DD137545B1 - Verfahren zum pressstumpfschweissen von ketten - Google Patents

Description

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Vorfahren zum Preßgt.UKyjfff.chv/oißen von Ketten,

der Erfindung*

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Preßstumpfschweißen von Ketten, aus vergütbaren Stählen mit Kohlenstoffgehalten größer 0,15 Г^ und Chrcagehalten größer 0,5 % zur Erzeugung hochfester Ketten.

Charakteristik der bekannten technischen Ionungen.?

Bekanntlich lassen sich vergütbare Stähle mit Kohlenstoffgehalten über 0,15 % und Chromgehalten über 0,5 % im Preß stumpf schv/eißverfahren nicht oder nur mit ungenügender Qualität verschweißen, da der Verbindungsmechanismus beim Preßstumpfschweißen auf der Rekristallisation beruht, die bei vergütbaren Stählen mit Kohlenstoffgehalt en über 0,15 % und Chromgehalten über 0,5 fü durch verstärkte O^idbildung behindert wird.

Bekannt ist außerdem, daß sich vergütbare Stähle mit

Kohlenstoffgehalten über 0,15 # und Chrongehalten über 0,5 % mit dem Abbrennstumpfschv/eißverfahren verschweißen lassen. Bei diesem Verfahren entsteht am Schweißstoß eine schneisflüssige Phase, welche die Oxide emulgiert.

Die schmelzflüssige Phase wird während des Schweißvorganges ausgestaucht, so daß die Oxide den Rekristallisationsprozeß in der Schweißzone nicht behindern können. Der 1-Iachteil dieses Abbrennstvjapfschweißverfahrens für die Kettenproduktion besteht darin, daß es bis zu einer

Ketten-Uenndicke von 23 mm Durchmesser kostenaufwendiger ist, als das Preßstumpfschweißverfahren. Es ist bekannt, daß das Preßstumpfschweißverhalten von hochfesten Stählen mit Kohlenstoffgehalten größer 0,15 fa und Chromgehalten größer 0,5 % untersucht wurde.

Die erzielte Schweißqualität ist so schlecht, daß 90 % aller Schweißen au Bruch gehen. Der zum Preßstumpfschweißen hochfester Ketten als bester Werkstoff ermittelte Kettenstahl ist der chroralose 20 ILn 4. Bei optimaler Maschinoneinstellung treten bei diesem Stahl mit Kohlenstoffgehalten größer 0,15 %> bei 28 Schweißungen 4 Schweißbrüche auf. Damit erweist sich das Preßstumpf schweißverfahren für Kettenwerkstoffe mit Kohlenstoffgehalten größer 0,15 % und erstrecht bei Chromgehalten größer 0,5 ^ für die Kettenfertigung als völlig ungeeignet. Das Preßstumpfschweißverfahren ist zur Herstellung hochfester Ketten erst einsetzbar, wenn Stähle verwendet werden, deren Kohlenstoff-, Chrom-, Phosphor- und Schwefelgehalte eingeschränkt sind. So wird bei Anwesenheit von Chrom bis 0,5 % der Kohlenstoff auf etwa 0,15 ^ eingeschränkt. Der Chromgehalt darf 0,5 fj nur bis maximal 0,7 i3 überschreiten, bei Anwesenheit von lücke! um etwa 1,5 f?. Uickellegierte Stähle dürfen auch Kohlenstoffgeholte bis ca. 0,2 ^S aufweisen, wenn Phosphor- und Schwefelgehalte weit unter 0,035 )j abgesenkt sind z. B. bis 0,002 fo. Diese Werkstoffe sind sehr kostenaufwendig. ?/eiterhin ist aus der Pat ent lit er at ur ein Verfahren zum Preßstumpfschweißen für metallische Werkstoffe bekannt (Y/iderstandsschweißverfahren gemäß Offenlegungsschrift 2433 648), bei dem wie beim Abbrennstumpfschweißen ebenfalls eine schmelzflüssige Phase erzeugt wird, das sich jedoch zum Schweißen von Ketten nicht eignet, da an der Schweißstelle ein

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Stoßvorsprung mit glatter Oberfläche und ca. 0,5 mm Vorsprung3breite vorhanden sein muß, der sich auf den gebräuchlichen Kettenbiegemaschinen mit Kerbschnitt nicht erzielen läßt. Außerdem gestattet die Trägheit des mechanisch-hydraulisch angetriebenen Systems der Kettenschv/eißmaschinen und deren hydraulische Steuerungsmöglichkeit nicht den erforderlichen Materialnachschub in die Schmelzzone um ein Ausspritzen der Schmelze zu verhindern.

Ziel, dor

Ziel der Erfindung ist es, ein Preßstumpfschweißverfahren zur Herstellung von hochfesten Ketten zu entwickeln, bei dem es möglich ist, eine schmelzflüssige Phase zu erzeugen, die während des Erwärmungsvorganges nicht ausspritzt, die Oxide wie beim Abbrennschweißverfahren emulgiert und sie am Ende des Schweißvorgangeз vollständig ausstaucht, damit die Rekristallisation in der Schweißzone von Oxiden unbehindert ablaufen kann und somit vergütbare Stähle mit Kohlenstoffgehalten über 0,15 ¹U und Chromgehalten über 0,5 % mit einer hohen Güte im Preßstumpfschweißverfahren verschweißt werden können.

