CH631370A5

CH631370A5 - Verfahren zum abbrenn-stumpfschweissen von ringfoermigen werkstuecken.

Info

Publication number: CH631370A5
Application number: CH796278A
Authority: CH
Inventors: Klaus Dr Ing Ulmer
Original assignee: Miebach Gmbh Hugo
Priority date: 1977-07-26
Filing date: 1978-07-24
Publication date: 1982-08-13
Also published as: SE7807908L; DE2733559C2; GB2002666A; DE2733559B1; GB2002666B; JPS5452645A; US4164638A; BE869230A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbrenn-Stumpfschweissen von ringförmigen Werkstücken, wie Kettengliedern, wobei die miteinander zu verschweissenden Werkstückenden zunächst in mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärmspielen vorgewärmt und sodann durch anschliessendes Abbrennen und Stauchen miteinander ver-schweisst werden.

Beim Abbrenn-Stumpfschweissen mittels Gleich- oder Wechselstrom dient der Vorwärmbetrieb dazu, eine ausreichende Wärmemenge, Wärmetiefe und Schweisstemperatur in die beiden miteinander zu verschweissenden Werkstückenden für das anschliessende Verschweissen durch Abbrennen und Stauchen einzubringen. Die aus den Vorwärmspielen in den Werkstückenden resultierende Wärmeenergie lässt sich ausdrücken durch FxRx t, wobei

I = Schweissstrom,

R = Widerstand des Werkstückes einschliesslich des Übergangswiderstandes zwischen den beiden Werkstückenden,

t = Gesamtvorwärmzeit sind. Der Schweissstrom ist dabei vorgegeben durch die Sekundärspannung des Schweisstransformators, gegebenenfalls durch die Schweisstransformatorstufe, die Impedanz der Schweissmaschine, den Schweissquerschnitt und die chemische Zusammensetzung des zu verschweissenden Werkstückes. Die Gesamtvorwärmzeit ergibt sich aus dem Schweissquerschnitt, der Schweissstromdichte und der chemischen Zusammensetzung des zu verschweissenden Werkstückes. Eine Optimierung des Vorwärmprozesses kann somit nur über den variablen Übergangswiderstand zwischen den Werkstückenden erfolgen, der zur Erzielung einer möglichst schnellen Erwärmung so gross als möglich einzustellen ist.

Ausgehend von dem Zusammenhang, dass der Übergangswiderstand zwischen den zu verschweissenden Werkstückenden umso grösser ist und die Erwärmung der Werkstückenden dementsprechend umso schneller vor sich geht, je geringer die Kontaktkraft zwischen den Werkstückenden bei den Vorwärmspielen ist, arbeitet man bei gestreckten Werkstücken (offenen Längen) im Sinne einer Optimierung des Vorwärmbetriebes mit einer möglichst kleinen Kontaktkraft zwischen den Werkstückenden. Die Kontaktkraft als

Differenz aus Vorschubkraft und Reibung des Stauchschlittens ist umso kleiner, je kleiner die Vorschubkraft ist. In der Regel wird eine Vorschubkraft gewählt, die etwa 20% über der für die Überwindung der Reibung erforderlichen Kraft liegt.

Bei ringförmigen Werkstücken, zu denen insbesondere auch Kettenglieder gehören, bedarf es zusätzlich zur Erzielung der erforderlichen Kontaktkraft und zur Überwindung der Schlittenreibimg einer Kraft zur Verformung des Werkstückrückens. Es ist bislang üblich, bei ringförmigen Werkstücken die Vorschubkraft von vornherein so hoch anzusetzen, dass ein ausreichender Vorschub des Stauchschlittens während des gesamten Vorwärmbetriebes gewährleistet ist, wobei man in diesem Fall auf die an sich erwünschte geringstmögliche Kontaktkraft bei den einleitenden Vorwärmspielen verzichtet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auch bei ringförmigen Werkstücken eine Optimierung des Vorwärmprozesses im Sinne einer möglichst raschen Erwärmung der miteinander zu verschweissenden Werkstückenden im Vorwärmbetrieb möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss beim Abbrenn-Stumpfschweissen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere Kettengliedern, bei dem die miteinander zu verschweissenden Werkstückenden vor dem Abbrennen und Stauchen durch Steuerung der Vorschubkraft für den Stauchschlitten in mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärmspielen vorgewärmt werden, vorgesehen, dass die Vorschubkraft beim ersten Vorwärmspiel so gering wie möglich und unter Berücksichtigung des zunehmenden Kraftbedarfs für die Werkstückverformung mit fortschreitenden Vorwärmspielen zunehmend grösser bemessen wird.

Nach der Erfindung wird der Vorteil der geringstmöglichen Kontaktkraft über den gesamten Vorwärmantrieb auch bei ringförmigen Werkstücken voll ausschöpfbar, und somit auch bei ringförmigen Werkstücken eine Optimierung des Vorwärmbetriebes im Sinne einer schnellstmöglichen Erwärmung der zu verschweissenden Werkstückenden möglich. Es kommt nach der Erfindung auch nicht mehr zu einer unerwünschten Aufstauchung der Werkstückenden bei den einleitenden Vorwärmspielen, wie das bei der bislang eingangs zu hoch angesetzten Vorschubkraft der Fall ist. Insgesamt verläuft der Vorwärmbetrieb nach der Erfindung gleichmäs-siger und reproduzierbarer.

