DE2919528A1 - Schweissunterlage mit einer folge kniegelenkig aneinandergefuegter kacheln - Google Patents
Schweissunterlage mit einer folge kniegelenkig aneinandergefuegter kachelnInfo
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Description
Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul,Minnesota,
V. St. A.
Schweißunterlage mit einer Folge kniegelenkig aneinandergefügter
Kacheln
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißunterlage aus einer
Reihe aneinanderliegender starrer wärmebeständiger Kacheln.
Beim Stumpfschweißen von Metallblechen werden zuweilen Schweißunterlagen
eingesetzt, damit die Bleche in einem Gang über ihre gesamte Dicke verschxfeißt xirerden können. Die Schweißunterlage
nach der US-PS 3.372.852 weist eine flexible wärmebeständige
Unterlage mit einer Kleberbeschichtung und einem mittigen längsverlaufenden
Streifen aus flexiblem feuerfestem Material auf. Die PR-IS 2*275«. 273 offenbart anstelle des flexiblen feuerfesten
Materials eine Heihe aneinanderliegender Keramikkacheln. Diese
Kacheln weisen eine Längsnut entsprechend der des feuerfesten Streifens 4 der Fig» 3 der US-PS 3»372„852 auf, um die Schweiß-
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naht dicker zu machen.
Die Schweißunterlage nach der FR-AS ist für flache Schweißnähte
wirkungsvoll. Will man jedoch eine konvexe Schweißnaht herstellen, trennen die flachen Enden der aneinanderliegenden Kacheln
sich an der Mittelnut und erlauben, daß ein Teil des geschmolzenen Schweißmaterials entweicht. Selbst wenn die Kacheln keine
Nut enthielten, würde geschmolzenes Metall durch die V-förmige öffnung zwischen den Kacheln hindurchtreten, nachdem es die Breitflächen
der Kacheln geschmolzen hat.
Die Schweißunterlage nach der FR-AS ist für die Herstellung konkaver
Schweißnähte nicht brauchbar, da das geschmolzene Metall durch die V-förmigen öffnungen zwischen den Kacheln in Querrichtung
abfließen würde.
Die Erfindung betrifft eine neuartige Schweißunterlage mit einer Reihe starrer Kacheln, die bei der Herstellung gekrümmter Schweißnähte
eine gute Abdichtung gegen die Schmelze bietet.
Wie die französische Unterlage weist die Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung eine langgestreckte flexible wärmebeständige
Unterlage auf, auf die eine Reihe gleichmäßiger aneinandergrenzender starrer wärmebeständiger Kacheln aufgeklebt
ist. Die Kacheln können allgemein flach und mit einer gleichmäßigen mittig liegenden Nut in der offenliegenden Fläche jeder
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ausgeführt sein, die sich über die gesamte Länge der Kachelreihe erstreckt. Eine allgemein flache Kachel nach der vorliegenden
Erfindung hat vorzugsweise eine Breite von 20 "bis 60 mm, eine Länge von 6 bis 30 mm und eine Dicke von 6 bis 20 mm. Eine Stabkachel
nach der vorliegenden Erfindung hat eine Dicke von 6 bis 20 mm. Die Kacheln sind durchweg weniger als 100 mm lang und
weniger als 30 mm dick.
Im Gegensatz zu der Schweißunterlage der genannten FR-Auslegesehrift
sind die Kacheln nach der vorliegenden Erfindung ineinander verschränkt ("interlocking")· Jedes Paar aus aneinandergrenzenden
Kacheln bildet ein Kniegelenk ("knuckle goint") bzx^.
ein Kugelgelenk mit runden Paßflächen, wobei die Paare auf einer gemeinsamen Mitte oder Achse liegen, die im wesentlichen in der
Mitte einer Kachel verläuft« Wenn die Kacheln allgemein flach sind,» sind die runden Paßflächen vorzugsweise zylindrisch und
liegen im wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse, die quer zu der Kachelreihe in der Mitte zwischen den Breitflächen und im
wesentlichen parallel zur Schweißunterlage verläuft. Sind die Kacheln stabförmig, sind die runden Flächen vorzugsweise sphärisch,
wobei jedes passende Paar auf im wesentlichen einem gemeinsamen
Mittelpunkt auf der Mitte einer Kachel liegt. Eine Stabkachel kann einen kreisrunden oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Ist sie vieleckig, sollten ihre Längskanten gerundet sBin, damit sie weniger leicht Schaden nehmen und die Unterlage weniger leicht
durchschneiden.
