DE10314278B4

DE10314278B4 - MIG / MAG welding torch

Info

Publication number: DE10314278B4
Application number: DE2003114278
Authority: DE
Inventors: Christian Bürkner; Gunnar Dr. Bürkner
Original assignee: TBI Industries GmbH
Current assignee: TBI Industries GmbH
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2023-03-30
Also published as: DE10314278A1

Abstract

MIG/MAG-Schweißbrenner gasgekühlt oder mit einfacher oder mehrfacher Wasserkühlung, mit steck- oder schraubbarer Gasdüse mit Dehnungsschlitzen, mit einer Gasdüsenaufnahme (4), mit einem zentrisch über dem Brennerrohr (2) angeordnetem Innenrohr aus nicht ferromagnetischem steifen Material und einem bis zur Gasdüsenaufnahme über das gesamte Brennerrohr (2) hinweg reichendem Außenrohr (1) aus nichtferromagnetischem, steifem Material, mit einem Düsenstock (6), mit einer Stromkontaktdüse (7) und mit zwei Schutzgasführungen (12, 14)
dadurch gekennzeichnet, dass
– zwischen Innenrohr und Gasdüsenaufnahme (4) eine Hülse (5) mit umfänglich angeordneten Längsführungen angeordnet ist,
– das erste Schutzgas mittig im Brennerrohr (2) geführt wird und radial aus Öffnungen im Düsenstock (6) austritt,
– das zweite Schutzgas durch die Längsführungen der Hülse (5) laminar und turbulenzfrei in den vordersten Bereich des Schweißbrenners strömt und nach dem Austritt durch die Gasdüse so geformt wird, dass im Bereich des Lichtbogens ein Schutzgaskegelmantel mit steifen Kegelmantel gebildet wird.MIG / MAG torch gas-cooled or with single or multiple water cooling, with pluggable or screwable gas nozzle with expansion slots, with a gas nozzle holder (4), with an inner tube of non-ferromagnetic rigid material arranged centrally above the burner tube (2) and one up to the gas nozzle holder outer tube (1) of non-ferromagnetic, rigid material extending over the entire burner tube (2), with a nozzle assembly (6), with a current contact nozzle (7) and with two protective gas guides (12, 14)
characterized in that
- Between the inner tube and gas nozzle receptacle (4) a sleeve (5) is arranged with circumferentially arranged longitudinal guides,
- The first inert gas is guided centrally in the burner tube (2) and radially emerges from openings in the nozzle (6),
- The second shielding gas flows through the longitudinal guides of the sleeve (5) laminar and turbulence-free in the foremost region of the welding torch and is formed after exiting through the gas nozzle so that in the arc region a protective gas cone jacket is formed with stiff cone sheath.

