DE102018204710A1 - Welding device for Hubzündungschweißen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Hubzündungsschweißen mit einem Schweißelementhalter (12) zum Halten eines Schweißteils(2), und einem Gasring (20), welcher radial umlaufend um den Schweißelementhalter (12) ausgebildet ist und einen den Schweißelementhalter (12) umgebenden Gasraum (22) begrenzt. Der Gasring (20) weist Gasführungskanäle (24) auf, durch die ein Schutzgas in den Gasraum (22) einbringbar ist, wobei der Gasring (20) aus Aluminium gefertigt ist und die Gasführungskanäle (24) durch den Gasring (20) schräg nach innen in Richtung auf ein stirnseitiges Ende der Schweißelementaufnahme (12) verlaufen.The invention relates to a welding apparatus for lifting ignition welding with a welding element holder (12) for holding a welding part (2), and a gas ring (20) which is formed radially around the welding element holder (12) and surrounds a gas space (22) surrounding the welding element holder (12) ) limited. The gas ring (20) has gas guide channels (24) through which a protective gas in the gas space (22) can be introduced, wherein the gas ring (20) is made of aluminum and the gas guide channels (24) through the gas ring (20) obliquely inwards extend in the direction of a front end of the welding element receptacle (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Hubzündungsschweißen.The invention relates to a welding device for Hubzützschweißen.
Beim Hubzündungsschweißen wird ein Schweißteil, das z.B. ein Schweißbolzen oder eine Kugel sein kann, in einem Schweißelementhalter (Bolzenhalter) einer Schweißvorrichtung aufgenommen und auf das Bauteil aufgesetzt. Dann wird ein Strom durch das Schweißteil und das Bauteil geleitet und das Schweißteil wird durch Zurückziehen des Schweißelementhalters um eine definierte Strecke vom Bauteil abgehoben. Es kommt zur Bildung eines Lichtbogens. Der Strom wird auf einen Schweißstrom erhöht, wodurch Material des Bauteils und/oder des Schweißteils anschmilzt. Nach vorgegebener Schweißzeit wird das Schweißteil auf das Bauteil abgesenkt bzw. geringfügig in dieses eingedrückt. Der Schweißstrom wird abgeschaltet und unter Erkaltung des aufgeschmolzenen Materials bildet sich eine stoffschlüssige Fügeverbindung zwischen Schweißteil und Bauteil. Um die Qualität und Optik der Schweißstelle zu verbessern, ist es üblich, die Schweißung unter Schutzgasatmosphäre durchzuführen.In lift-and-strike welding, a welded part, e.g. may be a welding stud or a ball, received in a welding element holder (stud holder) of a welding device and placed on the component. Then a current is passed through the welding part and the component and the welding part is lifted by retracting the welding element holder by a defined distance from the component. It comes to the formation of an arc. The current is increased to a welding current, whereby material of the component and / or the welding part melts. After a predetermined welding time, the welding part is lowered onto the component or slightly pressed into it. The welding current is switched off and, with cooling of the molten material, a cohesive joining connection is formed between the welded part and the component. In order to improve the quality and appearance of the weld, it is customary to perform the welding under a protective gas atmosphere.
