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MIG-Schweißbrenner
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Die Erfindung betrifft einen NIG-Schweißbrenner mit einem Brennerkörper,
durch welchen eine abschmelzende Drahtelektrode in der Drahtführungsbohrung eines
stromführenden Kontaktrohres geführt ist, wobei die Schweißstelle durch eine am
vorderen Brennerende konzentrisch zur Drahtelektrode angeordnete Gasdüse mit einem
Inertgas beaufschlagbar ist.
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Unter Schutzgasschweißen werden diejenigen Verbindungsverfahren zusammengefaßt,
die mit Hilfe eines Schutzgaschleiers während des Lichtbogenschweißens die Schweißstelle
und die Wärmeeinflußzone vor einer Gasaufnahme aus der Atmosphäre und damit vor
Oxydation schützen. Eines dieser Schutzgas-Schweißverfahren ist das Metall-Inert-Cas-Schweißen,
welches in der Praxis und Fachliteratur meist abgekürzt als MIG-Schweißen bezeichnet
wird. Der Lichtbogen wird hier zwischen einer metallischen, abschmelzenden, als
Zusatzmaterial dienenden Drahtelektrode und dem Werkstück gezogen, wobei die Schweißstelle
gleichzeitig über eine ringförmige und am vorderen Brennerende angeordnete Gasdüse
mit einem Inertgas, insbesondere mit Argon, beaufschlagt wird. Das #IG-Schweißen
kann für fortlaufende Verbindungsschweißungen aber auch für teil- oder vollmechanisiertes
Punktschweißen eingesetzt werden.
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Beim Einsatz des MIG-Schweißens für das teil- oder vollmechanisierte
Punktschweißen wird die Drahtelektrode über die Drahtführungsbohrung eines im Brennerkörper
angeordneten
stromführenden Kontaktrohres zugeführt, wobei die Stromübertragung
auf die Drahtelektrode am vorderen Ende des Kontaktrohres erfolgen soll. Die Drahtführungsbohrung
im Kontaktrohr ist jedoch einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, da die geförderte
Drahtelektrode die Bohrung ausschleift. Als Folge dieses Verschleißes findet die
Stromübertragung dann nicht mehr exakt an der Kontaktrohrspitze, sondern undefiniert
im Schweißbrenner statt. Diese undefinierte Stromübertragung führt dann aber zu
einem unkontrollierten Werkstoffübergang beim Schweißen und zu einem ungleichmäßigen
Rückbrennen der Drahtelektrode. Diesem Mangel mußte bisher durch regelmäßiges Auswechseln
des Kontaktrohres Rechnung getragen werden, wobei das Auswechseln hohe Rüstzeiten
erforderte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen MIG-Schweißbrenner
für das teil- oder vollmechanisierte Punktschweißen mit abschmelzenden Drahtelektroden
zu schaffen, bei welchem eine von Verschleißerscheinungen zumindest weitgehend unabhängige
definierte Stromübertragung auf die Drahtelektrode am vorderen Ende der Drahtführung
gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vordere
Ende des axial im Brennerkörper verschiebbaren Kontaktrohres eine durch den Vorschub
der Drahtelektrode gegen die Kraft einer Schließfeder lösbare Spannzange trägt.
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Bei dem erfindungsgemäßen MIG-Schweißbrenner trägt also das axial
verschiebbar im Brennerkörper angeordnete Kontaktrohr an seinem vorderen Ende eine
Spannzange, welche die Drahtelektrode beim Schweißvorgang durch die über eine Schließfeder
aufgebrachte Spannkraft zentrisch spannt, und damit eine sichere und definierte
Stromübertragung gewährleistet.
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Beim Vorschub der Drahtelektrode öffnet sich die Spannzange gegen
die Kraft der Schließfeder und gibt die Drahtelektrode
frei. Sobald
die Drahtelektrode dann wieder zum Stillstand kommt, schließt sich die Spannzange
erneut und hält die Drahtelektrode fest.
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Die Spannzange besteht vorzugsweise aus einer Wolfram-Kupfer-Legierung.
Derartige Wolfram-Kupfer-Legierungen, die sich beim Widerstandsschweißen als Elektrodenwerkstoff
bewährt haben, zeichnen sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit und gute elektrische
Eigenschaften aus.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Kontaktrohr
und die Spannzange einstückig miteinander verbunden. Bei dieser einstückigen Ausbildung
wird einerseits die Herstellung und die Montage erleichtert und andererseits eine
sichere Stromübertragung vom Kontaktrohr auf die Spannzange gewährleistet.
