HU179312B - Method and apparatus for welding metal objects provided with coating - Google Patents

Description

A találmány targya eljárás és berendezés bevonattal ellátott fémtárgyak pl. mérsékelt, a hegesztési vagy forrasztási hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten lágyuló vagy olvadó anyaggal pl. cinkkel, műgyantával stb. bevont idomanyagok vagy lemezek egyesítésére. A találmány szerinti eljárás és berendezés elsősorban bevonatos tárgyak hegesztésére vonatkozik, de forrasztás esetén is alkalmazható.

Bevonattal ellátott fémtestek hegesztése során a bevonat a varrat közelében igen könnyen megsérül. A sérülés veszélye miatt a gyártók a hegesztés helyett, más összekapcsolási mód alkalmazására kényszerülnek. így hegesztés helyett gyakran alkalmaznak csavarkötést vagy más ehhez hasonló kapcsolási módot. Ezek hátránya, hogy helyszükségletük nagyobb és emellett olyan helyeken, ahol tömör alkatrészek használata kívánatos, ott egyáltalán nem alkalmazhatók.

Hegesztéssel történő összekapcsolás során megsérült bevonat javítása illetve felújítása utólagos felületkezelést igényel. Az alkalmazott felületkezelő eljárások hátránya, hogy külön gyártási folyamat közbeiktatását igénylik és ezáltal nagy mértékben megnövekszik az előállítás ideje és költsége. A felületkezelő eljárások másik hátránya, hogy olyan esetben amikor a felületkezelést valamilyen fürdőben végzik - mint pl. a horganyzás vagy festékbevonás esetén — nagyméretű alkatrészek, nehézkes mozgatásuk miatt egyáltalán nem alkalmazhatók.

A gyakorlatban szigetelőanyaggal ellátott darabok ellenállás hegesztésére már ismeretes olyan eljárás, amelynek során a hegesztendő darabokra az elektródák hatáskörnyezetében, villamosán vezető és hűthe5 tő anyagot tartalmazó folyadékot juttatnak, amely a hegesztőelektródákat hűti és egyben tisztítja is. Hűtőfolyadékként általában vizet használnak. Az eljárás hátránya, hogy csak ellenállás hegesztésnél alkalmazható. Iv-hegesztés esetén alkalmazása nem leld hetséges, mivel az elektróda és a munkadarab közé egyszerűen csak odafolyatott víz gátolja az ív működését, valamint a kellő hűtőhatás biztosításához olyan nagy mennyiségű víz szükséges, amely .már a munkadarab teljes tömegét lehűti és ezáltal 15 megzavaija vagy teljesen megakadályozza a munkadarab megömlesztését és lehetetlenné teszi a hegesztett kötés kialakítását.

A találmány elé azt a célt tűztük ki, hogy ala²⁰ csony hőmérsékleten lágyuló illetve olvadó bevonatokkal ellátott fémtárgyak hegesztésére olyan eljárást dolgozzunk ki, amely kiküszöböli az eddig ismert eljárások hátrányait és segítségével lehetővé válik a bevonatos tárgyak oly módon történő he²⁵ gesztése, hogy a művelet során a munkadarab, legalább az egyik oldali felületén sérülésmentes marad a bevonat.

A találmány elé kitűzött célt azáltal étjük el, hogy bevonatot igen alacsony hőmérsékletű folya30 dékkal pl. cseppfolyósított nitrogénnel hűtjük, oly

1^9312 módon hogy a hűtőhatás kizárólag a hegesztéssel átellenes oldalra lokalizálódjék.

A hűtőközeg által létrehozott hűtőhatásnak ilyen a munkadarabnak a hegesztéssel átellenes felületére történő korlátozása igen kedvező eredménnyel jár, mivel ezzel csaknem kiküszöböljük a hegesztési folyamat esetleges zavarását.

