-
Die
Erfindung betrifft Schutzgasschweißbrenner mit einem Düsenstock,
einer Gasdüse
zum Zuführen
von Schutzgas zur Schweißnaht
und einer Stromdüse
bzw. Kontaktdüse
zur Stromübertragung und
Führung
eines Elektrodendrahtes innerhalb eines Zuführkanals, der in der Stirnfläche der
Gasdüse endet.
-
Die
Gasdüse
eines derartigen Schutzgasschweißbrenners dient der Zuführung des
Schutzgases zur Schweißnaht,
während
die Strom- bzw. Kontaktdüse
die Stromübertragung
und Führung
des Elektrodendrahtes übernimmt.
Die Durchführung
eines einwandfreien Schweißvorganges
erfordert einen optimalen Stromübergang
vom Düsenstock
des Schweißbrenners
zur Stromdüse.
Da Gasdüse
und Stromdüse
im Betrieb einer hohen Wärmebeanspruchung
ausgesetzt sind und in der Regel keine hitzebeständige Oberfläche aufweisen,
haften die beim Schweißen
auftretenden Schweißspritzer
oder Schweißperlen
auf der Oberfläche
von Gasdüse
und Stromdüse
an, was dazu führt,
dass z.B. bei der Gasdüse
die Strömungsverhältnisse
des Schutzgases negativ beeinflusst werden und z.B. bei der Stromdüse an der
Stirnfläche
und damit am Austritt des Elektrodendrahtes die anhaftenden Schweißperlen
den Drahtvorschub behindern und zu einer Unterbrechung des Schweißvorganges
führen.
Dies wiederum macht es erforderlich, den Schweißvorgang abzubrechen und Gasdüse sowie
Stromdüse
zu reinigen und die Schweißperlen
zu entfernen, was einen erheblichen Aufwand und eine wesentliche
Arbeitsverzögerung
bedeutet.
-
Aus
diesem Grunde wurden bereits Schweißbrenner der gattungsgemäßen Art
eingesetzt, bei denen die Gasdüse
mittels einer Steckverbindung und die Stromdüse mittels einer Schraubverbindung
auswechselbar am Schutzgasschweißbrenner angeordnet sind, damit
eine Reinigung und Beseitigung der Schweißperlen während der Schweißunterbrechung
nicht erforderlich ist und die Düsen gegen
bereits gereinigte Düsen
ausgetauscht werden können.
Trotzdem ist eine Unterbrechung der Schweißarbeit, insbesondere der allmählich auftretenden
und zunehmenden Verunreinigung der Düsen, in der Regel nicht akzeptabel
und aufwändig.
-
Es
wurde auch bereits vorgeschlagen, Gasdüsen und Stromdüsen an den
kritischen Stellen mit einem metallischen Überzug zu beschichten, z.B. durch
Vernickeln oder Verchromen. Mit derartigen Beschichtungen soll die
Wärmeaufnahme
reduziert und das Anhaften von Schweißperlen und Schweißspritzern
verhindert werden. Die damit erzielten praktischen Ergebnisse waren
jedoch nicht zufriedenstellend.
-
Aufgabe
der Erfindung ist, einen Schutzgasschweißbrenner der gattungsgemäßen Art
so auszugestalten, dass auf einfache und effektive Weise ein kontinuierlicher
Ablauf des Schweißvorganges
erzielbar ist und wirksam verhindert wird, dass Gasdüse und Stromdüse durch
Schweißspritzer
oder Schweißperlen
in ihrer Betriebsweise nachteilig beeinflusst und dadurch bedingte
Unterbrechungen eines kontinuierlichen Schweißvorganges ausgeschaltet werden.
-
Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass Gasdüse
und Stromdüse
bzw. Kontaktdüse
am Auslassende eine den Auslass gegen Schweißspritzer blockierende Anordnung
in Form einer Zusatzvorrichtung bzw. zusätzlichen Ausgestaltung aufweisen.
Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise scheiben- oder plattenförmig mit Durchtrittsöffnungen
für den
Gasstrom und den Elektrodendraht ausgebildet sein. Wahlweise kann
eine solche Vorrichtung als konusförmiger Körper mit Durchtrittsöffnungen
für Gasstrom
und Elektrodendraht ausgeführt
sein. Andererseits kann diese Vorrichtung eine Schutzkappe mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen
sein, die zwischen Stromdüse und
Gasdüse
angeordnet ist und auf die Stromdüse aufgesetzt und in dieser
Lage positioniert wird.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besitzt eine zentrische Bohrung zum Hindurchführen des Elektrodendrahtes
und konzentrisch um die Bohrung herum angeordnete, in Richtung des
Gasstromes verlaufende Durchflusskanäle, die das durchströmende Gas
zum Auslassende und aus dem Auslassende zur Schweißnaht richten.
Die Durchflusskanäle
sind so ausgebildet und gerichtet, dass die an der Schweißnaht entstehenden
Schweißspritzer
oder Schweißperlen,
die beim Schweißen
des Elektrodendrahtes entstehen, unschädlich gemacht werden, und ihr
Eindringen in die Durchflusskanäle
verhindert wird. Wahlweise können
die Durchflusskanäle
einen axial gekrümmten
oder gebrochenen Verlauf haben, der von der geraden Durchflusslinie
abweichend ausgebildet ist, damit der Eintritt der Schweißperlen
in die Durchflusskanäle
in entgegengesetzter Richtung zur Richtung des Gasstromes unterbunden
wird. Vorteilhafterweise wird die Verschlussvorrichtung zwischen
Stromdüse
und Gasdüse
so festgelegt, dass sie lösbar
bzw. auswechselbar angeordnet ist.
-
Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Ausgestaltung von Gasdüse und Stromdüse so vorgenommen
dass die Düsen
aus einem hitzebeständigen
und Antihaft-Eigenschaften
gegen Schweißspritzer
aufweisendem Material bestehen, z.B. Schamottemehl, zahnärztliche
Einbettmasse, Steinzeugton, Siliziumkarbonat, Gießsand oder
dergl. keramisches oder keramikartiges Material, das den beim Schweißen auftretenden
hohen Temperaturen widersteht und nicht elektrisch leitend ist.
Als gut geeignet hierfür
hat sich Bornitrid herausgestellt. Neben der Hitzebeständigkeit
und den Antihafteigenschaften eines derartigen Materials ist ferner
wesentlich, dass das Material eine ausreichende Beständigkeit
gegen UV-Licht besitzt.
-
Gasdüse und Stromdüse können jedoch auch
aus einem Körper
aus widerstandsfestem Material mit einer Beschichtung bzw. einem Überzug aus
Schamottemehl, zahnärztlicher
Einbettmasse, Steinzeugton, Siliziumkarbid, Gießsand oder dergl. keramischem
oder keramikartigem Material bestehen, wobei sich besonders Aluminiumoxid
als Beschichtungsmaterial als geeignet herausgestellt hat. Für das Aufbringen
eines solchen Materials auf die Stromdüse oder die Gasdüse gibt
es in der Technik zahlreiche Beschischtungsverfahren. Besonder zweckmässig ist
hierbei das Aufbringen durch Plasmaspritzen.
-
Das
aus einem auch für
die Beschichtung geeigneten Material bestehende Zusatzbauteil in Form
einer Verschlussvorrichtung wird vorzugsweise formschlüssig zwischen
Gasdüse
und Stromdüse eingesetzt.
Beispielsweise kann die Verbindung zwischen Stromdüse und Aufsatz
oder zwischen Gasdüse
und Aufsatz durch eine Steck- oder Schraubverbindung erfolgen. Der
Werkstoff kann dabei in flüssigem
oder weichem Zustand verarbeitet sowie nach bestimmter Zeit in den
festen Zustand übergeführt werden,
so dass daraus Bauteile und Einsätze
gefertigt werden können,
die z.B. in Form einer Schutzkappe für die Stromdüsen und
Gasdüsen
ausgebildet sind, oder als Beschichtung auf die Gasdüse und die Stromdüse aufgebracht
werden.
-
Nachstehend
wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:
-
1 in
Explosionsdarstellung eine Ausführungsform
eines Schutzgasschweißbrenners
der erfindungsgemäßen Art,
-
2 einen
Längsschnitt
durch einen Brennerkopf mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Gasdüse und Stromdüse bzw.