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Die Kontaktierung des axial verschiebbaren Kontaktrohres erfolgt vorzugsweise
über einen Schleifkontakt, wobei dieser Schleifkontakt dann zweckmäßigerweise einem
am hinteren Ende des Kontaktrohres befestigten Kontaktkörper zugeordnet wird.
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Durch eine derartige im Bedarfsfalle leicht auswechselbare Paarung
von Schleifkontakt und Kontaktkörper kann dann bei geeigneter Auswahl der Werkstoffe
bzw. Kontaktoberflächen eine definierte und absolut sichere Stromübertragung auf
das axial verschiebbare Kontaktrohr gewährleistet werden.
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Eine besonders einfache Ausbildung der Spannzange wird erreicht, wenn
diese mit ihrem Außenkonus durch die Kraft der Schließfeder in einen Innenkonus
des Brennerkörpers ziehbar ist. Die Schließfeder ist dann vorzugsweise als eine
das Kontaktrohr umgebende und an einem Stützring des Kontaktrohres abgestützte Schraubendruckfeder
ausgebildet. Ist der Stützring dabei axial verstellbar auf dem Kontaktrohr ange-
ordnet,
so kann durch eine entsprechende axiale Verstellung die Vorspannung der Schließfeder
eingestellt werden. Die Vorspannung der Schließfeder kann dann so eingestellt werden,
daß einerseits beim Vorschub der Drahtelektrode ein sicheres Öffnen der Spannzange
gewährleistet ist und andererseits eine möglichst hohe Spannkraft erreicht wird.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 einen axialen Schnitt durch einen MIG-Schweißbrenner
in stark vereinfachter schematischer Darstellung und Figur 2 eine stirnseitige Draufsicht
auf die Spannzange des in Figur 1 dargestellten MIG-Schweißbrenners.
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In Figur 1 ist ein mit Bk bezeichneter Brennerkörper zu erkennen,
der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und sich in seinem oberen Bereich
zu einem fest mit ihm verbundenen Kühlkörper K hin konisch erweitert. Unmittelbar
unterhalb der konischen Erweiterung ist der Brennerkörper Bk mit einem Außengewinde
versehen, auf welches eine sich zum vorderen Brennerende hin erstreckende ringförmige
Gasdüse Gd aufgeschraubt ist. Außerdem ist in den unteren Bereich des Brennerkörpers
Bk eine axiale Führungsbohrung Fb eingebracht, an welche sich ein zum unteren Ende
hin geöffneter Innenkonus Ik anschließt. In der Führungsbohrung Fb ist ein hohlzylindrisches
Kontaktrohr Kr axial verschiebbar geführt, wobei an das untere bzw. vordere Ende
dieses hohlzylindrischen Kontaktrohres Kr eine Spannzange Sz angeformt ist, deren
rückwärtiger Außenkonus Ak durch die Kraft einer Schließfeder Sf in den Innenkonus
Ik des Brennerkörpers Bk gezogen wird. Die Schließfeder Sf ist dabei als eine das
Kontaktrohr
Kr umgebende und an einem Stützring Sr des Kontaktrohres
Kr abgestützte Schraubendruckfeder ausgebildet, die in einer erweiterten Bohrung
Bo1 des Brennerkörpers Bk untergebracht ist und sich auf der dem Stützring Sr gegenüberliegenden
Seite auf dem Absatz zwischen der Bohrung Bol und der engeren Führungsbohrung Fb
abstützt. Der Stützring Sr besitzt ein Innengewinde, mit welchem er auf ein entsprechendes
Außengewinde des Kontaktrohres Kr aufgeschraubt ist und von oben her über mit Gf
bezeichnete Bohrungen zur Einstellung der Vorspannung der Schließfeder Sf verstellt
werden kann. Die Vorspannung der Schließfeder Sf wird über den Stützring Sr dann
so eingestellt, daß einerseits eine möglichst hohe Spannkraft erreicht wird und
andererseits ein sicheres Öffnen der Spannzunge Sz beim Vorschub einer Drahtelektrode
gewährleistet ist.
