AT391437B - Fuelldrahtelektrode und verfahren zum brennschneiden von metallen - Google Patents

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Description

Nr. 391437
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogen-Fülldrahtelektrode zum Brennschneiden und Nutenschneiden von Metallwerkstücken mit Druckgasunterstützung, die eine kompakte Kernfüllung aus teilchenförmigem kohlenstoffhaltigem Material aufweist.
Es ist bekannt, Stahlplatten und ähnliche Werkstücke mit relativ hohen Geschwindigkeiten zu schneiden, mit Nuten zu versehen, auszuhöhlen oder abzuschrägen, indem die Wärme eines Lichtbogens ausgenutzt wird. Aus der GB-PS 912 422 sind Fülldrahtelektroden bekannt, die eine Kemfüllung aus amorphem Kohlenstoff od. dgl. besitzen.
Bei solchen Elektroden ist die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt, da der Lichtbogen zur Instabilität neigt
Weiters zeigt sich, daß das Werkstück durch Ablagerung von Kohlenstoff an der Schneidekante aufgekohlt wird, was eine unerwünschte Versprödung verursacht
Ein weiteres Verfahren ist das KoMe-Uchtbogenschneiden von Metallen, wobei ein Druckluftstrom verwendet wird, um das geschmolzene Metall zu entfernen.
Bei dem Kohlelichtbogenschneiden wird zwischen einer Kohlenstoff-Graphit-Elektrode und dem zu schmelzenden metallischen Werkstück Lichtbogen erzeugt. Ein oder mehrere Druckluftstrahle werden dabei kontinuierlich auf den Schmelzpunkt gerichtet um das geschmolzene Material von dort wegzublasen.
Der Schneidprozeß mit dem Kohlelichtbogen und die Metallentfemung verlaufen kontinuierlich, da während des Schneidens der Kohlelichtbogen vorwärts bewegt wird. Dieses Verfahren wird zum Trennen und Aushöhlen von Werkstoffen verwendet, wobei das Aushöhlen oder Nutenschneiden auch dafür verwendet wird, um Schweißfugen vorzubereiten und überschüssiges Material einer Schweißwurzel oder einer fehlerhaften Schweißzone zu entfernen.
Das Arbeitsende, d. h die Spitze der Elektrode wird auf eine hohe Temperatur durch den Lichtbogen aufgeheizt, schmilzt dabei jedoch nicht Die Elektrode wird während des Schneidens aufgebraucht, wobei der Kohlenstoff durch Oxidation oder Sublimation der Spritze aufgebraucht wird. Brennschneiden mit einem Kohlelichtbogen erfordert einen Elektrodenhalter, Schneideelektroden, eine Stromversorgung und eine Druckluftquelle. Der Schneidprozeß kann entweder manuell oder mechanisch ausgeführt werden.
Das metallene Werkstück wird während des Schneidprozesses kontinuierlich aufgeheizt und geschmolzen, wobei gleichzeitig das geschmolzene Metall von der Schnittstelle weggeblasen wird, indem ein starker Druckluftstrahl mit hoher Geschwindigkeit entlang einer Seite der freien Oberfläche des Arbeitsendes der Elektrode geblasen wird. Bei günstigen Arbeitsbedingungen verläuft der Luftstiom unterhalb der Elekuodenspitze. Der Lichtbogen sollte eine ausreichende Länge haben, damit die Druckluft kontinuierlich in den Schneidbereich strömen kann. Der Druckluftstrom ist vorzugsweise parallel zu der Achse der Elektroden. Wenn daher der Luftstrom zwischen der Elektrode und dem Metallwerkstück hindurchströmt, ist die Kraft des Hochgeschwindigkeits-Luftstromes groß genug, um das geschmolzene Metall unterhalb des Lichtbogens zu entfernen. Damit wird während des Aufbrauchens der Elektrode das Werkstück gleichmäßig ausgehöhlt bzw. geschnitten.
