DE1003880B

DE1003880B - Welding torch for arc shielding gas welding with ceramic gas nozzle

Info

Publication number: DE1003880B
Application number: DEI5585A
Authority: DE
Inventors: John Paul Morrissey
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1952-03-01
Filing date: 1952-03-01
Publication date: 1957-03-07

Description

Schweißbrenner zum Lichtbogen-Schutzgas-Schweißen mit keramischer Gasdüse Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Schutzgashülle arbeitenden Lichtbogenschweißbrenner mit einer die Schweißelektrode konzentrisch umgebenden keramischen Gasdüse.Welding torch for arc shielded gas welding with ceramic Gas nozzle The invention relates to a working with a protective gas envelope Arc welding torch with a concentric surrounding the welding electrode ceramic gas nozzle.

Beim Lichtbogenschweißen wird bekanntlich ein elektrischer Lichtbogen von außerordentlich hoher Stromstärke zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildet. Die Elektrode und die durch den elektrischen Lichtbogen am Werkstück gebildete Masse geschmolzenen Metalls werden vielfach von einer Atmosphäre einatomigen Gases, beispielsweise Argon, umgeben, wodurch das Schweißmetall gegen Oxydation und andere atmosphärische Einflüsse geschützt ist. Die Verwendung von Schutzgasen beim Lichtbogenschweißen hat auch den großen Vorteil, daß die Oberfläche der Schweißnaht glatt, sauber und gleichmäßig ausfällt.It is well known that arc welding produces an electric arc formed by extremely high amperage between the electrode and the workpiece. The electrode and the mass formed on the workpiece by the electric arc molten metal are often from an atmosphere of monatomic gas, for example Argon, surrounded, which makes the weld metal against oxidation and other atmospheric Influences is protected. The use of shielding gases in arc welding also has the great advantage that the surface of the weld seam is smooth, clean and turns out evenly.

Bei Verwendung von Schweißbrennern mit Schutzgas ist zum Zwecke der Zündung des Lichtbogens zwischen der Elektrode und dem Werkstück ein hochfrequenter Strom erforderlich. Dabei muß Sorge getragen werden, daß der hochfrequente Strom ausschließlich mit der Elektrode in Berührung kommt. Aus diesem Grunde ist der Schweißbrenner meistens mit einer Spitze aus keramischem Stoff, die gewöhnlich als Gasdüse bezeichnet wird, versehen. Die Düse umgibt konzentrisch die Schweißelektrode.When using welding torches with shielding gas, the Ignition of the arc between the electrode and the workpiece is a high frequency Electricity required. Care must be taken that the high-frequency current comes into contact only with the electrode. This is why the welding torch is usually with a ceramic tip, commonly referred to as a gas nozzle is provided. The nozzle concentrically surrounds the welding electrode.

Bekanntlich ist während des Schweißvorganges die keramische Brennerspitze Schweißspritzern ausgesetzt, die größtenteils an dem der Schweißnaht zugekehrten Ende der Spitze haftenbleiben und somit diese verschmutzen. Mit einer verunreinigten ßrennerspitze können aber keine guten Schweißergebnisse mehr erzielt werden, so daß ein häufiger Austausch der Spitze vorgenommen werden muß.It is known that the ceramic burner tip is during the welding process Weld spatter exposed, mostly on the one facing the weld seam Stick to the end of the tip and thus contaminate it. With a contaminated However, good welding results can no longer be achieved with the tip of the torch, so that a frequent exchange of the tip must be made.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung keramischer Spitzen besteht auch darin, daß die Spitze während des Schweißens, hervorgerufen durch die hohe Temperatur im Lichtbogen, rotglühend wird und dann nicht dem plötzlichen Abkühlen auf normale Temperaturen standhalten kann. Ferner ist die keramische Spitze meistens durch ihre Größe so sperrend, daß sie bei der Benutzung des Schweißbrenners an engen Schweißstellen hinderlich ist. Ferner bestehen beim Austausch einer Düse ganz aus hochhitzebeständigem Material häufig die Schwierigkeiten, eine gute Abdichtung zwischen Brennerkopf und Düse zu erhalten, damit die Schutzgase nicht nach allen Seiten hin entweichen können.Another disadvantage of using ceramic tips also exists in that the tip during welding, caused by the high temperature in the arc, becomes red-hot and then does not suddenly cool down to normal Can withstand temperatures. Furthermore, the ceramic tip is mostly through its Size so locking that it can be used in tight welds when using the welding torch is a hindrance. Furthermore, when replacing a nozzle, consist entirely of highly heat-resistant Often the difficulty of creating a good seal between the burner head and the material To get a nozzle so that the protective gases cannot escape in all directions.

Die Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, einen Schweißbrenner zu schaffen, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden. Die Erfindung besteht darin, daß zur Verhinderung einer unzulässigen Erhitzung der keramischem Düse auf diese zusätzlich ein die Schweißelektrode verhältnismäßig eng umgebendes, auswechselbares Rohr aus hochhitzebeständigem Material aufgesetzt ist, aus dessen unterem Ende die Schweißelektrode heraustritt. Während der Körper der Gasdüse aus keramischem Stoff hergestellt ist, ist das zusätzliche Rohr aus einem Metall gefertigt, das hitzebeständig und geeignet ist, einen großen Betrag der durch den Lichtbogen erzeugten Wärme abzustrahlen, bevor diese Wärme an die keramische Düse gelangt und diese stark erhitzen kann. Der zusätzliche rohrförmige Teil kann um eine erhebliche Länge aus der keramischen Düse herausstehen, wenn die Spitze der Elektrode von der keramischen Düse einen entsprechenden Abstand aufweist. Auf diese Weise wird verhindert, daß die von dem Lichtbogen ausgestrahlte Hitze die keramischen Düsen auf eine für diese schädliche Temperatur bringen kann. Ferner wird durch eine solche Anordnung die Abmessung der Spitze des Schweißbrenners so verringert, daß der Schweißbrenner an eng begrenzten Stellen gehandhabt werden kann und daß trotzdem der gewünschte Gasschutz an der Schweißstelle gewährleistet ist.The invention has now set itself the task of a welding torch to create in which the disadvantages outlined above are avoided. the Invention is that to prevent inadmissible heating of the ceramic Nozzle on this additionally a relatively tight surrounding the welding electrode, replaceable tube made of highly heat-resistant material is placed from which the welding electrode emerges from the lower end. While the body of the gas nozzle off made of ceramic material, the additional tube is made of a metal, which is heat resistant and capable of absorbing a large amount of the arc to radiate generated heat before this heat reaches the ceramic nozzle and it can heat up strongly. The additional tubular part can be significant Length from the ceramic nozzle when the tip of the electrode is off the ceramic nozzle has a corresponding distance. This prevents that the heat radiated from the arc directs the ceramic nozzles to a for can bring this harmful temperature. Furthermore, such an arrangement the size of the tip of the welding torch is reduced so that the welding torch can be handled in tightly limited places and that still the desired Gas protection is guaranteed at the welding point.

Die an dem Brennerkopf befestigte Brennerdüse muß bei den bekannten Brennern in ihrer ganzen Länge meist wassergekühlt werden, um den Hitzebeanspruchungen, die während des Schweißvorganges auftreten, standzuhalten. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen metallischen Düsenspitze genügt aber ohne weiteres die Wasserkühlung nur der keramischen Düse, da die Spitze durch die gute Wärmeleitung in ausreichendem Maße mitgekühlt wird.The burner nozzle attached to the burner head must be used in the known Burners are usually water-cooled over their entire length in order to withstand the heat stresses, that occur during the welding process to withstand. When using the invention For the metallic nozzle tip, however, water cooling only suffices for the ceramic nozzle Nozzle, as the tip is sufficiently cooled by the good heat conduction will.

