DE885038C

DE885038C - Arrangement for sonication of molten metal by means of electromagnetically generated vibrations

Info

Publication number: DE885038C
Application number: DEL6441A
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl-Ing Bourier; Friedrich Rosenberg
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-12-01
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1953-07-30

Description

Es ist bekannt, daß bei Metallschmelzen durch Ultraschallbehandlung so-wohl eine Entgasung als auch eine intensive Mischwirkung erzielt werden kann. Der praktischen Anwendung dieses Verfahrens stehen jedoch, Fron Laboratoriumsbedingungen abgesehen, insofern Schwierigkeiten entgegen, als die Ankopplung des Ultraschallerregers bei großen Nutzmassen mit wirtschaftlichen Mitteln nicht mehr möglich ist. Dies gilt sowohl bei dein Verhüttungsvorgang von Erzen als auch bei ihrer anschließenden Veredelung oder bei der S chweißung von Werkstücken.It is known that in the case of metal melts, both degassing and an intensive mixing effect can be achieved by ultrasonic treatment. However, apart from laboratory conditions, the practical application of this method is opposed to difficulties insofar as the coupling of the ultrasonic exciter is no longer possible with economic means in the case of large useful masses. This applies to your smelting of ores as well as its subsequent processing or in the S chweißung workpieces.

Es ist nun an sich bekannt, den Schweißvorgang dadurch zu beeinflussen, daß das Metall des Schmelzbedarfs während des Schweißens mechanischen Schwingungen ausgesetzt wird. Diese Schwingungen können dabei auf piezo-elektrischem, magneto-striktivem, elektrodynamischem oder auf elektro-magnetischem Wege erzeugt werden, wobei ihre Frequenz in der Größenordnung von 5oi bis iaoo, kHz liegt. Eine Behandlung mit solchen hochfrequenten Schwingungen ist jedoch nur für Werkstücke kleiner Abmessungen brauchbar, da bei großen Abmessungen, wie beispielsweise Trägern, Drehgestellen u. dgl., die erzeugte Energie nicht ausreicht, um die erforderliche Schwingbeschleunigung hervorzurufen.It is now known per se to influence the welding process by that the metal of the melt needs mechanical vibrations during welding is exposed. These vibrations can be based on piezo-electric, magnetostrictive, be generated electrodynamically or by electromagnetic means, with their Frequency is in the order of magnitude of 5oi to iaoo, kHz. A treatment with such However, high-frequency vibrations can only be used for workpieces of small dimensions, because with large dimensions, such as carriers, bogies and the like The energy generated is insufficient to produce the required vibration acceleration.