Der Lichtbogen wird dadurch gezündet, daß die Elektrode leicht mit dem Weikstück in Berührung gebracht und anschließend in die richtige Distanz entsprechend der Lichtbogenspannung zurückgezogen wird. Die Technik des Brennschneidens oder Nutenschneidens ist unterschiedlich von der des Lichtbogenschweißens, da hier Metall entfernt und nicht abgelegt wird. Die geeignete Lichtbogenlänge wird dadurch auftechterhalten, daß die Elektrode in Schneidrichtung schnell genug bewegt wird, um das Wegblasen von Metall auszugleichen.
Die herkömmlichen Verfahren zum Beschneiden bzw. Nutenschneiden mit Kohlelichtbogen haben die folgenden systembedingten Nachteile: 1. Der Kohlelichtbogen tendiert zur Unstabilität und erzeugt oft einen unerträglichen Lärmpegel; 2. Bei einigen Bedingungen kann in dem Schneidgraben Kohlenstoff abgelagert werden, wodurch ein Teil des Werkstückes in dem Graben karbonisiert wird, was nicht erwünscht ist; 3. Kohleelektroden sind zerbrechlich und zerbrechen auch leicht während der Handhabung und 4. es entstehen oftmals Rauchschwaden, die für die Bedienungsperson und die Umgebung unangenehm sind.
Bei kupferummantelten Kohleelektroden können Kupferablagerungen gebildet werden, die darauffolgende
Schneidprozesse ungünstig beeinflussen.
Es wäre wünschenswert, eine Lichtbogen-Schneidelektrode aus Metall zur Verfügung zu haben, die nicht die Nachteile der Kohleelektroden aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Schneidelektrode anzugeben, mit der ein stabiler Lichtbogen erreicht wird, und die ferner selbstschmelzig ist, um durch ein Flußmittel einen sauberen Schnitt zu erhalten. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Brennschneiden von Metall anzugeben. Es sollen dabei größere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielt werden.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Elektrode ein geschmiedetes, gezogenes Metallrohr aufweist und daß die Kemfüllung einen Gewichtsanteil von etwa 3 bis 20 %, vorzugsweise etwa 5 bis 10 % der Gesamtelektrode ausmacht, wobei das kohlenstoffhaltige Material der Kemfüllung mindestens etwa 75 %, vorzugsweise 85 % Kohlenstoff enthält und aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Kohlenstoff, Anthrazit, Fettkohle und Braunkohle ausgewählt ist und wobei die Kemfüllung darüber hinaus einen Zuschlag von bis zu etwa 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernfüllung eines Additive enthält, das ein Lichtbogenstabilisator, wie Eisenoxid, Eisenkarbonat, TiC^, CaCO-j, ZrC^, Alkalimetall- oder -2-
Nr. 391 437
Erdalkalimetallfluorid, ein Flußmittel und ein Gasbilder, wie Eisenkarbonat, organische Stoffe, z. B, Zellulose und hydrierte Minerale sein kann.
Mit einer Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung kann das Brennschneiden oder Nutenschneiden im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren mit Hilfe von bekannten Fülldrahtelektroden oder Kohleelektroden merklich verbessert werden.
Die Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung liefert einen präzis zu steuernden Lichtbogen bei Verwendung einer Gleichstromquelle, vorzugsweise mit positiver Polarität und bei konstanter Spannung. Die durch den Lichtbogen erzeugte Wärme schmilzt das Metall und den Draht örtlich begrenzt und erzeugt einen Bereich geschmolzenen Metalles, der sofort durch einen begleitenden Druckluftstrahl weggeblasen wird. Der Druckluftstrahl wird dabei auf den zu schneidenden Bereich fokussiert
Mit einer Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung kann ein sauberer und glatter Schnitt an den von der Bedienungsperson gewünschten Stellen genau durchgeführt werden. Mit der Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung können solche Schnitte mit sehr hohen Geschwindigkeiten und sehr guter Genauigkeit ausgeführt werden. Ein Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß nur eine minimale Nachbehandlung der Schnitte und Nuten notwendig ist, um den Schnitt oder die Nut für Nacharbeiten, so z. B. Schweißen, Streichen, Metallisieren oder dergleichen vorzubereiten.
