DD147638A1

DD147638A1 - DEVICE FOR GENERATING A MAGNETIC FIELD IN MBL WELDING

Info

Publication number: DD147638A1
Application number: DD21757179A
Authority: DD
Inventors: Martin Schellhase; Wilfried Faber; Hans-Juergen Posselt
Original assignee: Martin Schellhase; Wilfried Faber; Posselt Hans Juergen
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1981-04-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schweiszen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen. Ziel ist, den Anwendungsbereich des MBL-Schweiszens fuer beliebige Werkstuecke mit geschlossenem Querschnitt zu erweitern. Die Aufgabe, unter Verwendung aufklappbarer Spulenhaelften das Magnetsystem so zu gestalten,dasz bei geschlossenem Zustand beider Spulenhaelften ein geschlossener Stromweg einer Wicklungsrichtung und ein einheitliches Spulenlaengsfeld um den gesamten Schweiszkoerper im Spulenzentrum gewaehrleistet wird,wird dadurch geloest, dasz die Enden der oberen Spulenwindungshaelften einer im geschlossenen Zustand zylindrischen Spule an beiden Seiten ueber den Halbkreisabschnitt hinausragen,in diesem Abschnitt von der Isolation befreit und durch einen Spulentraeger gegeneinander fixiert sind, wobei die unteren Spulenwindungshaelften je Ende der Spulenwindungshaelften im Spulentraeger einen Metalltiegel besitzen, welcher ein Fluessigmetall in einer Fuellhoehe aufnimmt,die eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshaelften im geschlossenen Zustand der Spule herstellt. Die untere Spulenwindungshaelfte ist mit einer Waermequelle versehen.The invention relates to a device for welding with magnetically moved arc. The aim is to extend the scope of MBL welding for any workpiece with a closed cross-section. The task of designing the magnet system so that a closed current path of one winding direction and a uniform coil longitudinal field around the entire welded body in the coil center is ensured when the two coil halves are closed is achieved by closing the ends of the upper coil winding halves in the closed coil Condition cylindrical coil on both sides protrude beyond the semicircular portion, freed in this section of the insulation and fixed by a Spulentraeger against each other, the lower Spulenwindungshaelften each end of the Spulenwindungshaelften in Spulentraeger have a metal crucible which receives a Fluentigmetall in a Fuellhoehe, the makes electrically conductive connection of the ends of the Spulenwindungshaelften in the closed state of the coil. The lower Spulenwindungshaelfte is provided with a heat source.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL-SchweißenDevice for generating a magnetic field during MBL welding

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (MBL-Schweißen) unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften niedriger Y/indungszahl und hoher ertragbarer Ströme*The invention relates to a device for generating a magnetic field when welding with magnetically moved arc (MBL welding) using hinged coil halves low Y / indungszahl and high sustainable streams *

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Magnetspulen von MBL-Schweißmaschinen unmittelbar in der Nähe der Einspannstelle und an derIt is known, magnetic coils of MBL welding machines immediately near the clamping and at the

Schweißstelle anzuordnen« Dabei bedient man sich sogenannter Konzentratoren, die den magnetischen Fluß über Blechformstücke unmittelbar zum Werkstück leiten» Um eine einfache Entnahme der Werkstücke zu erhalten, werden geteilte Spulen vorgeschlagen, die jeweils durch unterschiedliche Lage und Nähe der Spulenwicklungen zum Werkstück ein schwaches resultierendes leid ergeben. Zur Erhöhung der Packungsdichte wurde bereits erkannt, daß bei geringer Windungszahl und großer Stromstärke das geringste Bauvolumen möglich ist. Geschlossene Eingspulen erzeugen bei gleichem Volumen ein noch geringeres Bauvolumen und damit die beste Zugänglichkeit für Spannelemente und Konzentratoren zum Luftspalt, wobei allerdings die Entnahme der geschweißten Werkstücke nur möglich ist, wenn es .aus der geschlossenen Ringspule gezogen werden kann, ' ·In order to obtain a simple removal of the workpieces, split coils are proposed, each suffering from a different position and proximity of the coil windings to the workpiece a weak resulting sorry result. To increase the packing density has already been recognized that with low number of turns and high amperage the lowest construction volume is possible. Closed voice coils produce an even smaller volume of construction with the same volume and thus the best accessibility for clamping elements and concentrators to the air gap, although the removal of the welded workpieces is only possible if it can be pulled out of the closed annular coil.

