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Aufsteckbare Zündkappe für ummantelte Lichtbogen-Schweißelektroden
DieErfindung bezieht sich auf das elektrischeLichtbogenschweißen mit ummantelten
Elektroden und hat eine aufsteckbare Zündkappe zum Gegenstand, die das Zünden wesentlich
vereinfacht.
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Es ist bekannt, d@aß beim Lchtbogenschweißen zum erstmaligen Zünden
des Lichtbogens eine kurzzeitige Überbrückung zwischen dem Elektrodenkerndraht und
dem Werkstück herbeigeführt werden muß. Bei der Handschweißung wird dieses meist
in der Weise vorgenommen, daß der Schweißer mit der etwa senkrecht gehaltenen Elektrode
kurzzeitig auf das Werkstück auftupft. Da der Lichtbogen in der Regel nicht gleich
beim ersten Male zündet, muß meist mehrmals nacheinander aufäetupft wenden. Dabei
wiederum kommt es vor, daß die Elektrode am Werkstück festklebt. Der Grund hierfür
liegt darin, daß die Elektrode nach ihrer Berührung mit dem Werkstück meist nicht
schnell .genug - nämlich im Bruchteil einer Sekunde, wie es erforderlich ist - vom
Werkstück abgezogen wird. Infolgedessen bildet der gezündete Lichtbogen einen zu
großen Schmelztropfen, der einen Kurzschiluß herbeiführt und denLichtbogen dadurch
sofort wieder zum Erlöschen bringt. Der erstarrte Schmelztropfen bewirkt alsdann
eine solche Haftung, daß zum Abreißen der festgeklebten Elektrode eine gewisse Kraft
aufgewendet werden muß. Bei diesem Abreißen unter Überwindung der Klebkraft wird
die freie Lichtbogenstrecke verständlicherweise meist wieder so groß, daß der dabei
etwa neu gezündete Lichtbogen ebenfalls sofort wieder erlischt. Auch aus diesem
Grunde muß der Versuch ;des Zündens fast immer mehrmals wiederholt werden.
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Beim Schweißen mit auf das Werkstück aufgelegter oder in die Nahtfuge
eingelegter Elektrode, wie z. B. beim Elin-Haferguth-Verfahren oder beim Schweißen
mit elektromagnetischer Steuerung des Lichtbogens, ist das vorerwähnte Antupfen
von Hand naturgemäß nicht möglich. In .diesen Fällen ging man :daher in der Praxis
in oder Weise vor, daß mittels eines sogenannten Zündstiftes die zum Zünden erforderliche
kurzzeitige Überbrückung der Luftstrecke zwischen dem blanken Elektrodenende und
dem Werkstück hergestellt wurde. Solche Zündstifte können aus Metall oder auch aus
einem Halbleiter, wie z. B. Kohle, bestehen. Wenn auch nach diesem Verfahren meist
gute Ergebnisse erzielt werden können, so kommt es aber doch recht häufig vor, daß
beim Abziehen des Kohlestiftes,der Abreißfunke sogleich wieder erlischt, ohne zur
Bildung eines Lichtbogens zu führen. Es können auch Kurzschlüsse entstehen, indem
durch abgeschmolzenen Elektrodenwerkstof das Elektrodenende am Werkstück »festfriert«.
Überdies ist das zu zündende Elektrodenende in vielen Fällen aus räumlichen Gründen
gar nicht zugänglich, so daß es nicht möglich ist, den Zündstift an dieses Elektrodenende
heranzubringen. Schließlich ist ganz allgemein als Nachteil hervorzuheben, .daß
die Betätigung eines solchen Zündstiftes einen zusätzlichen Arbeitsgang darstellt,
der einen gewissen Zeitaufwand erfordert und auch nicht immer ganz zuverlässig ausgeführt
wird.
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Besonders schwierig liegen die Verhältnisse beisp;ielsweise, wenn
bei einer Rundnaht mit mehreren gleichzeitig brennenden Lichtbögen geschweißt werden
soll. In .diesem Fall ist es mit den bisherigen Mitteln gar nicht möglich, die Lichtbögen
genau gleichzeitig oder aber wenigstens in kurzen, gleich langen zeitlichen Intervallen
zu zünden.
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Zur Beseitigung der vorstehend geschilderten Schwierigkeiten sind
bereits verschiedene Vorschlage gemacht worden. So ist es seit längerem in,der Praxis
bekannt, das Zünden von Elektroden mit Hilfe einer sogenannten »Zündpille« vorzunehmen.
Eine solche Pille besteht meist aus mehr oder weniger feiner Stahlwolle, die von
Hand zu einer kleinen Kugel zusammengedreht und alsdann mittels eines Schraubenziehers
in den Zwischenraum zwischen Elektrodenende und Werkstück :hineingedrückt wird.
Dieses Verfahren ist aber umständlich und stark mit Fehlerquellen behaftet, die
hauptsächlich in der mangelnden Feinfühligkeit des Bedienungspersionals begründet
sind.
