner relativen Dünnwandigkeit keine Schwierigkeiten  bereitet, auch wenn es nicht vorgewärmt ist.

   Um den  in der üblichen Weise vorgewärmten     Innenteil    liegt     also     eine kältere Bandage, die erst im Verlauf des Abbren  nens auf Schweisstemperatur gebracht wird, und zwar  mit einer sehr kurzen Wärmezone, wie dies dem Ab  brennen aus dem kalten Zustand entspricht. Beim     an-          schliessenden    Stauchvorgang wird daher der Kern des  Werkstücks, da er auf grösserer Tiefe vorgewärmt ist,  leicht auszustauchen sein, der Rand dagegen infolge       seiner    kürzeren     Erwärmungszone    dem     seitlichen    Aus  weichen einen grösseren Widerstand entgegengesetzen.

    Als Erfolg ergibt sich, dass der Abfall des Stauchdrucks  zum Rande     hin    nicht mehr so stark     in        Erscheinung    tritt  und die starke Umwinklung der Faser am Rande ver  mieden ist.  



  Die beiden nach dem beschriebenen Verfahren     ver-          schweissten    Werkstücke werden in Fig. 2 gezeigt und zum    Vergleich zeigt die Fig. 3 zwei Werkstücke die nach  bisher üblichem Verfahren verschweisst wurden.  



  In allen drei Figuren     sind    die     wärmebeeinflussten     Zonen vertikal     schraffiert    dargestellt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Erzielung einer gleichmässig vorge wärmten Zone beim elektrischen Abbrennstumpfschweis- sen, wobei die Vorwärmung durch einen zwischen die auseinander gefahrenen, miteinander zu verschweissen- den Werkstücke eingeschwenkten Induktor erfolgt, da durch gekennzeichnet, dass man die Grösse des Induk- tors so wählt, dass die beiden gegeneinander stehenden Stirnflächen der Werkstücke (1 und 2)

   in zu ihrer Mit telachse senkrecht verlaufender Ebene den zentrisch ein geschwenkten Induktor (7) so weist überragen, dass nach Beendigungs des Vorwärmens am Umfang jedes Werk stücks eine nichtglühende Randzone verbleibt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet; dass den gegeneinander stehenden Enden der Werkstücke (1 und 2) die Gestalt eines flachen Kegels oder einer flachen Pyramide gegeben wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die gegeneinander stehenden Enden der Werkstücke (1 und 2) ballig ausgeführt werden.