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Ob zylindrisch oder sphärisch, weisen die Rundflächen der Kniegelenke
im wesentlichen gleiche Radien von etwa der halben Kacheldicke auf; die Radien können jedoch bis zu etwa zwei Dritteln
bzw. bis hinunter zu etwa einem Drittel der Kacheldicke betragen. Noch kleinere oder größere Radien verringern die Wirksamkeit
der Verschränkung und öffnen der Schmelze direktere Flußwege, auf denen sie entweichen kann.
Die Rundflächen der Kniegelenke enden in passenden Anschlägen, um die Schwenkbewegung in beiden Richtungen auf 5 "bis 20° über
den Ausrichtsustand hinaus zu begrenzen. Vorzugsweise sind die Anschläge so angeordnet, daß jede Kachel etwa 8 bis 15° über den
Ausrichtsustand hinaus gegenüber den auf sie folgenden Kacheln schwenken kann, bevor die Anschläge sich aneinanderlegen.
Bei der Formgebung einer Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer konvexen Schweißnaht legen die
Anschläge der Kniegelenke sich nacheinander aneinander, bis die Anschläge sämtlicher Kacheln in der Reihe sich berühren. An diesem
Punkt nimmt der Biegewiderstand der Reihe plötzlich zu und warnt den Benutzer, daß bei weiterem Biegen die Unterlage reißen
kann.
Am Ende jeder konvexen Fläche der Kniegelenke liegt der Anschlag als dünne Schulter vor; am Abschlußende jeder konkaven Fläche
der Kniegelenke ist der Anschlag eine dünne Kante. Die Schultern
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und die Kanten sollten so flach wie möglich sein, solange sie
die Schwenkbewegung wirksam begrenzen. Vorzugsweise hat jede
Schulter eine Höhe von 1/20 bis 1/16 der Kacheldicke und etwa die halbe Höhe jeder Kante. Auf jeden Fall sollte die Schulter
mindestens 0,2 mm hoch sein. Legt man eine Keramifckachel auf einer
Schulterhöhe von weniger als 0,2 mm aus, verschleißt das £reßwerkzeug
so schnell, daß die Schultern vorzeitig stumpf und unwirksam werden.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich
beschrieben werden.
Fig. 1 ist eine schematisierte isometrische Darstellung einer
bevorzugten Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung
;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Schweißunterlage, die sich von der nach Fig. 1 geringfügxg unterscheidet;
Fig. 3 ist eine schematisierte isometrische Darstellung einer
dritten Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematisierte isometrische Darstellung einer
vierten Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 5 ist ein Schnitt auf der Linie 5-5 der Fig. 4-;
Pig. 6 ist eine schematisierte isometrische Darstellung einer fünften Schweißunterlage nach der vorliegenden Erfindung
mit Kacheln, die im Querschnitt kreisrund sind;
Fig. 7 ist eine schematisierte Endansicht einer sechsten Schweißunterlage
nach der vorliegenden Erfindung, deren Kacheln im Querschnitt dreieckig mit abgerundeten Kanten sind;
Fig. 8 ist eine Endansicht des konkaven Endes einer Kachel der Schweißunterlage der Fig. 7·
Wie die Fig. 1 zeigt, ist eine Reihe allgemein flacher keramischer
Kacheln 12A - 12D Ende an Ende nacheinander in der Mitte einer flexiblen wärmebeständigen Unterlage 14- längsweise angeordnet,
die eine Schicht 16 eines druckempfindlichen Klebers trägt, mit dem die Kacheln an der Unterlage befestigt werden. Ein Paar
schwachhaftender wegwerfbarer Auflagen 18 deckt den Kleberauftrag 16 gegen Verschmutzung ab, wo ihn die Kacheln nicht bedecken.
