-
Die Erfindung betrifft eine Schweißstromdüse mit einem metallischen Grundkörper und einem im Grundkörper angeordnetem Drahtförderkanal, wobei sich der Drahtförderkanal in axialer Richtung des Grundkörpers erstreckt und vorzugsweise mittig im Grundkörper angeordnet ist. Derartige Schweißstromdüsen können in herkömmlichen Hand- und Automatenbrennern, insbesondere beim MIG- bzw. MAG-Schweißen eingesetzt werden.
-
Beim MIG(Metall-Inert-Gas)-Schweißen bzw. MAG(Metall-Aktiv-Gas)-Schweißen brennt der elektrische Lichtbogen zwischen dem abschmelzenden, automatisch zugeführten Schweißdraht, welcher als Elektrode dient, und dem zu schweißenden Objekt. Aufgrund des elektrischen Lichtbogens bildet sich auf der Oberfläche des zu schweißenden Objekts ein geschmolzener Schweißpol, der aus dem Material des zu schweißenden Objekts und dem Schweißzusatz besteht. Um zu verhindern, dass der geschmolzene Schweißpol oxidiert bevor er erhärtet, wird mittels einer separaten Gasdüse ein Schutzgas um die Schweißdrahtzufuhr geführt. Beim MIG-Schweißen wird ein inertes, chemisch nicht aktives Schutzgas verwendet, welches mit den zu verbindenden Werkstoffen keine Verbindung eingeht. Im Gegensatz dazu wird beim MAG-Schweißen ein aktives Gas verwendet, welches mit den zu verbindenden Werkstoffen eine Verbindung eingeht.
-
Schweißstromdüsen haben zum einen die Aufgabe den als Elektrode dienenden Schweißdraht zu führen und zum anderen den Strom in den Schweißdraht in geringem Abstand vom Lichtbogen einzuleiten. Die Schweißstromdüse ist einer der störanfälligsten Teile im Schweißstromkreis. Ihre Funktion als Stromübertrager wird erschwert durch stumpfe Schweißdrahtenden, die den Lichtbogen zum Stromdüsenende hin zünden, Gleitbehinderungen in der Stromdüse, verursacht durch kurzzeitige Drahtstillstände während des Lichtbogenzündens bei zu langem Schlauchpaket und zu großer lichter Weite des Drahtförderkanals und Unebenheiten an den Innenwandungen. Problematisch sind auch eine Stotter-Lichtbogenzündung durch eine zu kleine Stromanstiegsgeschwindigkeit beim Zünden, Drahtanschmelzungen und Spritzerbildung im Drahtförderkanal durch Zerplatzen der Anschmelzstellen durch örtlich hohe Stromdichte zwischen Schweißdraht und Stromdüse sowie eine Vergrößerung des Kontaktwiderstandes durch Fehler auf der Drahtoberfläche. Spritzer aus dem Lichtbogenbereich verursachen Bremswirkungen und größere elektrische Widerstände durch das Eindringen in den Spalt zwischen Schweißdraht und Drahtförderkanal oder durch Belagsbildung am Stromdüsenende. Bedingt durch zu hohe Temperaturen der Stromdüse und zu niedrige Warmhärte sowie durch Beschleunigen der Elektroerosion und Belagsbildung bei mangelhaften Drahtelektroden kann es zu einem erschwerten Gleiten des Schweißdrahtes kommen. Weiterhin kann es zu einer Verminderung des Kontaktstellendruckes bei zu großem Innendurchmesser der Stromdüse bzw. bei Schweißdraht mit großem Springmaß kommen. Schweißstromdüsen müssen neben einer guten Wärmeleitfähigkeit auch eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Schweißstromdüsen sollen auch gegen Elektroerosion und Fremdablagerungen beständig sein. Häufig kommen Schweißstromdüsen aus Kupfer zum Einsatz, welche jedoch den Nachteil haben, dass umherspritzende Metallpartikel an der Schweißstelle, auf die Stirnfläche der Schweißstromdüse treffen und dort verschweißen und sich störende Vorsprünge bilden. Hierdurch kann ein Kurzschluss zwischen der Schweißstromdüse und dem Werkstück entstehen.
-
Die
DE 84 21 896.7 U1 zeigt eine Schweißstromdüse aus elektrisch leitendem Metall mit einem die Stirnfläche bildenden Vorderteil aus nicht metallischem, aber elektrisch leitenden Material. An einer derart ausgeführten Stirnfläche bleiben keine oder weniger umherspritzenden Metallpartikel haften.