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Auf das obere Ende des Kontaktrohres Kr ist ein Kontaktkörper Kk aufgeschraubt,
welcher im Bereich einer erweiterten Bohrung Bo2 des Brennerkörpers Bk von einem
ringförmigen Schleifkontakt Sk umschlossen ist, welcher zur Erzielung einer elastischen
radialen Andruckkraft im Kontaktbereich mit gleichmäßig über den Umfang verteilten
radialen Schlitzen versehen ist. Der oben ringförmig geschlossene Bereich des hartversilberten
Schleifkontakts ~Sk ist auf einen zylindrischen Vorsprung eines hohlzylindrischen
Kontaktträgers Kt aufgepreßt, welcher seinerseits in dem Kühlkörper K durch Hartlöten
befestigt ist. Andererseits ist der Kontaktträger Kt in eine Bohrung Bo3 des Brennerkörpers
Bk eingeschraubt und verbindet somit den Kühlkörper K mit dem Brennerkörper Bk.
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Die Zuführung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Drahtelektrode
erfolgt von oben her mit Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Vorschubeinrichtung
durch den indirekt wassergekühlten Kühlkörper K und die Drahtführungsbohrung Dfb
des Kontaktrohres Kr hindurch bis zu der Spannzange Sz, aus deren Zentrierbohrung
Zb das Ende der Draht-
elektrode dann hervorsteht. Bei Stillstand
der Drahtelektrode wird die Spannzange Sz durch die Druckkraft der Schließfeder
Sf mit ihrem rückwärtigen Außenkonus Ak in den Innenkonus Ik des Brennerkörpers
Bk gezogen. Aus der in Figur 2 in einem größer gewählten Maßstab dargestellten stirnseitigen
Draufsicht auf die Spannzange Sz geht hervor, daß die Spannzange mit drei radialen,
um Winkel von 1200 zueinander versetzten Schlitzen Sch versehen ist. Auf diese Weise
wird die Druckkraft der Schließfeder Sf, welche den Außenkonus Ak in den Innenkonus
Ik zieht, in eine radiale Spannkraft umgesetzt, welche die durch die Zentrierbohrung
Zb hindurchgeführte Drahtelektrode zentrisch spannt. Durch dieses zentrische Spannen
ist dann auch eine definierte Stromübertragung von der Spannzange Sz auf die Drahtelektrode
gewährleistet. Zur weiteren Verringerung des Verschleißes und zur Erzielung möglichst
guter elektrischer Eigenschaften werden das Kontaktrohr Kr und die daran angeformte
Spannzange Sz aus einer Wolfram-Kupfer -Legierung mit 80% Wolfram und 20% Kupfer
hergestellt.
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Die Stromzuführung zu der Spannzange Sz erfolgt über den stromführenden
Kühlkörper K, den Kontaktträger Kt, den Schleifkontakt Sk und den Kontaktkörper
Kk, welcher dann über das Kontaktrohr Kr mit der Spannzange Sz verbunden ist.
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Bei einem Vorschub der Drahtelektrode wird die Spannzange Sz gegen
die Kraft der Schließfeder Sf aus dem Innenkonus Ik gedrückt, d.h. die Spannzange
Sz öffnet sich dann selbsttätig und gibt die Drahtelektrode frei. Sobald die Drahtelektrode
zum Stillstand kommt, zieht die Schließfeder Sf die Spannzange Sz dann wieder in
den Innenkonus Ik, wodurch ein zentrisches Spannen der Drahtelektrode und ein definierter
Stromübergang gewährleistet werden.
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Beim Punktschweißen wird die Schweißstelle durch die am
vorderen
Brennerende die Drahtelektrode konzentrisch umgebende de Gasdüse Gd mit Argon beaufschlagt.
Die Zufuhr dieses Inertgases erfolgt konzentrisch zur Drahtelektrode durch den Kühlkörper
K hindurch und durch die Schlitze des Schleifkontakts Sk hindurch zunächst in die
Bohrung Bo2. Von dort aus gelangt das Inertgas dann über die als Gasdurchführungen
dienenden Bohrungen Gf des Stützringes Sr in die Bohrung Bol. Die Bohrung Bo1 ist
dann über Gasaustrittsöffnungen Ga mit dem zwischen Gasdüse Cd und Spannzange Sz
gebildeten Ringraum verbunden. Ein geringerer Teil der zugeführten Inertgasmenge
gelangt außerdem direkt über die Drahtzuführungsbohrung Dfb und die Schlitze Sch
der Spannzange Sz zur Schweißstelle.
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8 Patentansprüche 2 Figuren
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