DE1177756B

DE1177756B - Verfahren und Vorrichtung zum Vorwaermen der Endflaechen von Werkstuecken fuer Zwecke des anschliessenden Stumpfschweissens im unmittelbaren Stromdurchgang

Info

Publication number: DE1177756B
Application number: DED41407A
Authority: DE
Inventors: Herbert Geisel; Dipl-Ing Leonhard Springob; Eberhard Rietsch
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG; Theodor Wuppermann GmbH
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG; Theodor Wuppermann GmbH
Priority date: 1963-04-20
Filing date: 1963-04-20
Publication date: 1964-09-10
Also published as: AT245337B; CH407360A; BE646771A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen der Endflächen von Werkstücken für Zwecke des anschließenden Stumpfschweißens im unmittelbaren Stromdurchgang Die Erfindung befaßt sich mit dem Stumpfschweißen von Werkstücken im unmittelbaren Stromdurchgang. Für diese Zwecke ist es bereits bekannt, die Endflächen vorzuwärmen, um das Verschweißen im unmittelbaren Stromdurchgang rascher und mit geringerem Energieaufwand durchführen zu können. Hierzu sind schleifenförmige Induktoren bekannt, die zwischen die Endflächen der beiden zusammenzuschweißenden Werkstücke eingefahren werden und diese aufheizen, und zwar handelt es sich sowohl um mäanderförmige als auch spiralförmige Induktoren. Diese Induktoren werden, nachdem das Vorwärmen durchgeführt worden ist, kurz vor dem Zusammenführen der Endflächen zum Zwecke des Verschweißens aus dem Zwischenraum herausgeschwenkt.
Es ist bekannt, daß mit den Heizleiterschleifen ein gleichförmiges Erwärmen der Endflächen nicht erreicht wird, vielmehr besteht die Gefahr, daß die Randzonen höhere Temperaturen annehmen als die Mittelzonen.
Es wurde erkannt, daß eine solche Temperaturverteilung unerwünscht ist, und es wurde angenommen, es sei zweckmäßiger, eine gleichförmige Temperaturverteilung auf den Endflächen herbeizuführen, ehe die Flächen zum endgültigen Verschweißen zusammengeführt werden.
In Abkehr von diesen bekannten Verfahrensweisen soll gemäß der Erfindung im Mittelbereich der Werkstückenden eine höhere Temperatur erzeugt werden als in den Endbezirken. Wenn dies geschieht, ist sichergestellt, daß beim anschließenden Stumpfschweißen im unmittelbaren Stromdurchgang ein gleichförmiges Binden der beiden Werkzeuge aneinander über dem gesamten Querschnitt sichergestellt ist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Vorwärmtemperatur im Kern auf etwa 1200° C und am Rand auf etwa 1000 bis 1100° C einzustellen, wenn das Vorwärmen beendet ist und das Zusammenschweißen beginnt.
Zur Ausführung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine Heizleiterspirale zu verwenden, die im Bereich des Zentrums eben und zum Rand hin konvex gekrümmt ist. Mit einem solchen Balligen Induktor können größere Durchmesserbereiche der zu verschweißenden Werkstücke erfaßt werden, als dies bei ebenen Induktoren der Fall ist. Es ist ferner möglich, eine Heizleiterschleife zu verwenden, die im Bereich des Zentrums mit einem rotationssymmetrischen, aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellten Kern besetzt ist, der in das Zentrum der Spirale eingreift. Auch Kombinationen dieser beiden Anordnungen sind möglich. Um beide Werkstückenden gleichzeitig erwärmen zu können, werden zwei solcher Heizleiterspiralen axial ausgerichtet gegeneinandergelegt. Sie können elektrisch sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet sein.
An Hand der Zeichnungen wird der Erfindungsgedanke näher erläutert.
A b b. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt; A b b. 2 ist eine Aufsicht auf einen Induktor gemäß der Erfindung.
Gemäß A b b. 1 sollen zwei Werkstücke 1 und 2 von zylindrischem Querschnitt mit ihren Stirnenden zusammengeschweißt werden. Es kann sich dabei z. B. um zylindrische Brammen handeln oder auch um Zapfen von Großkurbelwellen.
Um die Stirnflächen zu erwärmen, sind spiralförmige Heizleiter vorgesehen. Im gewählten Beispiel ist es die Heizleiterspirale 3, die in A b b. 2 in Aufsicht dargestellt ist. Es handelt sich um eine fünfwindige, aus wassergekühltem Kupferrohr spiralförmig aufgewundene Heizleiterschleife. Die drei mittleren Windungen 4 liegen in einer Ebene.
Die äußeren Windungen 5 sind aus der Ebene herausverlegt. Es entsteht auf diese Weise eine Spirale, die einen ebenen Mittelabschnitt aufweist und am Rand konvex gekrümmt ist.
Es ist außerdem im Bereich des Zentrums ein rotationssymmetrischer Kern 6 vorgesehen, der aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellt ist. Der Kern ragt mit einem zylindrischen Mittelstück 7 in die Mitte der Spirale hinein. Durch die Maßnahme, die Windungen 4 näher an das Werkstück heranzubringen als die Windung 5, wird erreicht, daß in der Mitte eine stärkere Temperaturerhöhung eintritt als an den Rändern.
Die gleiche Wirkung wie durch diese enge Kopplung wird erreicht durch die Anordnung des Kerns 6/7. Im gewählten Beispiel sind beide Maßnahmen gleichzeitig angewendet. Es ist aber auch möglich, nur die eine oder die andere Maßnahme zu benutzen.
Die Beschreibung beschränkt sich bis hierher auf den Induktor, der gegenüber dem Stirnende des Werkstückes 1 angeordnet ist. Gegenüber dem Stirnende des Werkstückes 2 ist der gleiche Induktor vorgesehen, und zwar in spiegelbildlicher Anordnung. Im gewählten Beispiel sind beide Induktoren in Reihe geschaltet. Sie sind an einen Mittelfrequenzumformer 8 angeschlossen, wobei zur Kompensation der Blindströme eine Kondensatorbatterie 9 parallel zu den in Reihe geschalteten Heizinduktoren angeordnet ist. Die Reihenschaltung der Induktoren ist durch die Verbindung 10 dargestellt, die zwischen den Zentren der beiden Spiralen vorgesehen ist. Die beiden Heizleiterschleifen könnten auch parallel geschaltet sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Vorwärmen der Endflächen von Werkstücken für Zwecke des anschließenden Stumpfschweißens im unmittelbaren Stromdurchgang unter Verwendung von spiralförmigen Induktoren, die kurz vor dem Verschweißen aus dem Zwischenraum zwischen den Werkstückenden herausgeschwenkt werden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß im Mittelbereich der Werkstückenden eine höhere Temperatur erzeugt wird als in den Randbezirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmtemperatur im Kern etwa l200° C und am Rand etwa 1000 bis 1100° C beträgt.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale im Bereich des Zentrums (4) eben und zum Rand hin konvex (5) gekrümmt ist.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale im Bereich des Zentrums mit einem rotationssymmetrischen, aus magnetisch gut leitendem Werkstoff hergestellten Kern (6/7) besetzt ist, der in das Zentrum der Spirale hineingreift.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterspirale sowohl konvex gekrümmt als auch mit einem magnetisch leitenden Kern besetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Heizleiterspiralen axial ausgerichtet gegeneinandergelegt und elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 606 476, 657 167, 942 043, 952 488, 969 898.