-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Schweißens und
insbesondere Schweißdrähte, die
in Schweißvorrichtungen
verwendet werden. Die vorliegende Erfindung definiert einen Schweißdraht nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe z.B. FR-A-2 055 181).
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Eines
der fortbestehenden Probleme auf dem Gebiet des Schweißens ist
das gleichmäßige Ausbilden
und Anordnen einer Qualitäts-Wulstnaht oder
Schweißraupe.
Verschiedene Maßnahmen
sind ergriffen worden, um dieses Ziel zu erreichen. Beispielsweise
ist die Wellenform des Schweißstroms stark
gesteuert worden, um eine bessere Wulstnaht-Ausbildung und eine
bessere Wulstnaht-Qualität zu erzielen.
Zudem ist die Zuführrate
eines Schweißdrahts
gesteuert worden, um eine Wulstnaht mit besserer Qualität herzustellen.
Die Zusammensetzung des aufbrauchbaren Schweißdrahts und verschiedener Typen
von Abschirmgasen, die während des
Schweißvorgangs
verwendet werden, sind eingesetzt worden, um Wulstnähte mit
besserer Qualität zu
erzielen. Obgleich viele dieser Techniken die Wulstnaht-Qualität verbessert
haben, ist eine gleichmäßige Wulstnaht-Anordnung
auf einem Werkstück illusorisch
geblieben.
-
Eines
der verbleibenden Probleme beim Erhalten einer gleichmäßigen Wulstnaht-Anordnung auf
einem Werkstück
ist die Position des Schweißdrahts
relativ zum Werkstück,
während
die Wulstnaht ausgebildet wird. Es ist erkannt worden, dass dann, wenn
die Position der Spitze des Schweißdrahts relativ zur Schweißspitze
eines Schweißgeräts variiert, die
Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung schlechter wird. Es ist eine übliche Industriepraxis,
einem Schweißgerät während des
Schweißvorgangs einen „getöteten" Schweißdraht zuzufügen. Ein „getöteter" Schweißdraht („killed" weld wire) ist ein Schweißdraht,
dessen Formgedächtnis
entfernt worden ist, bevor der Schweißdraht auf eine Rolle, einen Spulenkörper, einen
Behälter
oder dergleichen aufgewickelt wird. Wenn der Schweißdraht auf
die Rolle, den Spulenkörper
oder den Behälter
oder dergleichen aufgewickelt wird, nimmt der Schweißdraht eine neue
Form an, während
er aufgewickelt wird. Wenn der Schweißdraht von der Rolle, dem Spulenkörper, dem
Behälter
oder dergleichen abgewickelt wird, nimmt der Schweißdraht während des
Abwickelvorgangs eine neue Form an. Im Ergebnis variiert die Form
des abgewickelten Schweißdrahts
entlang der longitudinalen Länge
des abgewickelten Schweißdrahts.
Sobald der abgewickelte Schweißdraht
in verschiedene Abschnitte geschnitten wird, behält der abgewickelte Draht die
angenommene Form bei, die er erhalten hat, als er von der Rolle,
dem Spulenkörper,
dem Behälter
oder dergleichen abgewickelt worden ist. Weitere Änderungen
der Form des Schweißdrahts
können
hervorgerufen werden während
des Schnittvorgangs und/oder während
der Schweißdraht
zum Schneiden positioniert wird und/oder während der Schweißdraht in
die Schweißvorrichtung eingeführt wird.
Da der Schweißdraht
kein Gedächtnis
hat, ändert
der Schweißdraht
kontinuierlich seine Form, während
er durch die Schweißzange
hindurch tritt, was zu einer ungleichmäßigen Positionierung des Schweißdrahts
führt,
wenn dieser die Schweißspitze
der Schweißzange
oder des Schweißbrenners verlässt. Diese
ungleichmäßige Positionierung
des Schweißdrahts
führt zu
einer ungleichmäßigen Anordnung
der Wulstnaht auf einem Werkstück.