Ein weiterer Vorteil der Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Elektroden ist auch darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Fülldrahtelektrode einen sehr hohen Strom verträgt, wenn dieses gewünscht ist. Eine Fülldrahtelektrode mit einem bestimmten Durchmesser kann mit Strömen beaufschlagt werden, die bei Kohle-Elektroden mindestens den dreifachen Durchmesser erfordern würden, um den gleichen Betriebsstrombereich zu erzielen.
Mit einer Fülldraht-Elektrode gemäß der Erfindung können Metallwerkstücke präzise ausgehöhlt und geschnitten werden. So können z. B. unter anderem Nieten und Schweißpunkte entfernt werden, Handgriffe oder Abdeckplatten in dünnen Flächen weggeschnitten werden, Schweißnähte und Schweißnuten entfernt werden, feine und große Bleche geschnitten werden, Befestigungen, Überlappungen sowie harte Oberflächenauftragungen und ferner Risse oder Fehlstellen entfernt werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Fülldraht-Elektrode als Strangelektrode ausgebildet. Da bei der Erfindung bevorzugt ein Metallrohr aus weichem Stahl im Gegensatz zu den ansonsten üblichen zerbrechlichen Kohleelektroden verwendet wird, können Metallteile mit minimalen Standzeiten geschnitten oder ausgehöhlt werden. Wenn zusätzlich Lichtbogenstabilisatoren, Flußmittel, Gasbilder etc. eingesetzt werden, kann ein stabiler Lichtbogen solange aufrechterhalten werden, bis die Strangelektrode aufgebracht ist oder der Schneid- oder Aushöhlprozeß unterbrochen wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Lichtbogen-Brennschneiden oder Aushöhlen von Metallwerkstücken. Für dieses Verfahren wird zumindest eine rohrförmige metallische Fülldrahtelektrode aus einem Metallrohr und einer Kemfüllung zur Verfügung gestellt, wobei die Kemfüllung im wesentlichen aus einem kohlenstoffhaltigen Material und gegebenenfalls einem Zuschlag bis zu 20 Gew.-% eines teilchenförmigen Materials bezogen auf das Gesamtgewicht der Kemfüllung besteht, wobei dieses Material aus den Materialien für Lichtbogenstabilisatoren, Flußmitteln und Gasbildem ausgewählt sein kann.
Bei dem Verfahren wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen dem Ende der Elektrode und dem Metallwerkstück erzeugt, um dadurch das Metall zu schneiden oder auszuhöhlen. Ferner wird ein Druckgasstrom, z. B. ein Druckluftstrom auf den zu schneidenden oder auszuhöhlenden Bereich geblasen. Das Schneiden oder Aushöhlen wird fortgesetzt, wobei kontinuierlich der Druckgasstrom auf dem zu schneidenden oder auszuhöhlenden Bereich geblasen wird.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht einer Fülldraht-Elektrode gemäß der Erfindung in Form einer Spule; Fig. 2 eine Fülldraht-Elektrode in Form eines Stabes; Fig. 3 einen Querschnitt längs (3-3) in Fig. 2.
