CH255486A - Verfahren zur Nahtschweissung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Nahtschweissung.    Die Erfindung betrifft ein     Verfahren     ZUM Schweissen der aneinandergepressten  kanten von Werkstücken, die relativ zur  Erhitzungsvorrichtuug annähernd     gleich-          förmi-    bewegt werden, wie z. B. Röhren von  verschiedener Querschnittform, die fortlau  fend ans einem Band gepresst werden, oder  Profilstäben mit komplizierten     Querschnitts-          forineri,    die ebenfalls durch fortlaufende  Vereinigung von. Bändern oder Profilstäben  einfachen Querschnitts zusammenbesetzt  werden.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren besteht  darin, dass die für die, Schweissung nötige  Wärme im Werkstück mindestens auf einer  Seite längs der zu verschweissenden Kante  durch hochfrequente Wirbelströme erzeugt  wird. Es kann dabei der Schweissstelle wäh  rend des Schweissprozesses zusätzlich Mate  rial     beigegeben    werden. Dieses Zusatzmate  rial     kann    durch     hochfrequente    Wirbelströme  vorgewärmt werden, und es ist möglich, das  Werkstück ausser an der Schweissstelle noch  <B>IM.</B> weiteren Stellen zusätzlich zu beheizen.  L111- Schweissung kann gegebenenfalls in der  Schutzatmosphäre eine; oxydationsverhin  dernden Gases erfolgen und nötigenfalls  kann die Schweissstelle ,einseitig gekühlt  werden.  



  N ach bisher bekannten Verfahren wur  den die Werkstükkanten mittels     Schweiss-          oder        Widenstandsschiveisseinrich-          tungen    verschweisst. Die Werkstücke     müs-          en    bei wirtschaftlichem Fabrikationspro-    zess mit möglichst grosser Geschwindigkeit.  an der Schweissvorrichtung     vorbeigeführt     werden können, was aber grosse Leistungs  konzentrationen, verbunden mit möglichst  gleichmässiger Erhitzung der Schweissnaht,  fordert. Die bekannten Verfahren der Ver  schweissung zeigen aber in dieser Hinsicht  Nachteile. Ein     Schweissbrenner    z.

   B. weist  über     längere    Zeit in der abgegebenen Lei  stung Schwankungen auf, die durch Druck  schwankungen in der Gaszufuhr bedingt  sind, deren     Kompensation    komplizierte Ein  richtungen bedingt. Die Widerstands  schweisseinrichtungen     ihrerseits    bedingen  einen     bestimmten    Druck, mit welchem die  Elektroden :gegen das Werkstück gepresst  werden, wobei die. Erwärmung des Werk  stückes durch Änderungen. des Übergangs  widerstandes zwischen Elektrode und Werk  stück dauernd     Änderungen    erfährt, ganz  abgesehen von den Reibungsverlusten zwi  schen Elektrode und Werkstück.  



  Die     vorliegende    Erfindung hat. den Vor  teil grösster örtlicher     Lestungskonzentra-          tion,    -wodurch die Vorschubgeschwindigkeit  zwischen Werkstück und     Elektrode    gegen  über den bekannten Verfahren     gesteigert     werden kann, unter     gleichzeitig        einfachster     Konstanthaltung der Leistungsabgabe, da  diese weitgehend nur von der leicht konstant  zu haltenden Hochfrequenz-Senderenergie  abhängt.

   Die Oberflächenbeschaffenheit des  Werkstückes ist im Gegensatz zu ihrer  Wichtigkeit bei der Widerstandsver2chmrei-      ssung von untergeordneter Bedeutung und  ausserdem wird das Werkstück gegenüber  der Schweisseinrichtung reibungsfrei ver  schoben, was einen     weiteren    Vorteil gegen  über der Widerstandsschweissung bedeutet.  



  Dass das     erfindungsgemässe    Verfahren  sauber und     geräuschlos    arbeitet und mit       Leichtigkeit    für die verschiedensten Metalle  angewendet werden kann, liegt auf der  Hand.  



  Die Erfindung .sei an Hand von Aus  führungsbeispielen und mit Hilfe der Fig. 1       bis    6 erläutert.  