Kontaktdüse,
-
3 eine
schematische, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
der Zusatzvorrichtung nach der Erfindung a) in Frontansicht und
b) in seitlicher Schnittansicht,
-
4 einen
Längsschnitt
durch eine Stromdüse
mit einer erfindungsgemäßen Schutzkappe,
-
5 eine
Seitenansicht einer Stromdüse mit
getrennt dargestellter Schutzkappe,
-
6 einen
Längsschnitt
durch eine Gasdüse
nach der Erfindung mit Schutzbeschichtung,
-
7 eine
Darstellung einer Gasdüse
mit getrennt dargestellter Schutzkappe, und
-
8 eine
Schnittansicht einer Gasdüse
mit einer im Bereich des konischen Abschnittes außen und
innen angeordneten Schutzbeschichtung.
-
1 zeigt
in einem Schutzgasschweißbrenner 1 den
Aufbau des Brennerkopfes 2 in Explosionsdarstellung und 2 den
Brennerkopf in zusammengebautem Zustand. Ein Brenner-Innenrohr 3 hat
an seinem freiliegenden Ende ein Außengewinde 3', auf dem bei
der dargestellten Ausführungsform ein
Düsenstock
D mit Innengewinde lösbar
angebracht ist. An einem Brenner-Außenrohr 4 ist ein
Sitz 5 für
ein Gasdüsen-Mundstück 6 vorgesehen.
Zwischen Innenrohr 3 und Außenrohr 4 sind Isolierungen 7 aus
nichtmetallischem Material vorgesehen. Der Düsenstock D ist als Hülse 8 mit
Düsenbohrungen 9 und
einem frontseitigen Innengewindeabschnitt 11 zum Einschrauben
einer Stromdüse
bzw. Kontaktdüse 13 ausgebildet.
Die Stromdüse 13,
die z.B. aus Kupfer besteht, ist mit einem Schraubansatz 10 in das
Innengewinde 11 eingeschraubt und austauschbar befestigt.
Durch die Stromdüse 13 verläuft ein Elektrodendraht-Zuführkanal 3,
der an eine Stirnfläche 14 mündet, die
im Vergleich zum Ende des Mundstückes 6 zurückversetzt
ist. Zwischen dem Anbringungsbereich der Stromdüse 13 am Düsenstock D
und der Stirnfläche 14 ist
ein Mantelbereich 12 mit Außengewinde 15 ausgebildet.
-
Die
Gasdüse 17 ist
mit einem Spannring 18 auf dem Außenrohr 4 befestigt.
Der Spannring 18 verhindert ein Abrutschen vom Außenrohr 4.
Da die Gasdüse 17 aufgesteckt
und mit dem Spannring 18 gesichert ist, ist auch sie austauschbar
befestigt. Bei Brennerköpfen
K, bei denen die Gasdüse 17 mit
dem Außenrohr 4 über ein
Gewinde verbunden ist, ist auch die Gasdüse 17 austauschbar.
-
An
dem der Schweißstelle
zugewandten Ende des Brennerkopfes 2 ist eine Vorrichtung 19 zwischen
Stromdüse 13 und
Gasdüse 17 angeordnet,
vorzugsweise lösbar
und auswechselbar, die in Form einer Platte, einer Scheibe, eines
Blockes oder eine Kappe ausgebildet ist und die z.B. konische Form
hat, so dass sie der Formgebung der Gasdüse 17 entspricht.
Diese Vorrichtung 19 weist eine zentrische Bohrung 20,
durch die der Elektrodendraht an die Schweißstelle S vorgeschoben wird,
sowie konisch verlaufende, konzentrisch angeordnete Bohrungen 21 auf,
die ihrerseits geradlinig oder gebogen verlaufen können und
durch die das Schutzgas an die Schweißstelle herangeführt wird.
Die Vorrichtung 19 ist eine Schutzvorrichtung, die verhindert,
dass an der Schweißstelle
entstehende Schweißspritzer
oder Schweißperlen
in die Düse
eindringen und dort die Düsenkanäle 20, 21 verstopfen
können.
-
Die
Schutzvorrichtung 19 wird aus einem Material hergestellt,
das eine hohe Hitzebeständigkeit
und Antihafteigenschaften hat, elektrisch nicht leitend ist und
durch die beim Schweißen
auftretenden Schweißperlen
nicht bzw. möglichst
wenig nachteilig beeinflusst wird. Ein derartiges, geeignetes Material
ist z.B. Bornitrid. Die Schutzvorrichtung 19 nach der Ausführungsform
der 3, 3a hat rotationssymmetrische
Gestalt in Form einer Platte oder Scheibe mit konischer Mantelfläche und
besitzt symmetrisch angeordnete Bohrungen 21 für den Gasstrom
sowie einen zentrischen Führungskanal 20 für den Elektrodendraht.