Dieser Nachteil läßt sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß die Schwingungserregung durch an das Werkstück unmittelbar oder indirekt angesetzte oder ansetzbare, durch technischen Wechselstrom erregte Schwingmotoren bewirkt wird. Hierdurch ist es möglich, eine ausreichend große Schwingbeschleunigung selbst größter Massen zu erreichen.This disadvantage can be eliminated according to the invention in that the vibration excitation by applied directly or indirectly to the workpiece or attachable oscillating motors excited by technical alternating current. This makes it possible to achieve a sufficiently large vibration acceleration itself Reaching masses.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die gemäß Fig. i zu verschweißenden Teile i und 2 des Werkstückes W werden einschließlich der Schweißschmelze S durch elektromagnetische E.rregerwechselkräfte in Schwingungen versetzt. Zu diesem Zweck ist an dem Werkstück ein elektromagnetischer Schwingmotor V angesetzt oder ansetzbar angeordnet, der bekanntlich zusammen- mit der in Schwingungen zu versetzenden Nutzmasse, dein Werkstück W, ein abgestimmtes federgekoppeltes Zweimassen-Schwingsystem darstellt, dessen mechanisches Ersatzschema aus Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist. - Die FreimasseMf des Schwingsystems besteht aus dem Magneten M und der Platte P, während die Arbeitsmasse durch den Anker A, den Schwingmotoranteil Mav und die mit ihm starr gekoppelte Nutzmasse M" gebildet wird. Als potentieller Energiespeicher zwischen den beiden Massen sind die Federn C vorgesehen. Wird das Magnetsystem an technischem Wechselstrom angeschlossen, so wirken zwischen der Freimasse und der Arbeitsmasse die elektromagnetischen Erregerwechselkräfte K und versetzen das System in erzwungene Schwingungen. Die Sch-wingungserregung durch einen solchen Schwingmotor ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil einerseits das an den Motor starr angekoppelte Nutzgerät, das Werkstück W, in streng lineare Schwingungen versetzt wird, andererseits die in der Praxis auftretenden Nutzmassen sich -ohne Schwierigkeiten beherrschen lassen. Von besonderem Vorteil ist dabei fernerhin, daß sich die Schwingbreite mit einfachen Mitteln auch wahrend des durchlaufenden Betriebes regeln läßt, so daß jederzeit eine Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse gesichert ist. Dadurch wird es möglich, die Richtung der Schwingbewegung in bezug auf die Schweißnaht so einzustellen, daß ein Optimum an Entgasung, Entschlackung und Verdichtung des Gefüges erreicht wird.An embodiment of the invention is shown in the drawing. In accordance with Fig. I i 2 parts to be welded and the workpiece W including the weld puddle S offset by electromagnetic E.rregerwechselkräfte in vibrations. For this purpose, an electromagnetic oscillating motor V is attached or can be attached to the workpiece, which, as is known, together with the useful mass to be set in oscillation, your workpiece W, represents a coordinated, spring-coupled two-mass oscillating system, the mechanical substitute diagram of which can be seen in FIG. 2 of the drawing is. - The free mass Mf of the oscillating system consists of the magnet M and the plate P, while the working mass is formed by the armature A, the oscillating motor part Mav and the useful mass M "rigidly coupled to it. The springs C are provided as a potential energy store between the two masses If the magnet system is connected to a technical alternating current, the electromagnetic alternating exciter forces K act between the free mass and the working mass and cause the system to vibrate coupled utility device, the workpiece W, is set in strictly linear vibrations, on the other hand, the useful masses occurring in practice can be controlled without difficulties. so there ß an adjustment to the respective circumstances is ensured at all times. This makes it possible to adjust the direction of the oscillating movement in relation to the weld seam in such a way that an optimum of degassing, purification and compression of the structure is achieved.

Anstatt den Schwingmotor unmittelbar an das Werkstück anzusetzen, kann die Anordnung natürlich auch so erfolgen, daß die Schwingungserregung indirekt, d. h. unter Einschaltung eines biegesteifen übertragergliedes, erfolgt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Werkstück auf einen elektromagnetisch erregten Rütteltisch aufgespannt und schwingerregt sein.Instead of placing the oscillating motor directly on the workpiece, the arrangement can of course also take place in such a way that the oscillation excitation is indirect, ie. H. with the involvement of a rigid transfer element. For this purpose, for example, the workpiece can be clamped and vibrated on an electromagnetically excited vibrating table.

Natürlich kann auch die Schwingrichtung von der Längsrichtung der Schweißnaht abweichen und beispielsweise senkrecht zu ihr liegen, was durch eine entsprechende Zuordnung des Schwingmotors zum Werkstück ohne Schwierigkeiten erreicht werden kann. Ebenso ist es auch möglich, die Beschallung nicht allein mit eindimensionalen Schwingungen vorzunehmen, sondern hierzu zweibis dreidimensionale Schwingungen ztr verwenden, wobei dann diese Wirkung durch Ankoppelung mehrerer elektromagnetischer Schwingmotoren erzielbar ist.Of course, the direction of oscillation can also vary from the longitudinal direction of the The weld seam and, for example, are perpendicular to it, which is caused by a Corresponding assignment of the oscillating motor to the workpiece is achieved without difficulty can be. Likewise, it is also possible to not only use one-dimensional sound reinforcement To undertake vibrations, but for this purpose two to three-dimensional vibrations ztr use, then this effect by coupling several electromagnetic Oscillating motors is achievable.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Arrangement for sonication of molten metal by means of electromagnetically generated vibrations, characterized in that the Vibration excitation by directly or indirectly attached to the workpiece or attachable oscillating motors excited by technical alternating current. 2 ,.

Arrangement according to Claim i, characterized in that the vibration excitation is brought about by one-dimensional or multi-dimensional vibrations. 3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that the direction of oscillation is adjustable with respect to the weld seam.

4. Arrangement according to claim i to 3, characterized in that the amplitude is variable. Referenced publications: Swiss Patent No.: 251 946.