DE2533098A1 - Schweisspistole fuer schutzgaslichtbogenpunktschweissen - Google Patents

Description

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ZSCHOKKH WARTMANN AG, Brugg (Schweiz)

Schwoisspintole für Schutzgaslichtbogenpunktschweisr.cn

Die Erfindung betrifft eine Schweisspistole für Schutzgar.lichtbogenpunktschweissen, nachfolgend "Schweissnieten" genannt, mit sich aufbrauchender Elektrode und mit Kühlung durch ein Medium.

Die bekannten Schweisspistolen haben den Nachteil, dass sie für das Schwelcsnieten nicht gut geeignet sind.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine speziell für das Schweissnieten bzw. für das Schutzgaslichtbogenpunktschweissen konzipierte Schweisspistole zu schaffen.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch:

- Mittel zum Andrücken des Kopfes der Schweisspistole an das zu verschweisscn-Jo Gut;

- eine Vorrichtung zum Auslenken des Lichtbogens.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zum Lichtbogenschmelzpunktüchweissen,

Fig. 2 die Schweisspistole,

Fig. 3 einen Teil des Kopfes der Schweisspistolc für Zwnngslagenschwcissen,

Fig. Λ einen Querschnitt einer SchmelzpunkIschweicsung.

In der Fig. 1 ist eine Anlage zum LichLbogenschmclzpunklschwoissen schomatisch dargestellt. Der Schweissgleichrichter 1 mit Kons LanIspannungsverhalten liefert den Schweissstrom zur Schwoisspislole 10. Der Schweissstrom wird mittels des Schalters 5 nur eine kurze Zeit von z. B. einigen Sekunden eingeschaltet. Der sogenannte elektrische Sclnvoiss'/.oi Lbegrenzer sei im Kasten 1 angeordnet. Dieser Schweisszeitbogrenzer wird, wie später noch erläutert, von einem Schalter 11 an der Sclnveisspistole IO betätigt. Zur Anlage gehört auch das Drahtvorschubgerät 2. Die Drahtelektrode ist in dem Vorschubgerät auf einer grossen Spule aufgewickelt. Die Drahtelektrode gelangt aus dem Vorschubgerät über das Kabel 9 in die Schweisspistolc 10. Der Schalter 6 im Vorschubgerät 2 sorgt dafür, dass der Drahtvorschub nur zu bestimmten Zeiten eingeschaltet wird. Der Schalter 6 wird ebenfalls vom Steuerknopf 11 in Tätigkeit gesetzt. Ferner gehören zur Anlage ein Behälter für das Schutzgas und eine Schutzgasnachlauf s teuerung 3. Der Schalter 7 der Nachlaufsteuerung wird von der Schweisspistole her in Tätigkeit gesetzt. Die Anlage enthält auch die Kühlung A. Es handelt sich meistens um einen Behälter mit Kühlmedium, z. B. Wasser oder Gas. Dies richtet sich danach, ob die Schweisspistole gasgekühlL oder wassergekühlt wird. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, das Schutzgas als Kühlmedium in der Schweisspistole zu verwenden. Der SchweisssIrorn, die Drahtelektrode, das Schutzgas und das Kühlmedium gelangen über das Kabel 9, welches separate Leitungen bzw. Kanäle aufweist, in die Schwcisspislole 10. Die Fig. zeigt die Schweisspistole 10 auf die beiden Bleche 12 und 13 aufgesetzt. Durch Andrückinittel, welche im Zusammenhang mit der nächsten Figur beschrieben worden ist der Kopf der Schweisspistole eng an die Oberfläche des einen zu verschwcissenden Blechs 13 angepresst. In dieser Stellung kann nun der

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Schweissvorgang, dun man als Lichtbogenschrnelzpunktschweissen oder, wegen . seines nietähnlichen Aussehens und Festigkeitsverhai Lens, als Schweissnieten bezeichnet, erfolgen. Die Auslösung des Schweissvorganges erfolgt in jedem Falle mittels des Steuerknopfes 11, der die Schaltor 5, 6, 7 in entsprechender V/eise betätigt. Die Schweisspistole enthält ausserdem eine Voriichtung 14 zum Auslonken des Lichtbogens. Diese Vorrichtung 14 kann, wie später noch näher erläutert wird, entweder mechanisch oder elektromagnetisch ausgebildet sein. Wie später noch näher erklärt wird, erfolgt die Auslenkung des Lichtbogens während des Schwoissvorganges, um dadurch ein zylindrisches Schweissbad zur Vergrösserung des Anschlussquerschnittes zwischen den zu verbindenden Teilen 12 und 13 zu erhalten.

Die Fig. 1 zeigt in gestrichelter Darstellung die Schweisspistole 10 in einer sogenannten Zwangslagenposition. Bei dem Schweissen am senkrecht angeordneten Blech 13 kann das flüssige Schweissbad nicht der Schwerkraft folgend fortfHessen, sondern bleibt, infolge der besonderen Konstruktion der Badsicheriui^rJ im Kopf der Schweisspistole, an der gewünschten Stolle der zu verschweissendvn Bleche 12 und 13. Es ist auch ohne weiteres möglich, mit dieser Schweisspistole überkopfzuschweissen.