-
In der
DE 10 2004 053 433 A1 ist eine Schweißstromdüse aus Graphit und Kupfer beschrieben. Ein Kupferrohr ist mittels Strangpressen oder Strangziehen grenzflächenfrei auf der Graphitoberfläche angeordnet. Im Graphit ist mittig eine Innenbohrung als Drahtförderkanal angeordnet. Infolge des Graphiteinsatzes wird auch hier ein Anhaften umherspritzender Metallpartikel verhindert. Der Drahtförderkanal ist vorzugsweise rund oder polygon ausgebildet.
-
Die
DE 196 47 930 A1 zeigt eine Schweißstromdüse umfassend einen Grundkörper mit einem Kanal für den Schweißdraht. Der Grundkörper weist mindestens drei konzentrisch zum Kanal angeordnete Schlitze auf, in denen radial verschiebbar Lamellen oder Kontaktscheiben angeordnet sind. Die Kontaktscheiben werden von einer elastischen Feder gegen den Schweißdraht gedrückt.
-
Die
US 2,981,825 A beschreibt eine Schweißstromdüse mit einem Grundkörper mit einem Drahtförderkanal und einem Andruckteil mit einer Andruckfläche zum Ausüben einer Druckkraft auf einen im Drahtförderkanal befindlichen Schweißdraht. Andruckteil und Grundkörper sind mittels eines elastischen ringförmigen Vorspannelements miteinander verbunden. Das Vorspannelement kann beispielsweise als Silikongummiring oder als Ringfeder ausgeführt sein.
-
Die
DE 40 06 138 C2 zeigt eine Schweißstromdüse, bei der eine am Außenumfang angeordnete Ringfeder ein elektrisch nichtleitendes Keramikdruckstück, welches in einer Querbohrung angeordnet ist, auf einen im Drahtförderkanal befindlichen Schweißdraht drückt. Die Ringfeder ist derart ausgebildet, dass durch Verdrehen der Feder um die Längsachse der Schweißstromdüse nach einer Seite eine variable Druckbeaufschlagung des Schweißdrahtes für den Schweißvorgang gegeben ist und bei einem Verdrehen der Feder nach der anderen Seite der Drahtförderkanal für das Einführen des Schweißdrahtes freigegeben ist.
-
In der
US 2003/0 127 444 A1 ist eine Schweißstromdüse beschrieben, bei welcher ein federbelastetes Andruckteil mit einer Andruckfläche in einer Ausnehmung angeordnet ist und auf einen Schweißdraht drückt. Das Andruckteil kann keilförmig ausgebildet sein und ist in einer entsprechend gestalteten Ausnehmung angeordnet. Das Andruckteil besitzt an seinem von der Schweißstelle abgewandtem Ende eine sich winklig zur Längsachse geneigte erste Fläche, welche sich eine senkrecht zur Andruckfläche verlaufende zweite Fläche anschließt. Der zweiten Fläche schließt sich eine winklig zur zweiten Fläche geneigte dritte Fläche an. Dritte Fläche und Andruckfläche sind über eine vierte Fläche miteinander verbunden.
-
Problematisch bei den vorbekannten Lösungen ist, dass der auf den Schweißdraht im Drahtförderkanal wirkende Anpressdruck nicht angepasst werden kann. So kann bei Verwendung unterschiedlicher Schweißdrahtdurchmesser bzw. bei Schweißdraht mit großem Springmaß nicht sichergestellt werden, dass stets ein optimaler Kontaktübergang vorliegt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Schweißstromdüse zur Verfügung zu stellen, welche eine optimale Dosierung des auf den Schweißdraht wirkenden Anpressdrucks ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schweißstromdüse soll sich für verschiedene Schweißdrahtdurchmesser und zum Verschweißen verschiedener Materialien eignen. Vorzugsweise soll ein Anhaften von Metallpartikeln an der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse verhindert werden.
-
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient eine Schweißstromdüse nach Anspruch 1.
-
Die erfindungsgemäße Schweißstromdüse umfasst ein Andruckteil mit einer Andruckfläche zum Ausüben einer Druckkraft auf einen im Drahtförderkanal befindlichen Schweißdraht. Der Grundkörper der Schweißstromdüse ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise in Form eines Zylinders oder Kegelstumpfes ausgeführt. Das Andruckteil ist in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet und in vorgegebenen Grenzen mindestens radial relativ zum Grundkörper verlagerbar. Die Andruckfläche erstreckt sich hierbei längs des Drahtförderkanals und im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Drahtförderkanals, sodass die Andruckfläche einen Wandungsabschnitt des Drahtförderkanals bildet. An ihrem Außenumfang weist die erfindungsgemäße Schweißstromdüse eine Feder zum elastischen Verbinden von Grundkörper und Andruckteil auf.