Ein Ausführungsbeispiel einer Strangelektrode ist in Fig. 1 gezeigt, die eine Spule (10) einer röhrenförmigen Lichtbogen-Elektrode (12) aus Metall für halb- oder vollautomatische Prozesse darstellt. Eine solche Elektrode hat z. B. einen Außendurchmesser im Bereich von ungefähr 0,6 bis 9,6 mm (0,025 bis 3/8 inch) oder bevorzugt von etwa 1,5 bis 3,2 mm (1/16 bis 1/18 inch). Die Wanddicke variiert entsprechend dem Außendurchmesser. Ein Ausführungsbeispiel einer Fülldraht-Elektrode hat z. B. einen Außendurchmesser von 1,27 mm (0,05 inch) und eine Wandstärke zwischen 0,2 bis 0,38 mm (0,008 bis 0,015 inch) oder zwischen 0,25 bis 0,41 mm (0,01 bis 0,02 inch).
Das Rohr (13) der Elektrode ist aus weichem Stahl, so z. B. Stahl 1030, obwohl andere behandelte Metalle verwendet werden können, jedoch werden Stähle mit geringerem Kohlenstoffanteil bevorzugt
Die Elektrode kann hergestellt werden, indem ein Streifen aus Stahl 1030 mit einer Dicke von ungefähr 0,3 mm und etwa 12 mm Breite zu einem U-Trog geformt wird, indem er durch mehrere aufeinanderfolgende Formwalzen geführt wird. Das Kemmaterial (14) wird dann in den Trog eingefüllt; in nachfolgenden Formstationen wird der Streifen allmählich zu dem runden Rohr geformt. Danach wird das Rohr (13) mit der Kemfüllung in die gewünschte Größe gezogen, wobei die Kemfüllung durch die Reduzierung der Rohrgröße während dieses Ziehens verpreßt bzw. verfestigt wird. In Fig. 3 ist der Querschnitt des fertigen Rohres gezeigt. -3-
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In Fig. 2 ist eine Fülldraht-Elektiode mit bestimmter Länge dargestellt, die aus einem Rohr (12a) ähnlich dem Rohr der Strangelektrode (12) in Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß es in Stabform verwendet wird, wobei das offene Ende des Rohres bei (15) verengt oder verschlossen ist.
Wie oben erwähnt, ist ein Additiv in der Kernfüllung enthalten, wobei solche Additive aus der Gruppe der Lichtbogenstabilisatoren, Flußmittel und Gasbilder ausgewählt werden können.
Lichtbogenstabilisatoren schließen solche Materialien ein, die aus der Gruppe der Alkalimetalle und der Erdalkalimetalle sowie deren Verbindungen ausgewählt sind, wobei solche Verbindungen Silikate, Oxide, Carbonate etc. einschließen. Carbonate sind vorteilhaft, da sie ebenfalls Gasbilder sind.
Die Flußmittel schließen Eisenoxid, Eisencarbonat, TK^, CaCOg, Ζγ02 und ferner Alkalimetalle sowie
Alkalierdmetalle mit deren Fluoriden ein.
Die Gasbilder schließen unter anderem Eisencarbonat ein, ferner organische Stoffe, z. B. Zellulose, und hydrierte Minerale, so z. B. Bentonit, Fuller-Erde, Glimmer etc. Diese Stoffe erzeugen Gase in dem Lichtbogen, so z. B. C02 und Dampf, die das Wegblasen des geschmolzenen Metalles von dem ausgehöhlten Bereich unterstützen. Dampfbilder können ebenfalls als Additive verwendet werden, so z. B. ZnO, niedrigschmelzende Fluoride und dergleichen.
Der rohrförmige Teil der Elektrode ist vorzugsweise aus behandeltem, z. B. gewalztem weichem Stahl, wie Stahl 1008, 1010, 1020, 1030, 1040, 1060 und 1080, sonst auch als unlegierter oder Kohlenstoffstahl bezeichnet Ein Stahl mit niedrigem Kohlenstoffanteil wird bevorzugt. Der rohrförmige Teil der Elektrode kann aus anderen behandelten Materialien angefertigt sein, die in Streifenform erhältlich sind und zu einer rohrförmigen Elektrode mit ausreichender mechanischer Festigkeit geformt sowie mit herkömmlichen Drahtzuführeinrichtungen gehandhabt werden können.
