DE1540922B2 - Hochleistungs schweissbrenner fuer das schutzgas lichtbogen schweissen mit abschnelzender drahtelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungs-Schweißbrenner für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Drahtelektrode, bei welchem die Stromzuführung über federbelastete, punktförmig auf den Schweißdraht einwirkende und in einem Schutzgas unter Überdruck füllbaren Raum angeordnete Kontaktelemente erfolgt und bei welchem die dabei entstehende Wärme an ein in einem Stromzuführungsteil zirkulierendes Kühlmittel abgeführt wird.

Bei bekannten Schweißbrennern dieser Art. besteht das schwer zu lösende Problem, der Drahtelektrode große Stromstärken sicher zuzuführen und die dabei entstehenden großen Wärmemengen sicher von den Kontaktelementen abzuführen.

Es ist beispielsweise ein Schweißbrenner bekanntgeworden, bei dem eine Drahtelektrode durch ein starkwandiges Rohr geführt wird, in dessen vorderem Ende eine Nut eingearbeitet ist, in welche zwei die Drahtelektrode umschließende Schleifbacken eingesetzt sind. Eine Feder drückt die eine Schleif backe, die radial verschiebbar angeordnet ist, gegen die Elektrode und gleichzeitig diese gegen die andere Schleifbacke, die feststeht. Um das Rohr, in dem die Drahtelektrode geführt wird, ist im Abstand dazu ein äußeres Rohr mit einem Kühlmantel angeordnet. Durch den ringförmigen Abschnitt, der zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr gebildet ist, strömt ein Schutzgasstrom, welcher auf die Schweißstelle gerichtet ist.

Eine derartige Schweißbrennerkonstruktion hat den Nachteil, daß der zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr strömende Schutzgasstrom wärmeisolierend wirkt. Dadurch kann die beim Betrieb mit großen Stromstärken, von 400 A und darüber, anfallende große Wärme nicht sicher abgeführt werden. Außerdem ist von Nachteil, daß die Kontaktelemente von zwei gegeneinander und gegen die abschmelzende Drahtelektrode gepreßten Schleif backen gebildet sind, wodurch ein relativ großer Verschleiß der Kontaktelemente und eine relativ große Reibungswärme an diesen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungs-Schweißbrenner zu schaffen, der es ermöglicht, zum einen einer abschmelzenden Drahtelektrode sicher und gleichmäßig große Stromstärken zuzuführen und zum anderen die dabei entstehenden Wärmemengen sicher sowie schnellstmöglich von den Kontaktelementen abzuführen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Kontaktelemente von einem Kontaktstück und Andrückrollen gebildet sind und das Kontaktstück über seine ganze Länge in einer Stromzuführungsschiene eingebettet ist, welche in an sich bekannter Weise Kühlkanäle aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Schweißbrennerkonstruktion ist ein Hochleistungs-Schweißbrenner geschaffen, welcher erstmals eine sichere Zufuhr großer Stromstärken, von 400 A und darüber, sowie eine sichere und sofortige Abfuhr der dabei anfallenden großen Wärmemengen ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß die Kontaktelemente aus einem Kontaktstück und Andrückrollen bestehen. Durch die Wahl derartiger Kontaktelemente wurde es zum einen möglich, einen bestimmten, gleichmäßigen Kontakt zwischen dem Kontaktstück und der Drahtelektrode zu schaffen sowie den Verschleiß der Kontakt-, elemente und die entstehende Reibungswärme zu reduzieren und zum anderen die konstruktiven Voraussetzungen dazu zu schaffen, daß das Kontaktstück über seine ganze Länge in ein gut gekühltes Stromzuführungsteil eingebettet werden kann und daß die an den Stellen der Übertragung großer Stromstärken entstehende große Wärme sofort und unmittelbar an ein Kühlmittel abgeführt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines in

ίο den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schweißbrenner,

F i g. 2 einen weiteren Querschnitt durch denselben Schweißbrenner,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den geöffneten Schweißbrenner nach den F i g. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Schweißbrenners, dessen Längsachse in der Schnittebene liegt. In die massive Stromzuführungsschiene 1 ist erfindungsgemäß ein Kontaktstück 2 eingelassen, welches die Form eines langgestreckten Prismas aufweist. Das Kontaktstück 2 besitzt eine U-förmige Längsnut 3 (s. F i g. 2), in weleher der Schweißdraht 4 gleitet. Der Durchmesser des U-Bogens der Längsnut 3 ist etwas größer als der Durchmesser des Schweißdrahtes 4.