7/e дед,., .d e r Erfindung t

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Preßstumpfschweißen von Ketten für die Herstellung hochfester Ketten zu entwickeln^bei dem übliche standardisierte, vergütbare Stähle mit Kohlenstoffgehalten über 0,15 £ und Chromgehalten über 0,5 Я eingesetzt werden können und somit teuere, metallurgisch aufwendigere Spezialstähle eingespart werden können. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der rauhe Kerbstoß in der Schweißmaschine durch einen geringen Strom und unter Schweißdruck geglättet

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wird, um damit definierte Stoßbedingungen zu erzielen. Weiterhin fließt ein Schweißstrom, der das Aufschmelzen des Schweißstoßes bewirkt, der in solcher V/eise geändert wird, daß unter Berücksichtigung der Kinematik der mechanisch-hydraulisch betriebenen Kettenschweißmaschine, Ausspritzungen der aufschmelzenden flüssigen Phase unterbleiben. In der druckgeminderten Urasсhaltphase, beim Umschalten von Schweißdruck auf den Stauchdruck, soll am Arbeitszylinder der Schweißdruck anliegen, um ein Ausspritzen der schmelzflüssigen Phase während dieses Vorganges zu verhindern. Der Stauchvorgang bedingt eine hohe Stauchgeschwindigkeit und einen hohen Stauchdruck sowie einen entsprechenden Stromfluß während des Stauchvorganges zur vollständigen Ausstauchung der schraelzflüssigen Phase.

In dem dargelegten Verfahren sind Schweiß- und Stauchphase exakt voneinander getrennt. In der Schweißphase liegt die Schweißgeschwindigkeit konstant etwa bei 4,5 ит/s. Sie nimmt nicht zu. In der Glatt- und Schv/eißphase v/erden etwa 25 fS des Gesamtweges zurückgelegt. In der Aufschmelzphase (Hrwärmung) findet keine plastische Umformung des 7/erkstoffes statt. Der Schweißstoßvorlauf kompensiert nur den durch Auf-Schmelzung entstandenen Volumenverlust. Die sich anschließende Stauchphase unterscheidet sich grundlegend von der Schweißphase. Die Geschwindigkeit steigt schlagartig von 4,5 mm/s auf etwa 55 mm/з an. In der Stauchphase werden 75 % des Gesamtweges zurückgelegt und die Umformarbeit zu 100 £ geleistet. Die Formänderungsgeschwindigkeit ist mit S = 35 s*~ 350 mal größer als beim traditionellen Preßstumpfschweißen, wodurch bei den erfindungsgemäßen Verfahren die Vorgänge der Polygonisation, Rekristalli-

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sation und Korngrenzenausscheidung völlig anders ablaufen. Die grundlegende Änderung der Thermomechanik des Schweißverfahrens führt zu einer sehr hohen Schweißsicherheit

Das beschriebene Verfahren erlaubt die Herstellung hochfester Rundstahlketten auf Preßstumpfschweißmaschinen, die im Abinessungsbereich bis 23 mm 0 eine höhere Arbeitsproduktivität aufweisen als die Abbrennstumpf schweißmaschine^ Als Kettenwerkstoffe lassen sich die üblichen standardisierten vergütbaren \7erkstoffe mit Kohlenstoffgehalten über 0,15 % und Chromgehalten über 0,5 i->, ohne Nickel legieren zu müssen, bei Phosphor und Schwefelverunreinigungen von jcveils maximal 0,035 % verarbeiten. Bei Prüfung von 5 000 geschweißten Kettengliedern bis zur Bruchkraft tritt maximal ein Schweißbruch auf. Der Einsatz teuerer und metallurgisch aufwendiger SpezialStähle sum Preßsturnpfschweißen von hochfesten Ketten ist somit nicht mehr erforderlich.

H5 Die rauhen abgeschnittenen, aufeinanderstehenden Kerbstoßflächen der Kettenglieder werden geglättet durch einen 2 Perioden dauernden Strom von 0,5 kA/mm² im Stoß bei einer mechanischen Druckspannung an der Stoßfläche von 45 kp/mm². Auf diese V/eise entsteht in der Projektionsebene des Schweißstoßes ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt. An die Stoßglättung anschließend fließt ein Schweißstrom mit einer Anfangshöhe von 0,75 kA/mm bei einer mechanischen Anfangsdruckspannung von 40 kp/mm . Der Schweißstrom wird über vier Perioden hinweg so gesteigert, daß unter Berücksichtigung der Kinematik der mechanisch-hydraulisch betriebenen Kettenschweiß-

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maschine Ausspritzungen der aufschmelzenden flüssigen Phase unterbleiben.

Der Stauchvorgang läuft innerhalb von 0,04 s bei einer Umformung von/= 0,7 im Stoß ab. Der hohe Stauchbetrag und die hohe Stauchgeschv/indigkeit v/erden erzielt durch eine Stauchdruckspannung von

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20 kp/mm bei einem Stromfluß von 0,2 kA/mm über zv/ei Perioden, beide Größen bezogen auf den Drahtquerschnitt,

Claims (3)

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   Erf j nduncsansprüche;

   1. Verfahren zum Preßstumpfschweißen von Ketten mit vergütbaren Stahlen Ъеі Kohlenstoffgehalten größer 0,15 /3 und Chromgehalten größer 0,5 5^ zur Herstellung hochfester Ketten gekennzeichnet durch Glättung der Kerbstoßflächen mittels eines 2 Perioden dauernden Stromes von 0,5 kA/mm im Stoß bei einer mechanischen Druckspannung an der Stoßfläche von 45 kp/r.-jn und eines anschließenden Schweißvorganges, dessen Schweißstromanfangshohe 0,75 kA/nim und die mechanische

   Anfangsdruckspannung 40 kp/mm beträgt und über '4 Perioden so gesteigert wird, daß Ausspritzungen der aufschmelzenden flüssigen Phase unterbleiben.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1,dadurch gekennzeichnet, daß in der Umschalt phase vom Schv/eißdruck auf den Stauchdruck am Arbeitszylinder der Schweißdruck anliegt.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß während des Stauchvorganges ein Strom fließt.