Description

Die Erfindung betrifft wasser- oder luftgekühlte MIG/MAG-Schweißbrenner (im weiteren MIG-Schweißbrenner genannt). MIG-Schweißbrenner werden dort eingesetzt, wo in großer Stückzahl gleiche oder vergleichbare Schweißnähte unter gleichen Schweißbedingungen gezogen werden. MIG-Schweißbrenner müssen garantieren, dass jede Naht an der gleichen Stelle bei gleichbleibender Ausführungsqualität verläuft. Für die Qualität der Schweißnaht ist die Führung des Lichtbogens besonders wichtig und in diesem Zusammenhang die Schutzgasabdeckung des Lichtbogens. In der Schutzgasabdeckung kann es aus verschiedensten Gründen zu Turbulenzen kommen, die die Ursache für Poren in der Schweißnaht sein können. Die Turbulenzen wiederum werden durch Gasumlenkungen verursacht und haben eine ungleichmäßige Durchflussmenge des Schutzgases, die sowohl zu hoch als auch zu niedrig sein kann, zur Folge. Zur Einstellung eines kontinuierlich gleichmäßigen, laminaren Gasflusses direkt im Lichtbogenbereich gibt es noch keine Lösungen. Aus DE 82 11 393 U1 ist ein Schweißbrenner bekannt, bei dem ein äußeres Gasrohr (9) angeordnet ist und zwei Gasströme in die Gasdüse strömen und sich vermischen. Allerdings tritt der gemischte Gasstrom durch die in der Gasdüse radial angeordneten Öffnungen (19) innerhalb des Schweißbrenners aus und ein Teil des Gasstromes wird so dem Prozess entzogen. Das teilweise Austreten des Gasstromes reduziert den axialen Gasdruck in Richtung Lichtbogen. EP 1 201 346 A1 zeigt einen Schweißbrenner, bei dem zwischen dem inneren (30) und äußeren Zylinder (40) ein Raum ausgebildet ist, der durch das poröse Teil (50) begrenzt ist und eine Art Reservoir bilden könnte. Das poröse Teil (50) ist durchlässig für Gas. Aber beide Gasströme können sich im Schweißbrenner nicht vermischen.The invention relates to water-cooled or air-cooled MIG / MAG welding torches (referred to below as MIG welding torches). MIG welding torches are used where large quantities of identical or comparable welds are drawn under the same welding conditions. MIG welding torches must guarantee that each seam runs in the same place with the same quality of workmanship. For the quality of the weld, the guidance of the arc is particularly important and, in this context, the protective gas cover of the arc. In the protective gas cover can cause turbulence for various reasons, which may be the cause of pores in the weld. The turbulences, in turn, are caused by gas redirections and result in an uneven flow of inert gas, which can be both too high and too low. There are still no solutions for setting a continuously uniform, laminar gas flow directly in the arc region. Out DE 82 11 393 U1 a welding torch is known in which an outer gas pipe ( 9 ) and two gas streams flow into the gas nozzle and mix. However, the mixed gas stream passes through the openings arranged radially in the gas nozzle (FIG. 19 ) within the welding torch and part of the gas flow is thus removed from the process. Partial leakage of the gas stream reduces the axial gas pressure in the direction of the arc. EP 1 201 346 A1 shows a welding torch, in which between the inner ( 30 ) and outer cylinder ( 40 ) a space is formed through the porous part ( 50 ) is limited and could form a kind of reservoir. The porous part ( 50 ) is permeable to gas. But both gas streams can not mix in the welding torch.

Vor diesem technischen Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Schweißbrenner mit nahezu kontinuierlicher, laminarer Schutzgaszuführung für den elektrischen Lichtbogen zu entwickeln.Against this technical background, the invention has the object to develop a welding torch with almost continuous, laminar protective gas supply for the electric arc.

