DE4138350A1 - Stromduese fuer schweissbrenner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromdüse für einen Schweißbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch welche der Zusatzdraht dem zu schweißenden Objekt zugeführt wird.

Stromdüsen dieser Art werden z. B. bei Schweißbrennern für die MIG-(Schweißung mit Inertgas), MAG-(Schweißung mit aktivem Schutzgas) und MOG-(Schweißung mit Kernfülldraht) Schweißung angewendet. Bei diesen Verfahren erfolgt die Schweißung in einer Atmosphäre eines inerten oder aktiven Schutzgases, der mit Hilfe eines zwischen der Spitze des Zusatzdrahtes und dem zu schweißenden Material brennenden Lichtbogens in die Naht geblasen wird. Die Atmosphäre kann auch aus Pulver des Kernfülldrahtes oder sowohl aus Pulver als auch aus Gas gebildet werden. Der Zusatzdraht und das Schutzgas werden der Naht durch einen Zuführungsschlauch und den Schweißbrenner zugeführt. In der Spitze des Schweißbrenners befindet sich eine Stromdüse, die ein Loch aufweist, der größer als der Durchmesser des Drahtes ist. Die Stromdüse soll einen elektrischen Kontakt zwischen dem Brenner und dem Zusatzdraht bilden sowie den zuzuführenden Draht abstützen.

Die Stromdüse ist gewöhnlich an einem getrennten Stromdüsenhalter befestigt, der Löcher aufweist, um einem Raum zwischen der Gasdüse und der Stromdüse des Schweißbrenners Schutzgas zuzuführen. Der Stromdüsenhalter ist ferner an einem Halsrohr befestigt, der ein zentrales Loch aufweist, durch das der Zusatzdraht und das Schutzgas einer Schweißstelle durch den Stromdüsenhalter und die Stromdüse zugeführt wird. Diese Teile sind im allgemeinen miteinander mit Hilfe eines Gewindeanschlusses verbunden. Die Stromdüse soll gut Elektrizität und Wärme leiten, aus welchem Grunde sie im allgemeinen aus reinem oder leicht legiertem Kupfer hergestellt ist. Der Stromdüsenhalter besteht aus Kupfer oder Messing.

Die Stromdüse wird beim Schweißen unter Einwirkung der Wärme des Lichtbogens und des durch die Düse strömenden elektrischen Stromes aufgeheizt. Die Stromdüse ist gewöhnlich ziemlich lang und dünn und sie ist an einem Anschlußstück der Stromdüse mit einem kurzen Gewindeanschluß befestigt.

Die gemeinsame Fläche der Stromdüse und des Halters ist hierbei klein und die beim Schweißen entstehende Wärme kann nicht effektiv von der Stromdüse in den Düsenhalter und weiter in das Halsrohr übertragen werden. Die Temperatur der Düse wird besonders in ihrer Spitze ansteigen, und die durch das Erwärmen entstehenden Deformationen verursachen leicht Drahtzufuhrstörungen. Weil das Schutzgas durch Löcher im Stromdüsenhalter, die quer in bezug auf die Mittelachse des Halsrohres und der Stromdüse verlaufen, in den Raum zwischen der Gasdüse und der Stromdüse des Brenners geblasen wird, kann das Schutzgas die Spitze der Stromdüse nicht effektiv abkühlen. Brenner, die mit großen Schweißströmen arbeiten, werden aus diesem Grunde mit Hilfe eines auf verschiedene Weisen angeordneten Wasserumlaufes abgekühlt, um ein übermäßiges Erwärmen zu vermeiden.

Aus der SE-Auslegeschrift 4 01 115 ist ein Schutzgasschweißbrenner bekannt, bei dem die Schutzgasströmung so angeordnet ist, daß sie den Brenner abkühlt. Schutzgas strömt hierbei zwischen dem Zufuhrrohr für den Zusatzdraht und einem dieses umgebenden Rohr, und die Außenfläche des Zufuhrrohres und die Innenfläche des umgebenden Rohres sind wellenförmig ausgebildet, wobei die Wärmeübertragungsfläche größer wird und das zwischen den Rohren fließende Schutzgas das Drahtzuführungsrohr effektiver abkühlt. Die Stromdüse ist ein übliches, mit Hilfe eines Halters an dem Zufuhrrohr befestigtes, langes und schmales Stück. Mit dieser Lösung kann die Erwärmung des ganzen Brenners reduziert werden, aber weil die Konstruktion der Stromdüse ähnlich wie bei anderen üblichen Brennern ist, können die Erwärmungsprobleme der Stromdüse mit Hilfe der in dieser Schrift angegebenen Lösung nicht gelöst werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromdüse für einen Schweißbrenner zu schaffen, die weniger als die bekannten Düsen aufgeheizt wird und mit deren Hilfe die Konstruktion des Brenners vereinfacht werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß die Stromdüse direkt an dem Halsrohr oder an einem durch seine thermische Masse genügend massiven Halter so befestigt wird, daß sie von dem Befestigungsteil wenig hervorspringt.

