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Kontaktführungsrohr für Schutzgas-Lichtbogenschweißbrenner Die Erfindung
betrifft ein Kontaktführungsrohrfür einen Schutzgas-Lichbogenschweißbrenner mit
einer abschmelzenden, von der Rolle zugeführten blanken Drahtelektrode.
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Bei automatischen und halbautomatischen Schweißgeräten mit abschmelzender
Elektrode kommt es darauf an, daß der elektrische Strom zuverlässig in einem bestimmten
Bereich auf den Schweißdraht übertragen wird. Bisher ließ man vielfach den Draht
durch- eine gerade Bohrung eines Kontaktführungsrohres laufen, wobei er sich infolge
seiner natürlichen Krümmung an einzelnen, nicht ohne weiteres vorherbestimmbaren
Stellen anlehnte. Durch diese nur örtliche Kontaktberührung war die Stromdichte
sehr groß, so daß entweder Funken entstanden oder der Draht sogar im Kontaktführungsrohr
anschweißte. Zur Sicherung des Kontaktes machte man infolgedessen die Bohrung so
eng wie nur irgend möglich. Das hatte wiederum den Nachteil, daß Abrieb oder Schmutz,
der auf dem Draht hing, das Führungsrohr zusetzte. Diesem Nachteil suchte man durch
federnde Kontaktstücke oder durch ein einseitig gekrümmtes Kontaktführungsrohr zu
begegnen. Der damit erzielte Erfolg war jedoch nicht immer ausreichend.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Kontaktführungsrohr
zu schaffen, das einen genügend großen Durchgang für den Draht hat und sich infolgedessen
nicht so leicht zusetzt, aber dennoch den elektrischen Strom zuverlässig und mit
nicht zu großer Stromdichte in den Kontaktflächen überträgt.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Drahtführungskanal in dem Kontaktrohr
zur Sicherung eines ausreichenden Stromüberganges in bis zu drei Schraubenwindungen
verläuft. Es ist zweckmäßig, wenn der schraubenförmige Kanal sich in einem geraden
Rohrabschnitt fluchtend zu seiner Längsachse fortsetzt und wenn der schraubenförmige
Kanal eine Exzentrizität von nicht. mehr als vier Drahtdurchmesser von der Längsachse
aufweist.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Kontaktführungsrohres
besteht darin, daß ein gerades Führungsrohr, mit einem inneren Dorn versehen, in
eine Schraubengestalt mit Hilfe eines unterteilten Matrizenblocks verformt wird,
der einen schraubenförmigen Hohlraum besitzt, der durch eine Reihe von Scheiben
gebildet wird, die mit exzentrischen Löchern versehen sind, wobei -die Scheiben
sicher miteinander verbunden und längs der Zwischenfläche des unterteilten Matrizenblocks
unterteilt sind. Die Steigung des fertiggestellten schrauben- ; förmigen Führungsrohres
wird dadurch erzeugt, daß die exzentrischen Löcher in den Scheiben auf einer Achse
parallel zur Kammer ausgefiuchtet werden, die hierfür in dem Matrizenblock vorgesehen
ist, aufeinanderfolgende Scheiben um den kleinen Winkel gedreht werden, der zur
Erzielung der gewünschten Steigung erforderlich ist, und die Scheiben sicher miteinander
verbunden werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung
ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden
Beschreibung. Es zeigt F i g. 1 einen Aufriß, meist im Längsschnitt durch einen
elektrischen Lichtbogen-Schweißbrenner mit einem schraubenförmigen Kontaktrohr gemäß
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, F i g. 2 einen perspektivischen
Schnitt durch das in F i g. 1 veranschaulichte Kontaktrohr, F i g. 3 eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht der Teile zur Herstellung einer Matrize für die Formung
des Kontaktrohres nach der F i g. 2, F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der in
einem Matrizenblock vereinigten Teile nach der F i g. 3, F i g. 5 eine perspektivische
Ansicht der Bodenhälfte des unterteilten Matrizenblocks, F i g. 6 eine perspektivische
Ansicht eines abgewandelten schraubenförmigen Führungsrohres,
F
i g. 7 eine gleiche Ansicht, die einen Teil des abgewandelten Rohres im Schnitt
zeigt, und F i g. 8 eine gleiche Ansicht, die weitere Teile davon im Schnitt zeigt.
