DE3643640A1 - Fuehrungs- und kontakthuelse fuer metall-lichtbogen-schweissen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Führungs- und Kontakt­ hülse (in der Schweißtechnik üblicherweise "Kontaktrohr" genannt) für Metall-Lichtbogen-Schweißen, insbesondere mit Schutzgas, mit einem zentrisch die Hülse durchlaufenden Ka­ nal zur Führung und Kontaktierung eines Schweißdrahtes zur Hülsenmündung und mit einem der Hülsenmündung abgekehrten Endbereich zur lösbaren Verbindung mit einem Kontaktstock.

Bei dem Metall-Schutzgas-Schweißen wirkt auf einen Schweiß­ draht von etwa 0,8 bis 1,2 mm Durchmesser eine Belastung bis ca. 350 Ampere. Hierbei stellt die Übertragung der Strom­ stärke auf den Schweißdraht ein Problem dar, welches zu un­ gleichmäßigem Stromübergang sowie zu erhöhtem Verschleiß und unerwünschter Kontaktbildung führen kann. Es muß daher eine bestimmte Kontaktfläche und ein bestimmter Kontaktdruck vor­ gesehen sein.

Bei Schweißautomaten muß der Schweißdraht genau auf die je­ weils vorgesehene Schweißnaht justiert sein, so daß hier vornehmlich gerade gerichtete Schweißdrähte Anwendung fin­ den. Damit fehlt jedoch der zur Funktion unbedingt erforder­ liche Kontaktdruck.

Zur Erzeugung dieses Kontaktdruckes sind bereits verschie­ dene Vorrichtungen bekannt. In einem Fall ist die Führungs- und Kontakthülse so ausgebildet, daß der durch den zentri­ schen Kanal geschobene Schweißdraht an zwei Stellen unter Federwirkung gegen die Wandung gedrückt wird (DE-OS 33 09 901). Diese Anordnung ist bauaufwendig und unterliegt einem hohen Verschleiß.

Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Füh­ rungs- und Kontakthülse so ausgebildet ist, daß der Kanal mindestens drei in Förderrichtung der Elektrode aneinander anschließende Zonen aufweist, welche als Einführzone, als Übergangszone und als Elektrodenführungs- und Kontaktzone ausgebildet sind (DE-OS 33 30 335). Auch diese bekannte Vorrichtung unterliegt einem unerwünscht hohen Verschleiß und bringt nicht den gewünschten Kontaktdruck.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, eine mehrteilige Füh­ rungs- und Kontakthülse zu schaffen, wobei ein Thermo-Bime­ tall-Element derart wirkt, daß bei thermischer Belastung der Stromkontaktdüse ein Anpreßstück gegen den Umfang des Schweißdrahtes gedrückt wird (DE-OS 31 12 572). Auch diese bekannte Vorrichtung ist einerseits relativ kompliziert auf­ gebaut und damit teuer in der Herstellung und andererseits ist nicht ständig der erforderliche Kontaktdruck gewährlei­ stet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Verbesserung des Kontaktbereichs, das heißt, des Kontakt­ druckes, durch federnde flächige Anpressung zu erzielen, wo­ bei eine lange Lebensdauer gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hülse aus mindestens zwei gegeneinander gepreßte Schalentei­ len besteht, welche jeweils einen Teil des Kanals aufweisen und endseitig mit dem Kontaktstock formschlüssig verbunden sind. Durch die beiden Schalenteile, welche z. B. mit einer Feder oder durch Formschluß gegeneinander gepreßt werden, ergibt sich vorteilhafterweise eine großflächige federnde Anpressung an den Schweißdraht und hieraus resultierend eine Verbesserung des Kontaktbereichs, so daß ein bestimmter Kon­ taktdruck gewährleistet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung befindet sich ein Federring außerhalb des Kontaktbereichs und des vorderen Erwärmungsbereichs, so daß der Federring keinen unerwünsch­ ten Belastungen unterworfen ist. Ein weiterer kostensparen­ der Faktor ergibt sich aus der preisgünstigen Herstellung der beiden Schalenteile der Führungs- und Kontakthülse, z.B. durch spanlose Verformung.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß der Federring im mittleren Bereich axial verstellt werden kann, so daß der Kontaktdruck je nach Abstand von der Kontaktfläche eine Ein­ stellung erfahren kann.

Die Führungs- und Kontakthülse kann darüberhinaus im mittle­ ren Bereich mit einer etwa langlochartigen Ausnehmung verse­ hen sein, welche vorteilhafterweise zum Abstreifen von Ver­ unreinigungen bei der Bewegung des Schweißdrahtes dient.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Führungs- und Kontakthülse, das heißt, das Kontaktrohr, ist einfach in der Herstellung. Eine mechanische Bearbeitung entfällt. Das Gewinde wird mitgepreßt.