Im einfachsten Fall ist eine konstante Zunahme der Vorschubkraft nach jedem Vorwärmspiel vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Tatsache, dass der Verformungswiderstand des Werkstückes während des Vorwärmbetriebes infolge zunehmender Erwärmung des Werkstückes abnimmt, durch eine mit fortschreitenden Vorwärmspielen geringer werdende Zunahme der Vorschubkraft Rechnung getragen.

Anstelle einer stufenweisen Zunahme der Vorschubkraft nach jedem Vorwärmspiel kann der Kraftzuwachs auch stetig erfolgen.

Nach einer bevorzugten Version erfolgt die Änderung der Vorschubkraft in Abhängigkeit von den fortschreitenden Vorwärmspielen, der Änderung des Vorschubweges (Hubs) und der Zunahme der Schweisszeit.

In der Zeichnung ist die Erfindung weitergehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine in ganz schematischer Weise dargestellte Ab-brenn-Stumpfschweissmaschine in Draufsicht,

Fig. 2 die Aufzeichnungen des zeitlichen Verlaufs von Schweissstrom I, Schlittenvorschub S und Vorschubkraft F beim Verfahren nach der Erfindung.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

631 370

Nach Fig. 1 sind die wesentlichen Mittel, die zum Abbrenn-Stumpfschweissen von ringförmigen Werkstücken benötigt werden, das Maschinenbett 3, der Spannbock 4, der vom Vorschubzylinder 6 beaufschlagte Stauchschlitten 5 sowie die dem Spannbock 4 und dem Stauchschlitten 5 zugeordneten Schweissspannbacken 2 und 2', in die das zu ver-schweissende Werkstück 1 eingespannt wird.

Der Vorwärmbetrieb sei anhand des zeitlichen Verlaufs von Schweissstrom I, Schlittenweg S und Vorschubkraft F gemäss Fig. 2 erläutert. Die vom Vorschubzylinder 6 erzeugte Vorschubkraft Fj für das erste Vorwärmspiel Vx wird gerade so niedrig vorgewählt, dass entsprechend der Ungleichung

F è Fk + Fv+Fr

Fjì geringfügig grösser als die Gegenkräfte Fk 4- Fv + FR ist, und dass derart gerade eine Vorschubbewegung des Vorschubschlittens bei eingespanntem ringförmigem Werkstück möglich ist. Dabei bedeuten

Fk = Kontaktkraft im Schweissspalt,

Fv = Verformungskraft zum Verformen des ringförmigen Werkstückes,

FR = zur Überwindung der Schlittenreibung erforderliche Kraft.

Bei den Vorwärmspielen Vj-V7 findet ein gewisser Materialabbrand der beiden Schweissenden sowie ein gewisses Aufstauchen der beiden Schweissenden statt, so dass für die folgenden Vorwärmspiele ein zunehmender Vorschub des Stauchschlittens gegenüber den vorhergehenden Vorwärmspielen erforderlich wird, um wiederum einen Schweiss-

stromdurchfluss zu erhalten. Dafür muss das Werkstück stärker als bei den vorhergehenden Vorwärmspielen verformt werden, wozu die Vorschubkraft Fj zur Überwindung des zunehmenden Verformungswiderstandes um einen Be-5 trag AF erhöht werden muss. Dieser Kraftzuwachs AF wird bewirkt durch nicht dargestellte und bekannte Mittel über eine Erhöhung des Druckes des Druckmediums für den Vorschubzylinder 6. Die Grösse des Kraftzuwachses, allgemein ausgedrückt durch AF = Fn+1—Fn, wobei „Anzahl der io Vorwärmspiele und F Vorschubkraft ist, richtet sich allein nach dem Verformungswiderstand des Werkstückes, da die Kontaktkraft FK und die Kraft zur Überwindung der Schlittenreibung Fr konstant bleiben. Im einfachsten Falle wird die Kraftzuwachsgrösse AF konstant vorgegeben.

i5 Der Verformungswiderstand Fv ist indessen nicht nur abhängig vom E-Modul des Werkstoifes, dem Querschnitt des Werkstückes, seiner Biegeform und vom Ringdurchmesser, sondern auch von seiner Temperatur. Da mit zunehmenden Vorwärmspielen infolge des Stromflusses durch den 2o Rücken des Werkstückes über seinen ohmschen Widerstand eine Erwärmung stattfindet, wird die Zunahme des Verformungswiderstandes bei zunehmender Werkstückverformung überlagert durch eine auf der Erwärmung des Werkstückes beruhende Abnahme des Verformungswiderstandes. Dem-25 entsprechend kann deshalb mit fortschreitenden Vorwärmspielen der Zuwachs der Vorschubkraft AF kleiner werden.

In praktischer Ausführung der Erfindung hat sich ergeben, dass der Gesamtkraftzuwachs zwischen dem ersten und dem letzten Vorwärmspiel etwa 50% beträgt, wobei sich im 30 Mittel der Kraftzuwachs AF je Vorwärmspiel etwa zwischen 5 und 10% bewegt.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

631 370 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abbrenn-Stumpfschweissen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere Kettengliedern, bei dem die miteinander zu verschweissenden Werkstückenden vor dem Abbrennen und Stauchen durch Steuerung der Vorschubkraft für den Stauchschlitten in mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärmspielen vorgewärmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubkraft beim ersten Vorwärmspiel so gering wie möglich und unter Berücksichtigung des zunehmenden Kraftbedarfs für die Werkstückverformung mit fortschreitenden Vorwärmspielen zunehmend grösser bemessen wird.

2% Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit fortschreitenden Vorwärmspielen geringer werdende Zunahme der Vorschubkraft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine stufenweise Zunahme der Vorschubkraft je Vorwärmspiel.

4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Zunahme der Vorschubkraft.