DE2331415B2 - Kontaktfuehrungsduese fuer ein lichtbogenschweissgeraet mit abschmelzender elektrode - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktführungsdüse für ein Lichtbogenschweißgerät mit abschmelzender Elektrode, mit einer festen Backe und einer zur festen Backe hin beweglichen Backe zum Andrücken an die zwischen den Backen gleitend vorschiebbare Elektrode, wobei die eine Backe aus hartem, elektrisch schlecht leitendem Werkstoff und die andere, an eine Schweißstromquelle angeschlossene Backe aus weichem, elektrisch gut leitendem Werkstoff besteht.

Aus den US-PS 23 47 646, US-PS 32 49 734 und der DT-AS 15 40 922 ist es bekannt, die feste Backe aus t>^r> weichem, gut stromleitendem Werkstoff und die bewegliche Backe aus hartem, verschleißfestem und elektrisch schlecht leitendem Werkstoff herzustellen. In diesen bekannten Fällen darf jedoch nur ein geringer Kontaktverschleiß zugelassen werden, wenn die seitliche Versetzung der Elektrode durch'den Kontaktverschleiß nicht zulässige Werte überschreiten soll. Die feste Kontaktbacke muß oft ausgewechselt werden, was für den Schweißbetrieb störend ist. Besonders ungünstig werden diese Verhältnisse beim Schweißen mit hohen Stromstärken, die eine beschleunigte Abnützung mit sich bringen, wie auch beim Schweißern mit zwei zusammenwirkenden, dem gleichen Schweißbad zugeführten Elektroden, deren Spitzen untereinander stets eine bestimmte Lage einnehmen müssen.

Durch die DT-PS 7 57 040 ist es bekannt, eine Kontaktführungsdüse mit zwei beweglichen Kontaktbacken, die aus dem gleichen, elektrisch gut leitenden Werkstoff bestehen, herzustellen. Damit wird eine einigermaßen gleichmäßige symmetrische Abnützung der beiden Kontaktbacken erreicht und eine Versetzung der Elektrode innerhalb der Kontaktführungsdüse während des Betriebes im wesentlichen vermieden. Die Anordnung der einander gegenüberstehenden Kontaktbacken läßt aber nur einen geringen Verschleiß zu, da sich die beiden Kontaktbacken bereits nach kurzer Betriebszeit hindernd in den Weg kommen.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Kontaktführungsdüse zu schaffen, bei der die Elektrodenführung vom Kontaktverschleiß nicht beeinflußt wird und deren stromführende Backe eine lange Standzeit besitzt.

Die erfindungsgemäße Kontaktführungsdüse ist dadurch ausgezeichnet, daß die Backe aus hartem, elektrisch schlecht leitendem Werkstoff die feste Backe ist, während die Backe aus weichem, elektrisch gut leitendem Werkstoff die bewegliche Backe ist. Als schlecht leitende Werkstoffe werden hier alle Werkstoffe bezeichnet, deren elektrische Leitfähigkeit nicht höher als ein Zehntel der Leitfähigkeit des Kupfers ist. Vorzugsweise besteht die feste Backe aus gesintertem Aluminiumoxyd oder aus irgend einem anderen verschleißfesten, elektrisch isolierenden, keramischen Werkstoff.

Bei der erfindungsgemäßen Kontaktführungsdüse geht der Verschleiß der festen Backe nur sehr langsam vor sich, da die Werkstoffe der angegebenen Art an sich verschleißfester als elektrisch gut leitende Werkstoffe sind und außerdem der bei der Kontaktbacke auftretenden Erhitzung durch Strpmwärme und der Funkenerosion nicht unterworfen sind. Daraus folgt, daß man bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Abnützung der als Kontaktbacke dienenden beweglichen Backe ohne Bedenken lange fortschreiten lassen kann, da die Abnützung der beweglichen Backe die Lage des Elektrodenquerschnilts der Kontaktführungsdüse nicht ändert.

Die erfindungsgemäße Kontaktführungsdüse ist vorzugsweise so auszubilden, daß die Breite mindestens der einen Backe nicht größer als die Breite der Elektrode ist und daß die bewegliche Backe eine Abnutzlänge von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 25 mm, aufweist. Unier »Abnutzlänge« (auch als »Abnutztiefe« bezeichnet) ist dabei die sich quer zur Vorschubrichtung der Elektrode erstreckende Länge desjenigen Abschnittes der Backe zu verstehen, der abgenutzt werden kann, bevor die Backe gebrauchsunfähig wird.