  In Fig. 1 .seien 1 und 2 die beiden Werk  stücke, die längs der Stossfuge 3 ver  schweisst werden     sollen.    Die Induktions  spule 4 hat die Form einer langgezogenen  schmalen :Schleife, die einige Millimeter  über der zu verschweissenden Naht angeord  net ist,     wobei    die beiden langgezogenen  Schleifenstücke .symmetrisch zur Schweiss  naht liegen, wie die Fig. 2, welche dem  Querschnitt der Fig. 1 an .der Stelle A-A  entspricht, darstellt. Die     Bezugszeichen    der  Fig. 2 entsprechen denjenigen der Fig. 1.  Die     Induktionsschelfe    ist in     bekannter     Weise mit dem Hochfrequenzsender gekop  pelt.

   Die beiden Werkstückteile 1 und  werden während     des        Schweissprozesses     durch eine nicht     gezeichnete    Vorrichtung  zusammengepresst, so dass mit der Erwär  mung der Nahtränder durch die     hochfre-          quenten    Wirbelströme auf     Schweisshitze     zufolge der Wärmeausdehnung die Ver  schweissung eintritt.

   Gleichzeitig sorgt eine       ebenfalls    nicht gezeichnete Vorrichtung  dafür, dass das Werkstück in Richtung des  Pfeils mit konstanter     Geschwindigkeit    ver  schoben wird. \  Die     Induktionsspule    kann auch aus meh  reren Windungen bestehen je nach der Grösse  der auf das Werkstück zu übertragenden  Leistung. Für dünne     Blechstärken    erübrigt  sich ein     Materialzusatz;    falls jedoch ein sol  cher notwendig wird, kann dieser in einer  speziellen Induktionsspule vorgewärmt wer  den. Diese     Induktionsspule    5 kann, wie in  Fig. 3 gezeigt, beispielsweise mit der    Schweissspule 4 in Serie geschaltet werden.

    Der Schweisszusatz 6 muss dann durch eine  nicht gezeichnete Vorrichtung kontinuier  lich nach Massgabe des Verbrauches nach  geschoben     werden.     



  Fig. 4 zeigt ein Stück eines Rohres i ,  das aus einem Band gepresst ist und längs  der Naht 3     zusammengeschweisst    wird. Dir:       Induktionsschleife    4 ist gegenüber der Naht  3 angeordnet, wie an Hand von Fig. 2 bereits       erläutert    wurde. Das Rohr 7 wird mit Hilfe  der Rollen 8 zusammengepresst und durch  eine nicht gezeichnete Vorrichtung in Rich  tung des Pfeils gegenüber der Induktion-  schleife mit konstanter Geschwindigkeit ver  schoben.  



  Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch einen  aus zwei Teilen 11 und 12 beliebigen Quer  schnitts     zusammenzuschweissenden    Profil  stab, wobei gleichzeitig mittels zweier     Induk-          tionsschleifen    13 und 14 die Schweissnaht  von zwei Seiten erhitzt wird. Die Induk  tionsschleifen können dabei nach Belieben  elektrisch parallel oder in Serie geschaltet       sein.    Wenn     eirwünscht.,    kann der Teil 11 an  der Schweissstelle von aussen durch eine  zusätzliche Induktionsspule 15 erwärmt wer  den, wodurch einseitige     '.Spannungen    ver  hindert werden können.  



  Bei     relativ    dickwandigen Werkstücken  kann es angebracht     :sein,    die Schweissnaht  von beiden Seiten mit einer Induktionsspule  zu erhitzen.     Fig.    6 zeigt eine derartige An  ordnung für den     Fall,        dass    ein Rohr 16  dicker Wandstärke aus einem Band 17  geformt und geschweisst werden soll.     Dic>          Press-    und Biegevorrichtungen zur Formung  und zum Vorschub des Rohres sind     dabei     nicht gezeichnet.

   Der äussern     Schweissinduk-          tionsspule    4 liegt an der Schweissnaht 3 im       Rohrinnern    eine weitere     Schweissinduktions-          spule    18 gegenüber, wodurch die Schweiss  naht gleichmässig von aussen und innen  erhitzt werden kann.  



       Falls        sehr    dünnwandige Werkstücke ver  schweisst werden .sollen, kann es nötig wer  den, die von der     'Schweissinduktionsspule     abgewandte Seite der     .Schweissstelle    zu küh-      len, um eine Deformierung oder ein Abtrop  fen des zu verschweissenden Materials zu  verhindern. Es kann darum ohne weiteres  beispielsweise die in Fig. 6 gezeichnete  Induktionsspule 18 durch eine wasserdurch  strömte Kühlschlange ersetzt werden. Es  kann auch ein Luftstrom gegen die zu küh  lende Schweissnahtseite gerichtet werden,  was beispielsweise bei Flammenschweissung  undurchführbar sein dürfte, womit ein wei  terer Vorteil der     Erfindung    ersichtlich wird.  