Die Breitflächen (nicht gezeigt) der Kacheln, die in Berührung mit der Kleberschicht 16 stehen, sind im wesentlichen flach und
gradlinig. Die offenliegende Breitfläche jeder Kachel enthält eine gleichmäßige mittige Längsnut 20 und Abflachungen 22 beiderseits
der Längsnut. Die Längsnut 20 hat einen gekrümmten Querschnitt; die Kacheldicke in der Mitte der Mut ist größer als die
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halbe Kacheldicke an den Abflachungen.
An. einem Ende jeder Kachel befindet sich eine konvexe zylindrische
Fläche 26, während sich am anderen Ende jeder Kachel eine konkave
zylindrische Fläche 28 mit dem gleichen Radius befindet. Jede zylindrische Fläche stellt fast einen halben Zylinder dar
und läuft an einem Anschlag aus, der von einer Schulter 30 an
jedem Ende der konvexen Fläche 26 bzw. von einer Kante 32 an
jedem Ende der konkaven Fläche 28 gebildet wird. Me aneinandergrenzenden Schultern 30 und Kanten 32 sind rückwärts versetzt,
um die Bewegung des Kniegelenks in beiden Richtungen auf 12° über die gradlinige Ausrichtung hinaus zu begrenzen. Die Zylinderflächen
26, 28 jedes Kniegelenks haben eine gemeinsame Achse, die quer zum Kachelzug in der Mitte zwischen den Breitflächen
verläuft.
In der Fig. 1 ist die linke Kachel 12A um etwa 12° aus der Ausrichtlage
zur nachfolgenden Kachel 12B hinaus geschwenkt, so daß die Schulter 30 sich an die Kante 32 der Kacheln 12B angelegt
hat; die Fähigkeit der dargestellten Schweißunterlage, sich an eine konvexe Fläche anzulegen, ist also begrenzt. Schwenkt man
die Kachel 12A bezüglich der Kacheln 12B weiter, entsteht eine
Öffnung zwischen ihren zylindrischen Paßflächen.
Die flexible Unterlage 14- sollte verhältnismäßig streckbar sein,
ohne zu reißen, da daß Schwenken der Kacheln 12A in die in Fig. T
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Mr
gezeigte Lage bezüglich der Kachel 12B zu einem erheblichen lokalisierten
Strecken bei 34 führt. Dieses Strecken verteilt sich
jedoch über die normale Fläche zwischen der Schulter der Kacheln 12A und der Kante der Kachel 12B, so daß die Unterlage x^eniger
wahrscheinlich reißt, als wenn die Kachelenden flach wären. Totweichgeglühte Aluminiumfolie und mäßig streckbares Glasfasergewebe
sind in dieser Hinsicht besonders gut brauchbar. Die Längskanten 37 der Kacheln sind stumpf (vergl. Pig. 2), so daß die
Gefahr eines Durchstoßens der Unterlage weiter vermindert wird.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, sind die Kniegelenke zwischen den Kacheln 12A, 12B und zwischen den Kacheln 12B, 120 im wesentlichen
dicht, während ein Spalt sich zwischen den Kacheln 120, 12D geöffnet
hat, indem die letztere zur Anpassung an eine konkave Fläche geschwenkt wurde. Dieser Spalt, der ein Entweichen von
geschmolzenem Metall ermöglicht, läßt sich schließen, indem man die geschwenkte Kachel 12D gegen die Kacheln 120 schiebt. Eine
Unterlage aus weicher Aluminiumfolie knickt hierbei sehr leicht aus und hält die Kacheln aneinander.
Obgleich aneinandergrenzende Kacheln wie die Kacheln 120, 12D sich leicht voneinander trennen, ist der Zug insgesamt verschränkt
in dem Sinne, daß die Kniegelenke die Breitflächen miteinander ausgerichtet halten wollen. Die Kacheln der Schweißunterlage
nach der FE-AS sind nicht miteinander verschränkt und rutschen leicht voneinander weg, so daß geschmolzenes Schweißmaterial
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. 'J1'
zwischen ihnen hindurch ausfließen kann.
