DE3330723A1

DE3330723A1 - Method of prolonging the service life of electrodes in electrical resistance welding machines

Info

Publication number: DE3330723A1
Application number: DE19833330723
Authority: DE
Inventors: Franz 7000 Stuttgart Armbruster; Fritz 7022 Leinfelden-Echterdingen Baumann; Hermann 7024 Filderstadt Mann; Albano Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Paoli De; Rainer Dipl.-Ing. 7317 Wendlingen Schwab
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-07
Also published as: IT1176627B; CH663741A5; IT8422406A0

Abstract

A proposed method of prolonging the service life of electrodes in electrical resistance welding machines provides for the electrode tip (6, 7) to be surrounded by a shielding gas, in order to prevent weakening of the tip (6, 7) as a result of oxidation. In order to feed the shielding gas to the electrode tip (6, 7), a gas nozzle (8) is provided which is attached to the electrode shaft (5) and has a gas outlet opening (17) through which the electrode tip (6, 7) passes. <IMAGE>

Description

Verfahren zum Erhöhen der Standzeit der ElektrodenProcedure for increasing the service life of the electrodes

von Maschinen zum elektrischen Widerstandsschweißen Stand der Technik Beim Widerstandsschweißen, insbesondere beim Punktschweißen, ist die Qualität der Schweißverbindung unter anderem abhängig von der Elektrodenkraft und dem Elektroden#urchmesser. Veränderungen des Elektrodendurchmessers gehen auf die unvermeidbare Abnutzung der Elektrodenspitze zurück.of machines for electrical resistance welding state of the art With resistance welding, especially with spot welding, the quality is the Welded connection depending on the electrode force and the electrode diameter, among other things. Changes in the electrode diameter are due to the inevitable wear and tear of the Electrode tip back.

Bekannte Elektroden besitzen einen im Querschnitt kräftigen Schaft, der in der Lage ist, die erforderlichen Belastungen zu übertragen. An diesen Schaft schließt sich eine in die eigentliche Spitze auslaufende Verjüngung an, deren Stirnfläche die Berührungsfläche beim Schweißen bildet.Known electrodes have a shaft with a strong cross-section, who is able to transfer the necessary loads. To this shaft is followed by a taper running out into the actual tip, its end face forms the contact surface during welding.

Beim Schweißvorgang ist die Elektrodenspitze hohen Temperaturen ausgesetzt, was zur Folge hat, daß die Spitze unter der Einwirkung der Elektrodenkraft breitgedrückt und die Berührungsfläche somit unerwünscht vergrößert wird. Dies beeinträchtigt naturgemäß die Qualität der Schweißverbindung.During the welding process, the electrode tip is exposed to high temperatures, with the result that the tip is pressed wide under the action of the electrode force and the contact area is thus undesirably enlarged. This affects naturally the quality of the welded joint.

Um einer Verformung der Elektrodenspitze entgegenzuwirken und deren Standzeit zu erhöhen verwendet man Werkstoffe spezieller Legierung und speziellen Aufbaus mit guter elektrischer Leitfähigkeit sowie hoher Verschleiß- und Temperaturfestigkeit. Auch ist es bekannt, den Elektroden ein besonderes Kühlsystem zuzuordnen, das für eine rasche Abführung der beim Schweißvorgang entstehenden Wärme sorgt.To counteract any deformation of the electrode tip and their To increase the service life one uses materials of special alloy and special Structure with good electrical conductivity as well as high wear and temperature resistance. It is also known to assign a special cooling system to the electrodes that is used for ensures rapid dissipation of the heat generated during the welding process.

Es hat sich gezeigt, daß die Elektrodenspitze beim Schweißvorgang nicht nur einer hohen Wärmebelastung, sondern auch Oxidationseinflüssen ausgesetzt ist, die das Elektrodenmaterial angreifen und zu seitlichen Ausfressungen an den Elektrodenspitzen führen können.It has been shown that the electrode tip during the welding process Not only exposed to high heat loads, but also to the effects of oxidation that attack the electrode material and cause side erosions on the Lead to electrode tips.

Dadurch kann die Spitze soweit geschwächt werden, daß sie der Druckbelastung beim Schweißvorgang nicht mehr gewachsen ist und abknickt.As a result, the tip can be weakened to such an extent that it can withstand the pressure load has no longer grown during the welding process and kinks.

