CH663741A5 - METHOD FOR INCREASING THE SERVICE LIFE OF ELECTRODES FROM MACHINES FOR ELECTRIC RESISTANT WELDING. - Google Patents
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- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/0006—Resistance welding; Severing by resistance heating the welding zone being shielded against the influence of the surrounding atmosphere
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Beim Widerstandssehweissen, insbesondere beim Punkt-schweissen, ist die Qualität der Schweissverbindung unter anderem abhängig von der Elektrodenkraft und dem Elek-trodendurchmessser. Veränderungen des Elektrodendurchmessers gehen auf die unvermeidbare Abnutzung der Elektrodenspitze zurück. Bekannte Elektroden besitzen einen im Querschnitt kräftigen Schaft, der in der Lage ist, die erforderlichen Belastungen zu übertragen. An diesen Schaft schliesst sich eine in die eigentliche Spitze auslaufende Verjüngung an, deren Stirnfläche die Berührungsfläche beim Schweissen bildet. With resistance welding, especially with spot welding, the quality of the welded joint depends, among other things, on the electrode force and the electrode diameter. Changes in the electrode diameter are due to the unavoidable wear of the electrode tip. Known electrodes have a shaft with a strong cross section, which is able to transmit the necessary loads. This shaft is followed by a taper which runs into the actual tip, the end face of which forms the contact surface during welding.
Beim Schweissvorgang ist die Elektrodenspitze hohen Temperaturen ausgesetzt, was zur Folge hat, dass die Spitze unter der Einwirkung der Elektrodenkraft breitgedrückt und die Berührungsfläche somit unerwünscht vergrössert wird. Dies beeinträchtigt naturgemäss die Qualität der Schweissverbindung. During the welding process, the electrode tip is exposed to high temperatures, which has the consequence that the tip is pressed under the action of the electrode force and the contact area is thus undesirably enlarged. This naturally affects the quality of the welded joint.
Um einer Verformung der Elektrodenspitze entgegenzuwirken und deren Standzeit zu erhöhen verwendet man Werkstoffe spezieller Legierung und speziellen Aufbaus mit guter elektrischer Leitfähigkeit sowie hoher Verschleiss- und Temperaturfestigkeit. Auch ist es bekannt, den Elektroden ein besonderes Kühlsystem zuzuordnen, das für eine rasche Abführung der beim Schweissvorgang entstehenden Wärme sorgt. In order to counteract a deformation of the electrode tip and to increase its service life, materials of special alloy and special construction with good electrical conductivity as well as high wear and temperature resistance are used. It is also known to assign a special cooling system to the electrodes, which ensures rapid dissipation of the heat generated during the welding process.
Es hat sich gezeigt, dass die Elektrodenspitze beim Schweissvorgang nicht nur einer hohen Wärmebelastung, sondern auch Oxidationseinflüssen ausgesetzt ist, die das Elektrodenmaterial angreifen und zu seitlichen Ausfressun-gen an den Elektrodenspitzen führen können. Dadurch kann die Spitze soweit geschwächt werden, dass sie der Druckbelastung beim Schweissvorgang nicht mehr gewachsen ist und abknickt. It has been shown that the electrode tip is not only exposed to a high thermal load during the welding process, but also to the effects of oxidation, which attack the electrode material and can lead to lateral erosion at the electrode tips. As a result, the tip can be weakened to such an extent that it can no longer withstand the pressure load during the welding process and kinks.
Durch die DE-OS 2 265 065 ist es bekannt, bei Lichtbo-genschweissgeräten mit abschmelzender Elektrode ein Schutzgas zu verwenden, das als pulsierender Gasstrom das abschmelzende Ende der Elektrode beaufschlagt. Dieser Gasstrom soll bewirken, dass sich der am Elektrodenende ausbildende Tropfen ablöst und kurzschlussfrei von der Elektrode zum Werkstück geschleudert wird. Es geschieht also ein gesteuerter, durch die Frequenz des pulsierenden Gasstromes kontrollierter und vorbestimmter Tropfenübergang. From DE-OS 2 265 065 it is known to use a protective gas in arc welding devices with a melting electrode, which acts as a pulsating gas stream on the melting end of the electrode. This gas flow is intended to cause the drop forming at the end of the electrode to detach and to be flung from the electrode to the workpiece without a short circuit. There is therefore a controlled, predetermined drop transition controlled by the frequency of the pulsating gas flow.
