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..Method and device for welding steel strip, in particular
of band saw blades The invention relates to a method for welding alloyed
Strip steel, in particular from band saw blades for metal or woodworking machines
and a device on a butt welding machine for performing the method.
The welding of band steel, especially band saw blades, is due to the
Temperature conditions that are difficult to control are very complicated and the result
is often only subject to chance. That is because of the proportions
and offers an extensive cooling surface for the UJaxddi cke much larger bandwidth
to the other four matched welding currents with a changed contact resistance between
Jaws and saw blade produce unequal welds, resulting in hard and
brittle microstructure formations arise in the weld seam, which occurs with the least stress
break..
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.Flash butt welding is already being used, which involves bathing
of the steel strip melted and the gate lying close to the melting zone
doughy matorial zones welded together by stowage bag
will.
Since the welding point cools down relatively quickly after unclamping, form
there are no single-grain structures, but the structure becomes martensitic.
Welding machines also already have control elements for material replenishment
arranged, depending on the electrical conditions in the welding circuit
work. One already has an upset pressure preloaded by a spring
known device generated that switches off the current when the compression path traversed
is. These control or measuring organs are both not based on the required
Temperature conditions. Your work therefore has no influence on the desired one
Formation of the microstructure. The aim of the present invention is manufacture
of welds in steel strip, especially in band saw blades, which are so optimal
as close as possible to the quality of the non-welded material, so that
Renewed breaks when using the band saw blades are not caused by imperfect welding
or cooling processes are caused. It must therefore be achieved that in
and in the immediate vicinity of the welding point a fine-grained, uniform Sorfiite
A structure is created that is similar to the steel strip or
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.the band saw blade ensures strength and elasticity, so that it can be used accordingly for its purpose without the risk of further breakage. According to the invention, this is achieved in that the welding point is briefly heated to an even higher temperature than is usual in flash-butt welding and both ends are pushed together with an upset thrust corresponding to the respective cross-section of the strip material, followed by a brief annealing with a lying in the area between and -iron. Submit the transformation temperature and then to a pendulum annealing. the oh point of the tape material is exposed. The partially secondary butt welding requires a significantly larger current surge and thus overcomes the variability of the contact resistance, the temperature and the compression tug. The subsequent Kurzzeitexc annealing of the weld in the area of the transformation temperature between and iron avoid that the structure is surrounded by rapid cooling in h @ artensit. The subsequent pendulum annealing around the Ac1 point causes the transformation to a sorbitic microstructure. The time for the welding is advantageously 0.1 seconds. The subsequent annealing to avoid hardening cracks takes 2 to 4 seconds at a temperature between 800 0 0 to 930 o C. The pendulum annealing around the Ach point lasts 30 to 60 seconds with a contact and pause duration between 0 and. 30 seconds. According to the invention, a known butt welding machine is used to carry out the method, which is completed by a program timer for the pendulum annealing and whose movable clamping jaws are pressed against the fixed clamping jaws by an adjustable spring force.
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.The device for setting the spring force is advantageous,
which acts on darr, movable clamping jaws, from one between the movable
Clamping jaws and the lever transmission used on the machine '
in one by an adjusting nut against a spring plate in their tension
adjustable spring and expediently also one that controls the movement of the clamping jaws
Measuring device are inserted. The drawing shows this device for setting
the spring force in a schematic example.
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.A butt welding machine known per se is usually provided with a stationary clamping jaw 1, sometimes also adjustable by a mechanism, but adjustable in a machine-fixed manner, and a movable jaw 2 for receiving the pieces to be welded. According to the invention, a bolt 3 leads to an angle lever 4 which is rotatably mounted on an axis 5. At the angle lever 4 engages a connecting rod 6, which leads to a spring plate 7 which is slidably seated on a spring bolt 8 which is articulated to one arm of a second angle lever. On the spring plate? A cylinder spring 10 is supported and can be tensioned by a locking nut 11 that can be screwed onto the spring bolt 8. The second arm of the V-angle lever 9 carries the manual clamping lever 12 of the butt welding machine, which is firmly attached to it, furthermore. is on the angle lever 9. Pointer 13 attached, the tip of which indicates the compression path noted thereon on an arc-shaped stationary scale 14. The scale 14 has two stops '15 and 16 that can be moved on it. The shearing of the steel strip now takes place in the following way: The welding stage and the annealing stage are set on the butt welding machine according to the size of the cross section of the band to be welded. This is done in a known manner on the basis of a table and with this n.-position the current strength required to generate the desired temperatures and the duration of their action are determined. Then the stops 15 and 16 are set on the scale 14, whereby the movement of the movable clamping jaw in both directions. is fixed. Since this setting depends on the material and size, the table is also used. Finally, the spring tension is set by subscrews on the adjusting nut 11 according to the table value: Now the ends of the saw blade to be welded are clamped in the clamping jaws 1 and 2 so that the greatest possible use of the compression path is achieved. The pointer 13 must be in contact with the stop 15. The spring 10 then presses the ends of the saw blade against one another with a certain bias. A clean and plane-parallel contact between the two end faces of the saw blade is of course a prerequisite. By swiveling the manual cocking lever in the direction of the arrow 1? becomes the stream. switched on so that the clamped ends of the saw blade come to welding temperature. By moving the handapann lever further, the end of the saw inserted in the movable clamping jaws is pressed against the stationary one, with manual force and spring force acting as a total force in the corresponding leverage ratio and the saw band material, which has become doughy, welds homogeneously and over the entire cross-cut surface. An austenitic structure forms at the welding point. After reaching the needle position of the manual tensioning lever, which is indicated by placing the pointer 13 on the .. stop 16, the current switches to a less high amperage. As a result, immediately after welding, a brief glow in the temperature range from 800 00 to 930 ° 0 takes place . This annealing, which lasts only 2 to 4 seconds, prevents the austenitic structure from penetrating. Cools down too quickly to form martensite and makes the welding point hard, brittle and therefore easily brittle. After the annealing, the clamping on the clamping jaws 2 is released and the manual clamping lever is returned to its starting position. After re-cocking the Sägebandblattes in the movable clamping jaws iF, a pendulum annealing rird about Läng in. A temperature range from 710 ° C to 740 0 0 carried out for 30 seconds to 6G. This pendulum glow around the Ac1 point is triggered by a program timer, not shown, or d g1. controlled. It causes the structure of the austenite or the already existing fine-needle martensite to be transformed into a uniform, fine-grained sorbitic structure. After the pendulum annealing, the saw band is unclamped and the welding point is mechanically processed. Tearing tests which were carried out on saw bands welded in the described manner showed that the break point is not in the weld seam, but rather away from it in a zone with the highest ferrite content. The strengths achieved are on average 86p7 of the tensile strength of the non-welded material for saw blades made of unalloyed carbon steel, which are used for wood cutting, and for saw blades made of log ied IZ.ohlena "tof f steel , which are used for metalworking, are even on average 90 9b of the tensile strength of the unwelded material has been achieved.