Durch die DE-OS 22 65 065 ist es bekannt, bei Lichtbogenschweißgeräten mit abschmelzender Elektrode ein Schutzgas zu verwendet, das als pulsierender Gasstrom das abschmelzende Ende der Elektrode beaufschlagt. Dieser Gasstrom soll bewirken, daß sich der am Elektrodenende ausbildende Tropfen ablöst und kurzschlußfrei von der Elektrode zum Werkstück geschleudert wird. Es geschieht also ein gesteuerter, durch die Frequenz des pulsierenden Gasstromes kontrollierter und vorbestimmter Tropfenübergang.From DE-OS 22 65 065 it is known for arc welding devices With a melting electrode, a protective gas is used as a pulsating gas flow applied to the melting end of the electrode. This gas flow should cause that the drop forming at the end of the electrode becomes detached and is short-circuit-free from the electrode is thrown towards the workpiece. So there is a controlled, controlled and predetermined by the frequency of the pulsating gas flow Drop transfer.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Elektrodenspitze auf einfache Weise vor Oxidationseinflüssen und deren Auswirkungen geschützt ist, so daß sich bei Verwendung von thermisch hoch belastbaren Elektrodenmaterialien, beispielsweise Wolfram, Wolfram-Rheniumlegierungen oder Molybda"n-Legierungen, eine gleichbleibende Güte der Schweißverbindung bei hoher Standzeit der Elektroden ergibt.Advantages of the invention The method according to the invention with the characterizing Features of the main claim, on the other hand, has the Advantage that the Easily protect the electrode tip from the effects of oxidation and their effects is protected, so that when using thermally highly resilient electrode materials, for example tungsten, tungsten-rhenium alloys or molybda "n alloys, a consistent quality of the weld joint with a long service life of the electrodes.

In den Unteransprüchen sind eine Reihe vorteilhafter und zweckmäßiger Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgeführt. So kann den Elektroden å je eine Gasdüse zugeordnet sein, die einen Einlaßkanal für das Schutzgas sowie einen im Bereich der Elektrodenspitze angeordneten Gasauslaß aufweist. Die Gasdüse kann vorteilhaft eine die Elektrode umgebende Ringdüse sein. Dadurch wird erreicht, daß die Elektrodenspitze gleichmäßig von allen Seiten umströmt wird, wobei das Schutzgas gleichzeitig für eine zusätzliche Kühlung der Elektrodenspitze sorgt.In the subclaims a number are more advantageous and expedient Devices for performing the method according to the invention are listed. So can each of the electrodes has a gas nozzle assigned to it, which has an inlet channel for the Has protective gas and a gas outlet arranged in the region of the electrode tip. The gas nozzle can advantageously be an annular nozzle surrounding the electrode. Through this it is achieved that the electrode tip is evenly flown around from all sides, the protective gas at the same time for additional cooling of the electrode tip cares.

Ein besonders guter Schutz der Elektrodenspitze wird ferner dadurch erzielt, daß der Gasauslaß der Düse.This also provides particularly good protection for the electrode tip achieved that the gas outlet of the nozzle.

so geformt ist, daß der Schutzgasmantel kegelmantelförmig auf das Ende der Elektrode zu verläuft. Um den Gasverbrauch gering zu halten kann der Gasauslaß als konische Öffnung ausgebildet sein, deren Mantelfläche etwa parallel zur Kegelmantelfläche der Elektrodenspitze verläuft und diese mit geringem Abstand umgibt.is shaped so that the protective gas jacket is conical on the To the end of the electrode. The gas outlet can be used to keep gas consumption low be designed as a conical opening, the outer surface of which is approximately parallel to the outer surface of the cone the electrode tip and surrounds it at a small distance.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die Figur zeigt die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Längsschnitt.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and in the following description explained. the Figure shows the essential for the invention parts of a device for implementation of the proposed method in a longitudinal section.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Figur sind mit 1 und 2 das miteinander zusammenarbeitende Elektrodenpaar einer Maschine zum elektrischen Widerstandsschweißen bezeichnet. Die miteinander zu verschweißenden Werkstücke tragen die Bezugszahlen 3 und 4. Die Elektroden sind als Massivelektroden ausgebildet und bestehen, wie die Elektrode 1 zeigt, aus einem zylindrischen Schaft 5 und einer als Kegelstumpf ausgebildeten Spitze 6 bzw. 7. Die Stirnfläche der Kegelstümpfe liegt während des Schweißvorgangs unter erheblichem Druck auf den miteinander zu verschweißenden Werkstücken 3, 4 auf. Die Elektroden bestehen deshalb aus Werkstoffen mit hoher Temperatur- und Kriechfestigkeit, beispielsweise aus Wolfram, einer Wolfram-Rheniumlegierung oder einer Molybdän-Legierung, damit sie den beim Schweißvorgang auftretenden hohen Drücken und Temperaturen standhalten und die Elektrodenspitze sich nicht plattdrückt.Description of the exemplary embodiment In the figure, 1 and 2 the cooperating pair of electrodes of a machine for electrical Referred to as resistance welding. Carry the workpieces to be welded together the reference numerals 3 and 4. The electrodes are designed as solid electrodes and consist, as the electrode 1 shows, of a cylindrical shaft 5 and a formed as a truncated cone tip 6 or 7. The end face of the truncated cones lies under considerable pressure on each other during the welding process welded workpieces 3, 4. The electrodes are therefore made of materials with high temperature and creep resistance, for example made of tungsten, a tungsten-rhenium alloy or a molybdenum alloy, so that they do not exceed the high levels that occur during the welding process Withstand pressures and temperatures and the electrode tip does not flatten.