-
Verschiedene
Techniken sind von Betreibern verwendet worden, um diese Eigenschaft
des Schweißdrahts
zu minimieren. Eine Technik besteht darin, dass der Benutzer den
Schweißdraht
an gewissen Stellen relativ zum abgewickelten Schweißdraht schneidet,
um ein gewünschtes
Schweißdrahtprofil
für den
abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitt
zu erhalten. Der Benutzer kann die Form des Schweißdrahts
darüber
hinaus händisch
weiter so verändern,
wie er/sie es für
richtig erachtet. Obgleich diese Techniken die Wulstnaht-Anordnung
auf einem Werkstück
verbessert können,
variiert die Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung stark zwischen den Benutzern und zwischen
der Verwendung verschiedener geschnittener Abschnitte des Schweißdrahts.
-
Wenn
der Schweißdraht
automatisch einer Schweißvorrichtung
zugeführt
wird, wie etwa in einem Roboter-Schweißgerät, können die Probleme mit einer
gleichmäßigen Wulstnaht-Anordnung
erheblich sein. Typischerweise folgen Robo ter-Schweißgeräte einem
vorgegebenen Weg, wenn sie eine Wulstnaht ausbilden. Die variierende
Position des Schweißdrahts,
während
er die Schweißspitze
des Roboter-Schweißgeräts verlässt, kann
eine erhebliche Abweichung der Wulstnaht-Anordnung während des Schweißvorgangs
hervorrufen. Beim händischen
Schweißen
hat der Benutzer die Möglichkeit,
zu versuchen, die Wulstnaht-Anordnung zu korrigieren und/oder zu
kompensieren; jedoch sind derartige Techniken auf Roboter-Schweißgeräte nicht
anwendbar.
-
Zusätzlich zu
den Problemen, die mit der Verwendung „getöteten" Drahts hinsichtlich des Erhalts einer
gleichmäßigen Wulstnaht-Anordnung
einhergehen, ist der „getötete" Draht anfälliger im
Hinblick auf eine Verbiegung und die Ausbildung von Knicken im Schweißdraht,
während
der Schweißdraht
sich durch die Schweißzange
hindurch bewegt, was zu einer unerwünschten Wulstnaht-Anordnung und der
Möglichkeit
einer Wulstnaht geringer Qualität führt.
-
In
Anbetracht der beständigen
Probleme der Wulstnaht-Anordnung während eines Schweißbetriebs
besteht ein Bedarf für
einen verbesserten Schweißdraht,
der das Problem mit der gleichmäßigen Anordnung
einer Wulstnaht auf einem Werkstück in
Angriff nimmt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Schweißdraht nach
Anspruch 1. Diese Schweißvorrichtungen
können
automatisierte Schweißgeräte und manuelle
Schweißgeräte enthalten.
Zusätzlich
kann der Schweißdraht
in verschiedenen Typen von Schweißprozessen wie etwa MIG-, MAG-
oder STT-Schweißen, oder
in andern Typen von Schweißprozessen
verwendet werden, wobei eine verbrauchbare Elektrode verwendet wird,
um eine Wulstnaht auf einem Werkstück auszubilden. Der verbesserte
erfindungsgemäße Schweißdraht umfasst
die Verwendung eines Schweißdrahts,
dem ein Formgedächtnis
verliehen ist, bevor und/oder zu der Zeit, zu der der Schweißdraht auf
eine Rolle, einen Spulenkörper,
einen Behälter
oder dergleichen aufgewickelt wird, und wobei das Formgedächtnis vollständig oder
teilweise beibehalten wird vom Schweißdraht, während der Schweißdraht von
der Rolle, dem Spulenkörper,
dem Behälter
oder dergleichen abgewickelt wird. Die Verwendung von Schweißdraht mit
einem Formgedächtnis
weicht von der üblichen
Industriepraxis ab, die lehrt, dass Schweißdraht, der einer Schweißvorrichtung
zugeführt
wird, wenig oder gar kein Formgedächtnis aufweisen soll. Die übliche Industriepraxis
bestand darin, den Draht zu „töten" oder das Formgedächtnis des
Drahts anderweitig zu entfernen, bevor der Schweißdraht auf
eine Rolle, einen Spulenkörper,
einen Behälter
oder dergleichen aufgewickelt wird. Es ist im allgemeinen angenommen
worden, dass ein Schweißdraht
mit einem Formgedächtnis