Die Erfindung soll jetzt an Hand der Zeichnung näher erklärt werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Zwillingskontaktführungsdüse, die ein erstes Ausführungsbeispiel der

Erfindung darstellt, zum Teil im Schnitt längs l-l in Fig. 3,

F i g. 2 einen Schnitt längs 11-11 in F i g. 1,

F i g. 3 eine Vorderansicht der Kontaktführungsdüse (von rechts in F i g. 1 gesehen),

F i g. 4 und 5 Schnitte längs IV-IV bzw. V-V in F i g. 1,

Fig.6 Einzelheiten der Kontaktführungsdüse in perspektivischer Darstellung,

F i g. 7 eine Seitenansicht einer Zwillingskontaktführungsdüse, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, zum Teil im Schnitt längs VII-VII in Fig. 8,

F i g. 8 eine Vorderansicht der Kontaktführungsdüse (von links in Fig. 7 gesehen), zum Teil im Schnitt längs VIII-VlII der Fig. 7,und F i g. 9 einen Schnitt längs IX-IX der F i g. 8.

Die in Fig. 1 bis 6 dargestellte Zwillingskontaktführungsdüse hat einen am unteren Ende eines stromleitenden Rohres 2 befestigten Gerätekörper 1. Das obere Ende des Rohres 2 ist mit einer Klemme einer Schweißstromquelle elektrisch verbunden und an einem (nicht dargestellten) Gestell befestigt, das mit einem Vorschubgerät für die beiden drahtförmigen Elektroden 4, 5 versehen ist, die durch das Rohr 2 hindurch der Kontaktführungsdüse zugeleitet werden. Die Elektroden werden je durch ein Paar in den Gerätekörper 1 eingesetzter Führungsbuchsen, und zwar eine obere Buchse 3a und eine untere Buchse 36, geführt, die aus einem wärmebeständigen und verschleißfesten Werkstoff bestehen, z. B. aus gesintertem Aluminiumoxyd. Zwei stabförmige Kontaktbacken 7, 8 für die Drähte 4 bzw. 5 sind in einem gemeinsamen Führungskanal des Körpers 1 quer zu den Drähten beweglich. Die Kontaktbacken 7, 8 haben einen zylindrischen Querschnitt, abgesehen von einem abgeflachten Teil, an dem die Kontaktbacken aneinander anliegen und dadurch gegen Drehen gesichert sind. Der Führungskanal erstreckt sich an den Elektroden 4,5 vorbei. Die Wand des zwischen den Elektroden 4,5 und der Mündung des Kanals (rechts in Fig. 1) liegenden Abschnitts des -to Kanals ist mit Nuten 11 versehen, in die zwei Stützbacken 9,10 eingesetzt sind. Die Stützbacken sind als rechtwinklig parallelepipedische Scheiben aus keramischem Werkstoff, z. B. gesintertem Aluminiumoxyd, ausgeführt. Sperrbleche 12, 13 sichern die Stützbacken 9,10 in der dargestellten Lage, in der jede Stützbacke mit ihrer der Kontaktbacke zugewandten geraden Kante gegen den sich zwischen den Führungsbuchsen 3a, 3b erstreckenden Draht 4 bzw. 5 anliegt. Jede Kontaktbacke 7,8 ist mittels einer Schraube 32,33 so mit einem Anschlußglied 16 bzw. 17 verbunden, das mittels eines biegsamen Leiters 18 bzw. 19 mit dem Rohr 2 elektrisch verbunden ist.

Ein Zylinderblock 20, der am Gerätekörper 1 mittels der Schrauben 14, 15 befestigt ist, enthält zwei mit einem gemeinsamen Deckel 23 versehene Zylinder 21, 22. Kolbenstangen 26,27 übertragen die Druckkraft der Kolben 24,25 auf die Anschlußglieder 16,17 und somit auf die Kontaktbacken 7, 8. Die Arbeitskammern der Zylinder werden mit Druckluft durch einen im Zylinderdeckel vorgesehenen Kanal 28 versorgt, der mit einer Druckluftleitung 34 verbunden ist. Der Zylinderdeckel ist außerdem mit zwei Bohrungen 29, 30 versehen, die oben an die Zufuhrleitung 35 bzw. die Rückleitung 36 eines Kühlwasserzirkulationssystems h> angeschlossen und unten durch einen im Zylinderblock 20 und im Gerätekörper 1 vorgesehenen Kühlwasserkanal 31 verbunden sind.