Die Kontaktrohrbohrung kann durch den Preßvorgang kaltverfe­ stigt werden, was besonders wichtig bei gutleitenden Werk­ stoffen, wie E-Cu, ist. Die Kontaktrohrbohrung kann be­ schichtet werden (hohe Verschleißfestigkeit oder hohe Leit­ fähigkeit) oder auch stattdessen hochglanzpoliert sein. Wei­ terhin kann die Kontaktrohrbohrung gerade oder in der Boh­ rungsachse beliebig verformt sein. Die Bohrungsgröße kann beliebig angestuft sein; besonders kann die Bohrung in der Mitte größer sein.

Das Kontaktrohr, das heißt, die Führungs- und Kontakthülse, übt einen einstellbaren Kontaktdruck auf die Drahtelektrode aus und fördert dadurch den gleichmäßigen Stromübergang und damit die Gleichmäßigkeit des Schweißvorganges. Durch unter­ schiedlichen Druck der Führungs- und Kontakthülse sind auch schwierig förderbare Werkstoffe, wie beispielsweise Al 99,5, möglich. Der Nachstellweg kompensiert einen Verschleiß des Rohres und erhöht dadurch die Standzeit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Führungs- und Kontakthülse mit einem Kontakt­ stock, teils gebrochen und geschnitten;

Fig. 2 eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schalenteils mit gekrümmtem Verlauf des Kanals;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Schalenteils nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schalenteils mit zwei Teilkanälen nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Vorderansicht des Schalenteils nach Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Schalenteils mit drei ge­ krümmten Teilkanälen nach einer anderen Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 8 eine Vorderansicht der Ausführungsform nach Fig. 7.

Nach Fig. 1 besteht die Führungs- und Kontakthülse 1 aus zwei Schalenteilen 6 und 7, welche durch einen Federring 8 gegeneinander gepreßt werden. Zwischen den beiden Schalen­ teilen 6 und 7 befindet sich ein zentrisch die Führungs- und Kontakthülse 1 durchlaufender Kanal 2 bzw. 2′ zur Führung eines nicht näher dargestellten Schweißdrahtes zur Hülsen­ mündung 3.

Jedes Schalenteil 6, 7 besteht im wesentlichen aus einem Kopfbereich 14, einem mittleren Bereich 9 sowie einem Endbe­ reich 4. Der Endbereich 4 ist mit einem Gewinde 15 versehen und in ein entsprechendes Gegengewinde eines im Schnitt und gebrochen dargestellten Kontaktstockes 5 eingeschraubt.

Im eingeschraubten Zustand liegt die aus den beiden Schalen­ teilen 6 und 7 bestehende Führungs- und Kontakthülse 1 mit einer Schulter 19 gegen die Vorderseite des Kontaktstockes 5, welcher in diesem Bereich zur Erleichterung des Ein­ schraubens mit einer Fase 20 versehen ist. Zwischen dem End­ bereich 4 und dem mittleren Bereich 9 ist ein Absatz 18 kleineren Durchmessers vorgesehen.

Der mittlere Bereich 9 ist als zum Endbereich 14 konisch zu­ laufender Kegelstumpf ausgebildet, welcher mehrere im Ab­ stand nebeneinander liegende Nuten 10, 11, 12, 13 aufweist, welche als Lagerung für den Federring 8 dienen. Hierbei sind die Durchmesser der Nuten 10 bis 13 unterschiedlich groß; befindet sich der Federring 8 beispielsweise in der Nute 10, so ist eine starke Anpreßkraft über den Kanal 2, 2′ auf den nicht näher dargestellten Schweißdraht gegeben; ist dagegen der Federring 8 in der Nute 13 gelagert, so wird nur eine schwache Anpreßkraft auf den Schweißdraht ausgeübt.

Der Kopfbereich 6 ist als kompaktes Teil ausgebildet, so daß hier vorteilhafterweise ein Verschleiß vermieden wird. Durch den Federring 8 im mittleren Bereich der Führungs- und Kon­ takthülse wird auf den Schweißdraht im Kopfbereich 14 je­ weils ein Druck P ausgeübt. Tritt im Laufe der Arbeitsweise des Schweißverfahrens ein Verschleiß auf, so liegt der Be­ reich X vor, welcher als Nachstellweg vorhanden ist, so daß die erfindungsgemäße Führungs- und Kontakthülse eine lange Lebensdauer aufweist.

Im mittleren Bereich 9 besitzt die Führungs- und Kontakt­ hülse 1 eine Ausnehmung 16, welche vorteilhafterweise als rechteckiges Langloch ausgebildet ist. Angrenzend an diese Ausnehmung 16 weist der Kanal 2′ im Kopfbereich 14 eine ke­ gelige Einlaufzone 17 zur erleichterten Einführung des Schweißdrahtes auf.