Die Fig. 2 zeigt die Schweisspistole 10. Die Schweisspistole enthält einen Schaft 20, an dessen einem Ende das Schlussstück 21 zur Aufnahme des Kabels 9 angebracht ist und an dessen anderem Ende das Anschlussstück 22 für das Austrittsstück 23 der Drahtelektrode angeordnet ist. Der Schweissstrorn, der mittels Kabel 9 übertj^agen wird, wird am Anschlussstück 21 abgenommen und gelangt über das Rohr 20 zu der Halterung 23. Dort wird der Schweissstrorn übertragen auf die Drahtelektrode, welche aus dem Kabel 9 kommend in den Schlauch 24 transportiert wird und durch das Haltestück 23, welches aus Metall ist, aus dessen Oeffnung zu der Schweissstelle gelangt. Der Schlauch 24 ist in vielen Fällen aus einem stabilen Kunststoffmaterial mit einem günstigen Reibungskoeffizienten hergestellt. Das Schutzgas, welches aus dem Gasnachlaufregler 3 über das Kabel 9 in die Schweisspistole 10 transportiert wird, wird im Kopf der Schweisspistole eingeführt. Diese Einführung ist mit 25 angedeutet. Das Schutzgas gelangt in den Raum zwischen den Konstruktionsteilen 22. 23 und dem übrigen Kopf.

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Hierdurch ist gewährleistet, dass der Lichtbogen und auch das Schweissbad sich in einer vollständigen Schutzgasatmosphäre befinden. Als Schutzgas kommt entweder ein inertes Gas, z. B. Argon (MIG), oder ein aktives Gas wie z. B. CCL (MAG) in Frage. Das Kühlwasser, welches aus der Kühlanordnung 4 der Fig. 1 über das Kabel 9 in die Schweisspistole 10 transportiert wird, gelangt gemäss Fig. 2 in den Einlauf 26 und kühlLerst einmal über die Hohlräume 27 den Kopf der Schweisspistole und wird dann über nicht dargestellte Kanäle in den Hohlraum hineingebracht, der zwischen dem Rohr 20 und dem Schlauch ?A im oberen Teil der Schweisspistolo sich befindet. Dieser Raum ist zur besseren Darstellung mit 28 bezeichnet. Am Anschlussstück 21 fliesst das Kühlwasser aus der Schweisspistole heraus und gelangt über Kabel 9 in die Kühlanordnung 4 hinein und wird dort wieder auf die KühJ temperatur gebracht. Anstelle des Wassers kann auch ein Kühlgas verwendet werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, das Schutzgas als Kühlung zu verwenden. Zu diesem Zwecke müsste das Schutzgas über don Einlass 25 (Fig. 2) nicht nur im Kopf der Schweisspistole fliessen, sondern auch im Raum 28. Der Schweisskopf 29 ist über ein Gelenk 30 mit dem übrigen Teil der Schweisspistole verbunden. Im Schweisskopf ist ein Elektromagnet 31 vorgesehen, welcher don Schweisskopf fest an die Oberfläche des Bleches 13 drückt. Der Haltemagnet kann auch ein Permanentmagnet sein. ,Während des Schweissvorganges bleibt also der Schweisskopf 29 fest mit der zu verschweissenden Stelle im Blech verbunden. Im Kopf 29 ist ein Schwenkkopf 30 angeordnet, der frei schwenken kann. Das Rohr 20 und somit die Teile 22, 23 sind in dem Schwenkkopf 30 bcfestic Die zuletzt genannte Anordnung kann daher relativ zum Kopf 29 verschwenkt werden. Das Schwenken geschieht durch einen Exzenter 32, der mechanisch angetrieben wird. Dieser Exzenter bewirkt eine kreisende Bewegung, so dass die Düse bzw. das Kontaktrohr 23', aus welchem die Drahtelektrode heraustritt, in kegelförmige Bewegungen versetzt wird: Dies ist in der Fig. 2 durcli eine gestrichelte Linie gezeichnet. Durch diese mechanische Bewegung des Kontaktrohfes 23 erfährt die Drahtelektrode die gleiche Bewegung, so dass das Schmelzbad im Blech 13 weitgehend zylindrisch ist, was im Zusammenhang mit der Fig. 4 noch näher beschrieben wird.

