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Verfahren zum Schweissen und Löten und Vorrichtung zu dessen Durchführung.
Bei der Herstellung der elektrischen Einführungsdrähte für Glasgefässe, wie Glühbirnen, Radioröhren, Leuchtröhren u. dgl., müssen drei Drahtstücke aus verschiedenem Material in der Weise miteinander verbunden werden, dass an ein längeres Kupferdrahtstück ein stumpf an dasselbe angestossenes Drahtstück aus Platin, oder aus einer Nickel-Eisen-Wolfram-Legierung, das mit einem Kupfermantel überzogen und nur wenige Millimeter lang ist, und an dieses wieder ein kurzes Stück eines Nickeldrahtes, das wieder stumpf an das vorgenannte ganz kurze Drahstück anstösst, angeschweisst wird.
Diese beiden Schweissungen müssen in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen und gegenwärtig geschieht dies mittels eines Automaten, in welchem die Drähte von Vorratsrollen abgewickelt, auf die nötige Länge zugeschnitten, sodann zueinander in die richtige Lage gebracht werden und bei denen Schweissbrenner vorgesehen sind, die sich selbsttätig verschwenken, derart, dass diese Schweissbrenner im Augenblicke, in dem sich die vorerwähnten drei Drahtstücke in der für die Schweissung erforderlichen Stellung befinden, derart verschwenkt werden, dass die Schweissflamme die Stossstellen der drei Drähte treffen.
Der Vorgang erfolgt sehr rasch und in der Minute werden 45 solcher Schweissungen bewerkstelligt.
Aus der Schweiss düse entströmt fortgesetzt die zur Flamme entzündete Mischung von Brenngas, z. B. Wasserstoff und Heizgas, z. B. Sauerstoff.
Die derart hergestellten Stromzuführungsdrähte zeigen aber den Nachteil, dass die jeweils flach aneinandergestossenen Enden der Drähte nicht vollkommen miteinander verbunden werden. Es bilden sieh an den Schweissstellen kleine Krater in denen sich Zunder sammelt und eine derartige Schweissstelle zeigt, wenn sie durchschnitten und unter dem Mikroskop betrachtet wird, Stellen, an denen keine völlige Verbindung der aneinandergestossenen Flächen stattfand und an welchen die elektrische Verbindung durch eingeschlossene winzige Zunderpartikelchen gestört erscheint. Dies ist aber sehr nachteilig, da dadurch der Fluss des elektrischen Stromes bei der späteren Verwendung dieser Drähte gestört ist.
Überdies setzen sich auch Zunderpartikelchen an die äussere Oberfläche des kurzen Drahtstückes, das aus Nickel-Eisen-Wolfram-Legierung besteht und mit einem Kupfermantel überzogen ist, an. Dieses kurze Stück wird in das Glasmaterial des Glasgefässes bei seiner Verwendung eingezogen und muss den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben wie das umgebende Glas. Durch die angesetzten Zunderpartikelchen verändert sich dieser Ausdehnungskoeffizient und es tritt bei Erwärmung oftmals ein Springen der Glasbehälter ein, das von der Durchtrittsstelle der Drähte ausgeht.
Diese Übelstände können durch Anwendung elektrischer Schweissung an Stelle der autogenen Schweissung nicht behoben. werden, da man mit den bisher bekannten Vorrichtungen die beiden Schweissungen in zwei Arbeitsgängen herstellen müsste, was die Herstellung unwirtschaftlich machen und zu äusserst komplizierten Maschinen für die Herstellung führen würde.
Ähnliche Nachteile ergeben sich mit den bisher üblichen Methoden der Autogenschweisserei beim Kettenschweissen, sowie überall dort, wo stumpf aneinandergestossene Flächen absolut zunderfrei miteinander verschweisst werden müssen, insbesondere aber dann, wenn mehrere Materialstücke in einem einzigen Arbeitsgang zu einem Ganzen zu verbinden sind. Hiebei ist es gleichgültig, ob die Verbindung durch Schweissung oder Lötung hergestellt werden soll.
Es hat sich bei eingehender Untersuchung des Schweiss-bzw. Lötvorganges gezeigt, dass die Ursache dieser Zunderbildung darin zu suchen ist, dass infolge der zur Verfügung stehenden nur sehr kurzen Arbeitszeiten (Zeitabstände) von etwa 11/2 Sekunden, innerhalb welcher die Schweissung od. dgl. bewerkstelligt sein muss, ein Überschuss an Heizgas (Sauerstoff) zugesetzt werden muss, um die erforderliche Temperatur an den zu verbindenden Flächen der Werkstücke hervorzubringen. Dieser Überschuss an Heizgas schmilzt mehr Material an den zu verbindenden Flächen der Werkstücke ab, als erforderlich wäre und ruft stellenweise Oxydation auf den zu verbindenden Flächen und auf den äusseren Umfangflächen der Werkstücke hervor.