Das erfindungsgemässe Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Elektrodenspitze auf einfache Weise vor Oxidationseinflüssen und deren Auswirkungen geschützt ist, so dass sich bei Verwendung von thermisch hoch belastbaren Elektrodenmaterialien, beispielsweise Wolfram, Wolfram-Rheniumlegierungen oder Molybdän-Legierungen, eine gleichbleibende Güte der Schweissverbindung bei hoher Standzeit der Elektroden ergibt. The method according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage, in contrast, that the electrode tip is protected in a simple manner against the effects of oxidation and its effects, so that when using thermally highly resilient electrode materials, for example tungsten, tungsten-rhenium alloys or molybdenum alloys, results in a constant quality of the welded joint with a long service life of the electrodes.
In den abhängigen Ansprüchen sind eine Reihe vorteilhafter und zweckmässiger Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens aufgeführt. So kann den Elektroden je eine Gasdüse zugeordnet sein, die einen Einlasskanal für das Schutzgas sowie einen im Bereich der Elektrodenspitze angeordneten Gasauslass aufweist. Die Gasdüse kann vorteilhaft eine die Elektrode umgebende Ringdüse sein. Dadurch wird erreicht, dass die Elektrodenspitze gleichmässig von allen Seiten umströmt wird, wobei das Schutzgas gleichzeitig für eine zusätzliche Kühlung der Elektrodenspitze sorgt. Ein besonders guter Schutz der Elektrodenspitze wird ferner dadurch erzielt, dass der Gasauslass der Düse so geformt ist, dass der Schutzgasmantel kegelmantelförmig auf das Ende der Elektrode zu verläuft. Um den Gasverbrauch gering zu halten kann der Gasauslass als konische Öffnung ausgebildet sein, deren Mantelfläche etwa parallel zur Kegelmantelfläche der Elektrodenspitze verläuft und diese mit geringem Abstand umgibt. A number of advantageous and expedient devices for carrying out the method according to the invention are listed in the dependent claims. For example, a gas nozzle can be assigned to the electrodes, which has an inlet channel for the protective gas and a gas outlet arranged in the region of the electrode tip. The gas nozzle can advantageously be an annular nozzle surrounding the electrode. This ensures that the electrode tip is evenly flowed around from all sides, the protective gas simultaneously providing additional cooling of the electrode tip. A particularly good protection of the electrode tip is also achieved in that the gas outlet of the nozzle is shaped in such a way that the protective gas jacket extends in the shape of a cone toward the end of the electrode. In order to keep gas consumption low, the gas outlet can be designed as a conical opening, the lateral surface of which extends approximately parallel to the conical lateral surface of the electrode tip and surrounds it with a small distance.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die Figur zeigt die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Längsschnitt. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in the following description. The figure shows the essential parts of the invention of a device for performing the proposed method in a longitudinal section.
In der Figur sind mit 1 und 2 das miteinander zusammenarbeitende Elektrodenpaar einer Maschine zum elektrischen Widerstandssehweissen bezeichnet. Die miteinander zu verschweissenden Werkstücke tragen die Bezugszahlen 3 und 4. Die Elektroden sind als Massivelektroden ausgebildet und bestehen, wie die Elektrode 1 zeigt, aus einem zylindrischen Schaft 5 und einer als Kegelstumpf ausgebildeten Spitze 6 bzw. 7. Die Stirnfläche der Kegelstümpfe liegt während des Schweissvorgangs unter erheblichem Druck auf den miteinander zu verschweissenden Werkstücken 3,4 auf. Die Elektroden bestehen deshalb aus Werkstoffen mit hoher Temperatur- und Kriechfestigkeit, beispielsweise aus Wolfram, einer Wolfram-Rheniumlegierung oder einer Molyb-dän-Legierung, damit sie den beim Schweissvorgang auftretenden hohen Drücken und Temperaturen standhalten und die Elektrodenspitze sich nicht plattdrückt. In the figure, 1 and 2 denote the cooperating pair of electrodes of a machine for electrical resistance welding. The workpieces to be welded to one another have the reference numbers 3 and 4. The electrodes are designed as solid electrodes and, as the electrode 1 shows, consist of a cylindrical shaft 5 and a tip 6 and 7, respectively, designed as a truncated cone. The end face of the truncated cones lies during the Welding process under considerable pressure on the workpieces 3, 4 to be welded together. The electrodes are therefore made of materials with high temperature and creep resistance, such as tungsten, a tungsten-rhenium alloy or a molybdenum alloy, so that they can withstand the high pressures and temperatures that occur during the welding process and the electrode tip does not flatten out.