Um die Kacheln "besser beieinander zu halten, kann man die Kacheln
mit einem Querschnitt ausgestalten, wie ihn die Fig. 2 zeigt. Dabei sind die Abflachungen 22A vertieft; die Vertiefungen nehmen
ein schmales streckbares Klebeband 38, 40 auf, das ebenso aufgebaut
sein kann wie die Unterlage 14. Wenn die Abflachungen nicht vertieft sind, kann man die gesamte Fläche jeder Abflachung 22
der Kacheln in Fig. 1 mit einem Klebeband abdecken, wenn man dieses so wählt, daß es die Schweißnaht nicht beeinträchtigt.
Obgleich die kleberbeschichtete Unterlage 14 vorzugsweise über die Seiten der Kacheln hinaus weiterverläuft, wie in Fig. 1 gezeigt,
um die Schweißunterlage an eine gekrümmte Schweißstelle ankleben zu können, ist dies nicht immer erforderlich. Ein Zug
Kacheln auf einer Unterlage kann in der Sollage mit einem C-Profilschiene
aus Metall gehalten werden; in diesem Fall sollte die Breite der Unterlage die der Kacheln nicht überschreiten. Setzt
man die Kacheln einzeln nacheinander in die C-Schiene ein, kann die Unterlage 14 völlig entfallen, da die C-Schiene ihre Aufgabe
übernimmt.
Beim Zusammensetzen von Kacheln zum Aufbringen auf die kleberbeschichtete
Unterlage 14 und zum Herstellen der Schweißunterlagen der Fig„ 1, und 2 müssen sämtliche Kacheln gleichgerichtet sein.
Im allgemeinen können flache Kacheln 12 einer Schweißunterlage,
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wie sie die Fig. 3 zeigt, in zwei Richtungen gelegt sein. Die Kacheln 112 sind mit Kniegelenken aus identischen Paaren konvexer
zylindrischer Flächen 126 und konkaver zylindrischer Flächen an jedem Ende der Kachel ausgebildet. Die zylindrischen Flächen
sind jeweils im wesentlichen Halbzylinder und verlaufen von der Mitte zu einer Seite der Kachel. Die zylindrischen Flächen 126,
128 laufen jeweils in einem Paar Anschläge aus, d.h. die Schulter 130 am Ende jeder zylindrischen Fläche 126 und eine Kante 132
am Ende jeder konkaven Fläche 128. Dabei bilden beide Enden jeder Kachel 112 ein Kniegelenk mit den beiden Enden einer anderen
Kachel.
In der Fig. 4 hat jedes Ende einer allgemein flachen Kachel 212
eine konkave zylindrische Fläche 226 und eine konkave zylindrische Fläche 228, die jeweils einen Viertelzylinder approximieren.
Diese zylindrischen Flächen werden verbunden von zwei allgemein längsverlaufenden Facetten 213, 215 von im wesentlichen gleicher
Fläche, die einander unter einem Winkel von 168° an einer Linie 217 schneiden. Am anderen Ende jeder der zylindrischen Flächen
226, 228 befindet sich eine Schulter 230 bzw. eine Kante 232.
In jedem Kniegelenk der Fig. 4- schwenken die Kacheln 212 an den
Linien 21? bis zu etwa 12° aus dem Ausrichter zustand heraus. Ein
weiteres Ausschwenken wird verhindert vom Schließen der keilförmigen öffnungen zwischen den Facetten und den Kanten 232, die
jeweils auf eine Schulter 230 auflaufen.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, weisen zum Erleichtern des Zusammensetzens
die Kacheln 212 in den Breitflächen Nuten 220, 221 auf, da jedes
Ende jeder Kachel 212 sich an jedes Ende jeder anderen Kachel ansetzen läßt. Wäre nur eine Breitfläche genutet, müßte die Hälfte
einer Zufallsmenge von Kacheln 212 gewendet werden, um sich zu einer Schweißunterlage zusammensetzen zu lassen.