Um die Elektrodenspitze gegen eine durch Oxidation hervorgerufene Schwächung, insbesondere gegen seitliches Anfressen, und dem damit verbundenen Abknicken unter Belastung zu schützen sind die Elektroden 1, 2 im Bereich ihrer Spitzen 6 bzw. 7 von einem Schutzgasmantel umgeben.Around the electrode tip against one caused by oxidation Weakening, especially against side pitting, and the associated kinking The electrodes 1, 2 in the area of their tips 6 are to be protected under load or 7 surrounded by a protective gas jacket.

Als Schutzgas wird vorzugsweise ein Inertgas oder ein Mischgas, welches zum überwiegenden Teil aus einem inerten Gas wie Stickstoff, Argon oder Helium besteht, verz wendet.An inert gas or a mixed gas, which consists mainly of an inert gas such as nitrogen, argon or helium, apply.

Eine Vorrichtung zum Zuführen und Verteilen des Gases im Bereich der Elektrodenspitze ist in Verbindung mit der Elektrode 1 gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Gasdüse 8. Diese hat einen zylindrischen Körper 9 mit einer Bohrung 10, die vom Schaft 5 der Elektrode 1 durchgriffen wird. Der Körper 9 ist in geeigneter Weise, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Klemmhalterung, am Schaft 1 befestigt. Ein im Bereich der Bohrung 10 angeordneter Dichtring 11 verhindert ein Ausströmen des Gases nach oben.A device for supplying and distributing the gas in the area of The electrode tip is shown in connection with the electrode 1. The device consists of a gas nozzle 8. This has a cylindrical body 9 with a bore 10 through which the shaft 5 of the electrode 1 extends. The body 9 is more suitable Manner, for example by means of a clamping bracket (not shown) on the shaft 1 attached. A sealing ring 11 arranged in the area of the bore 10 prevents a Outflow of the gas upwards.

Außer der Bohrung 10 enthält der Körper 9 einen Anschlußstutzen 12 für einen Gaszuführungsschlauch 13 sowie eine im Stutzen ausgebildete Gaszuführungsbohrung 14. Diese Bohrung mündet in eine Ringkammer 15 im Innern des Körpers 9. Von der Ringkammer 15 aus erstreckt sich ein Gasauslaß 16, der die Elektrodenspitze 6 umgibt. Der Gasauslaß ist so geformt, daß der durch ihn austretende Schutzgasmantel kegelmantelförmig auf das abgeplattete Ende der Elektrodenspitze 6 zu verläuft.In addition to the bore 10, the body 9 contains a connecting piece 12 for a gas supply hose 13 and a gas supply bore formed in the nozzle 14. This bore opens into an annular chamber 15 inside the body 9. From the A gas outlet 16, which surrounds the electrode tip 6, extends from the annular chamber 15. The gas outlet is shaped so that the protective gas jacket exiting through it is cone-shaped towards the flattened end of the electrode tip 6.

Im Ausführungsbeispiel ist der Gasauslaß 16 als eine nach unten weisende konische Öffnung 17 im Körper 9 ausgebildet. Die Mantelfläche dieser Öffnung verläuft parallel zur Kegelmantelfläche der Elektrodenspitze 6 und umgibt diese mit geringem Abstand. Dieser enge Ringspalt reduziert den Schutzgasverbrauch und sorgt außerdem dafür, daß die Schutzgasströmung der Kontur der Elektrodenspitze 6 folgt. Durch diese Umströmung wird außerdem die Wärmeabfuhr an der Elektrodenspitze verbessert, was sich wiederum auf die Standzeit der Elektrode günstig auswirkt.In the exemplary embodiment, the gas outlet 16 is designed as a downward one conical opening 17 formed in the body 9. The outer surface of this opening runs parallel to the conical surface of the electrode tip 6 and surrounds it with little Distance. This narrow annular gap reduces the shielding gas consumption and also ensures that the protective gas flow follows the contour of the electrode tip 6. By this circulation also improves the heat dissipation at the electrode tip, which in turn has a positive effect on the service life of the electrode.

Um den Gasverbrauch weiter zu reduzieren, kann die Gaszufuhr so gesteuert werden, daß der Schutzgasmantel lediglich während des Schweißvorgangs vorhanden ist, während bei abgehobener Elektrode die Gaszufuhr abgestellt ist.In order to further reduce gas consumption, the gas supply can be controlled in this way that the protective gas jacket is only present during the welding process while the gas supply is turned off when the electrode is lifted.

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Claims

Claims method for increasing the service life of the electrodes of machines for electrical resistance welding, characterized in that the electrode tip (6, 7) from a continuously flowing at least during the welding process Inert gas jacket is surrounded.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the electrodes (l, 2) are each assigned a gas nozzle (8) which an inlet hole (14) for the protective gas and one in the area of the electrode tip (6, 7) arranged gas outlet (16).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the gas nozzle (8) is an annular nozzle surrounding the electrode (1, 2).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the gas outlet (16) of the nozzle (8) is shaped so that the protective gas jacket is cone-shaped towards the end of the electrode tip (6, 7).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the gas outlet (16) is designed as a conical opening (17) in the body (9) of the gas nozzle (8), the The outer surface runs approximately parallel to the conical outer surface of the electrode tip (6, 7) and surrounds it at a small distance.