Eine für das Hubzündungsschweißen geeignete Schweißvorrichtung ist beispielsweise aus der
Je nach verwendeten Schweißteilen kommt es zu unterschiedlich starker Schweißspritzerbildung. Werden z.B. kugelförmige Elemente oder Doppelkugeln verwendet, so ist eine besonders starke Belastung der Schweißvorrichtung durch Schweißspritzer feststellbar, welche zu Gasdurchflussproblemen und daraus resultierenden Festigkeitsproblemen der Schweißung führen. Weiterhin ist ein erhöhter Anlagenverschleiß feststellbar, wodurch die Anlagenverfügbarkeit sinkt und die Kosten steigen.Depending on the welding parts used, different degrees of spatter formation occur. If e.g. Spherical elements or double balls used, so a particularly high load of the welding device is detected by spatter, which lead to gas flow problems and consequent strength problems of the weld. Furthermore, an increased system wear is detectable, whereby the system availability decreases and costs rise.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung eine Hubzündungsschweißvorrichtung anzugeben, mit der insbesondere das Verschweißen von kugelförmigen Schweißteilen prozesssicher und mit hoher Anlagenverfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit realisiert werden kann.Against this background, it is an object of the invention to provide a Hubzündungschweißvorrichtung with which in particular the welding of spherical welding parts process reliable and can be realized with high system availability and efficiency.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Hubzündungsschweißvorrichtung nach Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The object is achieved by a Hubzündungschweißvorrichtung according to
Es wird eine Schweißvorrichtung angegeben zum Verschweißen eines Schweißteils mit einem Bauteil im Hubzündungsschweißverfahren. Die Schweißvorrichtung beinhaltet einen Schweißelementhalter zum Halten eines Schweißteils, sowie einen Gasring, welcher radial umlaufend um den Schweißelementhalter ausgebildet ist und einen den Schweißelementhalter umgebenden Gasraum begrenzt. Der Gasring weist Gasführungskanäle auf, durch die ein Schutzgas in den Gasraum einbringbar ist. Der Gasring ist aus Aluminium gefertigt und die Gasführungskanäle verlaufen durch den Gasring schräg nach innen in Richtung auf ein stirnseitiges Ende des Schweißelementhalters.A welding device is specified for welding a welded part to a component by means of a lift-and-lift welding method. The welding device includes a welding element holder for holding a welding part, and a gas ring which is formed radially circumferentially around the welding element holder and defines a gas space surrounding the welding element holder. The gas ring has gas guide channels through which a protective gas can be introduced into the gas space. The gas ring is made of aluminum and the gas guide channels extend through the gas ring obliquely inwards towards a front end of the welding element holder.
Durch die Wahl des Materials Aluminium sowie die schräge Anordnung der Gasführungskanäle kann die Anhaftung von Schweißspritzern verringert werden. Insbesondere zeigt der Gasring aus Aluminium keine nennenswerten Verschleißerscheinungen durch Spritzer. Anhaftende Schweißperlen lassen sich z.B. durch Druckluftreinigung entfernen. Es werden hohe Standzeiten des Gasrings erreicht. Auch lässt sich der Gasring aus Aluminium problemlos und kostengünstig herstellen.By choosing the material aluminum and the oblique arrangement of the gas guide channels, the adhesion of weld spatter can be reduced. In particular, the gas ring made of aluminum shows no significant signs of wear due to splashes. Adherent beads of sweat can be e.g. Remove by compressed air cleaning. It will be achieved long service life of the gas ring. Also, the gas ring made of aluminum can be produced easily and inexpensively.
Der Gasring ist vorzugsweise an einem Gehäuse der Schweißvorrichtung befestigt. Der Schweißelementhalter ist gegenüber dem Gasring und dem Gehäuse zur Ausübung der Hubbewegung verfahrbar.The gas ring is preferably attached to a housing of the welding device. The welding element holder is movable relative to the gas ring and the housing for the exercise of the lifting movement.
Die Schweißvorrichtung kann in einer Ausgestaltung weiterhin ein Mundstück aufweisen, welches während der Schweißung mit einer Stirnfläche auf das Bauteil aufgesetzt wird, wobei ein die Stirnfläche beinhaltender Endabschnitt des Mundstücks gegenüber dem Gasring vorsteht und aus Messing ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist zumindest derjenige Abschnitt des Mundstücks, welcher gegenüber dem Gasring vorsteht und folglich in Kontakt mit Schweißspritzern gelangen kann, aus Messing ausgebildet. Hierdurch kann die Spritzeranhaftung weiter reduziert werden, zudem zeigt sich Messing sehr unempfindlich gegenüber Stoßbelastungen, was für einen Serieneinsatz mit einer Vielzahl von Schweißungen vorteilhaft ist.The welding device may in one embodiment further comprise a mouthpiece which is placed on the component during the welding with an end face, wherein an end portion of the end portion containing the mouthpiece protrudes from the gas ring and is formed of brass. In other words, at least that portion of the mouthpiece, which protrudes from the gas ring and thus can come into contact with spatter, is formed of brass. In this way, the spatter adhesion can be further reduced, also shows brass very insensitive to shock loads, which is advantageous for a series use with a variety of welds.