Jede der Stangen- bzw. stabförmigen Kacheln 312, die die Fig. 6 zeigt, hat eine konvexe sphärische Fläche 326 und eine konkave
sphärische Fläche (nicht gezeigt), die sich an die konvexe Fläche einer gleichen Kachel ansetzen läßt. Die konvexe Fläche 326 endet
in einer Ringschulter 330, während die konkave Fläche in einer
Eingkante (nicht gezeigt) ausläuft. Die Schweißunterlage nach Fig. 6 ist nützlich zum Schweißen von T-Stücken, Ecken und Doppel-V-Verbindungen.
Die Kacheln 412 der Fig. 7 und 8 sind im Querschnitt im wesentlichen
dreieckig, wobei jede Kante abgerundet ist, um Bruchschäden gering zu halten und einen Raum für die Schweißnaht zu lassen.
Wie am besten in Fig. 8 ersichtlich, betragen die drei Winkel 40°, 55° tmd 85°; jede der gegenüberliegenden Seiten kann auf
eine flexible Unterlage 414 aufgelegt werden. Größere Winkel lassen sich mit Kacheln mit gerundetem vierseitigem Querschnitt
darstellen.
Andere Variationen der Kachelausbildung sind für den Leser nach
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der vorgehenden Beschreibung leicht einzusehen. Bspw. kann man
das geteilte Kniegelenk nach Fig. 4 so abändern, daß man vier runde Flächen an jedem Ende jeder Kachel so erhält, wie die Gestaltung
der Fig. 3 die der Fig. 1 abändert.
Die Schweißunterlage der Fig. 1 wurde mit totweichgeglühter Aluminiumfolie
einer Dicke von 0,14 mm mit dem druckempfindlicher
Kleberauftrag des Beispiels 1 aus der US-PS 3.494.020 in einer
Dicke von 0,05 mm hergestellt. Keramikkacheln wurden in einer Länge und Breite von etwa 25 mm und einer maximalen Dicke von
etwa 6,3 mm hergestellt. Die Hut in der offenliegenden Breitfläche hatte einen Radius von 13,5 m^ un& eine Breite von 12,5 mm. Der
Eadius jeder der zylindrischen Kniegelenkflächen betrug 3?2 mm;
die Schulter hatte eine Höhe von 0,23 mm, die Kante eine Breite
von 0,58 mm. Im ausgerichteten Zustand lag jede Schulter einer konvexen Fläche in einem Abstand von 0,66 mm von der entsprechenden
Kante der konkaven Fläche. Der maximale Schwenkwinkel betrug 12° beiderseits der gradlinigen Ausrichtung, bevor die Schulter
und Kanten aufeinanderfolgender Kacheln sich aneinanderlegten.