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Andere Vorschläge gingen dahin, die Elektrode mit einer »Zündkappe«
zu versehen, die also ihrem Wesen nach in der gleichen Weise wirksam wird wie eine
Zündpille und sich gegenüber einer solchen im wesentlichen durch die räumlicheFormgebung
unterscheidet, die der Kappe auf .dem Ende der ummantelten Elektrode einen festenHalt
gibt bzw. geben soll. So wurde beispielsweise das Elektrodenende mit einem Überzu-
aus feinen Metallteilchen versehen. Es wurde die
Herstellung von
Überzügen durch Tauchen oder Aufspritzen bekannt, beispielsweise die Verwendung
von Spritziiberzügen aus reinem Kupfer, Silber oder Aluminium. Vorgeschlagen wurden
ferner Zündkappen aus Messingblech, die zwecks Erzielung eines guten Kontaktes mit
der Stirnfläche des Kerndrahtes mit Graphitpulver gefüllt wurden. Bekannt sind schließlich
auch Kappen von etwa zylindrischer Form, und zwar aus Stahlwolle, wobei der Durchmesser
des zylindrischen Hohlraumes demjenigen des Elektrodenendes angepaßt war, so daß
die Kappe auf das Elektrodenende aufgesteckt werden konnte.
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Allen diesen Vorschlägen war gemeinsam, @daß sie praktisch nur im
Fertigungsbetrieb, am besten in Zusammenhang mit der Herstellung der Elektrode,
verwirklicht werden konnten und für die nachträgliche Anbringung auf der Baustelle
n cht immer geeignet waren. Diese Tatsache, daß zur Verwendung von Zündkappen der
genannten Art eine Fertigungsumstellung erforderlich geworden wäre, ist vermutlich
die Ursache dafür, daß diese verschiedenen Arten von Zündkappen sich in diePraxis
nicht eingeführt haben. Gebräuchlich waren ausschließlich die Verwendung von Zündpillen
sowie die Zündung von Hand mittels eines Zündstabes.
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Die Erfindung ist nun von dieser selbstgestellten Aufgabe ausgegangen,
eine einfache Zündmöglichkeit zu suchen, die mit handelsüblichen Elektroden auf
der Baustelle selbst verwirklicht werden kann, also eine Zündkappe zu schaffen,
die durch den Schweißer auf das Ende der Elektrode aufgesteckt werden kann und sich
alsdann zuverlässig selbst hält, so daß sie ein Schweißen auch in Zwangslagen ermöglicht.
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Die Zündkappe gemäß der Erfindung, die dies.eAufgabe döst, kann als
Fortentwicklung der bekannten Zündkappe aus Metallwolle betrachtet werden, und zwar
ist in gleicher Weise iv e bei jener auch hier an der über den Zylindermantel des
Elektrodenendes übergreifenden Mantelfläche eine dünne Schicht, gegenüber der Stirnfläche
des Kerndrahtes aber eine dickere lockere Schicht angeordnet. Das Merkmal, durch
das die Zündkappe gemäß der Erfindung sich gegenüber der vorgenannten bekannten
Zündkappe unterscheidet, besteht darin, daß sie eine etwa kegelstumpfförmige, an
der großen Grundfläche offene Haube aus bleibend verformbarem Drahtgewebe darstellt,
deren Innenfläche mit Metallwolle oder ähnlichem Kontaktmaterial belegt ist.
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Zur Veranschaulichung ;des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 das Ende einer
auf ein Werkstück aufgelegten ummantelten Elektrode mit aufgesteckter Zündkappe
und Fig. 2 die Zündkappe selbst für sich allein vor Ingebrauchnahme.
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Auf das zu zündende Ende einer Elektrode, die aus einem Kerndraht
1 und einem Mantel 2 besteht, ist die Zündkappe in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise aufgesteckt. Der Körper der Kappe besteht im wesentlichen beispielsweise aus
Stahlwolle und ist mit einer Haube 4 aus Drahtgewebe überzogen. Die in dieser Weise
mit der Zündkappe 3/4 versehene Elektrode ist auf ein Werkstück 5 aufgelegt und
befindet sich somit in Schweißstellung.
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Wird nunmehr an die Elektrode und an das Werkstück die elektrische
Spannung angelegt, so erfolgt zwischen dem unteren Teil des Elektrodenkerndrahtes
1 und dem Werkstück 5 ein erster elektrischer Durchschlag, wie er durch einen Blitzpfeil
angedeutet ist. Schon der erste Funke hat ein Verdampfen der unmittelbar betroffenen
feinen Stahlwollefäden zur Folge. Die weitere Überbrückung des Luftspalts wird alsdann
durch die benachbarten Stahlwolleteilchen durchgeführt, bis schließlich die Stromstärke
so weit angewachsen ist, !daß der Lichtbogen stabil brennt. Von diesem Augenblick
an befindet sich im Bereich der vom Elektrodenkern zum Werkstück gekrümmten Lichtbogensäule
keine Stahlwolle mehr.
