DE10214376C1 - Schweißbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner (1) mit einer WIG-Elektrode (5) und einer Rohrleitung (6), in der ein Schweißdraht verschiebbar geführt ist und welche derart verläuft, dass der Schweißdraht im Bereich der Elektrodenspitze (8) aus der Rohrleitung (6) austritt. Um die Schweißgeschwindigkeit des Schweißbrenners (1) unter steter Gewährleistung seiner Funktionstüchtigkeit erheblich zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der Schweißbrenner (1) eine Kühlvorrichtung aufweist, mittels derer der sich an die Mündungsöffnung (9) anschließende und von der Strahlungswärme der Elektrode (5) beaufschlagte Abschnitt (10) der Rohrleitung (6) kühlbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner nach dem Oberbeg­ riff des Patentanspruches 1.

Ein gattungsgemäßer Schweißbrenner ist aus der DE 35 42 984 A1 bekannt. Dort wird ein WIG-Schweißbrenner beschrieben, der un­ ter Schutzgas mit Zuführung eines Schweißdrahtes arbeitet. Der Schweißdraht ist innerhalb einer Rohrleitung geführt, welche von außen in das Brennergehäuse geführt ist und sich an die Mündungsöffnung des Brenners anschließt. Dabei wird ein Ab­ schnitt der Rohrleitung durch die Strahlungswärme der Elektrode hitzebeaufschlagt. Im Brennergehäuse verlaufen axiale Schutz­ gaskanäle, die oberhalb der Rohrleitung ihren Austritt aufwei­ sen, wodurch das Schutzgas die Rohrleitung umströmt und diese dabei in gewissen Grenzen kühlen kann.

Ein weiterer WIG-Schweißbrenner ist aus der DE 34 13 102 A1 be­ kannt. Derartige WIG-Schweißbrenner sind gegenüber MAG- Schweißbrennern dahingehend nachteilig, dass sie für eine wirt­ schaftliche Massenproduktion von Schweißkonstruktionen, insbe­ sondere im Fahrzeugbau, nicht die geeigneten Schweißgeschwin­ digkeiten aufbringen. Dies liegt vor allem daran, dass zur Rea­ lisierung dieser Geschwindigkeiten eine hohe Energielieferung erforderlich ist, die mit einer gleichfalls hohen Stromstärke unmittelbar in Zusammenhang steht. Ab einer bestimmten Strom­ stärke an der Elektrode jedoch verschmilzt durch die sich ent­ faltende Hitze der Schweißdraht mit der Rohrleitung, so dass die Zuführung des Schweißdrahtes unterbunden wird und es zu Produktionsunterbrechungen kommt. Daher sind bislang nur rela­ tiv geringe Stromstärken erzeugbar, die eine niedrige Ausbring­ geschwindigkeit, also Schweißgeschwindigkeit bedingen.

Aus der DE 199 34 367 A1 ist schließlich noch ein Kühlsystem zum Kühlen eines Schweiß- oder Schneidbrenners entnehmbar, bei dem die umlaufende Kühlmittelmenge geregelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schweißbrenner dahingehend weiterzubilden, dass dessen Schweiß­ geschwindigkeit unter steter Gewährleistung seiner Funktions­ tüchtigkeit erheblich erhöht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, die ausschließ­ lich auf die Rohrleitung der Schweißdrahtzuführung einwirkt und die beim Schweißen entstehende Strahlungshitze der nahegelege­ nen Elektrode abpuffert, wenn nicht gar völlig kompensiert, wird ein Verschmelzen des Drahtmaterials mit der Rohrleitung und damit der Verstopfung verhindert. Hierbei kann die Strom­ stärke, mit der die Elektrode betrieben wird, drastisch erhöht werden ohne dass der Verschmelzungseffekt eintritt. Dadurch kann der Schweißbrenner mit wesentlich erhöhter Geschwindigkeit entlang des Stoßes der zu verschweißenden Bauteile geführt wer­ den, wobei die hohe Qualität der WIG-Schweißnaht erhalten bleibt. Produktionsunterbrechungen, die von einem hitzebeding­ ten Ausfall der Schweißdrahtzuführung des Schweißbrenners her­ rühren, treten nicht mehr auf. Aufgrund der Verlässlichkeit der Schweißdrahtzuführung ist die Schweißung automatisierbar, d. h., dass der Schweißbrenner an einem Arm eines Roboters angebracht werden kann, so dass der Schweißvorgang hochgenau reproduzierbar wird und die maschinelle Überwachung des Schweißprozesses und damit dessen Qualität ermöglicht wird. Des weiteren können durch variable Steuerung der Kühlung die Schmelzparameter des Schweißdrahtes und daher sein Schmelzverhalten geändert und so­ mit je nach Bedarfsfall an spezifische ggf. lokal unterschied­ liche Qualitätsanforderungen der Schweißnaht optimal angepasst werden. Schließlich ist anzumerken, dass durch die annähernd gleiche Schweißgeschwindigkeit des WIG-Verfahrens und des MAG- Verfahrens das WIG-Verfahren diesem gegenüber für qualitativ hochwertige Schweißnähte aufgrund seiner verfahrensbedingten Schweißspritzerfreiheit im Vorteil ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Schweiß­ brenner,

Fig. 2 in einem seitlichen Längsschnitt einen Abschnitt der Schweißdrahtzuführung des Schweißbrenners aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein pistolenförmiger Schweißbrenner 1 darge­ stellt, der handführbar oder auch an eine Automatisierungsvor­ richtung wie beispielsweise einen Roboter applizierbar ist. Der Schweißbrenner 1 beinhaltet eine Halterung 2, an der ein Strom­ zuführkabel 3 einenends befestigt ist und die anderenends ein stabförmiges Brennergehäuse 4 trägt, in dem eine aus diesem auf halterungsabgewandter Seite herausragende WIG-Elektrode 5 ko­ axial gelagert ist. Die Elektrode 5 ist mit dem Stromzuführka­ bel 3 verbunden, das in das Brennergehäuse 4 eingeführt und dort an die Elektrode 5 angeschlossen ist. An der Halterung 2 ist des weiteren eine Rohrleitung 6 angebracht, die sich im we­ sentlichen parallel zum Brenngehäuse 4 erstreckt und in der ein Schweißdraht 7 mit Spiel verschiebbar geführt ist. Der Schweiß­ draht kann manuell nachgeführt werden oder an eine Nachführau­ tomatik angekoppelt sein Die Rohrleitung 6 verläuft derart, dass sie im Bereich der Elektrodenspitze 8 in einer Abbiegung zu dieser hin endet, so dass der Schweißdraht 7 aus der Rohr­ leitung 6 sehr nahe an der Elektrodenspitze 8 austritt und die­ ser zugewandt ist.

Der Schweißbrenner beinhaltet zudem eine Kühlvorrichtung, mit­ tels derer der sich an die Mündungsöffnung 9 der Rohrleitung 6 anschließende und von der Strahlungswärme der Elektrode 5 be­ aufschlagte Abschnitt 10 der Rohrleitung 6 im Betrieb des Bren­ ners 1 gekühlt wird. Nun sind hierzu mehrere Varianten denkbar, beispielweise eine Vorrichtung zum Anblasen der Rohrleitung mit Kühlluft nach Art eines Kaltluftföns oder die Anbringung eines Hitzeschildes, das zwischen die Rohrleitung 6 und die Elektrode 5 mit Abstand eingebracht und am Brenngehäuse 4 befestigt ist.

Als besonders praktikabel und effizient in der Kühlwirkungswei­ se hat sich allerdings ein Mantel 11 erwiesen, der den von der Strahlungswärme der Elektrode 5 beaufschlagten Abschnitt 10 mit Abstand umgibt. Der durch die Beabstandung zwischen der Rohr­ leitung 6 und dem Mantel 11 ausgebildete Ringraum 12, wie er aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird im Betrieb des Brenners 1 von einem Kühlmedium durchströmt. Dabei ist es denkbar, Kaltluft, flüssigem Stickstoff und dergleichen als Kühlmedium zu verwen­ den. Aufgrund der guten Wärmeaufnahme und Wärmeabführung sowie aus Umweltschutzüberlegungen und der einfachen Verfügbarkeit heraus ist Leitungswasser als Kühlmedium von erheblichem Vor­ teil gegenüber den denkbaren Alternativen. Ein weiterer Vorteil des Leitungswassers ist seine einfache Temperierung. So kann die Temperatur derart gesteuert werden, dass die Temperatur der Mantelaußenseite 13 während der Durchströmung mit dem Kühlmedi­ um oberhalb der Kondensationstemperatur der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft liegt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Bildung von Schwitzwasser am Mantel 11 ver­ hindert wird, das anderenfalls auf die Schweißnaht tropfen und diese dabei fehlerhaft werden würde.

Obwohl der Mantel 11 von einer separaten Halterung getragen werden kann, ist es platzsparender Weise vorteilhaft, wenn er an seinen beiden axialen Enden 14, 15 an der Außenseite 16 der Rohrleitung 6 vollumfänglich kühlmediumsdicht befestigt, vor­ zugsweise angelötet ist. Dadurch kann zudem gezielt das Lei­ tungswasser zugeführt und abgeführt werden. Hierzu zweigen von dem Mantel 11 eine Wasserzuführungsleitung 17 im Bereich seines elektrodenspitzennahen Endes 15 und eine Wasserabführungslei­ tung 18 im Bereich seines gegenüberliegenden Endes 14 ab. Durch diese möglichst große axiale Beabstandung der Mündungen 19 bei­ der Leitungen 17 und 18 in den Mantel 11 kann die Rohrleitung 6 auf nahezu maximaler Erstreckung optimal gekühlt werden.

Claims (4)

1. Schweißbrenner mit einer WIG-Elektrode und einer Rohrlei­ tung, in der ein Schweißdraht verschiebbar geführt ist und wel­ che derart verläuft, dass der Schweißdraht im Bereich der E­ lektrodenspitze aus der Rohrleitung austritt, wobei der Schweißbrenner eine Kühlvorrichtung aufweist, mittels derer der sich an die Mündungsöffnung anschließende und von der Strah­ lungswärme der Elektrode beaufschlagte Abschnitt der Rohrlei­ tung kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung durch einen Mantel (11) gebildet ist, der den von der Strahlungswärme der Elektrode (5) beaufschlag­ ten Abschnitt (10) mit Abstand umgibt, und dass der durch die Beabstandung zwischen der Rohrleitung (6) und dem Mantel (11) ausgebildete Ringraum (12) von einem Kühlmedium durchströmbar ist.

2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Leitungswasser ist.

3. Schweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium derart temperiert ist, dass die Temperatur der Mantelaußenseite (13) während der Durchströmung mit dem Kühlmedium oberhalb der Kondensationstemperatur der Luftfeuch­ tigkeit der Umgebungsluft liegt.

4. Schweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) an seinen beiden axialen Enden (14, 15) an der Außenseite (16) der Rohrleitung (6) vollumfänglich kühlme­ diumsdicht befestigt, vorzugsweise angelötet ist.