  Selbstverständlich kann die Schweissung  in einer Kammer erfolgen, welche mit einem       oxydationsverhindernden        Gas,    wie Stick  stoff oder Wasserstoff, angefüllt ist, wo  durch, die Qualität der Schweissnaht gestei  gert werden kann, was wiederum bei Flam  menschweissung nicht. möglich ist.  



  Der Querschnitt der zu verschweissenden  Rohre und Profilstäbe kann jede     beliebige     Form     haben,    solange die     Schweissnaht    so  gelegt wird, dass die sehr wenig Platz bean  spruchende Induktionsspule genügend nahe  an die     Schweissnaht        gebracht    werden kann.  



  Der Sender zur Speisung der Induk  tionsspulen wird vorteilhaft mit Frequenzen  zwischen 0,1. bis 3 MHz betrieben.  



  Selbstverständlich erlaubet. das erfin  dungsgemässe Verfahren, das 'Werkstück vor  und nach der Verschweissung weiteren  Wärmebehandlungen auszusetzen, wobei  diese zusätzlichen Wärmequellen ganz ver  schiedener Art -_ Flamme, Widerstandshei  zung, Induktionsheizung - sein können.  



  Fig. 6 zeigt beispielsweise zwei solche  zusätzliche Wärmequellen in Form von zwei  Induktionsspulen 19 und 20. Die Spule 19  kann z. E. die Biegung des Bande zu einem  Rohr erleichtern, oder sie kann das zu ver  schweissende Werkstück derart vorwärmen,  dass über die Schweissinduktionsspulen weni  ger Wärme zugeführt: werden muss. Die  Spule 20 ihrerseits kann den Kühlvorgang  versögern, wodurch sich gegebenenfalls  hinseitige Spannungen. im fertigen Werk  stück vermeiden lassen.  



  Es kann auch vorteilhaft sein, das Werk  stück auf der der Schwe=issnaht gegenüber-         liegenden    Seite: zu erhitzen, was beispiels  weise durch eine Induktionsspule 21, wie in  Fig. 6 dargestellt, erfolgen kann. Dadurch  lässt     :sich    ein Verziehen des Werkstückes  während des Schweissprozesses verhindern.  



  Die Wärmeabgabe aller dieser Induk  tionsspulen lässt sich leicht überwachen und  dosieren,     was    einen     weiteren    beachtlichen  Vorteil der     Erfindung        gegenüber    den       bekannten    Schweissverfahren bedeutet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verschweissen der anein- andergepressten Kanten von Werkstücken, die relativ zur Erhitzungsvorrichtung annä hernd gleichförmig bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die für, die Schweissung nötige Wärme im Werkstück mindestens auf einer Seite längs der zu verschweissenden Kante durch hochfrequente Wirbelströme erzeug--, wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch. gekennzeichnet, dass der Schweiss stelle während des Schweissprozesses zusätz lich Material beigegeben wird. ?. Verfahren gemäss Unteranspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Material durch hochfrequente Wirbelströme vorgewärmt wird. 3. ''erfahren gemäss Unteranspruch dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Material durch eine zu der die Schweiss stelle erhitzenden Induktionsschleife in Serie geschaltete Induktionsschleife erhitzt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ausser der Schweissstelle noch weitere Stellen des Werk stückes beheizt werden. Verfahren gemäss Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausser der Schweissstelle zu beheizenden Werkstück- stellen durch hochfrequente Wirbelströme erhitzt werden. 6. Verfahren gemäss Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da.ss das Werkstück ausser an der momentanen Schweissstelle auch vor und hinter derselben beheizt wird.

   7. Verfahren gemäss Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der Schweissstelle auch der derselben gegenüber liegende Teil des Werkstückes geheizt wird. B. Verfahren gemäss Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass der der ,Schweiss- stel'le gegenüberliegende Teil des Werk stückes durch hochfrequente Wirbelströme erhitzt wird. 9.

   Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die für, die Schweissung nötige Wärme auf zwei: Seiten der Schweissnaht durch hochfrequente Wir beIströme erzeugt wird. 10. Verfahren nasch Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schweissung in einem oxydationsverhindernden Schutz gas vorgenommen wird. 11. Verfahren nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas 'Wasserstoff verwendet wird.

   12. Verfahren nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas Stickstüff verwendet wird. <B>13.</B> Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schweissstelle von einer :Seite gekühlt wird.