Der Stromdüse gemäß der Erfindung ist genauer gesagt durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Mit Hilfe der Erfindung werden beachtliche Vorteile erzielt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Konstruktion kann die wärmeleitende Fläche der Stromdüse bedeutend vergrößert werden, ohne die Außenmaße des Schweißbrenners zu vergrößern. Dabei wird die auf die Düse gerichtete Wärme effektiver weg von der Düse übertragen, wobei die thermischen Deformationen kleiner sind. Wenn die Stromdüse beim Schweißen bei einer niedrigen Temperatur gehalten werden kann, werden die Drahtzufuhrstörungen bedeutend herabgesetzt. Die Betriebsstörungen des Schweißbrenners können sogar auf ein Zehntel in bezug auf die früheren Störungen so reduziert werden, daß nur die Wirksamkeit der Abkühlung der Stromdüse erhöht wird. Die Wirksamkeit der Abkühlung kann weiterhin so erhöht werden, daß an der Stromdüse parallel zu ihrer Längsachse Löcher gebildet werden, durch die das Schutzgas dem zu schweißenden Objekt zugeführt wird. Dabei kühlt das durch die Düse strömende Gas außer dem Halsrohr auch die Stromdüse effektiv ab. Wenn das Schutzgas durch die Kanäle in der Stromdüse in die Spitze der Düse geleitet wird, gerät das Gas besser um den Lichtbogen herum, wobei die Schutzwirkungen bei dem Lichtbogen gut ist und die Größe des um den Lichtbogen zum Schützen der Naht notwendigen Gaswolkens geringer ist. Durch genaueres Richten des Schutzgases kann der Volumenstrom des Gases reduziert werden, ohne die Schutzwirkung abzuschwächen.

In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird ein Schweißbrenner beschrieben, der beim MIG-Schweißverfahren angewendet wird, aber es soll jedoch klar sein, daß die vorliegende Erfindung auch für Brenner geeignet ist, die bei anderen Schweißverfahren angewendet werden und die eine andere Konstruktion aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schweißkopf eines MIG-Brenners teilweise geschnitten, der eine Stromdüse gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Stromdüse gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Stromdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.

MIG-Brenner weisen im allgemeinen ein Gehäuse 1 aus Kunststoff auf, an dem die Teile des Brenners angebracht sind. Der Schweißkopf des Brenners besteht aus einer Gasdüse 3, einem Halsrohr 4 und einer Stromdüse 5. Die Gasdüse 3 ist an dem Gehäuse 1 mit einer Mutter 2 befestigt und umgibt das Halsrohr 4. Die Stromdüse 5 ist mit einem Gewindeanschluß 10 an dem Ende des Halsrohres 4 so befestigt, daß die Düse 5 einem Ansatz 6 in dem Halsrohr entspricht. Die Stromdüse 5 springt etwas von dem Ende des Halsrohres 4 hervor und erstreckt sich bis nahe dem Ende der Gasdüse 3. In der Mitte des Halsrohres 4 liegt ein Loch, um den Zusatzdraht und das Schutzgas in die Stromdüse 5 zu leiten. Die Stromdüse 5 weist ein zentrales Loch 7 für den Zusatzdraht sowie Löcher 8 auf, um Schutzgas dem zu schweißenden Objekt zuzuführen.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Stromdüse 5 wie in Fig. 1, aber das Halsrohr 4 weist bei diesem Ausführungsbeispiel keinen Begrenzungsansatz 6 auf. Das Loch 7 für den Zusatzdraht liegt in der Mitte der Düse, und der Durchmesser des Loches ist etwas größer als der Durchmesser des Zusatzdrahtes. Die Löcher 8 für das Schutzgas sind um das Loch 7 für den Draht angeordnet. Vorzugsweise sind vier solche Löcher vorgesehen. Dabei kann das Schutzgas als ein gleichmäßiger und einheitlicher Mantel um den um den Zusatzdraht und das zu schweißende Objekt brennenden Lichtbogen herum strömen. Das durch die Stromdüse 5 strömende Schutzgas kühlt gleichzeitig effektiv die Strömungsdüse 5.

