DE2610216A1

DE2610216A1 - Schweisszange

Info

Publication number: DE2610216A1
Application number: DE19762610216
Authority: DE
Inventors: Helmut Bezold
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-03-11
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1977-09-22

Description

Schweißzange
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißzange, bestehend aus relativ zueinander bewegbaren StromzufUhrungsarmen und daran befestigten Elektroden zur Punktachweißung zwischen räumlich nur schwer zugänglichen Teilen, wie z.B. Steuerstabführungsrohren von Kernreaktorbrennelementen und Befestigungslaschen an Abstandshaltergittern.
Die Durchführung von Punktschweißungen mit Widerstands schweißzangen ist an sich altbekannter Stand der Technik. Im Gegensatz zu Schweißmaschinen, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten, sind die Widerstandsschweißzangen verhältnismäßig handliche Geräte, sie bestehen, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, aus dem Schweißtransformator 4, den beiden Schweißarmen 2 und 3 und den daran befestigten Elektroden 8 und 9. Zur leichteren Führung dieser Geräte werden diese oftmals über Seilzüge, Gewichte oder Federn gewichtsentlastet.
Wie in dieser Figur etwas übertrieben dargestellt, biegen sich die Schweißarme 2 und 3 bei Aufgabe des Schweißdruckes auf die Elektroden. Dies hat zur Folge, daß die Schweißpunkte nicht mehr diametral am Werkstück 5, beispielsweise einem Rohr anliegen.
In dem dargestellten Fall sollen Laschen aus Blech 6 und 7 aufgeschweiß werden. Durch die Biegung der Elektrodenarme 2 und 3 entsteht zwischen den zu verschweißenden Teilen, also den Laschen und dem Rohr, eine tangentiale Kraftkomponente. Entsprechend niedere Reibwerte zwischen Elektrode und Lasche einerseits und dem Rohr und der Lasche andererseits bewirken ein Gleiten der beteiligten Teile. Während der Entstehung der Schweißlinse setzt schmelzflüssiges Metall die Reibung stark herab, so daß sogar eine Bewegung zwischen dem Rohr und der Lasche, also den zu verbindenden Teilen, eintritt, was oftmals nicht nur zu schlechten Schweißergebnissen, sondern auch zu Passungsungenauigkeiten fuhren kann.
Es sind daher bereits Vorschläge gemacht worden, diese Erscheinungen dadurch zu vermeiden, daß die Elektrodenarme 2 und 3 parallel verlaufen und in ihrer Längsrichtung gegeneinander verschoben werden. Die eigentlichen Schweißelektroden wurden dann gemäß Fig. 2 an seitlichen kurzen Armen dieser Elektrodenzuführung angebracht.
In den deutschen Patentschriften Nr. 655 208 und 696 821 wurde dieses System bereits näher beschrieben. In der letztgenannten Patentschrift wurde auch der Vorschlag gemacht, die Elektrodenträger, also die Arme 3 oder 4 gegeneinander zu überkreuzen, um dadurch die Induktivität derselben herabzusetzen.
In der Praxis hat sich Jedoch herausgestellt, daß auch diese Schweißzangenkonstruktionen für manche Fälle, wo auf kleinstem Raum gearbeitet werden muß und wo es auf besonders hohe Präzision ankommt, nicht brauchbar sind. Dies ist z.B. der Fall in der Kernreaktortechnik,wo Steuerstabführungsrohre mit den Abstandshaltern für die Brennstäbe eines Brennelementes genau und zuverlässig miteinander verschweißt werden müssen. Die Schweißpunkte müssen dort in aller nächster Nähe der Abstandshaltergitter selbst gesetzt werden, außerdem stehen die Steuerstabführungsrohre verhältnismäßig dicht aneinander, so daß die Schweißzange genügend klein sein muß, um die Schweißstellen selbst zu erreichen.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Stromzuführungsarme als koaxial ineinander angeordnete Rohre ausgebildet sind, daß die Elektroden an einem Ende dieser Arme seitlich so ange- bracht sind, daß sie dicht neben dem äußeren Rohr einander gegenüberstehen und daß die koaxialen Rohre zur Kontaktierung der Schweißstelle axial gegeneinander verschiebbar sind.