A hűtőközeg mennyisége is lényeges követelmény, mivel pl. a cseppfolyósított nitrogén - a vízzel szemben - már igen kis mennyiségben is intenzív hőelvonást tesz lehetővé, mégpedig a megömlesztés megzavarása nélkül. Megjegyezzük, hogy a találmány szerinti eljárás során alkalmazott igen intenzív és lokalizált hűtési eljárás nem azonos a hegesztés során fellépő hőhatás okozta deformáció elkerülésére jelenleg alkalmazott eljárással, amely ismert eljárás lényege, hogy minden hegesztett kötést egy hűtővíz keringetésére alkalmas tartó segítségével hűtenek. A két eljárás közötti lényeges különbség, hogy az utóbbi eljárás kizárólag bevonat nélküli fémtárgyak esetén alkalmazott, továbbá a hűtőhatást nagy hőfelvevőképességű, de nem alacsony hőmérsékletű folyadékkal érik el oly módon, hogy a munkadarab teljes egészében, meggátolnak minden olyan hőáramlást, amely a munkadarab deformációját eredményezi. A találmány szerinti eljárás ezzel szemben nem a bevonat hőmérsékletének csökkentését kívánja elérni, hanem csupán csak a bevonat hőmérsékletemelkedését korlátozza, annak érdekében, hogy a bevonat hőmérsékletét a lágyulás vagy olvadás hőmérséklete alatt tartsuk.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módját az jellemzi, hogy a bevonatot a hegesztés megkezdése előtt előhűtjük.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyős foganatosítási módjánál a hűtést kryogén gázzal, vagy folyékony kryogénnel végezzük, amelynek a bevonathoz való hozzávezetését egy hőelem hőmérsékletnövekedésének függvényében szelep segítségével szabályozzuk.

A hűtést lényegében a bevonat és a hűtőtömb közötti hőelvezetés illetve a folyékony kryogén vagy kryogén gáz elgőzölögtetésekor a kilépőnyílásná létrejövő konvekció útján valósítjuk meg.

A találmány tárgyát képezi egy a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés is, amely berendezés hegesztőkészüléket és hűtőkészüléket foglal magába, ahol ez utóbbi a hegesztőkészülékkel szemben és attól meghatározott távolságban helyezkedik el, és fejti ki hatását.

A találmány szerinti berendezés lényege, hogy a hűtőkészüléknek legalább egy a munkadarab alakját követő hűtőtömbje, - amelynek fala hőszigetelő anyagból készült - van, valamint a hűtőtömbhöz csatlakozó, hűtőfolyadékot továbbító szelepes tápvezetékei vannak, továbbá a hűtőtömb hossz- és keresztirányú kiteijedése olyan, hogy a hegesztés helyén megakadályozza a bevonat nemkívánt hőmérséklet növekedését.

A találmány szerinti eljárást és berendezést a csatolt ábrák alapján részleteiben is ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti berendezés, lemezek tompahegesztésénél alkalmazott kiviteli alakjának metszete, a

2. ábra csövek gyártásánál alkalmazott találmány szerinti berendezés, perspektivikus képe, a

3. ábra a találmány szerinti berendezés kialakított tárolótartály felűlnézete, a

4. ábra a 3. ábra szerinti tartály oldalnézete, az

5. ábra a 4. ábra szerinti tartály V-V vonal mentén vett metszeti képe.

Az 1. ábra szerinti 1 és 2 lemezek egy 3 alapfémből és az egyik oldalán levő 4 - adott esetben a másik oldali 5 — védőbevonatból — pl. cink bevonatból áll, amely lemezeket a 6 varrattal hegesztés útján egyesítjük. A 6 varrat a 7 gyökből, és az 1 és 2 lemezek leélezett 9, 10 felületei által határolt, a megömlesztett 1 és 2 lemezek illetve a hozott anyag (pálca) által kitöltendő 8 részből álló V-varrat.

A hegesztőberendezést itt egy 12 hegesztőhuzalos 11 hegesztőpisztoly alkotja. Az 1 és 2 lemezek varrattal átellenes oldalán a 11 hegesztőpisztollyal szemben helyezkedik el a 13 hűtőtömb, amely lényegében egy hővezető anyagból - pl. rézből készült 14 házból, a 16 szeleppel ellátott, a cseppfolyósított nitrogént bevezető 15 tápvezetékből és a 18 homloklap felső szélen elrendezett 17 kilépőnyílásokból áll. A 13 hűtőtömb és a 11 hegesztőpisztoly egymással szemben helyezkednek el, és a háznak a varrat irányú kiteijedése előre meghatározott — pl. 30 cm - míg a varrathoz viszonyított keresztirányú mérete ennél kisebb. A hegesztés egész folyamata alatt a 13 hűtőtömbnek a 11 hegesztőpisztolyhoz viszonyított helyzete állandó, amit úgy érünk el, hogy az 1 és 2 lemezeket rögzítjük és a 13 hűtőtömböt all hegesztőpisztollyal szinkron mozgatású tartóra szereljük, vagy pedig a 11 hegesztőpisztolyt és a 13 hűtőtömböt a kívánt helyzetben rögzítjük és az 1 és 2 lemezeket egy az ábrán nem ábrázolt szerkezet segítségével mozgatjuk.

