DE19515996A1 - Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Endstück und Düse einer aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Gasschweißvorrichtung mittels chemischer Oberflächenoxidationsbehandlung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Oberflächeneigenschaften des Endstücks und der Düse einer aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Gasschweißvorrichtung mittels chemischer Oberflächenoxidationsbehandlung.

Wie z. B. in Fig. 1 gezeigt, sind das Endstück und die Düse von Gasschweißvor­ richtungen, wie z. B. CO₂-Schweißvorrichtungen, wichtige funktionelle Teile. Ein Schmelzdraht wird durch ein Loch im Endstück geführt, und Schutzgas wird durch die Düse zugeführt. Nach dem Stand der Technik sind Endstück so wie Düse aus Kupfer oder aus eine höhere thermische Leitfähigkeit sowie eine höhere Festigkeit aufweisenden Kupferlegierungen gefertigt.

Ein Problem bei diesen bekannten, aus Kupfer oder Kupferlegierungen beste­ henden Gasschweißvorrichtungen besteht darin, daß feine Spritzer des Schmelzdrahtmaterials an der Innenwand sowie der Austrittsöffnung der Düse haften bleiben, und somit nach längerem Schweißen einen dicken Belag bilden. Dieser dicke Belag führt zu einer ungenügenden Gaszufuhr und kann nur schwer entfernt werden. Im Bereich des Endstücks kann es zudem bei Proble­ men durch Lichtbogenentladungen dazu kommen, daß die Zufuhr des Schmelz­ drahts unterbunden wird.

In solch einem Fall muß der Schweißvorgang unterbrochen und die Düse aus­ gebaut werden, um die aufgespritzte Verunreinigungsschicht zu entfernen, und eine Schutzpaste auf die Austrittsöffnung und die Innenwand der Düse aufzutragen, um ein Abscheiden von Spritzern zu verhindern. Falls das End­ stück verunreinigt ist, muß dessen Ende abgeschliffen oder gereinigt werden. Bei schwerwiegenderen Fällen muß das Endstück sogar durch ein neues er­ setzt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Oberflächeneigenschaften des Endstücks und der Düse in Gasschweißvorrichtungen zu verbessern, und die Abscheidung von Spritzern im Bereich der Austrittsöffnung der Düse sowie das Ankleben von Schmelzdraht in der Austrittsöffnung des Endstücks zu ver­ hindern.

Hierzu werden die Teile der Gasschweißvorrichtung einer chemischen Oberflä­ chenbehandlung zur Bildung einer Kupferoxidschicht unterzogen, wodurch ein langanhaltender Dauerschweißbetrieb ermöglicht wird.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Fig. 1, welche ein schematisches Diagramm eines Endstücks 3 sowie einer Düse 2 einer Gasschweißvorrichtung 1 zeigt.

Die erfindungsgemäßen chemischen Oberflächenbehandlungsverfahren sehen vor, daß Kupfer sowie Kupferlegierungen in Kupferoxide umgewandelt werden.

Falls eine Kupferoxidschicht mit schwarzer Farbe auf den Oberflächen von aus Kupfer oder Kupferlegierungen gefertigten Endstücken 3 oder Düsen 2 gebildet wird, können die Spritzer des geschmolzenen Metalls des Schmelzdrahts 4 nicht mehr ohne weiteres anhaften, oder falls sie sich bereits angelagert haben, leicht entfernt werden.

Insbesondere im Falle des Endstücks 3 wird eine nach einem erfindungsgemä­ ßen Verfahren hergestellte chemische Lösung nicht nur auf die äußere Oberflä­ che des Endstücks aufgetragen, sondern dringt auch in die einen kleinen Durchmesser aufweisende Austrittsöffnung am Endstück ein, was dazu führt, daß ein Kupferoxidfilm gleichmäßig über der gesamten Innen- und Außenwand gebildet wird. Der Kupferoxidfilm auf der Innenwand des Endstücks 3 sorgt dafür, daß der Schmelzdraht 4 gleichmäßiger zuführbar ist. Weiterhin führt der Kupferoxidfilm dazu, daß Spritzer, welche in die schmale Austrittsöffnung am Endstück eingedrungen sind, weniger gut haften bleiben. Deshalb kann der Schmelzdraht zumindest während der von der Zusammensetzung des Aus­ gangsmaterials abhängigen Lebensdauer (Standzeit) des Endstücks ohne Un­ terbrechung zugeführt werden.

Tabelle 1 zeigt Beispiele für verschiedene Ausführungsformen der chemischen Zusammensetzung von Lösungen, der Verfahren sowie der Zustände der Ober­ flächenschichten. Dabei können die Farbe sowie die Dicke der Oxidschicht durch die chemische Lösung, die Eintauchtemperatur und Eintauchzeit festge­ legt werden.

Tabelle 1

Beispiele für die chemische Oberflächenbehandlung von Kupfer und Kupferle­ gierungen sowie die damit erzielten Ergebnisse

Claims (7)

1. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der Düse (2) einer aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Gasschweißvorrich­ tung (1) durch Bildung einer Kupferoxidschicht, wodurch Materialspritzer dar­ an gehindert werden, haften zu bleiben, bzw. wodurch es erleichtert wird, die­ selben zu entfernen, und wobei die Standzeit im Dauerschweißbetrieb erhöht wird.

2. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften des End­ stücks (3) einer aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Gasschweiß­ vorrichtung (1) durch Bildung einer Kupferoxidschicht, wodurch ein Schmelz­ draht (4) daran gehindert wird, in der Austrittsöffnung des Endstücks (3) haf­ ten zu bleiben, und wobei die Standzeit im Dauerschweißbetrieb erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch Kontrolle der chemi­ schen Zusammensetzung einer Lösung, der Eintauchtemperatur sowie Ein­ tauchzeit eine Variation der Zustände der Oberflächenschichten, insbesondere der Farbe und der Dicke der Oxidschichten, erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei unter Verwendung einer K₂S₂O₈-, NaOH-, und H₂O-Lösung oder einer (NH₄)₂S₂O₈-, NaOH-, und H₂O- Lösung eine Oxidschicht mit schwarzer Farbe und mit einer Dicke von 1 µm oder weniger erzielt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Eintauchzeit von 10 Minuten in einer 1% K₂S₂O₈, 5% NaOH sowie 94% H₂O enthaltenden Lösung verwen­ det wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Eintauchzeit von 5 Minuten in einer 3% K₂S₂O₈, 5% NaOH sowie 92% H₂O enthaltenden Lösung verwen­ det wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Eintauchzeit von 5 Minuten in einer 3% (NH₄)₂S₂O₈, 5% NaOH sowie H₂O enthaltenden Lösung verwendet wird.