Diese koaxiale Anordnung der Stromzuführungen, die voneinander nur durch eine Isolierstoffhülse, z.B. aus Teflon getrennt sind, ergibt praktisch das Minimum an induktivem Widerstand, das konstruktiv erreichbar ist. Andererseits ist damit auch eine sehr exakte mechanische Führung gegeben, wobei auch die notwendige Sicherung gegen gegenseitige Verdrehung konstruktiv keinerlei Schwierigkeiten macht.
Zur näheren Erläuterung dieses Aufbaues sei auf die Fig. 3, 4 und 5 verwiesen. Die Fig. 3 stellt eine Seitenansicht einer.
derartigen Schweißzange dar, der Schweißtransformator 4, der auch den Verschiebemechanismus bzw. den Druckmechanismus für die Elektroden enthält, ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV - IV von Fig. 3, aus dem eine Möglichkeit zur Verdrehsicherung der beiden Arme 22 und 32 ersichtlich ist. An diesen Armen sind die Elektroden 8 und 9 an kurzen Auslegern befestigt. Diese können nach Fig. 4 symmetrisch zu den Elektrodenarmen angeordnet sein oder auch in einer Tangentialebene, siehe Fig. 5. Letztere Anordnung der Elektroden 8 und 9 eignet sich für die Anbringung von Schweißungen in nächster Nähe von Oberflächen, wie z.B. Abstandshaltergittern von Brennelementen, wie sie bereits einleitend erwähnt wurden.
Insbesondere aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß eine tangentiale Druckkomponente, wie im Beispiel nach Fig. 1 aus dem Stande der Technik hier nicht mehr vorkommen kann. Ausgedehnte Versuche haben erwiesen, daß die früher durch derartige Druckkomponenten hervorgerufenen Verbiegungen an den mehrere Meter langen Steuerstabführungsrohren von-Brennelementen, die manchmal eine langwierige Nacharbeit erforderten, nunmehr beseitigt sind.
Damit hat sich gezeigt, daß die eingangs gestellte Aufgabenstellung hinsichtlich räumlicher Anordnung, niedriger induktiver Widerstände und einwandfreiem Verlauf des Schweißdruckes durch diese neue Form einer Schweißzange voll erreicht ist.
Selbstverständlich kann die Art der Anbringung der Schweißelektroden an den konzentrischen Stromzuführungsarmen auch anders gestaltet werden, genauso wie die konstruktive Durchführung der Verdrehungssicherung. Insbesondere die Art der Elektrodenanordnung wird sich dabei nach der Geometrie der zu behandelnden Werkstücke zu richten haben.
3 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprtlche Schweißzange, bestehen aus relativ zueinander bewegbaren und und und daran befestigten Elektroden zur Punktschweißung zwischen räumlich nur schwer zugänglichen Teilen wie Steuerstabführungsrohren von Kernreaktorbrennelementen und Befestigungslaschen an Abstandshaltergittern, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsarme als koaxial ineinander angeordnete Rohre ausgebildet sind, daß die Elektroden am einen Ende dieser Arme seitlich so angebracht sind, daß sie dicht neben dem äußeren Rohr einander gegenüberstehen und daß die koaxialen Rohre zur Kontaktierung der Schweißstelle axial gegeneinander verschiebbar sind.
2. Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Ende des koaxialen rohrförmigen Stromzuführungssystems eine die gegenseitig axiale Bewegung erlaubende, eine gegenseitige Verdrehung Jedoch verhindernde konstruktive Gestaltung an sich bekannter Ausführung vorgesehen ist.
3. Schweißzange nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektroden praktisch in einer Tangentialebene zum äußeren Stromzuführungsrohr angeordnet sind.