Üzem közben a 14 házat a 15 tápvezetéken keresztül cseppfolyósított nitrogénnel tápláljuk, amely a 14 ház belsejében elpárolog és az egész házat lehűti, de különösen a háznak (14) az 1 és 2 lemezekkel 4 védőbevonatával érintkező 14a falára fejti ki hűtőhatását. Az elpárolgott hűtőközeg a 14 háznak a 6 varrattal szembeni homlokfelületén levő 17 kilépő nyílásain távozik.

A hőszállítás hatásfokát javítja, ha a 14 ház belsejében hővezető anyagot, célszerűen hővezető elemet pl. rézforgácsot helyezünk el. A hűtés lényegében a 14 ház 14a fala és a 4 védőbevonat közötti hőelvezetés révén valósul meg, és ehhez járul még az elpárologtatott hűtőközegnek a 17 nyílásokon történő kilépésekor fellépő konvekció hatása által kifejtett hűtőhatás, mivel a hűtőközeg, kiáramlása során a 4 védőbevonatnak a 11 hegesztőpisztoly előtti részének irányában halad tovább.

Minthogy a 13 hűtőtömb szerkezete, a 4 védőbevonat és az 1 és 2 lemezek 3 aiapfémeinek vastagsága, valamint a hegesztés sebessége adott, a hűtést a 16 szelep útján betáplált cseppfolyósított nitrogén mennyiségével szabályozhatjuk, mégpedig úgy, hogy a 4 védőbevonat legmelegebb ponlján - amelynek hőmérsékletváltozását egy alkalmasan elhelyezett hőelem segítségével figyelemmel kísérjük — sem lép fel lágyulás vagy olvadás.

A hűtőközeg kilépőnyílásait a 14 ház 18 homlokfelülete helyett - részben vagy egészben - a 14 háznak a 4 védőbevonattal érintkező 14a falában is kiképezhetjük. Ebben az esetben azonban célszerű, ha a 14_a falban csatornákat vagy vájatokat is kialakítunk, amelyek segítségével a hűtőközeg távozása közben is biztosított a 14a fal és a 4 védőbevonat közötti hézagmentes kapcsolat.

A 2. ábra a 71 és 72 görgősorok által lemezből hajlított és a találmány szerinti hegesztőberendezéssel a 73 varrat útján kialakított 70 csövet szemlélteti, ahol a hegesztőkészülék egy 78 hegesztőpisztolyból, 79 hűtőtömbből és ezt a két elemet összekötő közös 74 állványból áll. A 74 állvány 75 karja a 70 cső külső, a 76 karja pedig a 70 cső belső oldalán, mig a két kart összekötő 77 állvány rész pedig a hézagmentesen még nem egyesített cső alakúra hajlított lemez szélei között helyezkedik el.

A 3-5. ábrák a találmány szerinti hegesztőberendezésnek horganyzott acéllemezből nagyméretű tartályok, silók kialakítására alkalmas kiviteli alakját szemléltetik.

A horganyzott acéllemez vagy acél szalag 50 tekercsét az építeni kívánt siló belsejében helyezzük el. A letekercselés során a 30 lemez kívánt görbületét a 31 görgők segítségével alakítjuk ki. A 31 görgők után helyezkedik el a 33 peremezőszerkezet, amely a rajta áthaladó 30 lemez vagy szalag felső 34 és 35 peremét a kívánt méretűre hajlítja ki. A művelet közben a 30 lemez vagy szalag 50 tekercsét a 3. ábra szerinti „A” nyíllal jelzett pálya mentén és annak irányában oly módon tekercseljük le, hogy az a siló lapjának támaszkodjék. A hegesztést megelőző zónában, tehát a lemez vagy szalag haladási irányát tekintve a hegesztési hely előtt helyezzük el a kettős 36 hűtőtömböt, amelybe hűtőfolyadékot vezetünk. A két lemez vagy szalag egyesítendő peremeinek tökéletes összeillesztését egy újabb 37 görgők csoportja (i) biztosítja illetve biztosítják.

A kettős 36 és 38 hűtőtömböket előnyösen a 39 csövek alkotják, amelyekhez - a lemezekhez való jobb felfekvését biztosító - 40’ bordákkal merevített 40 felület csatlakozik.

A hegesztés az 5. ábrán szemléltetett módon történik, amelynek során kialakítjuk a lemezeket egyesítő 60 varratot.

Megjegyezzük, hogy a hűtőközegből keletkező gáz elvezetését, előnyös a 39 cső és a 34 illetve a 35 perem között kialakított 42 résen, valamint a 41 nyílásokon megvalósítani, mégpedig oly módon, hogy a kiáramló gáz a 30 lemez vagy szalag oldallapja felé irányuljon, mivel ezáltal a hűtés hatékonysága megnövekszik.

