DE2018040A1 - Schutzgasmehrelektrodenschweißbrenner - Google Patents

Description

PATENTANWALT D1PL.-INQ QERHARD SCHWAN

L-7692-C

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V. St. A.

- Schutzgasmehreisktrodsnschweißbrenner

Die Erfindung betrifft SchutzgaslichtbogBnschwBißbrBnnBr und befaßt sich insbesondere mit einem MBhrelektrodBnbrenner für das Handschweißen.

Aus der US-Patentschrift 3 122 629 ist ein Verfahren zum Auftragen von Metall auf die Oberfläche sines Werkstückes mittels eines kontinuierlichen "bogenfrsien" Kurzschlusses zwischen dem Werkstück und einerabschmelzenden Elektrode bekannt. Die Elektrode wird mit einer beliebigen gewünschten Geschwindigkeit kontinuierlich geschmolzen, indem das vor-' stehende Elektrodanende mittels Stromwärme erhitzt wird» Um die Auftragsleistung zu erhöhen,' kann ein derartiger PtozqÖ vorteilhaft mit einem herkömmlichen LichtbogenschmeiBprozeß kombiniert werden. Dies würde normalerweise jedoch zwei unabhängige Brenner erfordern, was.für das Handschweißen zu unpraktisch ist. "■-'-■

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, einen von Hand betätigbaren Brenner zu schaffen, den-der

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SchuiaiSar von Hand führen kann und der sowohl eine Hilfselek-. trode als auch eine Hauptelektrode aufnimmt, wobei dia Stellung dar Hilfselektrode in seitlicher Richtung mit Bezug auf die Hauptelektrode selektiv einstellbar ist.

Ein Schutzgasmehrelektrodenschwaißbrenner mit einem Brennerkopf, einem mit dem Brennerkopf elektrisch leitend verbundenen Spannzangenkörper, in dem Spannzangenkörper angeordneten

^ Spannteilen zum Einspannen einer nichtabschmelzenden Lichtbogenschujeißelektrode und einer die nichtabschmelzende Elektrode umgebenden Gasdüse ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse mit dam Brennerkopf über eine drehbare Halterung verbunden und mittels eines Feststellorgans in vorbestimmter Lage blockierbar ist, das mit der Gasdüse eine Abschmelzhilfselektrodenanordnung verbunden ist, die ausgehend von einer zwischen den Düsenenden liegen-. den Stelle nach unten und innen geneigt bis zu einer im Bereich des Auslaßendes der Gasdüse liegenden Stelle führt, und

ψ daß in der Abschmelzhilfselektrodenanordnung ein Kontaktrohr sitzt, das eine Axialbohrung zum Durchführen der abschmelzenden Hilfselektrode aufweist,,

Weitere lilerkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Er-₍ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigt:

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Figur 1 eine Seitenansicht des Brenners und Figur 2 einen lotrechten Teilschnitt entlang der Linie 2-2 der Figur 1 *

Der in Figur 1 insgesamt mit T bezeichnete Brenner meist einen hohlen, der Strom- und Gaszufuhr dienenden Brannerkopf H auf, der an einer zwischen seinen Enden liegenden Stelle mit einem Brennerhaie S verbunden ist, dar seinerseits mit einem Hand-griff D in Verbindung steht. Eine Gasdüse N ist an dem Brennerkopf H mittels eines Schraubringes L lösbar befestigt.

Durch die Düse N ist eine Hauptelektrode E hindurchgeführt; ferner ist eine Hilfselektrode 30 vorhanden. Dies ist im einzelnen aus Figur 2 zu erkennen. Bei der Hauptelektrode E han delt es sich um eine nichtabschmelzende Elektrode, die vorzugsweise aus thoriertem UJoIfram besteht und die mittels eines Elektrodenhalters 1Ö mit der Längsachse der Gasdüse N axial ausgerichtet gehalten ist. Der Elektrodenhalter 10 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und besteht aus einem Spann zangenkörper 12 und einer Spannzange 14» Das untere Ende der Spannzange 14 ist aufgebohrt und geschlitzt, wodurch Backen gebildet werden, mittels deren die Hauptelektrode E sicher gefaßt und gehalten werden kann, nachdem sie durch die Backen hindurch in den Brenner eingeschoben wurde,. Die Spannzange 14 sitzt in dem Spannzangenkörper 12, der seinerseits an seinem oberen Ende in herkömmlicher (nicht veranschaulichter) Weise mit dem Brennerkopf H verbunden ist.

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Der Spannzangenkörper 12 trägt bei 16 ein Außengewinde, auf das ein Zwischenstück 18 aufgeschraubt ist. Das Zwischenstück 18 verbindet die Düse N mit dem Brennerkopf H und wirkt mit dem Schraubring L derart zusammen, daß die Düse N um ihre Längsachse in einer im folgenden noch näher erläuterten Illeise gedreht werden kann. Der Schraubring Leitzt auf einem ringförmigen Bund 20 des Zwischenstückes 18 auf und trägt ein Innengewinde 22 zur Aufnahme der Düse N. Beim Zusammenbau der verschiedenen Teile wird der Schraubring L auf den Bund 20 des ™ Zwischenstückes 18 aufgesetzt und das Zwischenstück mit dem Spannzangenkörper 12 verschraubt. Wenn der Schraubring L gelockert wird, das heißt gegenüber der Düse N teilweise gelöst wird, drehen sich die Düse N und der Schraubring L gemeinsam um das Zwischenstück 18.. Wird der Schraubring L so weit festgezogen, daß an der Zwischenfläche 24 zwischen Düse N und Zwischenstück 18 praktisch kein Spiel mehr besteht, wird die Düse N fest an Ort und Stelle gehalten.

Das Zwischenstück 18 besteht aus Isolierstoff, -um den Spannzangenkörpe-r gegen die Düse N elektrisch zu isolieren» Eine zusätzliche Isolierung ist bei 26 veranschaulicht«

Bei der Hilfselektrode 30 handelt es sich um eine abschmelzende Elektrode, dia von einer nicht veranschaulichten Spule, aus durch sine Führungsleitung 32 hindurch zugeführt werden kann, durch das Kontaktrohr 34 hindurchgeführt wird und mit dem (nicht veranschaulichten) Werkstück in unmittelbaren Kontakt

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kommt. Die Hilfselektrode 30 hat nur den Ziueck, in das von der Hauptelektrode E gebildete Schweißbad zusätzliches Metall durch Stromwärmeerhitzüng des vorstehenden Elektrodenendes in .der aus der US-Patentschrift 3 122 629 beschriebenen Uleise einzubringen/ Die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit und die Stromstärke sind dabei derart aufeinander abzustimmen, daß zwischen der Spitze der Hilfselektrode 30 und dem -Werkstück ständig ein "lichtbogenfreiar" Kurzschluß aufrechterhalten wird.

Das Kontaktrohr 34, durch das die Hilfselektrode 30 hindurch vortransportiert wird, ist in einer zylindrischen Aufnahme der Düse N koaxial montiert. Die Aufnahme 36 bildet mit der Achse der Hauptelektrode E einen spitzen Winkel. Das obere Ende des Kontaktrohres 34 trägt ein Außengewinde 38, das mit einem.Schwenkgelenk 40 in Eingriff steht. Das Schwenkgelenk meist einen unteren Abschnitt 42, der mit dem Kontaktrohr 34 lösbar verbunden ist, sowie einen dazu passenden oberen Abschnitt 44 auf. Der obere Abschnitt 44 besitzt eine Innenbohrung; er ist bei 48 derart ausgebildet, daß er das 'eine Ende der Führungsleitung 32 aufnimmt und abstützt. Die Hilfselektrode 30 läuft durch die Führungslaitung 32 hindurch. Der untere Abschnitt 42 des Schwenkgelenks 40. kann an der Verbindungsstelle 46 zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt wahlweise um den oberen Abschnitt 44 herum gedreht werden»

Das Kontaktrohr 34 ist nahe seinem offenen Ende bei 48 mit / 009843/1307

einer leichten Abbiegung versehen, so daß der Schweißer dia Lage der Spitze der Hilfselektrode 30 gegenüber der Hauptelektrode E einstellen kann. Die Hilfselektrode 30 ist ausreichend flexibel, um der Krümmung des Kontaktrohres 34 zu. folgen, während sie in kontinuierlicher Weise in Richtung auf das Werkstück vorgeschoben wird. Da das Kontaktrohr leicht abgebogen ist und unter einem Winkel zum nicht veranschaulichten Werkstück steht, beschreibt die Spitze der Hilfselektrode 30 bei einer vollständigen Umdrehung des unteren Abschnittes 42 des Schwenkgelenkes 40 eine Ellipse. Auf diese Weise kann der Schweißer dan seitlichen Abstand zwischen dar Spitze der Hilfselektrode 30 und der Hauptelektrode E wahlweise einstellen.

Die Lage der Hilfselektrode 30 mit Bezug auf die Hauptelektrode E ist insofern wichtig, als die Elektroden vollständig unabhängig voneinander arbeiten müssen. Außerdem sollte die Hilfselektrode 30 zur Erzielung maximaler Schweißleistungen hinter der Hauptelektrode E liegen, auf die gewählte Schwaißrichtung ausgerichtet sein und unmittelbar in das von der Schweißelektrode E gebildete Schweißbad hineingeführt werden. Falls die Hilfselektrode 30 der Hauptelektrode E zu nahe kommt, ergibt sich eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen den beiden Elektroden; der zwischen der Hauptelektrode und dem Werkstück brennende Lichtbogen kann teilweise auf die Hilfselektrode übergehen, wodurch es zu einem Abbrand der Hilfselektrode und zu Funkenbildung kommen kann. Hat andererseits die Hilfselektrode von dem durch die Hauptelektrode ge-

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bildeten Lichtbogen einen zu großen Abstand, uiird Werkstoff in eine bereite erstarrte Zone des Schuieißbadea eingebracht.

Um einen einwandfreien Betrieb sicherzustellen, sollte die Abbiegung des Kontaktrohres 34 des Brenners T nicht größer ale ungefähr 3°, bezogen auf die.* Mittelachse» sein. Außerdem sollte der zwischen der Längsachse der Aufnahme 36 der DUse N- und der Achse der Hauptelektrode E eingeschlossene Winkel im Bereich zwischen 10 und 25° liegen; vorzugsweise beträgt dieser Winkel 18°. Der seitliche Abstand zwischen der Hilfselektrode- 30 und der Hauptelektrode-E kann dann vom Schweißer zwecks Erzielung optimaler Schweißergebnisse dadurch eingestellt werden, daß der untere Abschnitt 42 des Schwenkgelenks 40 verdreht, wird.· Eine (nicht veranschaulichte) Stellschraube sitzt in einem offenen Ansatz 50 (Figur 1) und hat den Zweck, das Kontaktrohr 34 in der eingestellten Lage festzuhalten.

Ein trommeiförmiger Ansatz 54 der Düse N kann das eine Ende eines Stromkabels 52 aufnehmen. Der Ansatz 54 ist auf dem größeren Teil seiner Länge mit einer Axialbohrung versehen, in die Kühlmittel über eine Leitung 56 eingeleitet wird. Ein Teil der Leitung 56 ist in Figur 1 zu erkennen. Das Kühlmittel strömt über ein Stromkabel 58 in den Brenner ein,.um den Brennerkopf H in herkömmlicher Weise zu kühlen. Es wird dann über einen posaunenartigen Abschnitt 60 und die Leitung 56 in den mit einer Innenbohrung versehenen Abschnitt des Ansatzes 54 geleitet und verläßt den Brenner über das Stromkabel 52. Das

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zur Kühlung des Brennerkopf es Ή verwendete Kühlmittel wird also weitergeleitet, um auch die Düse N und das Stromkabel 52 der Hilfselektrode 30 zu kühlen. Die Düse N dient als stromführendes Zwischenstück zwischen dem Stromkabel 52 und dem leitenden Kontaktrohr 34, um der Hilfselektrode 30 Stxojn zuzuführen. Die Düse N muß infolgedessen teilweise oder ganjz aus leitendem Werkstoff bestehen oder eine leitende Innaaschicht aufweisen, die für die elektrische Verbindung zwischen dem Stromkabel 52 und dem Kontaktrohr 34 sorgt. Das Zwischenstück 18 isoliert die Düse N gegenüber dem Elektro- ·■" denhalter 10 der Hauptelektrode. Der Hauptelektrode E wird Strom in herkömmlicher Weise über den Brennerkopf H von einer Stromquelle aus zugeführt, die von der zur Speisung der Hilfselektrode v/erwendeten Stromquelle getrennt ist.

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Claims (4)

1. "Ansprüche

   ,1 .j Schutzgasmehrelektrodenschweißbrenner mit einem Brennerkopf, einem mit dem Brennerkopf elektrisch iBitend verbundenen Spannzangenkörper, in dem Spannzangenkörper an·? geordneten Spannteilen zum Einspannen' einer nichtabschmelzenden Lichtbogenschtueißelektrode und einer die nichtabschmelzende Elektrode umgebenden Casdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse mit dem Brennerkopf über eine drehbare Halterung verbunden und mittels eines Feststall-• organs in vorbestimmter Lage blockierbar ist, daß mit der Gasdüse eine Abschmelzhilfselektrodenanordnung verbunden ist, die ausgehend von einer zwischen den Düsenenden liegenden Stelle nach unten .und innen geneigt bis zu einer im Bereich des Auslaßendes der Gasdüse liegenden Stelle führt, und- daß in der Abschmelzhilfselektrodenanordnung ein Kontaktrohr sitzt, das eine Axialbohrung zum Durchführen der abschmelzenden Hilfselektrode aufweist*.
2. 2. -Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasKahtaktrohr an dem dem Auslaßende der Gasdüse benachbarten Ende leicht abgebogen ist»
3. 3. Schweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2> gekennzeichnet durch ein Schwenkgelenk, desaen unterer Abschnitt um den oberen Abschnitt drehbar und mit dem Kontaktröhr lösbar verbunden

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   ist und dessen oberer Abschnitt eine Leitung aufnimmt, durch die die Hilfselektrode hindurchgaführt uiird.
4. 4. Schweißbrenner nach einem tier vorhergehenden 'Ansprüche, dadurch gekannzeichnet, daß zur Serienkühlung von Brennerkopf und Gasdüse mittels desselben Kühlmittels eine erste zum Brennerkopf führende Kühlmittelleitung sowie eine zweite das Kühlmittel zur Gasdüse weiterleitende KUhlmittelleitung vorgesehen sind.

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