-
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse ist darin zu sehen, dass die mehrteilige Ausführung der Schweißstromdüse eine Dosierung des auf den Schweißdraht ausgeübten Anpressdrucks ermöglicht. Die Dosierung erfolgt dabei beispielsweise über eine am Außenumfang der Schweißstromdüse angeordnete Feder, welche mit dem Andruckteil in Verbindung steht, oder mithilfe eines ähnlichen Federelementes. Die Führung im Grundkörper (Drahtförderkanal) sowie die Andruckfläche geben dem Schweißdraht einen guten Halt. Im Vergleich mit vorbekannten Schweißstromdüsen weist die erfindungsgemäße Schweißstromdüse eine um ein mehrfaches größere Kontaktfläche zwischen Schweißdraht und Schweißstromdüse auf. Auf diese Weise wird der Schweißdraht stets optimal geführt und auch die elektrische Kontaktfläche ist vergrößert, sodass sich Übergangswiderstände auf ein Minimum beschränken lassen. Die Flexibilität des Anpressdrucks ermöglicht nicht zuletzt auch die Verwendung mehrerer Schweißdrahtdurchmesser mit ein und derselben Schweißstromdüse.
-
Mit der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse lassen sich unterschiedliche Materialien, wie beispielsweise Stahl, Edelstahl, Aluminium verschweißen.
-
Sogar beim Einsatz von Hohldrähten ist jederzeit ein hochwertiger Kontaktübergang gewährleistet. Mit der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse kann der Übergangswiderstand vom elektrisch leitenden Grundkörper zum Schweißdraht so gering wie möglich gehalten werden, um auch größere Schweißstromstärken durch die wesentlich größere Andruckfläche sicher bewältigen zu können. Die Andruckfläche kann bei Verschleiß durch geringfügiges Abschleifen wieder einsatzbereit gemacht werden, wodurch die Kosten der Düse weiter reduziert werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine schlitzförmige Aussparung zur Aufnahme des Andruckteils auf. Das Andruckteil ist bei dieser Ausführungsform plattenförmig ausgeführt und erstreckt sich radial bis zum Außenumfang durch den Grundkörper. Die plattenförmige Ausführung des Andruckteils hat den Vorteil, dass bei Verschleiß der Andruckfläche, diese entweder durch Abschleifen wieder einsatzbereit gemacht werden kann oder ein Austausch des Andruckteils erfolgen kann.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das plattenförmige Andruckteil an seinem dem Grundkörper zugewandten, d.h. der Schweißstelle abgewandten Ende eine winklig zu Längsachse des Grundkörpers geneigte erste Fläche auf. Dieser schließt sich eine entgegengesetzt geneigte zweite Fläche an, wobei sich die zweite Fläche radial bis zum Außenumfang der Schweißstromdüse erstreckt und um ein Vielfaches größer als die erste Fläche ist. Alternativ kann das plattenförmige Andruckteil an seinem dem Grundkörper zugewandten Ende eine kreisbogenförmige, sich radial erstreckende Fläche aufweisen. Solcherart ausgeführte Andruckteile haben sich im Praxistest hinsichtlich Optimierung des Anpressdrucks als besonders günstig erwiesen.
-
Nach einer alternativen Ausführungsform weist der Grundkörper zur Aufnahme des Andruckteils eine sich bis zum Drahtförderkanal erstreckende teilzylindrische Ausnehmung auf. Das Andruckteil ist in der Ausnehmung angeordnet. Das dem Grundkörper zugewandte Ende des Andruckteils besitzt eine konisch gefräste Fläche, welche mit einer entgegengesetzt konisch gefrästen Fläche des Grundkörpers in Eingriff steht. Hierdurch wird eine passgenaue Aufnahme des Andruckteils im Grundkörper sichergestellt.
-
Von Vorteil ist es, wenn die Schweißstromdüse einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, welcher sich bis zum vorderem Ende der Schweißstromdüse erstreckt. Eine derartige Formung des dem zu schweißenden Objekt zugewandten Schweißstromdüsenendes hat sich in der Praxis bereits als vorteilhaft erwiesen.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Andruckteil aus einem keramischen oder glasartigen Werkstoff. Alternativ kann das Andruckteil auch mit einer Teflonbeschichtung versehen sein. Durch diese Maßnahme kann ein Anhaften von umherfliegenden Metallspänen am Schweißstromdüsenausgang bzw. ein Ankleben des Schweißdrahtes während des Schweißvorgangs erheblich reduziert werden. Somit kann die Schweißstromdüse länger eingesetzt werden; Unterbrechungen während des Schweißvorgangs, hervorgerufen durch nicht mehr funktionsfähige Schweißstromdüsen, können weitestgehend verhindert werden, was nicht zuletzt auch Kosteneinsparpotentiale mit sich bringt.