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Selbstverständlich kann die Schweisspistole der Fig. 2 auf die mechanische "Auslenkung" des Lichtbogens verzichten. In diesem Fall müssten mehrere Elektromagneten in einem bestimmten Abstand um den Raum 33 angeordnet sein. Ein magnetisches Wechselfeld sorgt dafür, dass der Lichtbogen bei stillstehendem Kontaktrohr 23 in gleicher Weise ausgelenkt wird wie eben beschrieben. Daher ergibt sich in diesem Fall der gleiche Effekt. Der Raum 33 der in Fig. 2 gezeigten Schweisspistole wird nach unten, d. h. zur Oberfläche des Bleches 13, durch einen Keramikring 34 abgeschlossen. Dieser Kerariiikring hat die Aufgabe, den Schutzgasraum 33 dichL gegenüber der Atmosphäre abzufichl.iessen und das Schweissbad zusammenzuhalten. Dies ist wichtig, da der Drahtvorschub 2 die Drahtelektrode während des Schweisovorganges, der ca. eine bis fünf Sekunden dauert, mit einer Vorschubgeschwindigkeit von ca. 15 in pro Sekunde zur Schweissstelle transportiert. Während der Schweisszeit wird diese grosse Drahtmenge geschmolzen durch einen Schweissstrom, der eine Belastung von 300 bis 400 Amp. pro mm2 ergibt. Gleichzeitig wird auch das Blech 13 aufgeschmolzen. Hierdurch entsteht während der sehr kurzen Schweisszeit ein gronr.er. Schweissbad, welches durch den Keramikring 34 zusammengehalten wird. Während der Schweisszeit wird der Lichtbogen entweder über den Exzenter 32 oder über Aunlenkmagnete ausgelenkt, so dass sich eine gute Schweissnietung ergibt.

Die Fig. 3 zeigt den Kopf 29 der Schweisspistole 10 mit dem Keramikring 34, welcher in diesem Fall noch besonders ausgebildet ist. Der Keramikring 34 dor Fig. 3 ist nur in Richtung Blech 13 offen. In Richtung Zufuhr der DrahtelekLrode 35 bzw. in Richtung Schutzgas 36 ist der Keramikring 34 geschlossen mit einer Anzahl von Oeffnungen 37. Die Oeffnungen 37 dienen dazu, das Schutzgas durchzulassen, aber nicht das Schweissbad herauszulassen. Für den Durchtritt der Drahtelektrode 35 ist die Oeffnung grosser als die anderen. Anstelle der Oeffnungen ist auch lediglich eine poröse Badsicherung mit einem Durchgang für das Schweisszusatzmaterial anwendbar.

Die Fig. 4 zeigt eine mit der Schweisspistole 10 durchgeführte Schweissnietung zwischen den Blechen 13 und 12. Die Schweisslinse hat einen ziemlich grossen Anschlussquerschnitt. Das Schweissbad war weitgehend zylindrisch. Dies kam nur durch die kreisende Bewegung bzw. Auslenkung des Lichtbogens während des kurzen Schweissvorganges zustande.

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Abschliessend wird kurz die Wirkungsweise des Schwoissnietens geschildert. Nachdem am Steuergerät 1 (Fig. 1) die entsprechenden Parameter für Schweissstrom, Schweisszeit, Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrodc, Strömungsgeschwindigkeit do? Schutzgases und des Kühlmediumr; eingestellt wurden, wird die Schweisspistole 10 auf die zu vorschweissende Stelle aufgesetzt und haftet dort. Nun wird der Steuerknopf 11 betätigt, welcher den Schweissvorgang für das Punktschv/oissen auslöst. Der SchweissGtrom und dia Vor&chubgeschwir digkeit werden eingestellt. Das Schutzgas und die Kühlung sind bereits seit einiger Zeit in Betrieb. Als Schutzgas wird in diesem Pall CCL verwendet. Dir Schweisselektrode hat einen Durchmessser, der zwischen 1 und 3,20 mm liegt, und besteht, je nach Verwendungszweck, aus einem geoignolen Metall. Sie kann mit entsprechender Füllmasse gefüllt sein (Fülldraht).

Das Schweissnietverfahren wird u. a. im Stahlhochbau (Traywerke aus Walz- und Blechprofilen), im Stahlleichtbau (Rohkonstruktionen), im Blechbau (Schalttafel, Schrankbau) und bei der Herstellung von PiaLtentracworkon verwendet.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Schweisspistole für Schutzgaslichtbogenpunktschweissen mit sich aufbrauchender Elektrode und mit Kühlung durch ein Medium, gekennzeichnet durch:

   - Mittel (31) zum Andrücken des Kopfes der Schweisspistole (10) an das zu verschweissende Gut (13);

   - eine Vorrichtung (14) zum Auslenken des Lichtbogens.

   2. Pistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Andrücken einen Haftmagneten (31) und einen Abstandshalter (34), der auch zur Badsicherung dient, enthalten.

   3. Pistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter ein Ring (34) aus Keramikmaterial ist.

   4. Pistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Auslenken des Lichtbogens ein mechanisch angetriebener Exzenter (32) ist, der das entfernte Ende der Pistole (10) in kreisende oder oszillierende Bewegungen versetzt, wobei das an der Schweisstelle haftende Ende (29) der Pistole (10) ruhig bleibt.

   5. Pistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zum Auslenken des Lichtbogens Magnete enthält, die durch ein magnetisches Wechselfeld den Lichtbogen in kreisende oder oszillierende Bewegungen versetzen.

   11. Juli 1975
   Gp/r/li

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