Die Stromzuführungsschiene 1 besitzt einen Hohlraum 5, in dem die Einrichtungen für die Stromübertragung von der Stromzuführungsschiene 1 auf den Schweißdraht 4 untergebracht sind. Im Hohlraum 5 befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Andrückrollen 6. Diese Andrückrollen 6 bestehen jeweils aus einem Reifen 7, dessen metallische Oberfläche eine große Abriebsbeständigkeit besitzt, einem Kugellager 8 und einem zu den Andrückrollen 6 koaxialen zylindrischen Isolierkörper 9.

Die Isolierkörper 9, die jeweils auf beiden Seiten der Andrückrollen 6 ein geeignetes Stück herausragen, liegen in halbkreisförmigen Ausschnitten 10 von zwei rechteckförmigen Längsleisten 11, die ein Teil der Stromzuführungsschiene sind. Die Isolierkörper 9 und damit die Rollen 6 werden jeweils paarweise durch Federbügel 12, die sich an durch die beiden Längsleisten 11 gesteckten Rundstäben 13 abstützen, nach unten auf den Schweißdraht 4 gedrückt.

Die Isolierkörper 9 liegen hierbei locker in den Ausschnitten 10, deren Unterseite sie im Normalfalle nicht berühren. Die Ausschnitte 10 dienen für die Isolierkörper 9 demnach vor allem als Halterung gegen seitliches Verrutschen. Durch die Isolierkörper 9 wird erreicht, daß der Schweißstrom nicht über die Andrückrollen 6 auf. den Schweißdraht 4 übergehen kann. Dadurch werden eventuelle Beschädigungen der Andrückrollen 6 und deren Kugellager 8 durch Funkenbildung vermieden.

Während der Schweißbrenner in Betrieb ist, drehen sich die Andrückrollen 6 in ihren Kugellagern 8 auf der Oberfläche des nach vorne gleitenden Schweißdrahtes 4. Die Andrückrollen 6 bewegen sich hierbei innerhalb von halbkreisförmigen Ausschnitten 14 im Kontaktstück 2, die der Größe und der Form der Andrückrollen 6 angepaßt sind, ohne diese zu berühren. Die Federbügel 12 drücken die Andrückrollen 6 auf den Schweißdraht 4 und gewährleisten so einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen diesem und dem Kontaktstück 2. Auch wenn das Kontakt-

stück 2 an der Unterseite der U-förmigen Längsnut 3 einem Abrieb unterliegt, ändert sich der Anpreßdruck der Andrückrollen 6 nicht und der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstück 2 und dem Schweißdraht 4 bleibt gleichmäßig erhalten. Erst wenn der Abrieb so weit fortgeschritten ist, daß die Isolierkörper 9 in den Ausschnitten 10 aufliegen, läßt der Anpreßdruck der Federbügel 12 nach und das Kontaktstück 2 muß gegen ein neues Kontaktstück ausgewechselt werden.

Der aus der Stromzuführungsschiene 1 herausgearbeitete Hohlraum 5, in dem die Stromübertragungseinrichtungen untergebracht sind, ist nach außen durch eine rohrförmige Hülse 15 abgeschlossen. Der Hohlraum 5 wird durch einen Kanal 16 mit Schutzgas versorgt, welches dann im Hohlraum 5 unter einem etwas über Atmosphärendruck liegenden Druck steht. Auf diese Weise wird verhindert, daß durch die Drahtzuführungsbohrung 17 Luft in den Hohlraum 5 eingeschleust wird und damit durch die Kopfbohrung 18 (in den beiden Bohrungen 17 und 18 gleitet der Schweißdraht locker und nahezu berührungsfrei) zur Schweißstelle gelangen kann. Außerdem werden durch diese Maßnahme die empfindlichen Stromübertragungsteile, insbesondere jedoch die Kontaktstellen gegen schädliche Einwirkungen des Luftsauerstoffs geschützt.