-
Der Drahtförderkanal weist vorzugsweise einen halbrunden Querschnitt auf. Die halbrunde Führung im Grundkörper in Verbindung mit der Andruckfläche geben dem Schweißdraht einen guten Halt. Es soll jedoch keine Einschränkung auf Drahtförderkanäle mit halbrundem Querschnitt erfolgen. Selbstverständlich können auch anders geformte Drahtförderkanäle verwendet werden.
-
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Feder so am Außenumfang der Schweißstromdüse anzuordnen, dass die auf das Andruckteil wirkende Federkraft in einem Winkel von 90° bis 45° zur Längsachse der Schweißstromdüse eingeprägt wird. Besonders günstig ist ein Winkel von 45°. Auf diese Weise kann ein größerer Federweg erzielt werden, um so eine noch bessere seitliche Führung für das Andruckteil zu realisieren. Dies ist insbesondere bei der Ausführung der Schweißstromdüse zweckmäßig, welche eine teilzylindrische Ausnehmung zur Aufnahme des Andruckteils aufweist.
-
Des Weiteren ist es zweckdienlich, den Grundkörper an seinem dem Andruckteil abgewandtem Ende mit einem Gewinde zu versehen. Mittels Gewinde kann die Schweißstromdüse im Schweißgerät befestigt werden.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißstromdüse in einer ersten Ausführungsform;
-
2: die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse in einer perspektivischen Teilschnittansicht;
-
3: die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse in einer Längsschnittansicht;
-
4: die erfindungsgemäße Schweißstromdüse in einer zweiten Ausführungsform in einer Längsschnittansicht;
-
5: die erfindungsgemäße Schweißstromdüse in einer dritten Ausführungsform.
-
Die 1 und 2 zeigen den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schweißstromdüse. Die Schweißstromdüse umfasst einen metallischen Grundkörper 01, welcher einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 02 aufweist. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 02 erstreckt sich bis zu dem in Schweißrichtung zeigendem Ende 03 der Schweißstromdüse. Im Grundkörper 01 ist mittig und axial ausgerichtet ein Drahtförderkanal 04 angeordnet. Der Drahtförderkanal 04 erstreckt sich in Längsrichtung durch den gesamten Grundkörper 01 und weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der an den Querschnitt des zu führenden Schweißdrahts angepasst ist. Der Grundkörper 01 weist an seinem anderen Ende 05 ein Gewinde 07 auf, über welches die Schweißstromdüse in einer Schweißpistole bzw. einem anderen Schweißwerkzeug befestigt werden kann.
-
In den Grundkörper 01 ist eine Aussparung 08 eingebracht, welche zur Aufnahme eines in dieser Ausführung plattenförmigen Andruckteils 09 dient. Die Aussparung 08 erstreckt sich radial vom Außenumfang des Grundkörpers 01 bis zum Drahtförderkanal 04. In Längsrichtung des Grundkörpers 01 verläuft die Aussparung 08 von dem in Schweißrichtung zeigendem Ende 03 der Schweißstromdüse etwa über 1/2 bis 2/3 des Grundkörpers 01. Das Andruckteil 09 weist eine Andruckfläche 10 auf, welche sich längs des Drahtförderkanals 04 und parallel zum Drahtförderkanal 04 erstreckt.
-
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst das plattenförmige Andruckteil 09 an seinem dem Grundkörper 01 zugewandtem Ende eine in Richtung Grundkörper 01 geneigte erste Fläche 12, welcher sich eine entgegengesetzt geneigte zweite Fläche 13 anschließt. Die zweite Fläche 13 erstreckt sich radial bis zum Außenumfang der Schweißstromdüse und ist um ein Vielfaches größer als die erste Fläche 12. Erste und zweite Fläche des Andruckteils schließen dabei vorzugsweise einen Winkel ≤ 90° ein. Die beiden Flächen 12, 13 des Andruckteils kommen an komplementär geneigten Flächen des Grundkörpers zur Anlage. Durch die sich ausbildende Keilwirkung an diesen Flächen wird das plattenförmige Andruckteil 09 mit seiner Andruckfläche radial in den Drahtförderkanal 04 hineingedrängt, wenn eine axiale Kraftkomponente auf die am vorderen Ende 03 befindliche Stirnseite eingeprägt wird. Außerdem unterstützt die zweite Fläche 13 die Halterung des Andruckteils in radialer Richtung, insbesondere an seinem hinteren Ende.