An Hand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Schutzgasschweißbrenners, der mit der erfindungsgemäßen Düse ausgestattet ist, und Fig. 2 zeigt die Querschnittsansicht eines weiteren Kennzeichens der Erfindung. Einander entsprechende Teile der verschiedenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows the cross section an inert gas welding torch that is equipped with the nozzle according to the invention, and Fig. 2 shows the cross-sectional view a further feature of the invention. Corresponding parts of the different Figures are provided with the same reference symbols.

Die Beschreibung gilt in erster Linie dem Kopf 1 des Schweißbrenners 2. An dem äußeren Ende des Kopfes 1 ist eine keramische Hülse oder Düse 3 angeordnet und eine Elektrode 4 aus Wolfram oder ähnlichem Metall vorgesehen, und diese steht zentral aus der Düse heraus. Ein Rohr 5 aus hitzebeständigem Metall, z. B. Kupfer oder nichtrostendem Sonderstahl, mit einem Innendurchmesser nur wenig größer als der Außendurchmesser der Elektrode 4 ist an dem inneren Umfang der Spitze der Gasdüse 3 befestigt. Dieses Rohr 5 kann mit der Gasdüse durch Hartlöten mit Titanhydrid und einem Silberkupferlot 5d oder durch irgendeine andere Art der Befestigung verbunden sein. Rohr 5 leitet einen Gasstrom von der Gasdüse 3 direkt über die Elektrode 4 und an das zu schweißende Werkstück (nicht abgebildet). Auf diese Weise ermöglicht das Rohr eine Gashülle über der Oberfläche des Werkstückes auch an eng begrenzten Stellen, als sonst möglich sein würde, wenn lediglich die sperrige Keramikdüse 3 vorgesehen wäre. Da das Rohr 5 mit der Keramikdüse 3 verbunden ist, ist es von dem Schweißbrenner isoliert, und infolgedessen ist keine Gefahr vorhanden, daß der Schweißbrenner mit dem Werkstück über das Rohr 5 unerwünschten Kontakt bekommt. Selbstverständlich können Rohre verschiedener Länge für den jeweiligen Zweck verwendet werden.The description applies primarily to the head 1 of the welding torch 2. At the outer end of the head 1, a ceramic sleeve or nozzle 3 is arranged and an electrode 4 made of tungsten or the like metal is provided, and it stands centrally out of the nozzle. A tube 5 made of refractory metal, e.g. B. Copper or special stainless steel, with an inside diameter only slightly larger than the outer diameter of the electrode 4 is on the inner circumference of the tip of the gas nozzle 3 attached. This tube 5 can be connected to the gas nozzle by brazing with titanium hydride and a silver copper solder 5d or connected by some other type of fastening be. Tube 5 directs a gas flow from gas nozzle 3 directly over electrode 4 and to the workpiece to be welded (not shown). This way enables the tube creates a gas envelope over the surface of the workpiece even at tightly confined spaces Place than would otherwise be possible if only the bulky ceramic nozzle 3 would be provided. Since the tube 5 is connected to the ceramic nozzle 3, it is of the Welding torch insulates, and as a result, there is no danger of the welding torch gets unwanted contact with the workpiece via the tube 5. Of course pipes of different lengths can be used for the respective purpose.

Durch Verwendung dieses Rohres 5 wird die Wärme, die normalerweise die Düse 3 rotwarm werden läßt, so abgeleitet, daß ein plötzliches Abkühlen der keramischen Düse 3 vermieden ist; welches auftreten würde, wenn ein Rohr nicht vorgesehen wäre.By using this tube 5, the heat that is normally the nozzle 3 can be red warm, so derived that a sudden cooling of the ceramic nozzle 3 is avoided; which would occur if a pipe was not provided were.