Die Aufgabe wird durch den MIG/MAG-Schweißbrenner gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 gelöst.The object is achieved by the MIG / MAG welding torch according to claims 1 or 2.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schweißbrenner mit 2 voneinander getrennten Schutzgasführungen beaufschlagt wird, wovon der erste Schutzgasstrom traditionell mit dem Schweißdraht mittig durch das Brennerohr geführt wird und der zweite Schutzgasstrom zwischen Brennerohr und Außenrohr geführt wird. Dabei bildet der Raum zwischen Brennerohr und Außenrohr ein Schutzgasreservoir, indem sich das axial eintretende zweite Schutzgas in diesem Raum beruhigen, entspannen und auch leicht verdichten kann, um axial in den vordersten Bereich des Schweißbrenners auszutreten. Das axiale Austreten des zweiten Schutzgases in den vordersten Schweißbrennerbereich ist durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Hülse mit gleichmäßig angeordneten Längsführungen auf ihrem Innen- oder Außenumfang realisiert. Die Längsführungen können Rillen und Bohrungen sein oder auch jede andere Geometrie haben. Ein weiterer positiver Effekt der Erfindung ist die Verwendung des zweiten Schutzgases als Reinigungsgas. Übliche Schutzgase für das MIG/MAG-Schweißen sind Argon bzw. Argon/Kohlendioxid-Gemisch und Helium. Dabei können Argon und Helium sowohl als erstes als auch als zweites Schutzgas verwendet werden. Es ist auch möglich Argon als erstes und zweites Schutzgas zu verwenden. In dem Fall werden die Gasströme von 50% bis zu 1/3 und 2/3 des Volumens aufgeteilt. Auch bei der Verwendung von Argon als erstes und zweites Schutzgas ist die Funktion des zweiten Schutzgases nur zum Reinigen des MIG/MAG-Schweißbrenners möglich. Das zweite Schutzgas in der Funktion als Reinigungsgas kann auch Druckluft sein. Auch das erste Schutzgas kann Druckluft sein und nur der Reinigung des MIG/MAG-Schweißbrenners dienen. Ein besonders vorteilhafter Reinigungseffekt beim Einsatz der Gase wird erzielt, wenn dem Gas Quarzpartikel in einer Korngröße von 0,05 bis ca. 0,5 mm zugesetzt werden. Die Quarzpartikel können durch natürliche oder synthetisch erzeugte Stoffe mit vergleichbarer Härte ersetzt werden.According to the invention, the object is achieved in that the welding torch is charged with 2 separate inert gas ducts, of which the first protective gas stream is traditionally performed with the welding wire through the burner tube and the second protective gas flow between the burner tube and the outer tube is performed. In this case, the space between the combustion tube and the outer tube forms a protective gas reservoir, in that the axially entering second inert gas in this space can settle, relax and also compress slightly in order to emerge axially into the foremost region of the welding torch. The axial exit of the second shielding gas in the foremost welding torch area is realized by the inventive arrangement of a sleeve with uniformly arranged longitudinal guides on its inner or outer periphery. The longitudinal guides can be grooves and holes or have any other geometry. Another positive effect of the invention is the use of the second shielding gas as a cleaning gas. Typical shielding gases for MIG / MAG welding are argon or argon / carbon dioxide mixture and helium. Argon and helium can be used both as first and second inert gas. It is also possible to use argon as the first and second inert gas. In that case, the gas flows are split from 50% to 1/3 and 2/3 of the volume. Even when argon is used as the first and second shielding gas, the function of the second shielding gas is only possible for cleaning the MIG / MAG welding torch. The second inert gas in the function as cleaning gas may also be compressed air. The first shielding gas can also be compressed air and only serve to clean the MIG / MAG welding torch. A particularly advantageous cleaning effect when using the gases is achieved when quartz particles in a particle size of 0.05 to about 0.5 mm are added to the gas. The quartz particles can be replaced by natural or synthetically produced substances of comparable hardness.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it