Einer kleinen Bauweise von Magnetspulen steht die Einschränkung auf bestimmte Werkstücke kurzer Bauart entgegen, die "ausfädelbar" sind» Es fehlte deshalb bisher nicht an Vorschlägen, Spulensysteme eis Halbspulen so auszuführen, daß Windung für Windung ineinandergesteckt werden, um sowohl elektrisch geschlossene als auch mechanisch aufklappbare Spulenteile verwenden zu können und so die aufgezeigten Mangel auszuschalten. Kachteile der bisher bekannt gewordenen Lösungen bestehen in der mechanisch unsicheren Kontaktgabe der Windungsenden, der Korrosion durch Übergangswider stände bei örtlicher Erhitzung der Kontaktbrücken bei Stromfluß, in der Oxidation der Oberflächen der Windungsenden und schließlich in der Notwendigkeit einer prellfreien Druckkontaktgabe, die einen hohen mechanischen Aufwand erfordert und zum Reibverschleiß aufgrund der hohen Schalthäufigkeit der Spulentrennung beim MBL-Schweißen führt» Für den Schweißbetrieb besteht weiterhin der Wunsch, die Kontaktverbindung mit einer Toleranz ihrer seitlichen BewegungA small construction of magnetic coils is opposed to the restriction to certain workpieces of short design, which are "unthreadable" so far there was no suggestion to implement coil systems ice half coils so that turn by turn are plugged into each other to both electrically closed and mechanically hinged To be able to use coil parts and thus to eliminate the indicated defect. Kachteile the previously become known solutions consist in the mechanically unsafe contact the Windungsenden, the corrosion by Übergangsswider states with local heating of the contact bridges in current flow, in the oxidation of the surfaces of the Windungsenden and finally in the need for a bounce-free Druckkontaktgabe, which requires a high mechanical complexity and friction wear due to the high switching frequency of coil separation during MBL welding. »For welding, there is still a desire to make the contact connection with a tolerance of lateral movement

so zu versehen, daß leicht versetzte Klemmbacken oder Werkstücke mit Versetzungstoleranzen trotzdem nicht die Kontaktgabe beeinflussen. In Federn gelagerte Kontaktstücke, wie si© aus dem Schaltgerätebau bekannt sind, haben den Nachteil eines hohen Verschleißes, da das Federsystem ermüdet und mechanisch aufwendige Aufhängungen erforderlich sind» Solche Fed er systeme γ/erden daher nur für seltene Schaltvorgänge eingesetzt ( z. B· Kurz-Schlüsse im Netz).so provided that slightly offset jaws or workpieces with offset tolerances still do not affect the contact. Contact pieces mounted in springs, as known from switchgear engineering, have the disadvantage of high wear, since the spring system is fatigued and mechanically complex suspensions are required. Therefore, such spring systems are only used for rare switching operations (for example, Short-circuits in the net).

Für sehr hohe Schalthäufigkeiten werden in der Relais-Technik Quecksilber-Kontaktrelais verwendet, die eine extrem hohe Schalthäufigkeit bei nahezu verschleißfreiem Betrieb gewährleisten, jedoch für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe den Nachteil aufweisen, nur in hermetisch geschlossenen Gefäßen betrieben werden können»For very high switching frequencies mercury contact relays are used in relay technology, which ensure an extremely high switching frequency at almost wear-free operation, but for the problem underlying the invention have the disadvantage that can only be operated in hermetically sealed vessels.

Aus Metallurgie sind Meßmethoden bekannt, bei denen flüssige Schmelzbäder aus Metall zur Simulation von Kristallisationsverläufen verwendet werden, wobei durch die Schmelze ein Strom fließt«From metallurgy measuring methods are known in which liquid molten metal baths are used to simulate crystallization processes, whereby a current flows through the melt. «

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes beim MBL=-Schweiß en zu schaffen und deren Magnetspulensystem so zu gestalten, daß der Anwendungsbereich des MBL-Schweißens für beliebige Werkstücke mit geschlossenem Querschnitt erweitert wird.The invention provides a device for generating a magnetic field in the case of MBL welding and to design its magnetic coil system such that the scope of application of MBL welding is expanded for any workpieces with a closed cross section.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Vor-The invention is therefore based on the object of providing a

richtung zum Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen zu entwickeln, wobei unter Verwendung aufklappbarer Spulenhälften das Magnetsystem so zu gestalten ist, daß bei geschlossenem Zustand beider Spulenhälften ein geschlossener Stromweg einer Wicklungsrichtung und ein-; einheitliches Spulenlängsfeld um den gesamten Sch?/eiß körper im Spulenzentrum gewährleistet wird', derart, daß die Nachteile der Hochstromkontaktabgabe sowie ToleranzforderungenDevelop direction for welding with magnetically moved arc, wherein using hinged coil halves, the magnet system is to be designed so that when closed state of both coil halves a closed current path of a winding direction and a; uniform coil longitudinal field is guaranteed around the entire body Sch im / eiß in the coil center ', such that the disadvantages of high current contact delivery and tolerance requirements