Die Kontaktbacken 7,8 werden an die Elektroden 4,5 mil der von den Kolben 24, 25 gelieferten konstanten Kraft angedrückt. Die Endflächen der Kontaktbacken können anfänglich eben oder mit einer der Elektroden angepaßten, im Querschnitt halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Nut (F i g. 2) versehen sein. Die während des Betriebes sich ergebende Abnützung vertieft allmählich diese Nut, so daß ihre Wände zuerst die Elektrode und später auch die Stützbacke überragen werden.

Fig.6 zeigt eine Kontaktbacke 7 zusammen mit der Elektrode 4 und der Stützbacke 9 gegen das Ende der Lebensdauer der Kontaktbacke. Die Abnützung der Kontaktbacke bewirkt keine Änderung der Lage der Elektrode in bezug auf den Gerätekörper, da diese Lage durch die Stützbacke 9 bzw. 10 und die Führungsbuchsen 3e, 3b festgelegt wird.

Die Endfläche jeder der Stützbacken 9, 10 kann gegebenenfalls mit einer Nut versehen sein, um die Führungswirkung der Buchsen 3a, 3b zu ergänzen und um den Anpreßdruck des Drahtes auf die Stützbacke besser zu verteilen.

Die Kontaktbacken können aus unlegiertem Kupfer oder aus einer Kupferlegierung mit einer gegenüber unlegiertem Kupfer erhöhten Verschleißfestigkeit, z. B. aus Kupfer mit einem kleinen Gehalt an Beryllium oder Zirkonium, bestehen. Die Lebensdauer der Kontaktbakke ist zur Abnutzlänge proportional. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, eine Abnutzlänge von mindestens 40 mm zu wählen, wenn nicht besondere Gründe dagegen sprechen.

Die während der Lebensdauer einer Kontaktbacke (die einen Arbeitstag oder mehrere Arbeitstage betragen kann) bewirkte Abnützung der Stützbacken 9, 10 ist im allgemeinen vernachlässigbar. Wenn erforderlich, können sie nach Entfernen der Sperrbleche 12, 13 leicht ersetzt werden. Beim Auswechseln der Kontaktbacken 7, 8 verfährt man wie folgt: Der Zylinderblock 20 wird losgeschraubt; die Anschlußglieder 16, 17 und die Kontaktbacken 9,10 werden aus dem Kanal 6 nach hinten herausgezogen; die verbrauchten Kontaktbakken werden losgeschraubt und an deren Stelle die neuen Kontaktbacken angeschraubt, wonach das Gerät in der umgekehrten Reihenfolge wieder zusammengebaut wird.

Die Verwendung eines besonderen pneumatischen Zylinders für jede der Kontaktbacken gewährleistet eindeutig festgelegte Kontaktbedingungen bei beiden Elektroden. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß der Kontaktdruck auch beim Schweißen mit einer einzigen Elektroden der gleiche bleibt. Die Kontaktbacken werden durch die gekühlte Wand des Führungskanals 6, die mit der Mantelfläche der Kontaktbacken in Berührung steht, wirksam gekühlt.

Wenn eine Neigung zur Ansammlung von Spritzern an der Unterseite des Gerätes auftreten sollte, was u. U. vorkommen kann, wird man zweckmäßig das Gerät mit einem an der Unterseite leicht lösbar befestigten, mit Löchern für das Durchtreten der Schweißdrähte versehenen Schutzschirm aus Asbestpappe od. dgl. versehen.

Die Fig. 7 bis 9 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Gehäuse 37 der Kontaktführungsdüse ist am unteren Ende eines stromieitenden Rohres 38 befestigt, das oben mit einer Klemme einer Schweißstromquelle elektrisch verbunden und an einem (nicht dargestellten) Gestell befestigt ist, das mit einem Vorschubgerät für zwei drahtförmige

Elektroden 39, 40 versehen ist, die durch das Rohr 38 hindurch dem Kontaktgerät zugeleitet werden. Das Gehäuse ist mit zwei abnehmbaren Seitenblechen 41,42 und mit einem Boden 43 versehen, der mit einem Kühlmittelkanal 44 und Anschlüsse 45, 46 zur Zu- bzw. Abfuhr eines Kühlmittels versehen ist.

Zur Führung der beiden Elektroden sind zwei Führungsbahnen vorgesehen, die je aus einer Reihe von Führungsbuchsen 47a, die in das Gehäuse 37 eingesetzt sind, und einer in den Boden 43 eingesetzten Führungsbuchse 47i> bestehen. Die Buchsen bestehen aus einem wärmebeständigen und verschleißfesten Werkstoff. Zwei Stützbacken 49, 50 für die Elektroden 39, 40 sind zwischen einem Rumpfteil 48 des Gehäuses und dem Boden 43 so eingepaßt, daß ihre Arbeitsflächen 51, 52 die durch die Buchsen 47a, 476 geführten Elektroden tangieren. Die Stützbacken bestehen je aus einer Scheibe aus gesintertem Aluminiumoxyd oder einem anderen verschleißfesten, elektrisch isolierenden oder schlecht leitenden Werkstoff. Die Dicke der Scheibe ist etwas kleiner als der Elektrodendurchmesser.