das Abwickeln des Schweißdrahts
von der Rolle, dem Spulenkörper,
dem Behälter
oder dergleichen während
des Schweißvorgangs
nachteilig beeinflussen würde
und daher anfälliger
im Hinblick auf Knicke, Verbiegungen und andere Probleme wäre, während der Schweißdraht durch
das Schweißgerät während des Schweißvorgangs
hindurch geführt
wird. Zudem wurde üblicherweise
angenommen, dass ein Schweißdraht
mit einem Formgedächtnis
die Probleme mit einer gleich bleibenden Wulstnaht-Anordnung verstärken würde. Überraschenderweise
führt die
Verwendung eines Formgedächtnis-Schweißdraht gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Ausbildung einer Wulstnaht, die eine bessere gleichmäßige Anordnung
während
des Schweißvorgangs
aufweist, sowie zu einer Ausbildung von Wulstnähten mit höherer Qualität als bei
Wulstnähten,
die mit „getöteten" Schweißdrähten ausgebildet
worden sind. Die Verwendung eines Schweißdrahts mit Formgedächtnis führt zudem,
wie entdeckt worden ist, zur Ausbildung einer robusteren Wulstnaht
während
des Schweißvorgangs.
Zudem ist bekannt geworden, dass die Verwendung eines Schweißdrahts
mit einem Formgedächtnis
das Auftreten von Verbiegungen und Knicken im Schweißdraht verringert,
während
dieser für die
Verwendung im Schweißvorgang
geschnitten wird und/oder während
des Zuführens
des Schweißdrahts
durch eine Schweißvorrichtung
während
des Schweißvorgangs.
Es ist ferner festgestellt worden, dass die Verwendung eines Schweißdrahts
mit einem Formgedächtnis
die Kontrolle des Benutzers über
die Form des Schweißdrahts
verringert oder im wesentlichen eliminiert. In der Vergangenheit
konnte Schweißdraht,
der „getötet" war, an verschiedenen Stellen
geschnitten werden, um dazu beizutragen, dass die Wulstnaht-Anordnung
verbessert wird. Allerdings war die Form des geschnittenen Schweißdrahts
ungleichmäßig bei
verschiedenen Benutzern und zudem war die Form des Schweißdrahts
ungleichmäßig bei
den verschiedenen abgeschnittenen Abschnitten. Im Ergebnis hatte
der Benutzer eine erhebliche Kontrolle über die sich ergebene Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung.
Die Verwendung eines Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt dieses Problem der Ungleichmäßigkeit ab, da ähnliche
geschnittene Schweißdrahtabschnitte
im wesentlichen dieselbe Form von einem geschnittenem Abschnitt
zum Nächsten
aufweisen. Zudem widersteht der Schweißdraht mit Formgedächtnis weiteren Änderungen
seiner Form während
des Schneidvorgangs und während
der Schweißdraht
durch ein Schweißgerät hindurchgeführt wird.
Folglich wird der Schweißdraht
relativ zur Spitze von einem abgeschnittenen Abschnitt zum Nächsten abgeschnittenem
Abschnitt ähnlich
positioniert, während
der Schweißdraht
mit Formgedächtnis
durch die Kontaktspitze einer Schweißzange hindurchgeführt wird,
wodurch eine gleichmäßigere Wulstnaht-Anordnung während des
Schweißbetriebs
ausgebildet wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Schweißdraht
mit einem vorgegebenen Formgedächtnis
geschaffen, welches dem Schweißdraht verliehen
ist, bevor dieser auf eine Rolle, einen Spulenkörper, einen Behälter oder
dergleichen aufgewickelt wird. Das Formgedächtnis des Schweißdrahts wird
vollständig
oder teilweise vom Schweißdraht beibehalten,
während
der Schweißdraht
auf eine Rolle, einen Spulenkörper,
einen Behälter
oder dergleichen auf- und von der Rolle, dem Spulenkörper, dem Behälter oder
dergleichen abgewickelt wird, und während der Schweißdraht durch
eine Schweißvorrichtung
hindurchgeführt
wird. Das Formgedächtnis des
Schweißdrahts
kann mit einer Vielzahl von Prozessen, wie etwa einem Gieß- oder
Abformprozess, ausgebildet werden, wobei das Beispiel nicht beschränkend ist.