an die Eontaktstücklage vermieden werden· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Enden der oberen Spulenwindungshälften'.einer im geschlossenen Zustand zylindrischen Spule an beiden Seiten über den Halbkreisabschnitt hinausragen, in diesem Abschnitt von der Isolation befreit und durch einen Spulenträger gegeneinander fixiert sind, wobei die unteren Spulenwindungshälften je Ende der Spulenwindungshälften im Spulenträger einen Metalltiegel besitzen, welcher ein Flüssigmetall in einer Füllhöhe aufnimmt, die eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshälften im geschlossenen Zustand der Spule herstellteAccording to the invention, this object is achieved in that the ends of the upper coil winding halves of a cylindrical coil, which are cylindrical when closed, protrude beyond the semicircle section on both sides, are freed of insulation in this section and are fixed against one another by a coil carrier. wherein the lower coil winding halves each end of the coil winding halves in the coil carrier have a metal crucible which receives a liquid metal in a filling height, which made an electrically conductive connection of the ends of the coil winding halves in the closed state of the coil

JDie untere Spulenwindungshälfte ist mit einer Wärmequelle, vorzugsweise mit einer Heizwicklung oder mit einem mit einer Heizwicklung ausgerüsteten Ölbad versehen» Zur Vermeidung von Korrosion sind die von der Isolation befreiten Enden der oberen Spulenwindungshälften chemisch oder elektrochemisch vorbehandelt.The lower coil turn half is provided with a heat source, preferably a heating coil or an oil bath equipped with a heating coil. To avoid corrosion, the insulation-free ends of the upper coil turn halves are chemically or electrochemically pretreated.

Das Schließen und Öffnen der Spulenhälften erfolgt in bekannter Weise," wobei auch einseitig ein Scharniergelenk verwendet werden kann. Bei dieser aufklappbaren Ausführung erfolgt die Verbindung der Spulenwindungshälften einseitig über bewegliche isolierte Kabel, während die andere Hälfte der Kontaktgabe über die Enden der Spulenwicklungshälften und Schmelzbad erfolgteThe closing and opening of the coil halves is done in a known manner, whereby a hinged joint can also be used on one side. In this hinged version, the coil winding halves are connected on one side via movable insulated cables, while the other half are made via the ends of the coil winding halves and the molten bath

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend en einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigens . .The invention will be explained in more detail below an embodiment. In the accompanying drawings show. ,

Figo 1s Aufbau der KlappspulenFigo 1s construction of the folding coils

Fig.2s elektrisch beheizte Klappspule Fig. 3t ölbadbeheizte KlappspuleFig.2s electrically heated hinged spool Fig. 3t oil-heated hinged spool

Als Richtwert für die Große der Magnetfelder beim MBL-Schweißen werden 6000 Ampere-Wind, angegeben. Unter Berücksichtigung der Forderung nach einem möglichst kleinen Magnetspulensystem läßt sich diesesr Wert mit einer Magnetspule von 20 Windungen realisieren, durch die ein Strom von 200 A fließt.As a guideline for the Great of the magnetic fields in MBL welding 6000 ampere-wind, are given. Taking into account the demand for the smallest possible magnetic coil system, this value can be realized with a solenoid of 20 turns, through which a current of 200 A flows.

Nach Fig. 1 besteht die dort dargestellte Magnetspule aus den Spulenwindungshälften 1j 2, die durch einen Spulenträger 4 gegeneinander fixiert sind. Die Enden der oberen Spulenwindungshälften 1 ragen an beiden Seiten über den Halbkreisschnitt hinaus und sind in diesem Abschnitt von der Isolation befreit. Dabei besitzen die unteren Spulenwindungshälften 2 d© Ende der Spulenwindungshälften 1; 2 im Spulenträger 4 einen Metalltiegel 5, der zur Aufnahme eines Flüssigm-etalles 6 dient. Die Füllhöhe ist so zu bemessen s daß eine elektrisch leitende Verbindung der Enden der Spulenwindungshälften 1 $ 2 hergestellt wird* Zur Erwärmung der Magnetspule ist die untere Spulenwindungshälfte 2 mit einer Wärmequelle in Form einer Heizwicklung 7· Nach einer weiteren Ausführung kann als Wärmequelle ein mit einer Heizwicklung 7 ausgerüstetes ölbad 8 verwendet v/erden.According to Fig. 1, the magnetic coil shown there consists of the coil winding halves 1j 2, which are fixed by a coil carrier 4 against each other. The ends of the upper coil winding halves 1 protrude on both sides beyond the semi-circular section and are freed from the insulation in this section. In this case, the lower coil winding halves 2 d © end of the coil winding halves 1; 2 in the bobbin 4 a metal crucible 5, which serves to receive a Flüssigm-etalles 6. The filling height is to be dimensioned s that an electrically conductive connection of the ends of Spulenwindungshälf th 1 $ 2 is made * For heating the solenoid coil, the lower coil turn half 2 with a heat source in the form of a heating coil 7 · According to another embodiment, as a heat source with a heating coil 7 equipped oil bath 8 used v / earth.