-
Das Andruckteil 09 steht über einen federnden Bügel 14 mit einer ringförmigen Feder 15 in Verbindung. Die Feder 15 ist am Außenumfang des Grundkörpers 01 angeordnet und dient somit zur elastischen Halterung des Andruckteils 09 im Grundkörper 01. Mittels der Feder 15 und dem Bügel 14 kann der über die Andruckfläche 10 auf einen in der Düse geführten Schweißdraht 17 ausgeübte Druck optimal an den jeweils verwendeten Schweißdraht 17 und die Förderkräfte angepasst werden. Der federnde Bügel 14 greift bei der dargestellten Ausführungsform mit einem hakenförmigen Ende in eine Kerbe des Andruckteils ein, sodass dieses sowohl in axialer als auch radialer Richtung im Grundkörper gehalten ist.
-
Die durch den Drahtförderkanal 04 und die Andruckfläche 10 realisierte Kontaktfläche ist um ein mehrfaches größer als bei den vorbekannten Schweißstromdüsen. Die erfindungsgemäße Schweißstromdüse eignet sich für zahlreiche Materialien, auch für Hohldrähte, da durch die Möglichkeit der Dosierbarkeit des Anpressdruckes stets ein hochwertiger Kontaktübergang, auch bei hohen Schweißstromstärken gewährleistet werden kann. Die optimale Dosierbarkeit kann durch den verhältnismäßig langen Federweg des verwendeten federnden Bügels 14 realisiert werden. Der Federweg kann verlängert werden, indem das hakenförmige Ende des federnden Bügels 14 so angeordnet wird, dass es mit der Längsachse der Schweißstromdüse einen Winkel von etwa 45° einschließt. Da eine Veränderung der Position des Andruckteils in radialer Richtung den lichten Querschnitt im Drahtförderkanal ändert, wird die Möglichkeit geschaffen mit ein und derselben Schweißstromdüse Schweißdraht mit unterschiedlichen Durchmessern verarbeiten zu können.
-
Das Andruckteil 09 besteht vorzugsweise aus einem keramischen oder glasartigen Material. Es kann jedoch auch mit einer Teflonbeschichtung versehen sein. Diese Maßnahme dient dazu, ein Ankleben des Schweißdrahtes 17 bzw. ein Ankleben herumfliegender Metall- oder Schmutzpartikel am Schweißstromdüsenende während des Schweißvorgangs zu reduzieren.
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der bereits beschriebenen lediglich dadurch, dass das plattenförmige Andruckteil 09 an seinem dem Grundkörper 01 zugewandtem Ende eine bogenförmige, sich radial erstreckende Fläche 18 aufweist. Auch diese Formgebung führt dazu, dass das Andruckteil in radialer und axialer Richtung ausgerichtet und festgehalten wird.
-
5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißstromdüse. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Grundkörper 01 zur Aufnahme des Andruckteils 09 eine sich bis zum Drahtförderkanal 04 erstreckende teilzylindrische Ausnehmung 19. In dieser Ausnehmung 19 ist das Andruckteil 09 angeordnet. Um eine passgenaue Aufnahme des Andruckteils 09 im Grundkörper 01 zu gewährleisten weist das dem Grundkörper zugewandte Ende des Andruckteils 09 eine konisch gefräste Fläche auf, welche mit einer entgegengesetzt konisch gefrästen Fläche des Grundkörpers in Eingriff steht. Die Feder 15 ist als Ringfeder gestaltet und in einer umlaufenden Nut 20 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführung wirkt die Federkraft rechtwinklig zur Längsachse der Schweißstromdüse.
-
Bezugszeichenliste
-
- 01
- Grundkörper
- 02
- kegelstumpfförmiger Abschnitt
- 03
- in Schweißrichtung zeigendes Ende
- 04
- Drahtförderkanal
- 05
- anderes Ende
- 06
-
- 07
- Gewinde
- 08
- Aussparung
- 09
- Andruckteil
- 10
- Andruckfläche
- 11
-
- 12
- erste Fläche
- 13
- zweite Fläche
- 14
- Bügel
- 15
- Feder
- 16
-
- 17
- Schweißdraht
- 18
- bogenförmige Fläche
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Nut