A hegesztést előnyösen automata berendezéssel végezzük, annak érdekében, hogy kiküszöböljük a kézi hegesztésből adódó egyenetlenségeket és más olyan tényezőt, amely befolyásolná a hegesztés és hűtés pontos lefolyását.

A silót a fent leírt módon fokozatosan, lassú forgatással alakítjuk ki, olyan ütemben, ahogyan a hegesztés folyamata a 3. ábra szerinti „B” nyű irányában előrehalad.

A találmány szerinti eljárást a következőképpen alkalmazzuk. A 36 és 38 hűtőtömbök hőmérsékletét az üzemi hűtési hőmérsékletre állítjuk be és meg kezdjük az 50 tekercs letekercselését és a hengeres rész forgatása közben megkezdjük a hegesztést. A hegesztés közbeni hűtőközeg bevezetést a 30 lemez vagy szalag hőmérsékletének mérése révén közvetlenül a 38 hűtőtömb előtt elhelyezett 43 hőelem mérési adatai alapján szabályozzuk.

Szabadalmi igénypontok:

Claims (12)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Eljárás hegesztési vagy forrasztási hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékleten lágyuló illetve olvadó védő bevonattal ellátott fémtárgyak hegesztésére a hegesztési varrat hátoldalának hűtésével és a készüléknek a hegesztési varrathoz viszonyított helyzetének a hegesztési varrat irányában történő fokozatos változtatásával, azzal jellemezve, hogy a hűtést igen alacsony hőmérsékletű folyadékkal vagy gázzal - előnyösen cseppfolyósított nitrogénnel - kizárólag a hegesztési varrat (6, 60, 73) hátoldalának a hegesztőkészülékkel (11, 78, 80) átellenes szakaszára lokalizáltan végezzük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bevonatot (4), a hegesztési művelet előtt előhűtjük.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a hűtéshez használt cseppfolyós kryogén vagy kryogén gáz adagolását a hegesztendő részeknek a bevonat helyén jelentkező hőmérséklet változásának függvényében szabályozzuk.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bevonat hűtését lényegében egy hűtőtömb (13, 38, 79) és a bevonat (4) közötti hőelvezetéssel végezzük.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bevonat (4) hűtését cseppfolyós kryogén vagy kryogén gáz elgőzölögtetésének konvekciójával fokozzuk.
6. 6. Hegesztőberendezés, amely hegesztő vagy forrasztókészülékeket és ezekkel szemben és ezektől meghatározott távolságban alkalmazott hűtőkészülékeket foglal magába, azzal jellemezve, hogy a hűtőkészüléknek legalább egy hűtőtömbje (13, 38, 79), - amelynek a hegesztendő munkadarab alakját követő, hővezető anyagból készült fala (14a) - és a hűtőtömbhöz csatlakozó, szeleppel (16) ellátott tápvezetéke (15) van.
7. 7. A 6. igénypont szerinti hegesztőkészülék kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hűtőkészülékeknek legalább egy-egy a hegesztés haladási irányában, a hűtőtömb (38) fölött meghatározott távolságban elhelyezett előhűtőtömbje (36) van.
8. 8. A 6. igénypont szerinti hegesztőberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hegesztőkészülékek (78) és a hűtőtömb (79) azonosan és szinkronban mozgatott támasztókészüléken (74, 75, 76) vannak rögzítve.
9. 9. A 8. igénypont szerinti hegesztőberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hegesztőkészüléknek (78) és a hűtőtömbnek (79) közös támasztókészülékei (74, 75, 76) vannak.
10. 10. A 6-9. igénypontok bármelyike szerinti hegesztőberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hűtőtömbnek (13) tápvezetékkel (15) ellá3 tott háza (14), és a háznak a bevonat (4) közelében a szabad kilépőnyílásai (17, 41) vannak.

    .
11. 11. A 10. igénypont szerinti hegesztőberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szabad levegőre vezető kilépőnyílások a hűtőtömb (13) házának (14) keresztfalában vannak kialakítva.
12. 12. A 10. igénypont szerinti hegesztőberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szabad levegőre vezető kilépőnyílások a ház falának egy mélyedésénél vannak kiképezve és ezek a mélyedések a 5 hegesztendő munkadarabokkal szabad rést (42) alkotnak.

    2 rajz

    A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója

    834056 — Zrínyi Nyomda, Budapest

    2/

    Nemzetközi osztályozás:

    B 23 K 1/00