In beiden Fällen ist aufgrund der großen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers ein Schmelzen des Lotes gewährleistet. Um Diffusionserscheinungen zwischen dem Lot und dem Kupfer werden die von der Isolation befreiten Enden der oberen Spulenwindungshälfte 1 chemisch oder elektrochemisch vorbehandeltIn both cases, a melting of the solder is ensured due to the high thermal conductivity of the copper. In order to prevent diffusion phenomena between the solder and the copper, the ends of the upper coil winding half 1 that have been freed of insulation are pretreated chemically or electrochemically

Als Kontaktmaterial bieten sich folgende Speziallote ans- The following special notes are available as contact material:

Lot ^1/°° NameLot ^ 1 / °° Name

LSn Pb 25 Bi 50 Cd 12,5 70 Wood-MetallLSn Pb 25 Bi 50 Cd 12.5 70 Wood Metal

LSn Pb 52 Bi 52 96 Roses-MetallLSn Pb 52 Bi 52 96 Roses metal

LSn Bi 55 Gd 21 105 Newton-MetallLSn Bi 55 Gd 21 105 Newton metal

LSn Bi 58 157LSn Bi 58 157

LSn In 48 117LSn In 48 117

LSn Pb Cd 18 . 145 TaL 14 908LSn Pb Cd 18. 145 TaL 14 908

LSn Pb 22_}4 Bi 40,6 Cd 8,2 In 18 47LSn Pb 22 _} 4 Bi 40.6 Cd 8.2 In 18 47

In jedem Fall ist es erforderlich, bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes t^ des verwendeten Lotes zu arbeiten« Die Verflüssigung des Kontaktmaterials kann dabei direkt erfolgen, indem die ohmsche Erwärmung der entsprechend dimensionierten Kupferwindungshälften unter Berücksichtigung der Wärmeverluste und der Betriebszeiten der Magnetspule ausgenutzt wird«In any case, it is necessary to work at temperatures above the melting point t ^ of the solder used "The liquefaction of the contact material can be done directly by the ohmic heating of the correspondingly dimensioned copper winding halves is exploited taking into account the heat losses and operating times of the solenoid coil"

Die mechanische Festigkeit der Spulenhalbschalen läßt sich durch das Einbringen der Spulenwindungshälften 1; 2 in ein dem verwendeten Lot entsprechend temperaturbeständiges Isolationsmaterial, beispielsweise durch Eingießen in Epoxidharz, erreichen.The mechanical strength of the coil half-shells can be achieved by the introduction of the coil winding halves 1; 2 in a solder used according to the temperature-resistant insulation material, for example by pouring into epoxy resin, reach.

Claims

Inventions claim

A device for generating a magnetic field in MBL welding using hinged low-turn coils and high sustainable currents, characterized in that the ends of the upper coil turn halves (1) of a closed-cylindrical coil extend beyond the semicircular section on both sides in that section freed from the insulation and fixed by a coil carrier (4) against each other, wherein the lower coil winding halves (2) each end of the coil winding halves (1; 2) in the coil carrier (4) have a metal crucible (5), which is a liquid metal (6) in a filling height receives, which produces an electrically conductive connection of the ends of the coil winding halves (1} 2) in the closed state of the coil.

2 · Device for generating a magnetic field in MBL welding using hinged coil halves according to item 1, characterized in that the lower coil turn half (2) with a heat source! is preferably provided with a heating coil (7) or with an oil bath (8) equipped with a heating coil (7)

Device for generating a magnetic field in MBL welding using hinged coil halves

according to items 1 and 2 _S characterized in that the freed from the insulation ends of the upper coil turn half (1) are chemically or electrochemically pretreated.

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