Testergebnisse mit einer Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung mit einem Durchmesser von etwa 1,6 mm haben gezeigt, daß merklich bessere Ergebnisse erzielt werden können hinsichtlich der Geschwindigkeit der Metallentfemung und der entfernten Metallmenge als Funktion des Eingangsstromes. Der Betrag des Eingangsstromes, der an eine Elektrode, speziell eine Kohlenstoffelektrode gelegt werden kann, ist generell dadurch begrenzt, daß die gesamte Elektrode zur Überhitzung tendiert. Durch die Verwendung der Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung beim gasunterstützten bzw. druckluftunterstützten Schneiden und Aushöhlen kann der Wert des Eingangsstromes wesentlich erhöht werden, wobei gleichzeitig die Vorteile merklich verbesserter Metallentfemung erzielt werden. Dies ist nicht notwendig der Fall bei der Verwendung einer gasunterstützten Kohleelektrode.
Nutenschneidtests wurden an schweren Stahlplatten ausgeführt, wobei sowohl Zug- als auch Schwenktechniken über einen weiten Parameterbereich angewandt wurden. Die rohrförmige Drahtelektrode hatte einen Durchmesser von 2,78 mm. Bei der Zugtechnik wird die Nut in einer geraden Richtung geschnitten, wobei der Schnitt relativ eng ist Bei der Schwenktechnik verläuft der Schneidprozeß in Vorwärtsrichtung mit gleichzeitig» seitlicher Bewegung, so daß ein breiterer Nutenschnitt geliefert wird.
Die Vorteile die mit einer Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung erwachsen, sind folgende: 1. es wird ein sauberer und glatter Schnitt erzeugt; 2. das Verhältnis von geschnittenem Material zu der verbrauchten Elektrodenmenge liegt höher als 1:1, z. B. typisch im Bereich 2:1 oder 3:1; 3. eine gewünschte Nutenkontur wird einfach und konsistent erzeugt; 4. die rohrförmige Elektrode gemäß der Erfindung kann auch tiefe Nuten erzeugen; 5. Etwaige, wenn überhaupt vorhandene Schlacke kann leichter entfernt werden.
Mit Drahtzuführgeschwindigkeiten zwischen etwa 125 bis 380 cm/min kann eine größere Menge Metall entfernt werden als die verbrauchte Elekfrodenmenge.
Die Tests wurden mit einer Fülldrahtelektrode mit etwa 1,6 mm Durchmesser aus 1008 Stahl ausgeführt, die kompakten Kohlenstoff in Form von natürlichem Graphit enthielt. Das Graphit (Dixon No. 1104) enthielt ungefähr 94 % Kohlenstoff. Der teilchenförmige Graphit hatte eine Teilchengröße derart, daß 100 % in eine Siebgröße von 20 Mesh (US-Standard) fielen, wobei etwa 50 % unter eine Siebgröße von 50 Mesh fielen. Das Graphit in der rohrförmigen Elektrode hatte einen Gewichtsanteil von etwa 8 % des gesamten Gewichtes, wobei das Stahlrohr 92 % des Gesamtgewichts der Fülldrahtelektrode ausmachte.
Mit der Fülldrahtelektrode mit 1,6 mm Durchmesser konnte über einen weiten Drahtgeschwindigkeitsbereich gearbeitet werden.
Bei einer Reihe von Test, die mit einer Fülldrahtelektrode mit etwa 1,6 mm Durchmesser zum Schneiden von Stahlblechen mit dem Reißmaß (16) und einer Stärke von etwa ebenfalls 1,6 mm ausgeführt wurden, wurde gefunden, daß eine Drahtzuführgeschwindigkeit von etwa 127 cm/min bei Spannungen von etwa 16 bis 20 V ausreichend war, selbst dann, wenn die Drahtzuführgeschwindigkeit zwischen etwa 125 bis 205 cm/m variierte. Die Testergebnisse sind unten aufgeführt: -4-
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Schneiden von Stahl mit Reißmaß (16) bei Verwendung einer Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung mit etwa 1,6 mm Durchmesser
Test DZG1 (cm/min ungefährer Strom (A) Spannung (V) Luftdruck (bar) Bemerkungen 1 127 100 15 4,14 Spannung niedrig, Schneiden erreicht 2 127 100 16 4,14 annehmbar 3 127 100 17 4,14 annehmbar 4 127 100 16,5 4,14 annehmbar 5 127 100 15,5 4,14 Spannung niedrig 6 127 100 16 4,14 annehmbar 7 127 100 16,2 4,14 gut 8 127 100 16,2 4,14 gut 9 127 100 16,2 4,14 gut 10 152 100 16,2 4,14 gut 11 178 100 16,2 4,14 gut 12 178 100 17 4,14 sehr gut 13 178 100 17,5 4,14 sehr gut 14 203 135 18 4,14 sehr gut 15 203 135 19 5,52 sehr gut 16 203 135 20 5,52 sehr gut 17 203 135 21 5,52 sehr gut 18 203 135 22 5,52 sehr gut 19 127 100 15 5,52 Spannung niedrig 20 127 100 16 5,52 annehmbar 21 127 100 17 5,52 sehr gut 22 127 100 18 5,52 sehr gut 23 127 100 18 5,52 Schneidewinkel flach nicht sehr effektiv 24 127 100 18 5,52 senkrechter Schneidwinkel ergab saubere Kanten 25 127 100 18 5,52 sehr gut 26 127 100 20 5,52 Die hohe Spannung liefert gute Ergebnisse, bringt jedoch keinen Vorteil 27 127 100 21 5,52 It 28 127 100 21 5,52 tl 29 127 100 22 5,52 •t 30 127 100 23 5,52 It 31 127 100 24 5,52 •t 32 127 100 25 5,52 glatter, enger Schnitt 34 127 100 25 5,522 Die hohe Spannung ermöglicht keine höheren Schneidgeschwindigkeiten -5- 1 DZG = Drahtzuführgeschwindigkeit in cm/min 2
Schnitte, die bei verschiedenen Spannungen gemacht wurden, lieferten nicht generell Schneidgeschwindigkeiten für den manuellen Vorschub des Lichtbogens.
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Mit einem Schneidwinkel von etwa 90° wurde eine Schneidgeschwindigeit von etwa 35,5 bis 63,5 cm/min angewendet. Die Lichtbogenzeit variierte generell zwischen 14 bis 21 Sekunden. Die Schnittlänge lag bei einigen Beispielen im Bereich zwischen 0,65 bis 12,2 cm. Die Unterseite der geschnittenen Nuten zeigte eine gewisse Behafitung mit Schlacke. Jedoch konnte die Schlacke leicht entfernt werden. Durch relativ kurzes Herausstehen der Elektrode in bezug zu dem zu schneidenden Werkstück hat der Schnitt generell parallele Seitenkanten. Außerdem entsteht nur eine minimale Schlackenablagerang.
Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines Stromes von 100 A und einer Spannung von 16 V ein dünner Lichtbogen bei leisem Brummen ähnlich wie beim Spritzlöten erzeugt wurde. Ein Schneidwinkel von 90° schien am effektivsten zu sein, um saubere gerade Kanten zu erzielen. Typische Schneidgeschwindigkeiten für die manuelle Bewegung des Lichtbogens lagen im Bereich zwischen 38 bis 76 cm/min. Die zugeführte Wärmeleistung lag im Bereich von etwa 1,18 bis etwa 4,72 kJ pro geschnittenem Zentimeter.
Optimale Schneidparameter, die mit gewissen Extrapolationen erhalten wurden, sind im folgenden angegeben.
