DD147638A1

DD147638A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines magnetfeldes beim mbl-schweissen

Info

Publication number: DD147638A1
Application number: DD21757179A
Authority: DD
Inventors: Martin Schellhase; Wilfried Faber; Hans-Juergen Posselt
Original assignee: Martin Schellhase; Wilfried Faber; Posselt Hans Juergen
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1981-04-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schweiszen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen. Ziel ist, den Anwendungsbereich des MBL-Schweiszens fuer beliebige Werkstuecke mit geschlossenem Querschnitt zu erweitern. Die Aufgabe, unter Verwendung aufklappbarer Spulenhaelften das Magnetsystem so zu gestalten,dasz bei geschlossenem Zustand beider Spulenhaelften ein geschlossener Stromweg einer Wicklungsrichtung und ein einheitliches Spulenlaengsfeld um den gesamten Schweiszkoerper im Spulenzentrum gewaehrleistet wird,wird dadurch geloest, dasz die Enden der oberen Spulenwindungshaelften einer im geschlossenen Zustand zylindrischen Spule an beiden Seiten ueber den Halbkreisabschnitt hinausragen,in diesem Abschnitt von der Isolation befreit und durch einen Spulentraeger gegeneinander fixiert sind, wobei die unteren Spulenwindungshaelften je Ende der Spulenwindungshaelften im Spulentraeger einen Metalltiegel besitzen, welcher ein Fluessigmetall in einer Fuellhoehe aufnimmt,die eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshaelften im geschlossenen Zustand der Spule herstellt. Die untere Spulenwindungshaelfte ist mit einer Waermequelle versehen.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL-Schweißen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (MBL-Schweißen) unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften niedriger Y/indungszahl und hoher ertragbarer Ströme*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Magnetspulen von MBL-Schweißmaschinen unmittelbar in der Nähe der Einspannstelle und an der

Schweißstelle anzuordnen« Dabei bedient man sich sogenannter Konzentratoren, die den magnetischen Fluß über Blechformstücke unmittelbar zum Werkstück leiten» Um eine einfache Entnahme der Werkstücke zu erhalten, werden geteilte Spulen vorgeschlagen, die jeweils durch unterschiedliche Lage und Nähe der Spulenwicklungen zum Werkstück ein schwaches resultierendes leid ergeben. Zur Erhöhung der Packungsdichte wurde bereits erkannt, daß bei geringer Windungszahl und großer Stromstärke das geringste Bauvolumen möglich ist. Geschlossene Eingspulen erzeugen bei gleichem Volumen ein noch geringeres Bauvolumen und damit die beste Zugänglichkeit für Spannelemente und Konzentratoren zum Luftspalt, wobei allerdings die Entnahme der geschweißten Werkstücke nur möglich ist, wenn es .aus der geschlossenen Ringspule gezogen werden kann, ' ·

Einer kleinen Bauweise von Magnetspulen steht die Einschränkung auf bestimmte Werkstücke kurzer Bauart entgegen, die "ausfädelbar" sind» Es fehlte deshalb bisher nicht an Vorschlägen, Spulensysteme eis Halbspulen so auszuführen, daß Windung für Windung ineinandergesteckt werden, um sowohl elektrisch geschlossene als auch mechanisch aufklappbare Spulenteile verwenden zu können und so die aufgezeigten Mangel auszuschalten. Kachteile der bisher bekannt gewordenen Lösungen bestehen in der mechanisch unsicheren Kontaktgabe der Windungsenden, der Korrosion durch Übergangswider stände bei örtlicher Erhitzung der Kontaktbrücken bei Stromfluß, in der Oxidation der Oberflächen der Windungsenden und schließlich in der Notwendigkeit einer prellfreien Druckkontaktgabe, die einen hohen mechanischen Aufwand erfordert und zum Reibverschleiß aufgrund der hohen Schalthäufigkeit der Spulentrennung beim MBL-Schweißen führt» Für den Schweißbetrieb besteht weiterhin der Wunsch, die Kontaktverbindung mit einer Toleranz ihrer seitlichen Bewegung