Durch das Einschrauben der aus den beiden Schalenteilen 6 und 7 bestehenden Führungs- und Kontakthülse in den Kontakt­ stock 5 ergibt sich am Endbereich im Punkt D ein Drehpunkt für die gesamte Einheit. Der Bereich A im Übergang zwischen dem Kontaktstock 5 und dem mittleren Bereich 9 definiert den Anlagepunkt am Kontaktrohr.

Es besteht auch die nicht näher dargestellte Möglichkeit, die Hülse aus drei Schalenteilen aufzubauen und entsprechend durch Federwirkung gegeneinander zu pressen. Weiterhin kann der Endbereich 4 statt eines Gewindes eine andere form­ schlüssige Verbindung mit dem Kontaktstock 5 aufweisen.

Nach Fig. 2 besteht die Möglichkeit, daß zwei Schalenteile 21 und 22 durch einen Federring 25 gegeneinander gepreßt werden, welcher etwa im hinteren Bereich der Anordnung liegt, und zwar auf einer zylindrischen Fläche 28 der beiden Schalenteile 21 und 22. Beide Schalenteile weisen wiederum ein Gewinde 29 auf, sowie einen Kanal 26 und 27, welcher durch eine Ausnehmung 24 im mittleren Bereich unterbrochen ist. Die Kanaltiefe ist bei dieser Ausführung kleiner oder gleich dem halben Drahtelektroden-Durchmesser. Der Federring 25 übt nur eine die beiden Schalenteile 21 und 22 zusammen­ haltende Wirkung aus. Der Radius der Kanäle 26 und 27 kann an der Gewindeseite und an der entgegengesetzten Seite un­ terschiedlich groß sein.

Nach Fig. 3, welche eine Seitenansicht eines Schalenteils 30 darstellt, besteht auch die Möglichkeit, daß der Kanal ge­ krümmt ausgebildet ist mit zwei geradlinigen Bereichen 31 und 33 sowie einem dazwischenliegenden gewölbten Bereich 32. Am hinteren Ende geht der geradlinige Bereich 33 in eine ko­ nische Öffnung 34 über. Fig. 4 zeigte eine Vorderansicht des Schalenteils 30 nach Fig. 3, wobei ersichtlich ist, daß der Durchmesser d der Kanalzonen 31, 32, 33 beispielsweise größer als der zu verarbeitende Draht sein kann; entspre­ chend kann auch der halbe Durchmesser d/2 größer gestaltet sein.

Nach Fig. 5 und 6 besteht auch die Möglichkeit, daß der Ka­ nal 33′ jedes Schalenteils 30′ so ausgebildet ist, daß er im vorderen Bereich in zwei Teilkanäle 37, 38 im harmonischen Kurvenverlauf übergeht, so daß zwei Drahtführungskanäle in diesem Bereich vorhanden sind.

Statt der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 ist auch die Möglichkeit nach Fig. 7 und 8 gegeben, daß der Kanal 33′′ je­ des Schalenteils 30′′ im vorderen Bereich in drei Teilkanäle 38 übergeht, welche Drahtführungskanäle bilden.

Diese beiden vorgenannten Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 bzw. 7 und 8 können insbesondere zur Führung und Kontak­ tierung von zwei oder mehreren stromführenden Drähten beim MIG/MAG-Schweißen dienen. Die Austrittsöffnungen der Drähte im Kontaktrohr 30′ bzw. 30′′ können in einer Reihe, im Drei­ eck oder beliebig angeordnet sein. Der Abstand der Teilkanäle 37 bzw. 38 kann das 1-10-fache (vorzugsweise das 2-4-fache) des Drahtelektrodendurchmessers betragen.

Durch die Anordnung der Drahtelektroden hintereinander gemäß den vorgenannten Ausführungsformen kann vorteilhafterweise die Schweißgeschwindigkeit beim MIG/MAG-Schweißen bei gleicher Nahtqualität deutlich erhöht werden.

Insgesamt besteht die Möglichkeit, den Kanal entweder in un­ terschiedlichem Durchmesser zu gestalten, in mehrere Teilkanäle aufzuteilen oder beliebig zu krümmen. Der Kanal kann darüberhinaus ein- oder mehrfach unterbrochen sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Kanal unterschiedlich zu beschichten, kalt zu verfestigen oder in unterschiedli­ cher Rauhigkeit zu gestalten.

Die Schalenteile 6 und 7 bzw. 21 und 22 bzw. 30 werden vor­ zugsweise durch eine spanlose Verformung hergestellt. Dies kann auch das Anschlußgewinde 15 bzw. 29 mit einbeziehen. Weitere Herstellungsarten, wie z.B. Sintern, Gießen, auf galvanischem Wege, durch mechanische Bearbeitung, sind eben­ falls denkbar. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die beiden Schalenteile statt durch Federkraft auch formschlüssig ge­ geneinanderzudrücken.