Durch das Fortschwenken des Schweissbrenners sofort nach dem Entstehen der Schweissknötchen wirkt die umgebende atmosphärische Luft auf die Schweiss-od. dgl. Stellen ein und verstärkt die eingeleiteten Oxydationsvorgänge, die dann die Zunderbildung an der Drahtoberfläche zur Folge haben.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Mischung von Brenngas und Heizgas erst in dem Augenblick vorzunehmen, in welchem die Schweissung oder Lötung erfolgen soll, und vorher die Flamme des Brenngases allein auf die zu verbindenden Flächen des Werk- stückes wirken zu lassen. Diese Flächen befinden sich dann vor und nach dem Schweissvorgang innerhalb einer Schutzatmosphäre der Brenngasflamme, die den Zutritt des Sauerstoffes der Luft verhindert.
Es wird an Stelle des bisher verwendeten schwenkbaren Brenners ein feststehender Brenner benutzt, aus dessen Düse die Flamme des Brenngases fortgesetzt während des Zuschiebens der Drähte od. dgl. in die richtige Lage deren Enden einhüllt. Am Brenner ist eine Einrichtung vorgesehen, durch welche automatisch in dem Augenblicke, in welchem sich die Drahtstücke in der für die Verschweissung
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richtigen Lage befinden, stossartig Heizgas der Düse zugeführt wird, so dass nur während eines kurzen
Augenblicks die Flamme des Brenngases zu einer Schweissflamme wird. Nachher wirkt weiter die reduzierende Flamme des Brenngases und verhindert Oxydation und Zunderbildung.
Innerhalb dieser
Brenngasflamme kühlt das verschweisste Werkstück von der Schweisstemperatur auf die Temperatur der Brenngasflamme ab und die Schweissstellen werden nicht mehr mit einer ihrem Schmelzpunkt nahen Temperatur der Einwirkung des Sauerstoffes der umgebenden Luft ausgesetzt.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist z. B. in der Heizgaszuleitung zum Brenner ein elastisches Rohrstück (Gummirohr) eingefügt, welches durch einen Quetschhahn verschlossen gehalten wird, dessen quetschender Stempel auf einem Hebel befestigt ist, der einen Anker trägt, welcher vom Eisen- kern eines ständig unter Strom stehenden Solenoides in der Hahnschliesslage gehalten wird. Ein im
Stromkreise des Solenoides vorgesehener Federkontakt wird durch einen von der Welle, welche die
Zubringewerkzeuge für das Schweissgut bewegt, betriebenen Exzenter unterbrochen, wenn die
Zubringewerkzeuge das Schweissgut in die Schweissstellung gebracht haben.
Diese Unterbrechung des Kontaktes und damit die Unterbrechung des Stromflusses durch das Solenoid und das Loslassen des Ankers erfolgt nur für einen ganz kurzen Augenblick. Der den Anker tragende Hebel bewegt sieh unter dem Einflusse einer Feder, und der das Gummirohr quetschende Stempel gibt das Gummirohr für diesen Augenblick frei, so dass während dieses Augenblickes ein Stoss Heizgas in den Brenner gelangt.
Infolge der Weiterdrehung des Exzenters schliesst sich sogleich wieder der Quetschhahn, da der Solenoidstromkreis dadurch geschlossen und der Anker wieder angezogen wird.
An Stelle der beschriebenen Anordnung könnten auch andere an sich bekannte Einrichtungen am Brenner vorgesehen sein, die in dem Augenblick, in dem sich das Schweissgut in der Schweisslage befindet, das Heizgaszuleitungsrohr für einen kurzen Augenblick öffnen.
Für die Durchführung des Verfahrens ist die Verwendung eines nicht russbildenden Brenngases (Wasserstoff) in Aussicht genommen, da eine Flamme russbildenden Brenngases die Schweissstellen bei der Vorwärmung, bei welcher die Brenngasflamme ohne Zusatz von Heizgas auf sie wirkt, sonst verrussen würde und die Russpartikelehen in die Schweissfugen mit eingeschmolzen würden, was den für die elektrische Verbindung zur Verfügung stehenden elektrisch leitenden Querschnitt der zu verschweissenden Drähte verschwächen würde.
Das Verfahren hat überdies den Vorzug, dass bei ihm gegenüber dem bisherigen Autogensehweissverfahren Heizgas erspart wird. Überdies werden die automatischen Schweiss- und Lötmaschinen durch die Erfindung dadurch konstruktiv vereinfacht, dass die Brenner mit ihren gegen Luftzug empfindlichen Flammen nicht mehr verschwenkt werden müssen, sondern still stehen.
Alles im vorstehenden für das Schweissen Gesagte gilt analog auch für das Löten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schweissen und Löten mittels eines Brenners für Brenngas-und Heizgasgemisch, bei welchem die zu verbindenden Werkstückflächen vor und nach der Schweissung bzw. Lötung einer reinen Brenngasflamme ausgesetzt bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass nur im Augenblicke der Schweissung bzw. Lötung durch stossartiges Zusetzen von Heizgas die Brenngasflamme auf Schweissbzw. Löttemperatur gebracht wird.