Bei einer anderen Ausführungsmöglichkeit dieser Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine lösbare Befestigung von Rohren verschiedener Größe für die gleiche Gasdüse vorgesehen, um verschieden dicke oder lange Elektroden benutzen zu können und um ein Auswechseln beschädigter oder abgenutzter Rohre zu ermöglichen. jede geeignete mechanische Befestigungsmöglichkeit kann angewendet werden, und das Rohr kann an seinem Ende mit Gewinde versehen sein, das in die Spitze der Gasdüse eingeschraubt werden kann. Vorteilhaft ist die Anordnung, wie sie Fig. 2 zeigt und bei der ein Zwischenring 6 an dem inneren Umfang der Gasdüse 3 auf irgendeine Art und Weise, z. B. durch das obenerwähnte Titanhydridverfahren, befestigt ist. Der Zwischenring 6 hat eine mit Gewinde versehene Innenbohrung 7, in die das mit Gewinde versehene Rohr 8 eingeschraubt werden kann. Bei dieser Ausbildung können Rohre entsprechend der Größe und Art der Elektrode ausgewechselt werden, um jede spezielle Schweißarbeit zu ermöglichen.In another embodiment of this invention, which is shown in Fig. 2 is a releasable attachment of pipes of various sizes intended for the same gas nozzle in order to use electrodes of different thicknesses or lengths and to enable the replacement of damaged or worn pipes. any suitable mechanical fastening option can be used, and that Tube may be threaded at its end that goes into the tip of the gas nozzle can be screwed in. The arrangement as shown in FIG. 2 is advantageous in which an intermediate ring 6 on the inner circumference of the gas nozzle 3 in some way and way, e.g. By the above-mentioned titanium hydride method. Of the Intermediate ring 6 has a threaded inner bore 7 into which the threaded provided tube 8 can be screwed. With this training tubes can accordingly The size and type of electrode can be changed to suit any specific welding job to enable.

Für Lichtbogenstromstärken von 60 Amp. oder mehr, bei denen an dem Lichtbogen eine größere Erwärmung auftritt, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Anzahl von Löchern 9 an dem Umfang des Rohres eingebohrt sein. Zweckmäßig verlaufen die Löcher von dem inneren Kern des Rohres 8 schräg nach der Außenfläche in der Richtung der Gasströmung geneigt, um das Schutzgas auch über die Außenfläche 10 des Rohres 8 zu leiten, damit das Rohr 8 gekühlt und Oxydation des Rohres 8 vermieden wird. Diese Öffnungen g können in einer Ebene oder in einer Mehrzahl von Ebenen angeordnet sein, wobei die Löcher in der axialen Richtung untereinander oder versetzt angeordnet sein können, um ein vollständiges Bestreichen der äußeren Oberfläche 10 des Rohres 8 zu ermöglichen. Es ist festgestellt worden, daß das Hinzufügen dieser Löcher 9 die Lebensdauer des Rohres 8 wesentlich erhöht, wenn mit hohen Stromdichten geschweißt wird.For arcing currents of 60 amps or more, where the According to an advantageous development, greater heating occurs in the arc according to the invention a number of holes 9 may be drilled on the circumference of the pipe. The holes expediently run from the inner core of the tube 8 obliquely to the Outer surface inclined in the direction of the gas flow, so that the protective gas is also over to direct the outer surface 10 of the tube 8 so that the tube 8 is cooled and oxidized of the tube 8 is avoided. These openings g can be in a plane or in a A plurality of planes may be arranged with the holes being one below the other in the axial direction or can be staggered in order to completely coat the outer To enable surface 10 of the tube 8. It has been found that adding these holes 9 significantly increases the life of the tube 8 when using high current densities is welded.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Welding torch for gas arc welding with a ceramic gas nozzle concentrically surrounding the welding electrode, thereby characterized in that to prevent inadmissible heating of the ceramic Nozzle on this additionally a relatively tight surrounding the welding electrode, replaceable tube made of highly heat-resistant material is placed from which the welding electrode emerges from the lower end.

2. Welding torch according to claim 1, characterized in that the metallic nozzle tip with a number of radial, is expediently provided in the direction of the gas flow inclined holes.

3. Welding torch according to claim 1 or 2, characterized by an internally threaded intermediate ring fastened concentrically in the gas nozzle for the releasable fastening of the externally threaded metallic nozzle tip. Documents considered: French Patent Nos. 963 030, 946101, 973927.