Das Formgedächtnis,
das dem Schweißdraht
verliehen ist, kann bei der Ausbildung des Schweißdrahts
und/oder bei einem Prozess, der der Ausbildung des Schweißdrahtes
folgt, auftreten. Der Schweißdraht
kann mittels eines Extrusionsprozesses ausgebildet werden, wobei
dem Schweißdraht
ein Formgedächtnis
während
des Extrusionsprozesses verliehen wird. Es ist klar, dass der Schweißdraht mittels
anderer Prozesse ausgebildet werden kann. Das gewünschte Formgedächtnis des Schweißdrahts
wird zumindest teilweise dem Schweißdraht verliehen, während der
Schweißdraht durch
den Extrusionsprozess ausgebildet wird. Das gewünschte Formgedächtnis,
das dem Schweißdraht
verliehen ist, wird nach der Ausbildung des Schweißdrahts
durch einen Extrusionsprozess oder einen anderen Prozess ausgebildet.
In diesem Aspekt kann das Formgedächtnis, das dem Schweißdraht während der
Ausbildung des Schweißdrahts verliehen
worden ist, teilweise oder vollständig vom Schweißdraht entfernt
werden, und danach wird dem Schweißdraht durch einen oder mehrere
Prozesse, wie etwa ohne Beschränkung
rein beispielhaft durch einen Gieß- oder Abformprozess, dem
Schweißdraht das
gewünschte
Formgedächtnis
verliehen.
-
Das
gewünschte
Formgedächtnis,
das dem Schweißdraht
verliehen wird, ist gewählt,
um die Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung auf einem Werkstück zu maximieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Formgedächtnis
des Schweißdrahts
im wesentlichen in einer Ebene entlang der longitudinalen Länge des
Schweißdrahtes
verliehen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform erstreckt sich der
abgeschnittene Schweißdraht,
wenn er auf eine flache Bodenfläche
gelegt wird, über
die flache Bodenfläche
um weniger als 5 inch, bevorzugter um weniger als 4 inch, noch bevorzugter
um weniger als 3 inch, noch bevorzugter um weniger als 2 inch und noch
bevorzugter um weniger als 1,5 inch. Es ist klar, dass die Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung, die üblicherweise
erhalten wird, besser ist, je weniger der Schweißdraht von der einzigen Ebene
abweicht.
-
In
einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
beträgt
die maximale Amplitude für
jeden Halbzyklus des geschnittenen Schweißdrahts typischerweise 5 bis
40 inch, bevorzugt etwa 10 bis 22 inch und noch bevorzugter etwa
14 bis 20 inch. Es ist klar, dass andere maximale Amplituden für verschiedene
Schweißbetrieb-Typen
verwendet werden können.