Der erfindungsgemäße Schweißbrenner besitzt weiterhin einen äußeren Mantel 19. Der kreisförmige Kanal 20 zwischen dem Mantel 19 und der Hülse 15 dient der Zuführung des Schutzgases zum Brennerkopf. In diesem Kanal 20 kann das Schutzgas auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung der Stromübertragungseinrichtungen innerhalb der Hülse 15 völlig störungsfrei strömen und konzentrisch der Schweißstelle zugeführt werden. Es besteht demnach keine Gefahr, daß im Bereich der Gasdüse auf Grund von Wirbeln im Schutzgasstrom Luft in das Schutzgas eingewirbelt werden kann. Dieser Umstand ist von besonderer Bedeutung, da beispielsweise beim Schweißen von Aluminium und Stahl im Schweißgut bereits dann ein hoher Grad an Porosität auftritt, wenn im Schutzgas 0,5 °/o Stickstoff enthalten sind.

Der der Schweißstelle zugewandte Teil des Brennerkopfes ist in den Figuren nicht dargestellt, da seine Gestalt unabhängig vom Erfindungsgegenstand jedem beliebigen Anwendungszweck angepaßt werden kann. Insbesondere erlaubt jedoch der erfindungsgemäße Schweißbrenner eine einfache Konstruktion der Gasdüse, da der Schutzgasstrom bereits durch den ringförmigen Kanal 20 in äußerst günstiger Weise zur Vorderseite des Brennerkopfes geleitet wird. Schließlich wird der Schweißbrenner noch in bekannter Weise durch Wasser gekühlt, welches durch ein Kanalsystem 21 in der Stromzuführungsschiene 1 strömt.

Der erfindungsgemäße Schweißbrenner besitzt nicht nur den Vorteil, daß die Stromübertragung auf den Schweißdraht 4 für längere Zeit störungsfrei arbeitet, sondern erlaubt darüber hinaus ein einfaches und schnelles Auswechseln des Kontaktstückes 2. Hierzu wird nach Entfernen des äußeren Mantels 19 und der in den Figuren nicht dargestellten Gasdüse die Hülse 15 nach vorn abgezogen, wodurch die Stromübertragungsteile zugänglich werden. Hierauf werden die Federbügel 12 seitlich abgenommen und die vier Andrückrollen 6 entfernt. Nach Lösen der Befestigungsschrauben 23 kann schließlich das Kontaktstück 2 nach vorn aus der Stromzuführungsschiene 1 herausgezogen und durch ein neues ersetzt werden.

In F i g. 3 ist der innere Teil des erfindungsgemäßen Schweißbrenners nach Entfernen der Hülse 15 von oben gesehen dargestellt. In dieser Figur sind die Lage und die Ausgestaltung der Stromübertragungseinrichtungen, insbesondere die Befestigung der Isolierkörper 9 und damit der Rollen 6 durch die Federbügel 12, die unter den Rundstäben 13 hindurchgehen, an der Stromzuführungsschiene 1 deutlich zu erkennen. Während der Schweißbrenner in Betrieb ist, gleitet der Schweißdraht 4 in der U-förmigen Längsnut 3 des Kontaktstückes 2 nach vorn, wobei sich die den Schweißdraht 4 auf das Kontaktstück 2 drückenden Andrückrollen 6 in den Ausschnitten 14 des Kontaktstückes 2 drehen.

Der erfindungsgemäße Schweißbrenner ermöglicht vielseitige Anwendungen des Schutzgas-Lichtbogenschweißens mit abschmelzender Drahtelektrode. Insbesondere kann er als Hochleistungsbrenner in wirtschaftlicher Weise unter Verwendung von großen Stromstärken und dicken Schweißdrähten, d. h. mit einer hohen Abschmelzleistung eingesetzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schweißbrenner für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Drahtelektrode, bei welchem die Stromzuführung über federbelastete, punktförmig auf den Schweißdraht einwirkende und in einem mit Schutzgas unter Überdruck füllbaren Raum angeordnete Kontaktelemente erfolgt und bei welchem die dabei entstehende Wärme an ein in einen Stromzuführungsteil zirkulierendes Kühlmittel abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente von einem Kontaktstück (2) und Andrückrollen (6) gebildet sind und das Kontaktstück (2) über seine ganze Länge in einer Stromzuführungsschiene (1) eingebettet ist, welche in an sich bekannter Weise Kühlkanäle (21) aufweist.

2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrollen (6) gegenüber der Stromzuführungsschiene (1) elektrisch isoliert sind.

3. Schweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (2) und die Andrückrollen (6) von einer auswechselbaren Hülse (15) umgeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen