DE2231037B2

DE2231037B2 - Einrichtung zum lichtbogenschweissen mit abschmelzender elektrode unter schutzgas

Info

Publication number: DE2231037B2
Application number: DE19722231037
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-lng 1000 Berlin; Hannappel Günther Dipl.-Phys. 6000 Frankfurt; Flasskamp Herbert DipL-Ing 6370 Oberursel Teske
Original assignee: Ausscheidung in: 22 65 065 Messer Griesheim GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1972-06-24
Filing date: 1972-06-24
Publication date: 1978-02-09
Also published as: DE2231037C3; DE2265065A1; DE2231037A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode unter Schutzgas, insbesondere CO2, mit einem Schweißbrenner, der eine Gasdüse mit einem die Elektrode umgebenden Gasausströmkanal und ein der Gasdüse zugeordnetes Gasimpulsgerät zur Erzeugung eines pulsierenden Gasstrahles aufweist.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 34 84 575 bekannt. Dort strömt der pulsierende Gasstrahl parallel zur abschmelzenden Elektrode aus und führt in erster Linie zu einer periodischen Änderung der den Lichtbogen umgebenden Atmosphäre, wodurch eine periodische Änderung des Lichtbogenstromes und damit des Tropfenübergangs hervorgerufen wird.

Bei den üblichen Impuls-Schweißvorrichtungen wird die Veränderung des Schweißgutüberganges im wesentlichen nur durch Maßnahmen bezüglich der elektrischen Energiezufuhr bewirkt, wodurch der Aufbau der so Stromquellen wegen der dazu erforderlichen elektrischen Bauteile wie Drosseln, Impulsstromquelle und dergleichen u. U. erheblich kompliziert und teuer wird.

Bei der genannten US-PS 34 84 575 wird die Steuerung des Schweißgutüberganges in erster Linie durch die aufgrund der Änderung der Gaszusammensetzung sich ändernden Lichtbogenstromverhältnisse erreicht. Der Aufwand für zusätzliche elektrische Bauteile ist dort nicht erforderlich.

Bei den üblichen Impuls-Schweißvorrichtungen ist es schwierig, den Schweißgutübergang unter Verwendung von CO₂ als Schutzgas derart kontrolliert zu steuern, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Inertgas (Argon) oder einem zum überwiegenden Teil aus Inertgas bestehenden Mischgas erreichbar ist. Eine <>5 mögliche Erklärung hierfür wird darin gesehen, daß die Ansatzflächen des CO₂-Lichtbogens kleiner sind als die des Argon-Lichtbogens. Hierdurch wird die Energiekonzentration an diesen Stellen größer. Unter Argon wird der Tropfen vom Lichtbogen gewissermaßen eingehüllt und dadurch gleichmäßiger erhitzt; das Schweißbad wird gleichzeitig im Gegensatz zum Kohlendioxid in einer großen Fläche erwärmt. Durch die hohe Energiekonzentration beim CO2 kommt es zu einem Verdampfen des Metalls an der Tropfenunterseite. Der dabei entstehende Dampfdruck wirkt der Tropfenablösung entgegen und kann den Tropfen seitlich nach oben drücken. Diese Schwierigkeiten treten bei der Verwendung einer Vorrichtung nach der US-PS 34 84 575 nicht auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schweißeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Tropfenübergang von Schwerkrafteinflüssen möglichst unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Gasausströmkanal der Gasdüse so geformt ist, daß der pulsierende Gasstrahl kegelmantelförmig auf das abschmelzende Ende der Elektrode zu verläuft.

Dadurch wird der sich an dem Elektrodenende ausbildende Tropfen verstärkt durch die kinetische Energie des Gasstrahles abgelöst.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Gasdüse eine die Elektrode umgebende Ringdüse sein, die als Austrittsöffnung einen Ringspalt oder eine Vielzahl von öffnungen aufweisen kann.

Die Gasdüse kann, wie aus der US-PS 34 84 575 bekannt, von einer weiteren Schutzgasdüse umgeben sein. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Beeinflussung des Lichtbogens, der Elektrode, des Schweißbades sowie des pulsierenden Gasstromes durch die Umgebungsluft verhindert

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:

In der Zeichnung ist in vergrößerter Darstellung ein Brenner 40 veranschaulicht, bei dem die Gasdüse eine die Elektrode 15 umgebende Ringdüse 41 ist. Der Brenner 40 besteht im wesentlichen aus einem Elektrodenführungsrohr 42, welches mit einer Stromleitung verbindbar ist, einem das Rohr 42 umgebenden und auf demselben aufgespannten Innenteil 43, einem den Innenteil umfassenden Außenteil 44, der von einem aus zwei ineinander geschobenen Hülsen 45 und 46 gebildeten Mantel umschlossen ist. Innenteil 43 und Außenteil 44 sind an ihrem dem abschmelzenden Elektrodenende 36 zugewandten Teil konisch verjüngend ausgebildet. Ferner weist der Innenteil 43 am dem konischen Teil gegenüberliegenden zylindrischen Bereich ein Außengewinde 47 auf, welches mit einem Innengewinde 48 im Außenteil 44 in Verbindung steht. Durch Verdrehen von Innenteil 43 und Außenteil 44 entsteht ein mehr oder weniger großer Ringspalt 49, welcher über den zwischen Innen- und Außenteil 33,44 vorgesehenen Ringkanal 50 und die Bohrungen 51, 52 mit einer Leitung für den pulsierenden Gasstrom verbunden ist. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der pulsierende Gasstrom gleichmäßig auf das Elektrodenende 36 einwirkt. Vorteilhaft beträgt der Winkel 53 etwa 5° bis 75°, vorzugsweise etwa 10° bis 30°. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung hat der Winkel 15°.

Um den pulsierenden Gasstrom mit einem zweiten Gasstrom zu umgeben, ist ein Ringkanal 54 vorgesehen, welcher durch entsprechende Aussparungen in der Hülse 45 und 46 gebildet wird. Der Ringkanal 54, der über Bohrungen 55 mit dem Innenraum 56 des Brenners

in Verbindung steht, ist über eine Leitung 57 an die Gasversorgungseinrichtung angeschlossen.

Die Bauteile 42, 43 und 44 sowie 45 und 46 sind gegeneinander an einem gemeinsamen Brennerhalter 59 fixiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode unter Schutzgas, insbesondere CO2, mit einem Schweißbrenner, der eine Gasdüse mit einem die Elektrode umgebenden Gasausströmkanal und ein der Gasdüse zugeordnetes Gasimpulsgerät zur Erzeugung eines pulsierenden Gasstrahles aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausströmkanal (49) der Gasdüse (33) so geformt ist, daß der pulsierende Gasstrahl kegelmantelförmig auf das abschmelzende Ende (36) der Elektrode (15) zu verläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (33) eine die Elektrode (15) umgebende Ringdüse (41) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (41) aus einem Innenteil (43) und einem Außenteil (44) besteht, wobei Innenteil (43) und Außenteil (44) an dem, dem abschmelzenden Ende (36) der Elektrode (15) zugewandten Bereich konisch verengend ausgebildet und im konischen Bereich in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (33) von einer weiteren Schutzgasdüse (45,46) umgeben ist.