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In gleicher Weise, wie es hier für den Sonderfall des Schweißens -mit
auf das Werkstück aufgelegter Elektrode erläutert ist, vollzieht sich der Vorgang
sinngemäß auch bei in die Nahtfuge eingelegter Elektrode, bei etwa senkrecht zur
Werkstückoberfläche gerichteter Elektrode sowie auch beim Unterp:uJververschweiß
en.
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Während Fi:g. 1 die Zündkappe gemäß der Erfindung im Gebrauch zeigt,
ist in Fig. 2 die Kappe in derjenigen Form gezeichnet, die sie vor Ingebrauchnahme
besitzt. In dieser Form wird sie also vom Hersteller angeliefert. Es ist ersichtlich,
daß sie eine etwa kegelstumpfförmige, an der großen Grundfläche offene Haube darstellt.
Die Höhe des Konus kann ein wenig größer sein als der Durchmesser .der großen Grundfläche.
In .die Drahtgewebehaube 4 ist das Kontaktmaterial 3 eingelegt. Aus der Zeichnung
ist ersichtlich, ,daß diese Schicht 3 in der Mitte, also gegenüber der Stirnfläche
des Kerndrahtes 1, in an sich bekannter Weise locker :und dementsprechend auch etwas
dicker ist als am Rand. Dadurch bildet sich hier in der Mitte ein lockerer Bausch
6. Dieses ist für eine gute und zuverlässige Kontaktgabe wichtig. Innerhalb des
Kappenrandes, der bei aufgesteckter Kappe gemäß Fig. 1 über die Mantelfläche 2 der
Elektrode übergreift und infolgedessen mit,dem leitenden Kerndraht nicht in Berührung
kommt, kann das Kontaktmaterial dünner liegen und zur Erzielung eines guten Haltes
gegebenenfalls auch zusammengedrückt sein. Diese Stahlwolle innerhalb der übergreifenden
Mantellfläche ergibt jedenfalls durch seine Rauhigkeit einen großen Reibungswiderstand,
der für einen festen Sitz sehr vorteilhaft ist.
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Die aus Fi.g.2 ersichtliche konusförmige Erweiterung des Kappenhohlraumes
ermöglicht es, die Kappe 3/4 mit einem einzigen Handgriff auf das Ende einer Elektrode
aufzuschieben. Alsidann drückt man den auf den Elektrod.enmantel aufgesteckten Teil
der Kappe zusammen. Dieses ist leicht möglich, da der äußere Teil .der Haube aus
einem Drahtgewebe besteht, das sich zwar leicht zusammendrücken läßt, diese Verformung
aber bleibend beibehält und wegen des zusammengedrückten Stahlwollebelags einen
sehr festen Sitz ergibt. Die Kappe kann also selbst bei nach unten gehaltener Elektrorde
oder beim Einlegen der Elektrode in die Nahtfuge nicht abgleiten. Ein Vorteil dieser
Kappe ist auch d arin zu sehen, :daß ihre zunächst konusförmige Erweiterung die
Verwendung für Elektroden unterschiedlichen Durchmessers ermöglicht.
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Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft, die sich aus der Verwendung
des nachgiebigen Drahtgewebes 4 ergibt, besteht darin, daß ein solches Gewebe die
Herstelhan.g einer elektrischen Verbindung mit dem Werkstück 5 einwandfrei gewährleistet,
was bei Kappen starrer Beschaffenheit, beispielsweise aus Blech, nicht in ,diesem
Maße der Fall ist. So genügt es zum Zünden schon, wenn nur ein einziger der vielen
dünnen Drähte die erste leitende Verbindung zwischen der Stirnfläche des Elektrodenkerndrahtes
1 und dem Werkstück 5 herstellt.
Gegenüber Zündkappen aus Blech
ist ein ebenfalls sehr wesentlicher Vorteil in der Möglichkeit einer billigen Herstellung
als Massenartikel zu sehen. So läßt sich die Zündkappe gemäß der Erfindung, .die
aus nachgiebigem Drahtgewebe nebst Belag aus Kontaktwolle besteht, leicht in einem
einzigen Arbeitsgang und somit wirtschaftlich herstellen. Demgegenüber ist es nicht
möglich, eine Kappe aus Blech nebst Belag aus Kontaktwolle in einem einzigen Arbeitshub
zu fertigen und ihr,die Form eines Zylinders oder Konus von solcher Länge zu geben,
wie sie für einen zuverlässigen Sitz erforderlich ist. Der billige Preis aber stellt
für eine Zündkappe, die doch zur Verwendung in erheblichen Mengen bestimmt ist,
die unerläßliche Voraussetzung dafür dar, daß eine Anwendung in wirk dich lohnendem
Maße möglich gemacht wird.
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Der Werkstoff der Zündkappe ist dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen.
Während bei Stahlschweißung als Kontaktmateria13 zweckmäßigerweise Stahlwolle und
für die Haube 4 ein Eisenidrahtgewebe benutzt wind, kommen, um noch ein weiteres
Beispiel zu nennen, für die Schweißung von Aluminium als Kontaktmaterial zweckmäßigerweiseAluminium-
oder Magnesiumwolle sowie für die Haube 4 ein Gewebe aus Aluminiumdraht in Frage.