In einem noch weiteren Aspekt dieser Ausführungsform ist die Länge jedes
Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts gleich oder
im wesentlichen gleich für
benachbart positionierte Zyklen. Die Länge jedes Zyklus eines abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts
kann abhängig
von der Position des Schweißdrahts,
während
dieser von einer Rolle, einem Spu lenkörper, einem Behälter oder
dergleichen abgewickelt wird, variieren. Der Durchmesser des Drahts
kann die Länge
jedes Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts ebenfalls
beeinflussen. Im Allgemeinen beträgt die Abweichung der Länge jedes
Schweißdrahtabschnitts
weniger als etwa 15 inch, bevorzugt weniger als etwa 10 inch, noch
bevorzugter weniger als etwa 6 inch, und noch bevorzugter weniger
als etwa 5 inch und noch bevorzugter weniger als etwa 2 inch. Es
ist klar, dass die Gleichmäßigkeit
der Position der Wulstnaht, die typischerweise erhalten wird, umso
besser ist, je geringer die Abweichung der Länge des Zyklus zum Zyklus des
geschnittenen Schweißdrahts
ist. Die Länge jedes
Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts ändert sich
abhängig
von dem bestimmten Schweißbetrieb.
Im Allgemeinen beträgt
die Länge jedes
Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts weniger als
etwa 200 inch, typischerweise weniger als etwa 150 inch, bevorzugt
etwa 40 bis 120 inch, noch bevorzugter etwa 50 bis 100 inch und noch
bevorzugter etwa 60 bis 90 inch. Es ist klar, dass andere Drahtdimensionen
verwendet werden können.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt das dem Schweißdraht verliehene Formgedächtnis eine
Wellenform für
einen abgeschnittenen Abschnitt des Schweißdrahts, wobei jeder Halbzyklus
eine im wesentlichen halbkreisförmige
Form mit dem Radius im Bereich von 127 bis 1524 mm (5 bis 60 inch)
und vorzugsweise 381 bis 1016 mm (15 bis 40 inch) umfasst, wobei
jeder Halbzyklus für
jeden Zyklus des geschnittenen Schweißdrahtabschnitts im wesentlichen
denselben Radius aufweist.
-
Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten
Schweißdraht
zu schaffen, der eine bessere Gleichmäßigkeit der Anordnung der Wulstnaht
auf einem Werkstück erreicht.
-
Es
ist eine weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Schweißdraht
zu schaffen, der ein verliehenes Formgedächtnis aufweist, das in einer
im wesentlichen einzigen Ebene liegt.
-
Eine
noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der weniger anfällig
im Hin blick auf Verbiegungen und/oder Knicke ist, während der
Schweißdraht
von einer Rolle, einem Spulenkörper,
einem Behälter
oder dergleichen abgewickelt wird, und/oder während der Schweißdraht durch
eine Schweißvorrichtung
hindurchgeführt
wird.
-
Es
ist eine noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Schweißdraht
zu schaffen, der das Erwärmen
des Schweißdrahts
während
des Schweißvorgangs
erleichtert.
-
Eine
noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der eine robustere Schweißung bildet.
-
Eine
noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der eine Formungleichmäßigkeit verringert, wenn er
in Abschnitte durch einen Benutzer geschnitten wird.
-
Eine
noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der beim Roboter-Schweißen erfolgreich
dazu verwendet werden kann, um eine gleichmäßige Anordnung der Wulstnaht
auf einem vorgegebenen Weg an einem Werkstück zu erhalten.
-
Eine
noch weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der ein Formgedächtnis
in der Form einer Wellenform aufweist.
-
Eine
weitere und/oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Schweißdraht
zu schaffen, der ein gewünschtes Formgedächtnis aufweist,
das dem Schweißdraht verliehen
worden ist, nachdem der Schweißdraht ausgebildet
worden ist, und vor dem Zeitpunkt, zu dem der Schweißdraht auf
eine Rolle, einen Spulenkörper,
einen Behälter
oder dergleichen aufgewickelt wird.