Die beiden Kontaktbacken 53, 54 sind je am unteren Ende eines um eine gemeinsame Achse 55 drehbaren Armes 56, 57 befestigt. Die Achse ist in eine Bohrung des Rumpfteiles 48 mit Preßsitz eingepaßt. Die Arme 56, 57 sind je mit einem Hebel 58 bzw. 59 drehfest und elektrisch leitend verbunden. Die Hebel sind je am einen Ende mit einer Zugstange 62 bzw. 63 gelenkig verbunden und am anderen Ende mit einem biegsamer Schweißstromleiter 60 bzw. 61 elektrisch verbunden Die beiden Zugstangen werden je von einem (nichi dargestellten) Druckluftzylinder betätigt. Die beider Schweißstromlciter 60, 61 sind an eine Klemme einei Schweißstromquelle angeschlossen. Die Arme 56, 5/ und die Hebel 58,59 bestehen vorzugsweise aus Kupfer Die Kontaktbacken 53, 54 bestehen aus Kupfer mil einem kleinen, die Verschleißfestigkeit erhöhender Gehalt an Beryllium oder Zirkonium.

Die Breite jeder Kontaktbacke 53, 54 ist wesentlict größer als der Elektrodendurchmesser. Durch die untei der Einwirkung der Elektroden fortgehende Abnützung der Kontaktbacken werden sich somit in derselber Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 6 Nuter ausbilden, deren Wände die Stützbacken 49, 5( überragen.

Die in den oben beschriebenen Beispielen verwende ten Elektroden weisen runde Querschnittsform auf unc können entweder aus massiven Drähten oder au; Metallröhren, die eine Pulverfüllung enthalten, beste hen. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung rundei Elektroden beschränkt, sondern kann ebensowohl au Kontaktführungsdüsen für streifenförmige Elektroder angewendet werden. Die Breite der Kontaktbacke sollte in diesem Falle vorzugsweise nicht größer als di( Breite des Streifens sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kontaktführungsdüse für ein Lichtbogenschweißgerät mit abschmelzender Elektrode, mit einer festen Backe und einer in Richtung zur festen Backe beweglichen Backe zum Andrücken an die zwischen den Backen gleitend vorschiebbare Elektrode, wobei die eine Backe aus hartem, elektrisch schlecht leitendem Werkstoff und die andere an eine Schweißstromquelle angeschlossene Backe aus weichem, elektrisch gut leitendem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Backe aus hartem, schlecht leitendem Werkstoff die feste Backe (9, 10; 49, 50) ist, während die Backe aus weichem, elektrisch gut leitendem Werkstoff die bewegliche Backe (7,9; 53,54) ist.

2. Kontaktführungsdüse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die feste Backe (9, 10; 49, 50) aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht.

3. Kontaktführungsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen in einem Gehäuse (1; 37) untergebracht sind, das mit einer aus verschleißbarem Werkstoff bestehenden Führungsbuchse (3b, 47 b) für die aus dem Raum zwischen den Backen (7, 9 bzw. 8, 10; 49, 53 bzw. 50, 54) austretende Elektrode versehen ist.

4. Kontaktführungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen in einem Gehäuse (1; 37) untergebracht sind, das mit einer aus verschleißfestem Werkstoff bestehenden Führungsbuchse (3a; 47a^ für die sich in Richtung zum Backenpaar (7,9 bzw. 8,10; 49,53 bzw. 50,54) bewegende Elektrode vorgesehen ist.

5. Kontaktführungsdüse nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, bei welcher die Breite mindestens einer Backe nicht größer als die Breite der Elektrode ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Backe (7,8; 53,54) eine sich quer zur Vorschubrichtung der Elektrode erstreckende Abnutzlänge von mindestens 10 mm aufweist.

6. Kontaktführungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der beweglichen Backe (7, 8; 53, 54) wesentlich größer als die Breite der Elektrode ist, während die Breite der festen Backe (9, 10; 49, 50) nicht größer als die Breite der Elektrode ist, so daß die feste Backe in die durch die Abnützung sich allmählich ausbildende Nut in der beweglichen Backe hineinreicht.