Spannung 17 Volt;
Drahtzuführgeschwindigkeit etwa 127 cm/min;
Strom 100 Ampere;
Druckluft etwa 4,14 bis 6,9 bar;
Schneidgeschwindigkeit etwa 51 cm/min (kann manuell auf etwa 92 cm/min erhöht werden); zugeführte Wärmeenergie etwa 1,75 kJ/cm Schneidlänge; etwa 484 cm* pro Stunde freigelegt (Annahme einer Einschaltdauer von 100 %); etwa 0,91 kg Draht pro Stunde verbraucht (Annahme einer Einschaltdauer von 100 %); etwa 164 cm Metall pro Stunde entfernt, basierend auf einer mittleren Schnittbreite von etwa 3,2 mm (Annahme einer Einschaltdauer von 100 %); etwa 1,3 kg Metall pro Stunde entfernt (Annahme einer Einschaltdauer von 100 %);
Verhältnis von entferntem Metall zum Drahtverbrauch 1,5 zu 1).
Der Bezug auf eine Einschaltdauer von 100 % bedeutet ständige Funktion vom Beginn bis zum Ende des Schneidzyklus. Obwohl die Schneidfunktion über einen Spannungsbereich von etwa 16 bis 25 V effektiv abläuft, werden im allgemeinen mit Spannungen im niedrigeren Bereich Schnitte mit besserer Qualität erzielt.
Bei einer Demonstration wurde die Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung erfolgreich dazu verwendet, eine typische Automobiltür zu schneiden, um so z. B. Schweißpunkte, Teile usw. zu entfernen, wobei eine Spannung von etwa 17 bis 20 V und eine Drahtzuführgeschwindigkeit von etwa 127 cm/min bei einem Luftdruck von 4,14 bar gemessen als Überdruck, angewandt wurden. Sehr saubere, schmale Schnitte wurden dabei erzeugt, wobei das Türblatt nicht verformt wurde und Schäden am Lack vemachlässigbar waren.
Die Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung ist einer kupferummantelten Kohleelektrode dahingehend überlegen, daß höhere Schneidgeschwindigkeiten erzielbar sind und daß ein größerer Bereich der Betriebsparameter erlaubt und praktikabel ist.
Wie bereits oben erwähnt, wird die Hülle, die die rohrförmige Elektrode bildet, vorzugsweise aus unlegiertem Stahl oder anderem eisenhaltigen Metall hergestellt, obwohl auch andere Arten von behandelten, z. B. gewalzten Metallen verwendet werden können, die zu einer rohrförmigen Elektrode mit ausreichender mechanischer Festigkeit geformt und mittels herkömmlicher Drahtzuführeinrichtungen leicht gehandhäbt werden können.
Die Fülldrahtelektrode gemäß der Erfindung kann zum Schneiden oder zum Aushöhlen einer Vielzahl von Metallen verwendet werden, so z. B. eisenhaltigen Metallen, wie Stahl, Schmiedeeisen, Eisenlegierungen etc, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Titan und Titanlegierungen, Legierungen auf Nickelbasis und Legierungen auf Kobaltbasis.