-
Diese
und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann
beim Lesen und Verstehen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
zusammen mit den Zeichnungen klar.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung kann in gewissen Teilen und Anordnungen von Teilen eine
körperliche
Form annehmen, deren bevorzugte Ausführungsformen detailliert beschrieben
und in den beigefügten
Zeichnungen illustriert sind, die einen Teil hiervon bilden und
worin:
-
1 eine
Illustration eines Werkstücks
ist, das mehrere Wulstnähte
aufweist, die auf dem Werkstück
durch bekannte Schweißdrähte ausgebildet worden
sind;
-
2 eine
Illustration einer von einem bekannten Schweißdraht gebildeten Wulstnaht
ist;
-
3 eine
Illustration einer anderen Wulstnaht ist, die von einem anderen
Typ eines bekannten Schweißdrahts
ausgebildet worden ist;
-
4 die
Wellenform eines „getöteten" bekannten Schweißdrahts
illustriert, nachdem dieser von einer Rolle abgewickelt worden ist;
-
4A die
Form eines abgeschnittenen Abschnitts des Schweißdrahts der 4 illustriert;
-
5 die
bogenförmige
Form eines anderen „getöteten" Schweißdrahts
illustriert, nachdem dieser von einer Rolle abgewickelt worden ist;
-
5A einen
abgeschnittenen Abschnitt des „getöteten" Schweißdrahts
der 5 illustriert;
-
6 die
Form eines weiteren „getöteten" Schweißdrahts
illustriert, nachdem dieser von einer Rolle abgewickelt worden ist;
-
6A die
gewendelte Form eines abgeschnittenen Abschnitts des Schweißdrahts
der 6 illustriert;
-
7 einen „getöteten" bekannten Schweißdraht illustriert,
der von einer Rolle abgewickelt wird;
-
8 die
Wellenform des erfindungsgemäßen Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
illustriert, nachdem dieser von einer Rolle abgewickelt worden ist;
-
8A die
Form des Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
illustriert, nachdem dieser vom abgewickelten Schweißdraht der 8 abgeschnitten worden
ist;
-
8B eine
Schnittansicht des Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
entlang der Linie 8B-8B der 8A ist;
-
9 den
Schweißdraht
mit Formgedächtnis
illustriert, während
dieser durch die Spitze einer Schweißzange auf ein Werkstück gerichtet
wird;
-
10 eine
Querschnittsansicht der Schweißspitze
entlang der Linie 10-10 der 9 ist; und
-
11 den
Schweißdraht
mit Formgedächtnis
illustriert, während
dieser von einer Rolle abgewickelt wird.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es
wird nunmehr Bezug genommen auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen
lediglich dem Zweck der Illustration der bevorzugten Ausführungs formen
und nicht dem Zweck der Beschränkung
derselben dienen, und 1 illustriert ein Werkstück 20, das
drei Wulstnähte 30 aufweist,
die durch „getötete" bekannte Schweißdrähte gebildet
worden sind. Der gewünschte
Wulstnaht-Weg für
jede der drei Wulstnähte
war, wie es in 1 dargestellt ist, in linearer Form
vorgegeben; allerdings weisen die sich ergebenden Wulstnähte erhebliche
Abweichungen von dem gewünschten
linearen Weg infolge von Ungleichmäßigkeiten auf, die von der
Position des Schweißdrahts
herrühren,
während
er die Schweißspitze
verlässt.
Bezug nehmend auf 2 und 3 werden
vergrößerte Ansichten
des fehlerhaften Schweißnaht-Wegs
illustriert, die durch bekannte „getötete" Schweißdrähte ausgebildet sind. Die allgemeine
Industriepraxis hat gelehrt, dass ein Schweißdraht, der von einer Rolle
abgewickelt wurde, „getötet" werden sollte. Mit
anderen Worten sollte das Gedächtnis
des Schweißdrahts
entfernt werden, bevor der Schweißdraht auf einer Rolle von
Schweißdraht aufgewickelt
wird. Als solcher hat der Schweißdraht keine beibehaltenen
Formgedächtniseigenschaften, wenn
der Schweißdraht 40 von
der Rolle 50, wie es in 7 illustriert
ist, abgewickelt und anschließend geschnitten
und einer Schweißvorrichtung
zugeführt und
durch eine Schweißzange
während
des Schweißbetriebs
hindurchgeführt
wird. Folglich nimmt der Schweißdraht,
während
er auf die Rolle aufgewickelt wird, eine Form während des Aufwickelvorgangs
an. Zudem nimmt der Schweißdraht
eine andere Form an, wenn er von der Rolle abgewickelt wird. Weitere Änderungen
der Form des „getöteten" Schweißdrahts
treten auf, wenn der Schweißdraht
in Abschnitte geschnitten wird, wenn der Schweißdraht durch den Benutzer leicht
in seiner Form verändert wird
und wenn der Schweißdraht
durch die Schweißspitze
des Schweißgeräts geführt wird.