Um die Elektrodenspitze gegen eine durch Oxidation hervorgerufene Schwächung, insbesondere gegen seitliches Anfressen, und dem damit verbundenen Abknicken unter Belastung zu schützen sind die Elektroden 1,2 im Bereich ihrer Spitzen 6 bzw. 7 von einem Schutzgasmantel umgeben. Als Schutzgas wird vorzugsweise ein Inertgas oder ein Mischgas, welches zum überwiegenden Teil aus einem inerten Gas wie Stickstoff, Argon oder Helium besteht, verwendet. In order to protect the electrode tip against a weakening caused by oxidation, in particular against lateral seizure, and the associated kinking under load, the electrodes 1, 2 are surrounded by a protective gas jacket in the area of their tips 6 and 7. An inert gas or a mixed gas, which mainly consists of an inert gas such as nitrogen, argon or helium, is preferably used as the protective gas.
Eine Vorrichtung zum Zuführen und Verteilen des Gases im Bereich der Elektrodenspitze ist in Verbindung mit der Elektrode 1 gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Gasdüse 8. Diese hat einen zylindrischen Körper 9 mit einer Bohrung 10, die vom Schaft 5 der Elektrode 1 durchgriffen wird. Der Körper 9 ist in geeigneter Weise, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Klemmhalterung, am Schaft 1 befestigt. Ein im Bereich der Bohrung 10 angeordneter A device for supplying and distributing the gas in the region of the electrode tip is shown in connection with the electrode 1. The device consists of a gas nozzle 8. This has a cylindrical body 9 with a bore 10 which is penetrated by the shaft 5 of the electrode 1. The body 9 is fastened to the shaft 1 in a suitable manner, for example by a clamping bracket (not shown). One arranged in the area of the bore 10
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Dichtring 11 verhindert ein Ausströmen des Gases nach oben. Sealing ring 11 prevents the gas from escaping upwards.
Ausser der Bohrung 10 enthält der Körper 9 einen Anschlussstutzen 12 für einen Gaszuführungsschlauch 13 sowie eine im Stutzen ausgebildete Gaszuführungsbohrung 14. Diese Bohrung mündet in eine Ringkammer 15 im Innern des Körpers 9. Von der Ringkammer 15 aus erstreckt sich ein Gasauslass 16, der die Elektrodenspitze 6 umgibt. Der Gasauslass ist so geformt, dass der durch ihn austretende Schutzgasmantel kegelmantelförmig auf das abgeplattete Ende der Elektrodenspitze 6 zu verläuft. In addition to the bore 10, the body 9 contains a connecting piece 12 for a gas supply hose 13 and a gas supply bore 14 formed in the connection piece. This bore opens into an annular chamber 15 in the interior of the body 9. A gas outlet 16 extends from the annular chamber 15 and serves as the electrode tip 6 surrounds. The gas outlet is shaped in such a way that the protective gas jacket emerging through it extends in the shape of a cone to the flattened end of the electrode tip 6.
Im Ausführungsbeispiel ist der Gasauslass 16 als eine nach unten weisende konische Öffnung 17 im Körper 9 aus- In the exemplary embodiment, the gas outlet 16 is designed as a downward-pointing conical opening 17 in the body 9.
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gebildet. Die Mantelfläche dieser Öffnung verläuft parallel zur Kegelmantelfläche der Elektrodenspitze 6 und umgibt diese mit geringem Abstand. Dieser enge Ringspalt reduziert den Schutzgasverbrauch und sorgt ausserdem dafür, dass die Schutzgasströmung der Kontur der Elektrodenspitze 6 folgt. Durch diese Umströmung wird ausserdem die Wärmeabfuhr an der Elektrodenspitze verbessert, was sich wiederum auf die Standzeit der Elektrode günstig auswirkt. educated. The lateral surface of this opening runs parallel to the conical lateral surface of the electrode tip 6 and surrounds it with a small distance. This narrow annular gap reduces the shielding gas consumption and also ensures that the shielding gas flow follows the contour of the electrode tip 6. This flow also improves the heat dissipation at the electrode tip, which in turn has a favorable effect on the service life of the electrode.
Um den Gasverbrauch weiter zu reduzieren, kann die Gaszufuhr so gesteuert werden, dass der Schutzgasmantel lediglich während des Schweissvorgangs vorhanden ist, während bei abgehobener Elektrode die Gaszufuhr abgestellt ist. In order to further reduce the gas consumption, the gas supply can be controlled in such a way that the protective gas jacket is only present during the welding process, while the gas supply is switched off when the electrode is lifted off.
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