-
Die 4 zeigt
einen Schnitt durch eine Stromdüse 13,
die am vorderen Ende einen Gewindebolzen 22 aufweist, auf
den eine Schutzkappe 23 aufgesetzt, z.B. aufgeschraubt,
aufgesteckt oder dergl. ist. Sowohl Gewindebolzen als auch Schutzkappe haben
eine zentrische Bohrung 3 zum Hindurchführen des Elektrodendrahtes.
Die Schutzkappe 23 besteht aus hitzebeständigem und
gegen Schweißperlen
unempfindlichem Material, z. B. Bornitrid. In der Darstellung nach 5 ist
die Schutzkappe 23 von der Stromdüse 13 getrennt dargestellt.
-
Anstelle
einer derartigen Schutzkappe 23 in Schraub- oder Steckausführung kann
die Stromdüse auch
eine zumindest am Kopfteil aus einem der vorbeschriebenen Materialien
oder vorzugsweise aus Aluminiumoxyd bestehende Beschichtung 24 aufweisen,
die als kontinuierlicher Schutzüberzug
ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung mit Beschichtung am vorderen,
konischen Ende und der vorderen Stirnfläche ist in 6 schematisch
dargestellt.
-
Die 7 zeigt
eine Gasdüse 17 mit
einem Zusatzbauteil 25 in Form einer Schutzkappe bze. Schutzhülse 26 aus
einem der vorgenannten Materialien, die von der Gasdüse 17 lösbar und
aufsteckbar bzw. aufschraubbar im Innenraum 27 der Gasdüse 17 festlegbar
ist.
-
Die
Darstellung nach 8 zeigt einen Längsschnitt
durch eine Gasdüse 17,
deren konische Außenfläche und
zylindrische Innenfläche
eine Beschichtung 28 aufweist, wobei der Innenraum 27 die Stromdüse 13 aufnimmt.
Nach einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung ist die Stromdüse
mit Aufsatz aus Aluminiumoxid hergestellt, der Aufsatz ist mit dem
Düsenkörper formschlüssig verbunden, z.B.
durch Steck- oder Schraubverbindung, während die Stromdüse nach 6 eine
z. B. aus Aluminiumoxid bestehende Beschichtung 24 aufweist,
die nach einem an sich bekannten Beschichtungsverfahren, z.B. Plasmaspritzen
aufgebracht wird.
-
In
entsprechender Weise kann die Gasdüse nach 7 mit einem
Aufsatz aus Aluminiumoxid in Vollmaterial hergestellt und der Aufsatz
mit dem Gasdüsenkörper formschlüssig, z.B.
durch Steck- oder Schraubverbindung gekoppelt sein, während die Gasdüse nach 8 z.B.
mit Aluminiumoxid beschichtet ist, das nach einem Beschichtungsverfahren
wie z.B. Plasmaspritzen aufgebracht wird.
-
- 1
- Schutzgasschweißbrenner
- 2
- Brennerkopf
- 3
- Brenner-Innenrohr
- 4
- Brenner-Außenrohr
- 5
- Sitz
für
- 6
- Gasdüsen-Mundstück
- 7
- Isolierungen
zwischen Innenrohr 3 und Außenrohr 4
- D
- Düsenstock
- 8
- Hülse
- 9
- Düsenbohrungen
- 10
- Schraubansatz
- 11
- frontseitiger
Innengewindeabschnitt
- 12
- Mantelbereich
- 13
- Stromdüse (Kontaktdüse)
- 14
- Stirnfläche
- 17
- Gasdüse
- 18
- Spannring
- 19
- Konus
der Gasdüse
- 20
- zentrische
Bohrungen
- 21
- konisch
verlaufende Bohrung
- 22
- Gewindebolzen
- 23
- Schutzkappe-Stromdüse
- 24
- Beschichtung
Stirn- und Innenfläche-Stromdüse
- 25
- Zusatzbauteil-Gasdüse
- 26
- Schutzkappe
- 27
- Innenraum
Gasdüse
- 28
- Beschichtung-Gasdüse