Die Länge der Stromdüse 5 ist mit L und der Durchmesser ist mit D bezeichnet. Der Vorsprung von dem Ende des Halsrohres 4 ist mit dem Buchstaben U bezeichnet. Um eine genügend gute Wärmeübertragung zu garantieren, soll die Wärmeübertragungsfläche zwischen der Stromdüse 5 und dem Halsrohr genügend groß sein. Dabei muß der Vorsprung U der Stromdüse 5 von dem Ende des Halsrohres 4 kleiner als der kleinste Durchmesser D des vorspringenden Endes der Stromdüse 5 sein. Andererseits muß mindestens die Hälfte der Länge der Stromdüse 5 innerhalb des Halsrohres 4 liegen, und der Außenumfang der Stromdüse 5 muß auf dieser ganzen Strecke die Innenfläche des Halsrohres 4 berühren.

Die in Fig. 3 dargestellte Strömungsdüse 5 weist einen Ansatz 9 auf, der dem Ende des Halsrohres 4 entspricht. Das Ende der Düse 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kegelstumpf, dessen größter Durchmesser durch den Außendurchmesser des Halsrohres 4 und dessen kleinster Durchmesser durch den Innendurchmesser des Halsrohres 4 bestimmt ist. Durch den Ansatz 9 wird die Wärmeübertragungsfläche zwischen der Stromdüse 5 und dem Halsrohr 4 etwas größer als bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Außer den obigen Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung auch andere Formen aufweisen. Das Schutzgas kann dem zu schweißenden Objekt anstelle der Stromdüse 5 zum Beispiel durch seitwärts gerichtete Löcher im Halsrohr 4 zugeführt werden. Die Anzahl der Gaszufuhrlöcher 8 in der Stromdüse 5 kann variiert werden, aber es ist vorteilhaft, daß diese symmetrisch um das Drahtzuführungsloch 7 angeordnet sind. Das vorspringende Ende der Stromdüse 5 kann in gewünschter Weise als ein Kegelstumpf, eine kugelförmige Fläche oder in einer anderen Form gebildet werden. Wenn der kleinste Durchmesser von dieser Fläche nicht bestimmt werden kann, so weist hierbei der größte zulässige Vorsprung der Stromdüse 5 von dem Halsrohr 4 die Größe des Innendurchmessers des Halsrohres 4 auf. Die Stromdüse 5 kann an dem Halsrohr mit Hilfe eines Anschlußteiles befestigt werden, aber der Anschlußteil soll hierbei genügend massiv sein, um die Stromdüse 5 daran auf eine ähnliche Weise wie an dem Halsrohr 4 befestigen zu können.

Claims (5)

1. Stromdüse (5) eines Schweißbrenners mit einem im wesentlichen kreisrunden Durchmesser, die an einem länglichen Halsrohr (4) des Schweißbrenners, das selbst massiv ist, oder an einem Halsrohr mit Hilfe eines massiven Halters lösbar angeordnet ist und durch die der Schweißstrom dem Zusatzdraht zuführbar ist und an der ein mit seinem Durchmesser ungefähr der Größe des Fülldrahtes entsprechendes, parallel zur Mittelachse des Halsrohres (4) verlaufendes Loch (7) gebildet ist, um den Zusatzdraht dem zu schweißenden Objekt zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (U) der Stromdüse (5) von dem massiven Teil des Halsrohres (4) in dessen Längsrichtung höchstens der Größe des Innendurchmessers des Halsrohres (4) entspricht und daß mindestens die Hälfte der Erstreckung (L) der Stromdüse (5) in der Längsrichtung innerhalb des massiven Teiles des Halsrohres (4) liegt und sich der Innenfläche dieses massiven Teiles des Halsrohres anschmiegt, um eine genügende Wärmeübertragung zu gewährleisten.

2. Stromdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch mindestens einen parallel zur Längsachse der Stromdüse (5) verlaufenden Schutzgaszufuhrdurchtritt (8) zum Zuführen des Schutzgases zum zu schweißenden Gegenstand aufweist.

3. Stromdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (U) von dem Halsrohr (4) der Stromdüse (5) zylinderförmig ist.

4. Stromdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (U) von dem Halsrohr (4) der Stromdüse (5) kegelstumpfförmig ist.

5. Stromdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schutzgaszufuhrtritte (8) vorliegen und symmetrisch in bezug auf den Drahtzuführungsdurchtritt (7) angebracht sind.