Das Mundstück kann in einer Ausgestaltung umfangsseitig außen um den Gasring herum verlaufen und vollständig aus Messing ausgebildet sein. Die Befestigung des Mundstücks erfolgt in dieser Ausgestaltung vorzugsweise am Gasring, z.B. mittels Verschraubung. Ein derartiges Mundstück lässt sich leicht und daher kostengünstig fertigen. Ein Austausch, z.B. wegen Verschleiß, ist problemlos möglich. Beispielsweise kann das Mundstück von vorne auf den Gasring aufsteckbar sein.In one embodiment, the mouthpiece can extend around the outside of the gas ring on the circumference and can be made entirely of brass. The attachment of the mouthpiece in this embodiment preferably takes place on the gas ring, e.g. by means of screwing. Such a mouthpiece is easy and therefore inexpensive to manufacture. An exchange, e.g. because of wear, is easily possible. For example, the mouthpiece from the front on the gas ring can be plugged.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Endabschnitt des Mundstücks sowie der Gasring einen gemeinsamen, zylinderförmigen Gasraum bilden. Verwirbelungen des Schutzgases und ein eventuell negativer Einfluss auf den Lichtbogen können so reduziert werden. It is particularly advantageous if the end portion of the mouthpiece and the gas ring form a common, cylindrical gas space. Turbulence of the inert gas and a possibly negative influence on the arc can be reduced.
Während des Schweißvorgangs wird die Schweißvorrichtung auf das Bauteil aufgesetzt. Durch die Gaszuführkanäle wird Schutzgas in den Gasraum eingebracht, welches das Schweißteil und die Fügestelle umströmt. Das Schutzgas tritt über Gaseintrittsöffnungen aus den Gaszuführkanälen in den Gasraum ein, welcher zylinderförmig um den Schweißelementhalter herum ausgebildet ist. Zur Sicherstellung einer optimalen Gasversorgung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Gaszuführkanäle in einem spitzen Winkel, vorzugsweise in einem Bereich von 20 Grad bis 30 Grad und insbesondere 35 Grad, geneigt zur Fügeachse und mit einem Durchmesser von mindestens 3 mm an den Gasaustrittsöffnungen enden. Die Fügeachse ist durch die Bewegungsachse des Schweißteilhalters gegeben. Mit weiter steigendem Durchmesser steigt die für das Schweißverfahren notwendige Schutzgasmenge an. Hinsichtlich einer optimalen Schutzgasversorgung kann es vorteilhaft sein, wenn der Durchmesser der Gaszuführkanäle in einem Bereich von 3 mm bis 5 mm liegt.During the welding process, the welding device is placed on the component. Through the gas supply ducts protective gas is introduced into the gas space, which flows around the welding part and the joint. The protective gas enters the gas space via gas inlet openings from the gas supply channels, which is formed in a cylindrical manner around the welding element holder. To ensure optimum gas supply, it has proved to be particularly advantageous if the gas supply channels at an acute angle, preferably in a range of 20 degrees to 30 degrees and in particular 35 degrees, inclined to the joining axis and with a diameter of at least 3 mm at the gas outlet openings end up. The joining axis is given by the axis of movement of the welding part holder. As the diameter increases, the amount of inert gas required for the welding process increases. With regard to an optimal protective gas supply, it may be advantageous if the diameter of the gas supply channels is in a range of 3 mm to 5 mm.
Durch die Kombination von Mindestdurchmesser und geneigter Anordnung wird vermieden, dass zufällig in die Kanäle gelangende Schweißspritzer dieselben verstopfen. Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass mit einem Gasring aus Aluminium, der mit Gaszuführkanälen mit dem optimierten Durchmesser versehen ist, die im Bereich der Austrittsöffnungen gegenüber der Fügeachse in einem spitzen Winkel geneigt sind, trotz massiver Spritzerbildung ein Verstopfen der Schutzgaszuführkanäle zuverlässig verhindert werden konnte. Dadurch kann die Schutzgaszufuhr auch noch nach vielen Schweißzyklen sichergestellt werden und die Schweißungen erreichen die für die Serienfertigung notwendige Prozesssicherheit.The combination of minimum diameter and inclined arrangement avoids that spatters accidentally entering the channels become clogged. Surprisingly, it has been shown that with a gas ring made of aluminum, which is provided with Gaszuführkanälen with the optimized diameter, which are inclined in the region of the outlet openings relative to the joining axis at an acute angle, despite massive spattering clogging of the protective gas supply channels could be reliably prevented. As a result, the protective gas supply can be ensured even after many welding cycles, and the welds achieve the process reliability required for series production.