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Der Metaf-Lichtbogenschweißbrenner gemäß der Zeichnung weist ein Mantelrohr
B mit einem darin befindlichen Elektrodenhalter E sowie eine Gasleitdüse N auf.
Nach der vorliegenden Erfindung ist der Brenner mit einem Drahtkontaxtführungsrohr
G, mit einem Schraubenteil H innerhalb des Halters E und einem innerhalb der Düse
N befindlichen geraden Teil S versehen.
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Bei der in den F i g. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform hat
das Drahtkontaktführungsrohr G konzentrische innere und äußere Durchmesser, so daß
eine gleichmäßige Wandungsdicke gegeben ist. Ein Teil der Längsachse des Rohres
hat die Form einer langen Schraube H mit mindestens zwei vollständigen Umgängen
R sowie einem geraden Teil S mindestens am einen Ende. Der innere Durchmesser bildet
einen zusammenhängenden Längskanal für den Elektrodendraht W, wobei sich, obwohl
der Kanal etwas größer als der Draht ist, gleichwohl ein fortlaufender elektrischer
Kontakt zwischen diesen Teilen über die Länge der Schraube ergibt.
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Für die Herstellung dieses schraubenförmigen Kontaktführungsrohres
gemäß der F i g. 4 wird eine Reihe von Scheiben 12 mit exzentrisch angeordneten
Löchern vorgesehen, wobei die Scheiben so zueinander angeordnet werden, daß die
Außenumfänge 14
eine zylindrische Oberfläche bilden, während die exzentrischen
Löcher 16 (gleich den Außendurchmessern des au bildenden Führungsrohres) eine Schraube
der richtigen Steigung bilden, was durch die Stellung der Scheiben zueinander geregelt
wird. Vorzugsweise werden die Scheiben zuerst mit den exzentrischen Löchern 16 fluchtend
auf einer Achse parallel zur Achse der Kammer 14 zusammengesetzt, worauf
die Scheiben um einen kleinen Winkel zueinander eingestellt oder gedreht werden,
um den Schraubenkanal zu bilden.
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Sodann werden die Scheiben 12 sowie zwei zylindrische Sockel oder
Teile 18 und 20 mit einem Durchmesser gleich dem Außendurchmesser
14 der Scheiben und einem Innendurchmesser 16 gleich dem Außendurchmesser
des Führungsrohres in gerader Linie zusammengesetzt. Vier Schweißperlen 22 werden
dann über die Länge der Zylinder und Scheiben vorgesehen, damit sie die ganze Baugruppe
nach Art eines Rohres mit der verlangten Geometrie für die Bohrung miteinander verbinden.
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Diese Baugruppe wird dann in einen Matrizenblock 24 eingesetzt (F
i g. 4). Die Teile werden miteinander silberverlötet, damit sie einen festen Matrizenblock
bilden. Der Matriaenblock sowie die innere Baugruppe werden dann längs der Längsachse
der Bohrung unterteilt, damit sie die zwei Hälften eines Matrizenbloeks mit einem
schraubenförmigen Loch bilden. Die Bodenhälfte 26 ist F i g. 5 zu entnehmen.
Man bearbeitet dann die Bohrung durch Schleifen von Hand fertig, um die Stufen wegzuglätten,
die zwischen den Scheiben auftreten.
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Für den Gebrauch des Blocks wird ein gerades Kupferführungsrohr mit
richtigem Außen- und Innendurchmesser zwischen den Blockhälften angeordnet. Ein
harter Stahldrahtdom M (F i g. 2) wird gefettet und in die Bohrung des geraden Führungsrohres
eingeführt. Das Führungsrohr und der Block werden hierauf in eine Presse gesetzt
und mittels eines Drucks von 1750 bis 5250 kg/cm2 verschlossen, je nach der Größe
des Führungsrohres und der Blockgestalt.
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Das gerade Führungsrohr wird dabei über seine Elastizitätsgrenze deformiert
und nimmt infolgedessen die geometrische Form des Blocks an. Wird dafür gesorgt,
daß die Bohrung mit Bezug auf den Außendurchmesser des Rohres gleichmäßig bleibt,
dann wird die Bohrung außerdem der Form der Schraube angepaßt, wie es durch die
Bohrung des Blocks erzwungen wird.
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Der harte Stahldrahtdom M wird herausgezogen, nachdem das Führungsrohr
seine Form erhalten hat; dieses schraubenförmige Rohr ist nunmehr gebrauchsfertig.
Das geschilderte Verfahren zur Herstellung des Blocks und des Führungsrohres ist,
wie sich gezeigt hat, wirtschaftlich und kann in vorgeschriebener Weise immer wieder
vorgenommen werden, so daß die Erfindung eine erhebliche praktische und wirtschaftliche
Bedeutung für die Anwendung hat.
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Die in den F i g. 6, 7 und 8 veranschaulichte Ausführungsform eignet
sich für einen Brenner mit einem Schraubsockel F. Ein Rohling wird um einen geraden
Stahldrahtdorn M herum eingeschnürt oder eingezogen, damit man einen geraden Kanal
exzentrisch zur Längsachse des Rohlings erhält. Danach wird der Rohling an den Enden
verdreht, so daß sich ein gerades Rohr mit einem außermittigen Kanal in Schraubenform
H bildet, der sich vorn geraden Teil S durch die Mitte des Teiles
F hindurch erstreckt (F i g. 7 und 8).
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Bei beiden Ausführungsformen wird die Exzentrizität der Mittelbohrung
im allgemeinen kleiner als vier Drahtdurchmesser gehalten, während die Anzahl der
Umdrehungen oder Umgänge der Schraube kleiner als drei volle Umläufe gehalten wird,
wobei je nach den Betriebserfordernissen lineare oder nichtlineare Schraubungen
vorgesehen werden können. Im allgemeinen sollte der Draht aber nicht über seine
Elastizitätsgrenze hinaus deformiert werden, ausgenommen bei der Erzeugung einer
plastischen Deformation des Drahtes derart, daß der Draht um Ecken herumgeführt
werden kann.
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Bemerkt sei, daß der Schweißdraht durch das Führungsrohr hindurch
in einer vorgewählten Schraubenbahn vorbewegt wird. Eine solche Bahn gewährleistet
einen ständigen Linie-an-Linie-Kontakt zwischen dem Draht W und der Schraubenbohrung
H. Versuche ergaben, daß eine unmittelbare Beziehung zwischen der Lebensdauer des
Führungsrohres und der Innenbohrungsgestalt besteht. Vergleichsuntersuchungen des
erfindungsgemäßen Führungsrohres gegenüber gebogenen oder mit zylindrischer Bohrung
versehenen Führungsrohren sind Tabelle I zu entnehmen. Das erfindungsgemäße Führungsrohr
vollführte 4200 Punktschweißungen vor dem Ausfall, verglichen mit 2687 für das gebogene
Rohr und nur 500 für das gerade Führungsrohr.
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Die Brauchbarkeit der neuen Erfindung ergab sich weiter bei praktischen
industriellen Untersuchungen. In einer Produktionsanlage wurde das erfindungsgemäße
Führungsrohr mit dem herkömmlichen, mit einer geraden Bohrung versehenen Führungsrohr
verglichen. Diese Rohre wurden für eine mechanisierte Schweißung benutzt, bei der
ein Aluminiumdraht von 0,7 mm Durchmesser verwendet wurde. Nach 4000 Schweißungen
mit jedem Führungsrohr ergaben sich nur drei Ausfälle an Führungsrohren mit der
spiraligen
Form gemäß der vorliegenden Erfindung, während an Führungsrohren mit der herkömmlichen,
geraden Bohrung acht Ausfälle auftraten (Tabelle 11).
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Durch Minderung der Ausfälle wurde die Stillstandszeit bei der Herstellung
beträchtlich verkürzt und eine wesentliche Einsparung erzielt.
| Tabelle I |
| Anzahl von Punktschweißungen |
| vor Ausfall Führungsrohrtyp |
| des Führungsrohres |
| 500 gerade |
| 2687 gebogen |
| 4200 schraubenförmig |
| Tabelle 1I |
| Anzahl von Anzahl von |
| Schweißungen Ausfällen der Führungsrohrtyp |
| Führungsrohre |
| 4000 8 gerade |
| 4000 3 schraubenförmig |