1 Explosivdarstellung des vorderen Schweißbrennerbereiches 1 Explosive representation of the front welding torch area

2 Anschlussseite des Schweißbrenners 2 Connection side of the welding torch

In 2 deutlich zu erkennen die mittlere Schutzgasführung 12 und die zweite Schutzgasführung 14. Die Anschlüsse 11 und 13 sind für den Wasserkühlkreislauf. Schutzgasführung 12 führt direkt in das Brennerrohr. Im Beispiel ist das erste Schutzgas Druckluft und das zweite Schutzgas Argon. Das über die Schutzgasführung 12 in das Brennerrohr eingeführte erste Schutzgas tritt umgelenkt und mit Turbulenzen behaftet aus dem Düsenstock 6 radial und beschleunigt wieder aus. Die Zuführung des ersten und zweiten Schutzgases erfolgt zeitlich versetzt. Das erste Schutzgas wird nach dem Schweißprozess zugeführt und dient der Reinigung des MIG/MAG-Schweißbrenners. Das über die Schutzgasführung 14 eingeführte zweite Schutzgas verteilt sich im Raum zwischen Außenrohr 1 und Brennerrohr 2, umspült dabei den äußeren Wasserkühlkreislauf 3, und sammelt sich an. Die räumliche Ausbreitungsmöglichkeit des zweiten Schutzgases ist in axialer Strömungsrichtung. Auf einem über dem Brennerohr 2 direkt angeordneten Innenrohr sitzt unter der wassergekühlten Gasdüsenaufnahme 4 eine Hülse 5 mit an ihrem Außenumfang gleichmäßig angeordneten Längsführungen, die im Beispiel als Längsrillen ausgebildet sind. Das zweite Schutzgas tritt über diese Längsrillen axial in den vordersten Bereich des Schweißbrenners aus und wird nach dem Austritt durch eine nichtdargestellte Gasdüse geformt und so beschleunigt, dass im Bereich des Lichtbogens, der am Ende des Schweißdrahtes 8 brennt, ein Schutzgaskegel mit „steifem” Kegelmantel gebildet wird. Der „steife” Kegelmantel des Schutzgaskegels sichert, dass in den Schutzgaskegel nach Bedarf das zweite Schutzgas aus dem Reservoir nachgezogen werden kann. Das ist der vorteilhafte und neue Effekt der Erfindung. Die Anordnung und Ausbildung der Hülse 5 mit Längsführungen sind die Voraussetzung für das Führen der laminaren, turbulenzfreien Strömung 9 des zweiten Schutzgases in den vordersten Schweißbrennerbereich. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind die Anordnung der Längsführungen auf dem Außenumfang des Innenrohres oder auf dem Innenumfang des Außenrohres 1, wobei die Hülse 5 in beiden Ausführungen mit beidseitig glatter Oberfläche ausgerüstet ist.In 2 clearly visible the mean protective gas guide 12 and the second inert gas guide 14 , The connections 11 and 13 are for the water cooling circuit. Protective gas guide 12 leads directly into the burner tube. In the example, the first shielding gas is compressed air and the second shielding gas is argon. The about the inert gas guide 12 Introduced into the burner tube first inert gas occurs deflected and tainted with turbulence from the nozzle 6 radially and accelerates again. The supply of the first and second shielding gas is offset in time. The first shielding gas is supplied after the welding process and is used to clean the MIG / MAG torch. The about the inert gas guide 14 introduced second inert gas is distributed in the space between the outer tube 1 and burner tube 2 , while it flows around the outer water cooling circuit 3 , and accumulates. The spatial propagation possibility of the second protective gas is in the axial flow direction. On one above the burner pipe 2 directly arranged inner tube sits under the water-cooled gas nozzle holder 4 a sleeve 5 with at its outer periphery uniformly arranged longitudinal guides, which are formed in the example as longitudinal grooves. The second inert gas exits via these longitudinal grooves axially in the foremost region of the welding torch and is formed after exiting through an unillustrated gas nozzle and accelerated so that in the region of the arc at the end of the welding wire 8th burns, a protective gas cone with "stiff" cone coat is formed. The "stiff" conical shell of the protective gas cone ensures that the second inert gas can be drawn from the reservoir into the protective gas cone as needed. This is the beneficial and novel effect of the invention. The arrangement and design of the sleeve 5 with longitudinal guides are the prerequisite for guiding the laminar, turbulence-free flow 9 of the second shielding gas in the foremost welding torch area. Further advantageous embodiments of the invention are the arrangement of the longitudinal guides on the outer circumference of the inner tube or on the inner circumference of the outer tube 1 , where the sleeve 5 in both versions is equipped with a smooth surface on both sides.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist die Anordnung der Längsführungen auf dem Außenumfang des Innenrohres und gleichzeitig auf dem Außenumfang der Hülse 5. Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist auch die Anordnung der Längsführungen auf dem Innenumfang des Außenrohres 1 und gleichzeitig auf dem Innenumfang der Hülse 5.A further advantageous embodiment of the invention is the arrangement of the longitudinal guides on the outer circumference of the inner tube and at the same time on the outer circumference of the sleeve 5 , A further advantageous embodiment of the invention is also the arrangement of the longitudinal guides on the inner circumference of the outer tube 1 and at the same time on the inner circumference of the sleeve 5 ,

Die Erfindung sieht auch vor, dass sowohl das erste Schutzgas als auch das zweite Schutzgas als Lichtbogenschutz dienen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Schutzgas Argon und das zweite Schutzgas Helium. Die dissoziierende Eigenschaft von Argon stabilisiert den Lichtbogen ausgezeichnet und das Helium bildet einen stabilen Außenmantel.The invention also provides that both the first protective gas and the second protective gas serve as arc protection. In this embodiment, the first shielding gas is argon and the second shielding gas is helium. The dissociating nature of argon stabilizes the arc perfectly and the helium forms a stable outer cladding.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als erstes Schutzgas und zweites Schutzgas Argon eingesetzt. Das Mengenverhältnis kann von gleich bis zur Aufteilung 1/3 erstes und 2/3 zweites Schutzgas 1 sein. Als zweites Schutzgas kann nach der Erfindung auch Druckluft verwendet werden. Bei Verwendung von Druckluft wirkt das zweite Schutzgas als Reinigungsgas für den MIG/MAG-Schweißbrenner. Auch das erste Schutzgas kann Druckluft sein und nur zur Reinigung des MIG/MAG-Schweißbrenners verwendet werden. Die Reinigungsfunktion des ersten oder zweiten Schutzgases wird zeitlich versetzt zum Schweißprozess durchgeführt, d. h. das erste Schutzgas stabilisiert den Lichtbogen und das zweite Schutzgas wird in dieser Verfahrensphase gestoppt oder umgekehrt, das zweite Schutzgas stabilisiert den Lichtbogen und das erste Schutzgas wird gestoppt. Nach Beendigung des Schweißprozesses wird das erste Schutzgas gestoppt und das zweite Schutzgas zum Reinigen durch den MIG/MAG-Schweißbrenner geführt oder wie bereits beschrieben umgekehrt. Ein besonders vorteilhafter Reinigungseffekt wird erzielt, wenn dem ersten oder zweiten Schutzgas in seiner Verwendung als Reinigungsgas Quarzpartikelchen zugesetzt werden. Die Quarzpartikelchen haben eine Korngröße von 0,05–0,5 mm Die Quarzpartikelchen sind durch andere natürliche oder synthetisch erzeugte Stoffpartikelchen mit vergleichbarer Härte ersetzbar.In a further exemplary embodiment of the invention, argon is used as the first protective gas and the second protective gas. The quantitative ratio can be equal to the division 1/3 first and 2/3 second inert gas 1 be. As a second inert gas compressed air can be used according to the invention. When using compressed air, the second inert gas acts as a cleaning gas for the MIG / MAG torch. The first shielding gas can also be compressed air and used only for cleaning the MIG / MAG welding torch. The cleaning function of the first or second shielding gas is performed offset in time to the welding process, ie the first shielding gas stabilizes the arc and the second shielding gas is stopped in this process phase or vice versa, the second shielding gas stabilizes the arc and the first shielding gas is stopped. After completion of the welding process, the first protective gas is stopped and the second shielding gas for cleaning by the MIG / MAG torch performed or reversed as already described. A particularly advantageous cleaning effect is achieved when quartz particles are added to the first or second inert gas in its use as cleaning gas. The quartz particles have a particle size of 0.05-0.5 mm. The quartz particles can be replaced by other natural or synthetically produced particles of comparable hardness.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist die Anordnung einer zusätzlichen, separaten Zuführung für das Reinigungsgas. Diese separate Zuführung des Reinigungsgases im Brenner ist zwischen Außenrohr 1 und Brennerrohr 2 angeordnet, parallel zum Wasserkühlkreislauf 3. Die separate Zuführung des Reinigungsgases von außen ist über die Anordnung eines Verbindungsstückes am Außenrohr 1 vor der wassergekühlten Gasdüsenaufnahme 4 gelöst.A further embodiment of the invention is the arrangement of an additional, separate supply for the cleaning gas. This separate supply of cleaning gas in the burner is between outer tube 1 and burner tube 2 arranged, parallel to the water cooling circuit 3 , The separate supply of the cleaning gas from the outside is on the arrangement of a connector on the outer tube 1 in front of the water-cooled gas nozzle holder 4 solved.

Der MIG/MAG-Schweißbrenner ist also auf die unterschiedlichsten Anwenderwünsche einstellbar, ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.The MIG / MAG welding torch is thus adjustable to the most diverse user requirements, a significant advantage of the invention.

Claims

MIG / MAG torch gas-cooled or with single or multiple water cooling, with plug-in or screw-type gas nozzle with expansion slots, with a gas nozzle holder ( 4 ), With one centrically above the burner tube ( 2 ) arranged inner tube of non-ferromagnetic rigid material and one to the gas nozzle receiving the entire burner tube ( 2 ) extending outer tube ( 1 ) made of non-ferromagnetic, rigid material, with a nozzle ( 6 ), with a Stromkontaktdüse ( 7 ) and with two protective gas ducts ( 12 . 14 ), characterized in that - between inner tube and gas nozzle receptacle ( 4 ) a sleeve ( 5 ) is arranged with circumferentially arranged longitudinal guides, - the first inert gas in the center of the burner tube ( 2 ) and radially out of openings in the nozzle ( 6 ), - the second inert gas through the longitudinal guides of the sleeve ( 5 ) laminar and turbulence-free flows into the foremost area of the torch and is formed after the exit through the gas nozzle so that in the arc region a protective gas cone jacket with a stiff cone shell is formed.

MIG / MAG torch gas-cooled or with single or multiple water cooling, with plug-in or screw-type gas nozzle with expansion slots, with a gas nozzle holder ( 4 ), with a centric over the burner tube ( 2 ) arranged inner tube of non-ferromagnetic rigid material and one to the gas nozzle receiving the entire burner tube ( 2 ) extending outer tube ( 1 ) made of non-ferromagnetic, rigid material, with a nozzle ( 6 ), with a Stromkontaktdüse ( 7 ) and with two protective gas ducts ( 12 . 14 ), characterized in that - between inner tube and gas nozzle receptacle ( 4 ) a sleeve ( 5 ) with smooth surfaces on the outer and inner circumference of the sleeve ( 5 ), and longitudinal guides are circumferentially arranged on the outer surface of the inner tube, - the first inert gas in the center of the burner tube ( 2 ) and radially out of openings in the nozzle ( 6 ), - the second inert gas through the longitudinal guides of the sleeve ( 5 ) laminar and turbulence-free flows into the foremost area of the torch and is formed after the exit through the gas nozzle so that in the arc region a protective gas cone jacket with a stiff cone shell is formed.

MIG / MAG welding torch according to claim 1 or claim 2, characterized in that - The first shielding gas is compressed air and the cleaning gas, wherein the compressed air Reinigungsverstärkende quartz particles are added with a particle size of 0.05, to 0.5 mm.

MIG / MAG welding torch according to claim 1 or claim 2, characterized in that - The second protective gas is compressed air and the cleaning gas, wherein the compressed air cleaning-enhancing quartz particles are added with a particle size of 0.05 to 0.5 mm.

MIG / MAG welding torch according to one of claims 3 and 4, characterized in that - The cleaning gas Reinigungsverstärkend substance particles are added with quartz comparable hardness.

MIG / MAG welding torch according to claims 1-5, characterized in that - the second inert gas via a separate feed into the burner space between burner tube ( 2 ) and outer tube ( 1 ) of the welding torch is guided.