Der Gasring weist vorzugsweise mehrere, insbesondere drei bis fünf, Gaszuführkanäle auf, die gleichmäßig entlang des Umfangs des Gasrings verteilt sind. So kann ein gleichmäßiger Gaseintrag von allen Seiten erzielt werden und eine sichere Schutzgasabdeckung der Fügestelle erreicht werden.The gas ring preferably has a plurality, in particular three to five, gas supply channels, which are distributed uniformly along the circumference of the gas ring. This allows a uniform gas input from all sides and a secure protective gas cover of the joint can be achieved.
Die Verwendung der voranstehend beschriebenen Schweißvorrichtung ist hinsichtlich der Art und Geometrie der zu verschweißenden Schweißteile nicht beschränkt. Besondere Vorteile erzielt die Schweißvorrichtung jedoch, wenn sie verwendet wird um kugelartige Schweißteile auf ein Bauteil aufzuschweißen. Der Begriff kugelartig ist dabei breit zu verstehen, so dass nicht nur Kugeln, sondern auch Doppelkugeln oder Kugelsegmente darunter fallen sollen. Das Fehleraufkommen durch unzureichende Schutzgasströmung kann verringert werden. Nacharbeit wird verringert. Es ist kein nennenswerter Verschleiß am Gasring und Mundstück feststellbar, wodurch die fortlaufenden Kosten und der Instandhaltungsaufwand reduziert werden. Insgesamt ist eine gegenüber herkömmlichem Gasring und Mundstück deutlich erhöhte Anlagenverfügbarkeit gegeben.The use of the welding device described above is not limited in terms of the type and geometry of the welding parts to be welded. However, the welding device achieves particular advantages when it is used to weld ball-like welded parts onto a component. The term ball-like is to be understood broad, so that not only balls, but also double balls or spherical segments should fall under it. The error rate due to insufficient protective gas flow can be reduced. Rework is reduced. There is no significant wear on the gas ring and mouthpiece detectable, whereby the ongoing costs and maintenance costs are reduced. Overall, compared to conventional gas ring and mouthpiece significantly increased system availability is given.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung einer Hubzündungsschweißvorrichtung gemäß der Erfindung, -
2 eine Draufsicht auf den Gasring aus1 und -
3 eine Draufsicht auf das Mundstück gemäß1 .
-
1 a schematic diagram of a Hubnündungschweißvorrichtung according to the invention, -
2 a plan view of thegas ring 1 and -
3 a plan view of the mouthpiece according to1 ,
In
Die Hubzündungsschweißvorrichtung
Zum Einbringen des Schweißteils
Weiterhin weist das Schweißwerkzeug einen Gasring
Zur Durchführung einer Hubzündungsschweißung wird die Schweißvorrichtung
Um die Qualität der Schweißung sicherzustellen, wird die Fügestelle während des Hubzündungsschweißens mit Schutzgas überspült. Das Schutzgas wird in bekannter und nicht dargestellter Weise durch Gasführungskanäle
Das Mundstück
Durch die Verwendung des Mundstücks
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schweißvorrichtungwelder
- 22
- Schweißteilweldment
- 33
- Bauteilcomponent
- 1010
- Werkzeuggehäusetool housing
- 1212
- Schwei ßelementhalterWelding element holder
- 1414
- Ladestiftloading pin
- 1616
- Zuführschachtfeed chute
- 2020
- Gasringgas ring
- 2222
- Gasraumheadspace
- 2424
- GasführungskanäleGas supply channels
- 2626
- GasaustrittsöffnungGas outlet
- 3030
- Mundstückmouthpiece
- 3232
- Endabschnittend
- 3434
- Bohrungendrilling
- αα
- Winkelangle
- DD
- Durchmesserdiameter
- FF
- Fügeachsejoining axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016217499 A1 [0003]DE 102016217499 A1 [0003]
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DE102018204710.3A DE102018204710A1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Welding device for Hubzündungschweißen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102018204710.3A DE102018204710A1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Welding device for Hubzündungschweißen |
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DE102018204710.3A Pending DE102018204710A1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Welding device for Hubzündungschweißen |
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-
2018
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |