DE2151180C2 - Justiervorrichtung für eine Schutzgas-Schweißbrennerdüse zum Schweißen dünnwandiger Blechgitterroste - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung für eine Schutzgas-Schweißbrennerdüse mit abschmelzender Elektrode zum Schweißen der Kreuzungspunkte dünnwandiger Blechgitterroste.

Beim Schweißen der Kreuzungspunkte dünnwandiger Blechgitterroste — wie sie in der Atomenergietechnik bei Gitterkonstruktionen verwendet werden, wobei die Schweißungen ohne Verwendung von Zusatzwerkstoffen durchzuführen sind — ist eine sehr genaue Führung des Lichtbogens erforderlich. Nur dadurch ist eine exakte Bestimmung der Aufschmelzzone sowie der wärmebeeinflußten Zone zwecks Erreichung einer stets gleichen Schweißnaht möglich.

Die gleichen Probleme treten beim gasgeschützten Lichtbogenschweißen mit Hilfslichtbogen auf, wenn neben einer Hauptelektrode eine Hilfselektrode Verwendung findet.

So ist beispielsweise eine Justiervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der zum punktgenauen Lichtbogenschweißen eine zusätzliche Schabtone Verwendung findet, die die Lage der Schweißbrennerdüse eindeutig bestimmt, ihrerseits dem Werkstück gegenüber aber nicht fixiert ist. Die Ausschnitte im Düsenrand der Schweißbrennerdüse dienen dabei als Durchlaß für einen ebenfalls zusätzlich aufzubringenden Führungsstreifen,

Diese bekannte Einstellvorrichtung kann jedoch nicht ohne weiteres zum Schweißen der Kreuzungspunkte von Blechgitterrosten großer Genauigkeit verwendet werden, vor allem bei unterschiedlicher Teilung oder Maschenweite. Dieses ist deshalb nicht möglich, weil die bekannte zusätzliche Schablone zwar die Lage der Schweißbrennerdüse eindeutig bestimmt, aber gegenüber dem Werkstück nicht fixiert ist. Auch die bekannten Ausschnitte im Düsenrand fixieren die Schweißdüse nur linear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justiervorrichtung für die genannte Schutzgas-Schweißbrennerdüse zu schaffen, die lösbar in die Mündung der Schweißdüse eingesetzt werden kann und die für eine Einstellung des Lichtbogens zu extrem kleinen Zielen und zur Verwendung bei der reproduzierbaren Herstellung von relativ kleinen Verbindungen oder Schweißnähten an der Verbindungsstelle von extrem dünnen Blech teilen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Stirnseite der Schweißbrennerdüse radial verlaufende Einschnitte und mindestens zwei neben einem Einschnitt beiderseits parallel zu ihm verlaufende Führungsfinger angeordnet sind.

Um die Schweißdraht-Führungsdüse zur Herstellung von Verbindungen an ganz verschieden zueinander gelagerten extrem dünnen Bauteilen verwenden zu können, liegt nach weiteren Ausbildungen der Erfindung jeder der genannten Kanäle innerhalb eines Winkels von etwa 90 Grad oder von etwa 180 Grad zu einem bzw. zu seinem benachbarten Kanal, oder es liegt jeder der genannten Kanäle innerhalb eines Winkels von etwa 90 Grad zu mindestens zwei anderen Kanälen, wobei mindestens zwei neben wenigstens einem Kanal beiderseits parallel zu diesem Kanal verlaufende Führungen angeordnet sind.

Wenn mehr Führungen für die Zentrierung der Schweißpistole in der senkrechten Ebene benötigt werden, sind nach der Erfindung mindestens zwei Führungen pro Kanal neben wenigstens zwei Kanälen beiderseits der Kanäle parallel zu diesen Kanälen angeordnet.

Nach einer ferneren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die kreisringbogenförmigen Führungen an der kreisringförmigen Fläche mit dieser kreisringförmigen Fläche aus einem Stück.

Die mit der Erfindung trzielte>i Vorteile bestehen

•to insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Justiervorrichtung für Schweißungen an äußerst dünnen Bauteilen zur genauen und zwangsläufigen Erfassung von kleinen Flächen geeignet ist und daß sich eine optimale Wirksamkeit der hergestellten Schweißnaht ergibt, wodurch gleichmäßig starke und dauerhafte Verbindungen an extrem dünnwandigen Bauteilen geschaffen werden. Mit der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung ist ein erhöhter Betriebswirkungsgrad bei der Herstellung von Schweißverbindungen an dünnen Bauteilen in kurzer Zeit zu erreichen.

Solche Justiervorrichtungen sind in wirksamer Weise LUr Herstellung ausgezeichneter Schweißnähte oder Schweißverbindungen zur Fertigung von Gitterkonstruktionen für Reaktorkerne eingesetzt worden, wobei die Ergebnisse vom Standpunkt der Größe, der Ausbildung, der Steifigkeit, der Festigkeit und der Haltbarkeit unter vielen Betriebsbedingungen annehmbar waren, die die Beschickung und die Benutzung der Brennelementeeinrichtung in dem Kern eines Atomreaktors einschlössen,

Im allgemeinen wurde ein Wolfram-Schutzgasschweißverfahren mit konventionellen Einrichtungen für die Herstellung derartiger Schweißnähte oder Punktschweißungen eingesetzt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Justiervorrichtungen wurde festgestellt, daß brauchbare Schweißnähte reproduzierbar in wirkungsvoller Weise und in kürzest möglicher Zeit hergestellt werden konnten. Die erforderliche Zeit

zur Herstellung einer Schweißnaht lag zwischen etwa 0,50 und 2,00 Sekunden bei 50A unter Einsatz eines konventionellen Schweißgeräts, das mit Wechselstrom arbeitete. Der Druck des Schutzgases betrug etwa 20,6 Newton/cm². Wegen der einwandfreien Schweißnähte war nur eine minimale Zeit für die Abnahme der Gitter notwendig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Justiervorrichtung mit zwei radial verlaufenden Einschnitten und zwei Führungsfingern am oberen Ende der Düse nach der Linie I-I der F i g. 2,

Fig.2 eine Ansicht von II der Fig. 1 auf das obere Ende der Justiervorrichtung,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer typischen Gitterkonstruktion, abgebrochen gezeichnet,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Justiervorrichtung mit einer nippelartigen Spitze, vier kreisringbogenförmigen Führungen und vier tiefen Einschnitten der Führungen nach der Linie IV-IV der F i g. 5 uiid

F i g. 5 eine Ansicht von V der F i g. 4 auf das obere Ende der Justiervorrichtung.

Gemäß der Darstellung der Erfindung in den F i g. 1 und 2 besteht die Justiervorrichtung aus einer Schweißbrennerdüse 10, die eine Bohrung 11 mit offenem Ende hat. Das untere Ende 12 der Schweißbrennerdüse 10 ist mit einem inneren Anschluß 13 für den lösbaren Einsatz in den Kopf einer nicht dargestellten Schweißvorrichtung versehen, während das obere Ende 14 der Düse 10 in einer kreisringförmigen Fläche 15 endet, die eine Vielzahl radial verlaufender Einschnitte 16 aufweist. Die Schweißbrennerdüse 10 trägt einen Isolator 17, der in bezug auf die Bohrung 11 koaxial ausgerichtet ist, und der so eingerichtet ist, daß er die ebenfalls koaxial ausgerichtete Elektrode 18 aufnimmt. Der Isolator 17 ist mit einer Vielzahl Austrittsöffnungen 19 versehen, die in Längsrichtung veilaufen und für den Austritt von Schweißschutzgas aus der Schweißvorrichtung benutzt werden. Die Schrauben 21 sind in der Düse 10 für die zwangsläufige Einstellung des Isolators 17 in der Bohrung 11 vorgesehen. Ein Paar Führungsfinger 22 verläuft an benachbarten Seiten eines der Einschnitte 16 parallel. Die FUhrungsfinger 22 und die Einschnitte 16 werden für die wahlweise und genaue Ausrichtung der Düsenstellung in bezug auf die verhältnismäßig dünnen Bauteile einer gitterartigen Konstruktion benutzt.

In einem speziellen Anwendungsfall bei der Brennelementausstattung eines Reaktorkerns wurde die zuvor beschriebene Justiervorrichtung benutzt, um zahlreiche Verbindungen eines Abstandsrosts 25 zwischen Endlaschen 2b und Querstreifen 27 in der in Fig.3 dargestellten Ausbildung zu schweißen. Früher konnte man derartige Schweißnähte, wenn überhaupt, nur unter Schwierigkeiten an derartig extrem dünnen Bauteilen herstellen, besonders wenn sie aus einer Nickel- oder Zirkonlegierung bestanden. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung waren die in einem solchen Gitterwerk hergestellten Schweißnähte jedoch sehr gut, wobei dieses Ergebnis ohne Zusatzwerkstoff zum Grundwerkstoff erzielt wurde.

Die mit der Justiervorrichtung erreichten Ergebnisse sind auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Lage der Schweißvorrichtung von Verbindungsstelle zu Verbindungsstelle im wesentlichen konstant gehalten wird. Der in der kreisringförmigen Fläche 15 der beschriebenen Vorrichtung vorgesehene Einschnitt zentriert die Justiervorrichtung selbst in der horizontalen Ebene, während die Führungsfinger 22 sir gleichzeitig in der senkrechten Ebene zentrieren, wodurch sich eine genaue und reproduzierbare Ausrichtung der Elektrode 18 und des entstehenden Lichtbogens mit dem zu verbindenden Stoß ergibt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat die Schweißbrennerdüse 31, die in den Fig.4 und 5 dargestellte Ausbildung, wobei sie in Form eines länglichen zylindrischen Nippels 32 fortgesetzt wird, der eine Bohrung 33 mit offenem Ende hat. Der Nippel 32 endet in einer kreisringförmigen Fläche 34, die mit vier kreisringbogenförmigen Führungsfingern 35 versehen ist, die zueinander mit Abstand angeordnet sind. Die Ausbildung und die Lage der Führungsfinger 32 sind derart, daß je zwei benachbarte Führungsfinger einen zwischenliegenden Einschnitt 36 von bedeutender Tiefe begrenzen. Die Einschnitte 36 liegen etwa in einem Winkel von 90 Grad zueinander, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Auf diese Weise werden die La^en der Elektrode 38 und des Lichtbogens ausgerichtet und genau mit dem Querschnitt des Rosts zentriert, wodurch die Herstellung von nicht zulässigen außermittigen Schweißnähten verhindert wird. Der in der Bohrung 33 angeordnete Isolator 37 ist so eingerichtet, daß er die Elektrode 38 aufnimmt, die in bezug auf die Bohrung 33 des genannten länglichen Nippels 32, wie in Fig.4 dargestellt, axial ausgerichtet und eingedreht ist. Der Isolator 37 wird als Schutzmaßnahme vorgesehen, um den Grad der Lichtbogenbildung der konventionellen Schweißvorrichtung auf ein Geringstmaß herabzusetzen. Austrittsöffnungen 3 dienen der Zuführung eines Schweißschutzgases.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Justiervorrichtung für eine Schutzgas-Schweißbrennerdüse mit abschmelzender Elektrode zum Schweißen der Kreuzungspunkte dünnwandiger Blechgitterroste, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite (15) der Schweißbrennerdüse (10) radial verlaufende Einschnitte (16, 36) und mindestens zwei neben einem Einschnitt beiderseits parallel zu ihm verlaufende Führungsfinger (22) angeordnet sind.

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Kanäle (16, 36) innerhalb eines Winkels von 180 Grad zu seinem benachbarten Kanal (16,36) liegt.

3. Justiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Kanäle (16, 36) innerhalb eines Winkels von etwa 90 Grad zu mindestens zwei anderen Kanälen (16, 36) liegt

4. Justiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Führungen (22, 35) pro Kanal (16, 36) neben wenigstens zwei Kanälen (16, 36) beiderseits der Kanäle (16, 36) parallel zu diesen Kanälen (16, 36) angeordnet sind.

5. Justiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß kreisringbogenförmige Führungen (35) mit der zugehörigen kreisringförmigen Fläche (34) aus einem Stück bestehen.