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Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Bandstahl, insbesondere
von Bandsägeblättern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von legiertem
Bandstahl, insbesondere von Bandsägeblättern für Metall- oder Holzbearbeitungsmaschinen
und eine Vorrichtung an einer Stumpf schweißmaschi ne zur Durchfübrung des Verfahrens.
Das Schweißen von Bandstahl, insbesondere von Bandsägeblättern, ist infolge der
nur schwer zu beherrschenden Temperaturverhältnisse sehr kompliziert und der Ebcfolg
ist oft nur dem Zufall unterworfen. Das kommt daher, d einmal die im Verhältnis
zur UJaxddi cke weit größe re Bandbreite eine umfangreiche Abkühlfläche bietet und
zum an.deren vier abgestimmte Schweißstrom bei verändertem Übergangswiderstand zwischen
Spannbacken und Sägebad ungleiche Schweißte= eraturen erzeugt, wodurch harte und
spröde Gefügeausbildungen in der Schweißnaht entstehen, die bei geringster Beanspruchung
brechen..
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Man wendet bereits ein Abbrennstumpfschweißen an, bei dem die Baden
des Stahlbandes zum Abschmelzen gebracht und die dicht h ntor der Schmelzzone liegenden
teigigen Matorialzonen durStaucäschub miteinander verschweißt
werden.
Da die Schweißstelle nach dem Ausspannen aber verhältnismäßig schnell abkühlt, bilden
sich keine f einkörnigen Strukturen aus, sondern das Gefüge wird martensitisch.
An Schweißmaschinen hat man auch bereits Steuerglieder für den Laterialnachschub
an- eordnet, die in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen im Schweißstromkreis
arbeiten. Auch einen durch Feder vorgespannten Stauchdruck hat man bereits in einer
bekannten Vorrichtung erzeugt, die den Strom abschaltet, wenn der Stauchweg durchlaufen
ist. Diese Steuer- oder Meßorgane richten sich beide nicht nach den erforderlichen
Temperaturverhältnissen. Ihr Wirken hat daher auch keinen Einflug auf die gewünschte
Ausbildung der Gefügestruktur. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung
von Schweißstellen in Bandstahl, insbesondere in Bandsägeblättern, die so optimal
wie möglich an die Qualität des nicht geschweißten Materials herankommen, so daß
erneute Brüche beim Gebrauch der Bandsägeblätter nicht durch unvollkommene Schweiß-
oder Abkühlvorgänge hervorgeruf en werden. Es muß daher erreicht werden, daß in
und in unmittelbarer Nähe der Schweißstelle ein feinkörniges gleichmäßiges sorfiitisches
Gefüge entsteht, das dem Bandstahl bzw.
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dem Bandsägeblatt Festigkeit und Elastizität gewährleistet,
so
daß dieses ohne Gefahr eines erneuten Bruches seinem Zwecke ent sprechend 'benutzt
-werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Schweißstelle
auf eine noch höhere Temperatur, als sie beim Abbrennschweißen üblich ist, kurzzeitig
erwörm:b wird und dabei beide Enden mit einem dem jeweiligen Querschnitt des Bandmaterials
entsprechenden Stauchschub aneinander geschoben werden, daraufhin einer kurzzeitigen
Glühung bei einer in dem Bereich zwischen und -Eisen liegenden. Umwandlungs temperatur
unterriorfen und dann, einer Pendelglühung um. den Ach Punkt des Bandmaterials ausgesetzt
wird. Die teilsekundliche Abbrenustumpfschweißung benötigt einen wesentlich größeren
Stromstoß und überwindet dadurch die Veränderlichkeit des Übergangswiderstandes,
der Temperatur und des Stauchdzuckes. Die darauf folgenden kurzzeitexc Glühen der
Schweißstelle im Bereich der Umwandlung stemperatur zwischen und -Eisen vermeiden,
daß sich das Gefüge durch rasche Abkühlung in h@artensit umrandelt. Das _- i.chfolgependelglühen
um den Ac1-Punkt bewirkt die Umwandlung zu einer sorbitischen Gefügestruktur. Die
Zeit für die S.chweißung liegt vorteilhaft bei 0,'f Sekunde. Die anschließende Glühung
zur Vermeidung von Härterissen erfolgt in 2 bis 4 Sekunden bei einer Temperatur
zwischen 800 0 0 bis 930 o C. Das Pendelglühen um den Ach Punkt dauert 30
bis 60 Sekunden bei einer Kontakt- und Pausendauer, die zwischen 0 und. 30 Sekunden
liegt.
Zur Ausführung des Verfahrens dient erfindungsgemäß eine
an sich bekannte Stumpf schweißmaschine, die durch einen Programmzeitgeber für das
Pendelglühen vervollständigt ist und deren beweglicher Spannbacken durch eine in
ihrer Kraftwirkung einstellbare Feder gegen den feststehenden Spannbacken gedrückt
wird.
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Vorteilhaft besteht die Vorrichtung zum Kän.stellen der Federkraft,
die auf darr, beweglichen Spannbacken wirkt, aus einer zwischen dem beweglichen
Spannbacken und dem an der Maschine vorhandenen Handspannhebel eingesetzten Hebelübersetzung'
in die eine durch eine Einstellmutter gegen einen Federteller in ihrer Spannung
einstellbare Feder und zweckmäßig auch eine die Spannbackenbewegung kontrollierende
Meßvorrichtung eingefügt sind. Die Zeichnung zeigt diese Vorrichtung zum Einstellen
der Federkraft in einem schematischen Beispiel.
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An einer an sich bekannten Stumpfschweißmaschine befinden sich Zumeist
ein ortsfester, manchmal auch durch eine Mechanik verstellbarer, jedoch maschinenfest
einstellbarer Spannbacken 1 und ein beweglicher Backen 2 zur Aufnahme der zu schweißenden
Stücke. Erfindungsgemäß führt ein Bolzen 3 zu einem Winkelhebel 4, der auf einer
Achse 5 drehbar gelagert ist. Am Winkelhebel 4 greift ein Verbindungsgestänge 6
an, das zu einem Federteller 7 führt,
der verschiebbar auf
einem Federbolzen 8 sitzt, welcher a n dem einen Arm eines zweiten Winkelhebels
angelenkt ist. Auf dem Federteller ? stützt sich eine Zylinderfeder 10 ab,
die durch eine auf dem Federbolzen 8 verschraubbare Binstellmutter 11 gespannt werden
kann. Der zweite Arm des VTinkelhebels 9 trägt den fest an ihm angebrachten Handspannhebel
12 der Stumpfschweißmaschine, Weiterhin. ist an dem Winkelhebel 9 ein. Zeiger 13
befestigt, dessen Spitze an einer bogenförmigen ortsfesten Skala 14 den darauf vermerkten
Stauchweg anzeigt. Die Skala 14 trägt zwei auf ihr verschiebbare Anschläge '15 und
16. Das Schaeißen des Bandstahls geschieht nun auf folgende Weise: Entsprechend
der Größe des Querschnitts des zu schweißenden Bandes werden an der Stumpfschweißmaschine
die Schweißstufe und die Glühstufe eingestellt. Das geschieht in bekannter Weise
an Hand einer Tabelle' und mit dieser n.-stellung wird die zur Erzeugung der gewünschten
Temperaturen erforderliche Stromstärke und, die Zeitdauer ihrer Einwirkung festgelegt.
Dann werden die Anschläge 15 und 16 auf der Skala 14 eingestellt, wodurch die Bewegung
des beweglichen Spannbackens nach beiden Richtungen hin. festgelegt ist. Da diese
Einstellung material- undäLmensionsabhängig ist, wird ebenfalls nach Tabelle gearbeitet.
Schließlich wird durch Subrauben, an der Einstellmutter 11 die Federspannung nach
Tabellenwert eingestellt:
Nunmehr werden die zu verschweißenden
Enden des Sägeblattes in die Spannbacken 1 und 2 so eingespannt daß eine grÜ$tmögliche
Ausnützung des Stauchweges erreicht wird. Der Zeiger 13 muß dabei am Anschlag 15
anliegen. Die Feder 10 drückt dann die Enden des Sägeblattes mit einer gewissen
Vorspannung gegeneinander. Eine saubere und planparallele Anlage der beiden Stirnflächen
des Sägeblattes ist natürlich Voraussetzung. Durch Schwenken des Handspannhebels
in Richtung des Pf eilos 1? wird der Strom. eingeschaltet, so daß die eingespannten
Enden des Sägeblattes auf Schweißtemperatur kommen. Durch weiteres Bewegen des Handapannbebels
wird das im beweglichen Spannbacken eingesetzte Ende des Säge,ttes gegen das feststehende
gedrückt, wobei sich Handkraft und Federkraft im entsprechenden Hebelübersetzuagsverhältnis
als Summenkraft auswirken und das teigig-flüssig gewordene Sägebandmaterial homogen
und über die gesamte Querscbnittsfläche verschweißen,. Dabei bildet sich an der
Schweißstelle ein austenitisches Gefüge. Nach Erreichen der Nadlage des Handspannhebels,
die durch das Anlegen des Zeigers 13 an dem ..Anschlag 16 angezeigt wird, schaltet
sich der Strom auf eine weniger hohe Amperezahl um. Dadurch erfolgt unmittelbar
mach dem Schweißen ein kurzzeitiges Glühen im Temperaturbereich von 800 00 bis 930
°0.
Durch dieses nur 2 bis 4 Sekunden lang währende Glühen
wird verhindert, daß sich das austenitische@ Gefüge durch ein. zu schnelles Abkühlen
zu Martensit ausbildet und die Schweißstelle hart, spröde und dadurch leicht brüchig
macht. Nach dem Glühen wird die Einspannung an dem Spannbacken 2 gelöst und der
Handspannhebel in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Nach erneutem Spannen des
Sägebandblattes in dem beweglichen Spannbacken iF,rird ein Pendelglühen etwa 30
bis 6G Sekunden läng in. einem Temperaturbereich von 710 °C bis 740 0 0 durchgeführt.
Dieses Pendelglühen um den Ac1 Punkt wird durch einen nicht dargestellten Paogrammzeitgeber
o. d g1. gesteuert. Es bewirkt eine Gefügeumbildung des Austenits bzw. des schon
vorhandenen feinnadeligen Martensits in ein gleichmäßiges feinkörniges sorbitisches
Gefüge. Nach dem Pendelglühen wird das Sägeband ausgespannt und die Schweißstelle
mechanisch bearbeitet. Zerreißversuche die an auf die beschriebene .Art geschweißten
Sägebändern vorgenommen wurden zeigten, daß die Bruchstelle nicht in der Schweißnaht
liegt, sondern etwas von ihr entfernt in einer Zone mit dem höchsten Ferrit-Gehalt.
Die erreichten Festigkeiten betragen dabei im Mittel 86p7 der Zugfestigkeit des
nicht geschweißten Materials bei Sägeblättern aus unlegiertem Kohlenstoffstahl,
die für Aolzzerspanung angewendet werden, und bei Sägeblättern aus log iertem IZ.ohlena"tof
f stahl , die für die Metallbearbeitung
gebraucht werdeng
sind sogar im Mittel 90 9b der Zugfestigkeit des ungeschweißten Werkstoffes erreicht
worden.