Beim Schneiden oder Aushöhlen von Metallen wird Druckluft auf den zu schneidenden Bereich gerichtet, um das geschmolzene Metall wegzublasen. Die Luft kann mit einem Überdruck zwischen etwa 0,68 bis etwa 10,5 bar längs der Elektrode oder als Hülle um die Elektrode zugeführt werden; ebenso ist es möglich, mehrere Druckluftstrahlen, die konzentrisch um die Elektrode angeordnet sind, oder einzelne Strahlen zu verwenden. Die Druckluftstrahlen brauchen nicht den gleichen Fokussierangspunkt zu haben, solange der Luftstrom bzw. die Luftströme innerhalb eines gut begrenzten Bereiches liegen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, sind selbstverständlich Modifikationen und Variationen möglich, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen wird. Solche im Rahmen des Könnens des Durchschnittfachmanns liegenden Modifikationen und Variationen werden als zu der Erfindung entsprechend den Ansprüchen gezählt -6-

Claims (11)

  1. Nr. 391 437 PATENTANSPRÜCHE 1. Lichtbogenfülldrahtelektrode zum Brennschneiden und Nutenschneiden von Metall Werkstücken mit Druckgasunterstützung, die eine kompakte Kemfüllung aus teilchenförmigem kohlenstoffhaltigem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode ein geschmiedetes, gezogenes Metallrohr (13) aufweist und daß die Kemfüllung (14) einen Gewichtsanteil von etwa 3 bis 20 %, vorzugsweise etwa 5 bis 10 % der Gesamtelektrode ausmacht, wobei das kohlenstoffhaltige Material der Kemfüllung (14) mindestens etwa 75 %, vorzugsweise 85 % Kohlenstoff enthält und aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Kohlenstoff, Anthrazit, Fettkohle und Braunkohle ausgewählt ist und wobei die Kemfüllung darüber hinaus einen Zuschlag von bis zu etwa 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernfüllung (14) eines Additivs enthält, das ein Lichtbogenstabilisator, wie Eisenoxid, Eisenkarbonat, Ti02, CaCOj, Zr02, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallfluorid, ein Flußmittel und ein Gasbilder, wie Eisenkarbonat, organische Stoffe, z. B. Zellulose und hydrierte Minerale sein kann.
  2. 2. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (13) aus unlegiertem Stahl besteht.
  3. 3. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Elektrode (12) einen Außendurchmesser von etwa 0,63 bis etwa 9,6 mm und eine Wandstärke von etwa 0,12 bis 1,3 mm aufweist.
  4. 4. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Elektrode (12) einen Außendurchmesser zwischen etwa 1,6 und 3,2 mm und eine Wandstärke zwischen etwa 0,2 bis 0,4 mm aufweist.
  5. 5. Verfahren zum Lichtbogen-Brennschneiden oder Nutenschneiden eines Metallwerkstückes mit einer Lichtbogen-Fülldrahtelektrode, die eine kompakte Kemfüllung aufweist, die im wesentlichen aus einem teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülldrahtelektrode ein geschmiedetes gezogenes Metallrohr aufweist und daß die Kemfüllung (14) einen Gewichtsanteil von etwa 3 bis 20 %, vorzugsweise etwa 5 bis 10 % der Gesamtelektrode ausmacht, wobei das kohlenstoffhaltige Material der Kemfüllung (14) mindestens etwa 75 %, vorzugsweise 85 % Kohlenstoff enthält und aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Kohlenstoff, Anthrazit, Fettkohle und Braunkohle ausgewählt ist und wobei die Kemfüllung darüber hinaus einen Zuschlag von bis zu etwa 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kemfüllung (14) eines Additivs, enthält, das ein Lichtbogenstabilisator, ein Flußmittel und/oder ein Gasbilder ist.
  6. 6. Verfahren nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasstrom längs der Elektrode auf den zu schneidenden bzw. auszuhöhlenden Bereich geblasen wird.
  7. 7. Verfahren nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr aus unlegiertem Stahl ist
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Elektrode einen Außendurchmesser zwischen etwa 0,63 und etwa 9,6 mm und eine Wandstärke zwischen etwa 0,12 und 1,3 mm aufweist.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Elektrode einen Durchmesser zwischen etwa 1,5 und 3,2 mm und eine Wandstärke zwischen etwa 0,2 und 0,4 mm aufweist.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas längs der Elektrode mit einem Strahldruck von etwa 0,65 bis 10 bar Überdruck geblasen wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Form einer ringförmigen, die Elektrode umgebenden Hülle äbgeblasen wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -7-
AT0256686A 1985-09-25 1986-09-25 Fuelldrahtelektrode und verfahren zum brennschneiden von metallen AT391437B (de)

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