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Claims (1)
- BERLIN MÜNCHENPatentanwälte p.„ rji lor^UI^C S DADTMPP PatentanwälteDr.-Ing.HansRuschke Dr. RUbUH^t & HAHINbH Dipl.-Ing. Hans E RuschkeDipl.-lng^ Olaf Ruschka PATENTANWÄLTE D.pl.-Ing. Jürgen Rost,, ex Pienzenauerstraße 2BERLIN - MÜNCHEN 8000 München 80Telefon: (0 30) 8 26 38 95 Telefon: (0 89) 98 03 24 m sn R or ΛΑ 81 (P 89) 98 72 58_, „l,|°82B (0 89 98 88 00Telex: 183788 Telex: 5 22 787Kabel: Quadratur Berlin Kab.l: Quadratur MBnchenPatentansprücheΛI Schweißunterlage mit einer langgestreckten flexiblen wärmebeständigen Unterlage, auf die eine Folge gleichmäßiger aneinandergrenzender starrer Kacheln mit weniger als 100 mm Länge und 30 mm Dicke geklebt ist, die das geschmolzene Metall tragen können, dadurch gekennzeichnet» daß (a) die aneinandergrenzenden Enden der Kacheln Kniegelenke aufweisen, deren runde Paßflächen auf im wesentlichen einer gemeinsamen Mittellinie oder Achse liegen, die im wesentlichen durch die Mitte einer Kachel verläuft, daß (b) die runden Flächen zu passenden Anschlägen auslaufen, die die Kniegelenkbewegung in beiden Sichtungen um 5° bis 20° über den gradlinigen Ausrichtungszustand hinaus begrenzen, und daß (c) die Unterlage streckbar ist und leicht ausknickt, so daß die Schweißunterlage sich konkaven oder konvexen Oberflächen anpassen läßt, während die Kniegelenke im wesentlichen dicht bleiben.2® Schweißunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge durch eine dünne Schulter am Abschluß jeder der konvexen runden Flächen und durch eine schmale Kante am Abschluß „jeder konkaven runden Fläche gebildet werden, wobei909846/0961jede Schulter 1/30 bis 1/16 der Kacheldicke hoch, aber niedriger als die Breite jeder Kante ist.3. Schweißunterlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kacheln allgemein flach und die runden Flächen jedes Kniegelenks zylindrisch sind, wobei jedes passende Paar auf einer im wesentlichen gemeinsamen Achse liegt, die quer zu der Kachelreihe und im wesentlichen, parallel zu den Breitflächen der Kacheln verläuft.4-, Schweißunterlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der offenliegenden Breitfläche jeder Kachel eine gleichmäßige mittig liegende Längsnut befindet und daß die Längskanten an der anderen Breitfläche stumpf sind.5. Schweißunterlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kachel an einem Ende nur eine konvexe zylindrische Fläche und am anderen Ende eine konkave zylindrische Fläche aufweist, die jeweils einen Halbzylinder approximieren.6. Schweißunterlage nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kachel an jedem Ende eine konvexe und eine konkave, jeweils zylindrische Fläche gleicher Breite aufweist.7. Schweißunterlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede zylindrische Fläche einen Halbzylinder approximiert, der9098^6/0961•von der Mitte der Kachel zu einer Seite verläuft, wobei die Enden der Kachel jeweils an beiden Enden jeder anderen Kachel passend ansetzbar sind.8. Schweißunterlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,, daß jede Zylinderfläche einen Viertelzylinder approximiert, jede konvexe Fläche mit einer konkaven Fläche über ein Paar Facetten verbunden ist, die einander unter einem Winkel von 182° bis 190° schneiden und daß die Verbindungsstellen der Facetten aneinandergrenzender Kacheln einander berühren.9. Schweißunterlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Breitfläche jeder Kachel eine gleichmäßige mittig längsverlauf finde Nut enthält, so daß jede Kachel mit beiden Enden an jedes Ende einer anderen Kachel passend angesetzt werden kann, ohne daß die Kontinuität der Längsnuten in den offenliegenden Kachelflächen unterbrochen wird.10. Schweißunterlage nach Anspruch 1 oder 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Kacheln stabförmig und die Eundflachen sphärisch sind, wobei jedes Paßflächenpaar im wesentlichen den gleichen Mittelpunkt hat.11. Schweißunterlage nach Anspruch 10? dadurch gekennzeichnet, daß die Kacheln im Querschnitt kreisrund sind.009846/098112. Schweißunterlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kacheln im Querschnitt dreieckig und ihre längsverlaufenden Kanten gerundet sind.13. Schweißunterlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des Dreiecks sich in ihren Winkeln wesentlich voneinander unterscheiden.14-, Schweißunterlage nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ^ daß die Anschläge so angeordnet sind, daß sie eine Kniegelenktewegong in beiden Sichtungen von mindestens 8°9 aber nicht mehr als 15° aus dem gradlinigen Ausrichtzustand zulassen, bevor die Anschläge einander berühren.15. Schweißunterlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hut im Querschnitt im wesentlichen gekrümmt und von koplanaren Abflachungen begrenzt ist, die mindestens 20 % der offenen Fläche jeder Kachel ausmachen.909846/0961
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