so zu versehen, daß leicht versetzte Klemmbacken oder Werkstücke mit Versetzungstoleranzen trotzdem nicht die Kontaktgabe beeinflussen. In Federn gelagerte Kontaktstücke, wie si© aus dem Schaltgerätebau bekannt sind, haben den Nachteil eines hohen Verschleißes, da das Federsystem ermüdet und mechanisch aufwendige Aufhängungen erforderlich sind» Solche Fed er systeme γ/erden daher nur für seltene Schaltvorgänge eingesetzt ( z. B· Kurz-Schlüsse im Netz).

Für sehr hohe Schalthäufigkeiten werden in der Relais-Technik Quecksilber-Kontaktrelais verwendet, die eine extrem hohe Schalthäufigkeit bei nahezu verschleißfreiem Betrieb gewährleisten, jedoch für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe den Nachteil aufweisen, nur in hermetisch geschlossenen Gefäßen betrieben werden können»

Aus Metallurgie sind Meßmethoden bekannt, bei denen flüssige Schmelzbäder aus Metall zur Simulation von Kristallisationsverläufen verwendet werden, wobei durch die Schmelze ein Strom fließt«

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL=-Schweiß en zu schaffen und deren Magnetspulensystem so zu gestalten, daß der Anwendungsbereich des MBL-Schweißens für beliebige Werkstücke mit geschlossenem Querschnitt erweitert wird.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

richtung zum Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen zu entwickeln, wobei unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften das Magnetsystem so zu gestalten ist, daß bei geschlossenem Zustand beider Spulenhälften ein geschlossener Stromweg einer Wicklungsrichtung und ein-; einheitliches Spulenlängsfeld um den gesamten Sch?/eiß körper im Spulenzentrum gewährleistet wird', derart, daß die Nachteile der Hochstromkontaktabgabe sowie Toleranzforderungen

an die Eontaktstücklage vermieden werden· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Enden der oberen Spulenwindungshälften'.einer im geschlossenen Zustand zylindrischen Spule an beiden Seiten über den Halbkreisabschnitt hinausragen, in diesem Abschnitt von der Isolation befreit und durch einen Spulenträger gegeneinander fixiert sind, wobei die unteren Spulenwindungshälften je Ende der Spulenwindungshälften im Spulenträger einen Metalltiegel besitzen, welcher ein Flüssigmetall in einer Füllhöhe aufnimmt, die eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshälften im geschlossenen Zustand der Spule herstellte

JDie untere Spulenwindungshälfte ist mit einer Wärmequelle, vorzugsweise mit einer Heizwicklung oder mit einem mit einer Heizwicklung ausgerüsteten Ölbad versehen» Zur Vermeidung von Korrosion sind die von der Isolation befreiten Enden der oberen Spulenwindungshälften chemisch oder elektrochemisch vorbehandelt.

Das Schließen und Öffnen der Spulenhälften erfolgt in bekannter Weise," wobei auch einseitig ein Scharniergelenk verwendet werden kann. Bei dieser aufklappbaren Ausführung erfolgt die Verbindung der Spulenwindungshälften einseitig über bewegliche isolierte Kabel, während die andere Hälfte der Kontaktgabe über die Enden der Spulenwicklungshälften und Schmelzbad erfolgte

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend en einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigens . .

Figo 1s Aufbau der Klappspulen

Fig.2s elektrisch beheizte Klappspule Fig. 3t ölbadbeheizte Klappspule

Als Richtwert für die Große der Magnetfelder beim MBL-Schweißen werden 6000 Ampere-Wind, angegeben. Unter Berücksichtigung der Forderung nach einem möglichst kleinen Magnetspulensystem läßt sich diesesr Wert mit einer Magnetspule von 20 Windungen realisieren, durch die ein Strom von 200 A fließt.