Insgesamt wird durch die mehrteilige Ausbildung der Hülse, welche z.B. durch Federkraft gegen den Schweißdraht gedrückt wird, eine Verbesserung des Kontaktbereichs in dem Kanal 2 und 2′ im Endbereich 4 sowie im Kopfbereich 14 erzielt, wo­ bei eine federnde, flächige Anpressung gegeben ist. Durch die Ausnehmung 16 wird vorteilhafterweise ein Abstreifen von Verunreinigungen des Schweißdrahtes bewirkt. Der Federring liegt außerhalb des Kontakt- und vorderen Erwärmungsbe­ reichs, so daß auch hierdurch eine lange Lebensdauer gewähr­ leistet ist. Durch die besondere Gestaltung der Führungs- und Kontakthülse ergibt sich außerdem vorteihafterweise eine Vergleichmäßigung des Verschleißes.

Claims (22)

1. Führungs- und Kontakthülse für Metall-Lichtbogen- Schweißen, insbesondere mit Schutzgas, mit einem zen­ trisch die Hülse durchlaufenden Kanal zur Führung und Kontaktierung eines Schweißdrahtes zur Hülsenmündung und mit einem der Hülsenmündung abgekehrten Endbereich zur lösbaren Verbindung mit einem Kontaktstock, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (1) aus mindestens zwei gegeneinander gepreßten Schalenteilen (6, 7; 21, 22; 30; 30′; 30′′) besteht, welche jeweils einen Teil des Kanals (2, 2′; 26, 27; 31, 32, 33; 33′, 37; 33′′, 38) aufweisen und endseitig mit dem Kontaktstock (5) formschlüssig ver­ bunden sind.

2. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schalenteile durch Federkraft ge­ geneinander gepreßt sind.

3. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schalenteile (6, 7; 21, 22) durch einen Federring (8; 25) miteinander verbunden sind.

4. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Federring (8; 25) im mittleren bzw. hinteren Bereich (9) der Schalenteile (6, 7; 21, 22) ange­ ordnet ist.

5. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Federring (8; 25) fest oder axial verstellbar im mittleren Bereich (9) angeordnet ist und daß der mittlere Bereich (9) zylindrisch oder als zum Endbereich konisch zulaufender Kegelstumpf ausgebildet ist.

6. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mittlere Bereich (9) mindestens eine Nute (10, 11, 12, 13) zur Lagerung des Federrings (8) aufweist.

7. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Hülsenmün­ dung (3) führende, an den mittleren Bereich (9) angren­ zende Kopfbereich (14) kompakt ausgebildet ist.

8. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Be­ reich (9) beider Schalenteile (6, 7; 21, 22) jeweils eine Ausnehmung (16; 24) aufweist.

9. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmung (16; 24) in Form eines Langloches ausgebildet ist.

10. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß angrenzend an die Ausnehmung (16) der Kanal (2′) im Kopfbereich (14) eine kegelige Einlaufzone (17) aufweist.

11. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kon­ taktstock (5) verbundene Endbereich (4) beider Schalen­ teile (6, 7) jeweils mit Gewinde (15; 29) versehen ist.

12. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewinde (15; 29) bis zur Stirnflä­ che des Kontaktstocks (5) einschraubbar ist und an Anla­ gepunkten (A) anliegt.

13. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 11 und 12, da­ durch gekennzeichnet, daß bei in den Kontaktstock (5) eingeschraubtem Gewinde (15) der mittlere Bereich (9) eine gegen den Kontaktstock (14) anliegende Schulter (19) aufweist.

14. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schalenteile formschlüssig gegen­ einander gepreßt sind.

15. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schalenteile fest zusammengepreßte Hälften sind.

16. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal jedes Schalenteils (30) als gekrümmte Bahn (31, 32, 33) ausge­ bildet ist.

17. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal jedes Schalenteils unterschiedliche Durchmesser aufweist.

18. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (33′) jedes Schalenteils (30′) im vorderen Bereich in minde­ stens zwei Teilkanäle (37) aufgeteilt ist.

19. Führungs- und Kontakthülse nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kanal (33′′) jedes Schalenteils (30′′) im vorderen Bereich in drei Teilkanäle (38) über­ geht.

20. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal jedes Schalenteils unterschiedlich beschichtet ist.

21. Führungs- und Kontakthülse nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal jedes Schalenteils kaltverfestigt ist.

22. Führungs- und Kontakthülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal jedes Schalenteils unterschiedliche Rauhigkeit aufweist.