Nach Fig. 1 besteht die dort dargestellte Magnetspule aus den Spulenwindungshälften 1j 2, die durch einen Spulenträger 4 gegeneinander fixiert sind. Die Enden der oberen Spulenwindungshälften 1 ragen an beiden Seiten über den Halbkreisschnitt hinaus und sind in diesem Abschnitt von der Isolation befreit. Dabei besitzen die unteren Spulenwindungshälften 2 d© Ende der Spulenwindungshälften 1; 2 im Spulenträger 4 einen Metalltiegel 5, der zur Aufnahme eines Flüssigm-etalles 6 dient. Die Füllhöhe ist so zu bemessen s daß eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshälften 1 $ 2 hergestellt wird* Zur Erwärmung der Magnetspule ist die untere Spulenwindungshälfte 2 mit einer Wärmequelle in Form einer Heizwicklung 7· Nach einer weiteren Ausführung kann als Wärmequelle ein mit einer Heizwicklung 7 ausgerüstetes ölbad 8 verwendet v/erden.

In beiden Fällen ist aufgrund der großen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers ein Schmelzen des Lotes gewährleistet. Um Diffusionserscheinungen zwischen dem Lot und dem Kupfer werden die von der Isolation befreiten Enden der oberen Spulenwindungshälfte 1 chemisch oder elektrochemisch vorbehandelt

Als Kontaktmaterial bieten sich folgende Speziallote ans-

Lot ^1/°° Name

LSn Pb 25 Bi 50 Cd 12,5 70 Wood-Metall

LSn Pb 52 Bi 52 96 Roses-Metall

LSn Bi 55 Gd 21 105 Newton-Metall

LSn Bi 58 157

LSn In 48 117

LSn Pb Cd 18 . 145 TaL 14 908

LSn Pb 22_}4 Bi 40,6 Cd 8,2 In 18 47

In jedem Fall ist es erforderlich, bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes t^ des verwendeten Lotes zu arbeiten« Die Verflüssigung des Kontaktmaterials kann dabei direkt erfolgen, indem die ohmsche Erwärmung der entsprechend dimensionierten Kupferwindungshälften unter Berücksichtigung der Wärmeverluste und der Betriebszeiten der Magnetspule ausgenutzt wird«

Die mechanische Festigkeit der Spulenhalbschalen läßt sich durch das Einbringen der Spulenwindungshälften 1; 2 in ein dem verwendeten Lot entsprechend temperaturbeständiges Isolationsmaterial, beispielsweise durch Eingießen in Epoxidharz, erreichen.

Claims

Erfind ung s anspruch

Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL-Schweißen unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften niedriger Windungszahl und hoher ertragbarer Ströme, gekennzeichnet dadurch , daß di© Enden der oberen Spulenwindungshälften (1) einer im geschlossenen Zustand zylindrischen Spule an beiden Seiten über den Halbkreisabschnitt hinausragen, in diesem Abschnitt von der Isolation befreit und durch einen Spulenträger (4) gegeneinander fixiert sind, wobei die unteren Spulenwindungshälften (2) je Ende der Spulenwindungshälften (1; 2) im Spulenträger (4) einen Metalltiegel (5) besitzen, welcher ein Flüssigmetall (6) in einer Füllhöhe aufnimmt, die eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshälften (1} 2) im geschlossenen Zustand der Spule herstellt.
2· Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL-Schweißen unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch , daß die untere Spulenwindungshälfte (2) mit einer Wärmequelle! vorzugsweise mit einer Heizwicklung (7) oder mit einem mit einer Heizwicklung (7) ausgerüsteten Ölbad (8) versehen ist·

Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL-Schweißen unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften

nach Punkt 1 und 2_S gekennzeichnet dadurch , daß die von der Isolation befreiten Enden der oberen Spulenwindungshälfte (1) chemisch oder elektrochemisch vorbehandelt sind.

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3 Blatt Zeichnungen -