-
Es
wird nunmehr Bezug genommen auf 4 bis 6,
in denen verschiedene bekannte Schweißdrähte illustriert sind. In 4 ist
die Form des Schweißdrahts 40,
der von einer Rolle 50 abgewickelt worden ist, eine Wellenform
mit einer Amplitude für
jeden Halbzyklus von etwa 3 inch. Die Ebene, in der die Wellenform
für den
Schweißdraht
liegt, befindet sich typischerweise in mehreren Ebenen und weist
von einem Zyklus zum nächsten
keine Gleichmäßigkeit
auf. 4a illustriert die Form des Schweißdraht,
wenn er in einen Abschnitt 42 bei den in 4 dargestellten
Pfeilen geschnitten wird. Wie in 4a dargestellt,
behält
der Schweißdraht-Abschnitt 42 im
wesentlichen dieselbe Form bei, wie der Schweißdrahtort, von dem er herausgeschnitten
worden ist. Unter Bezugnahme auf 5 weist
der abgewickelte Schweißdraht
eine im wesentlichen gekrümmte
oder gebogenen Form auf. Die Ebene der gekrümmten Form ist, wie es auch
beim Schweißdraht
der 4 der Fall ist, üblicherweise in mehreren Ebenen
und nicht gleichmäßig entlang
der longitudinalen Länge
des Schweißdrahts. 5A illustriert
die Form des abgeschnittenen Schweißdraht-Abschnitts 44 des
in 5 dargestellten Schweißdrahts. Dieser Schweißdraht-Abschnitt
behält
eine Form bei, die ähnlich
zum Schweißdraht
ist, von dem sie herausgeschnitten worden ist. Nunmehr wird Bezug
genommen auf 6 und der Schweißdraht,
wenn er von einer Rolle abgewickelt wird, nimmt die Form einer gewendelten
Form an. Die Form, Größe und Ebene,
in der die Wendel entlang der Longitudinallänge des Schweißdrahts
liegen, variieren üblicherweise.
Wie in 6a dargestellt behält ein abgeschnittener
Abschnitt des Schweißdrahts 46 dieselbe
Form wie der in 6 dargestellte abgeschnittene
Abschnitt des Schweißdrahts
bei. Da die Schweißdrähte der 4 bis 6 kein
Formgedächtnis
aufweisen, weist der Schweißdraht
in der Schweißzange
eine ungleichmäßige Platzierung
auf, während
der Schweißdraht
durch die Schweißzange während der
Ausbildung der Wulstnaht hindurch geht. Im Ergebnis variiert die
ausgebildete Wulstnaht in ihrer Anordnung während des Schweißbetriebs, wie
es in 1 bis 3 illustriert ist. Zusätzlich macht
der Verlust des Gedächtnisses
des Schweißdrahts
den Schweißdraht
anfälliger
für Knicke
oder Biegungen, während
sich der Schweißdraht
durch die Schweißzange
hindurch bewegt, was zu einer zusätzlichen ungleichmäßigen Wulstnaht-Anordnung und
der Möglichkeit
der Ausbildung einer Wulstnaht geringer Qualität führt.
-
Bezugnehmend
auf 8 wird der verbesserte Schweißdraht 60 mit einem
verliehenem Formgedächtnis
illustriert. Der Schweißdraht 60 weicht von
der üblichen
Industriepraxis dadurch ab, dass im Schweißdraht ein Formgedächtnis aufrecht
erhalten oder erzeugt wird, während
der Schweißdraht
auf eine Rolle von Schweißdraht
ausgewickelt wird oder bevor der Schweißdraht auf die Rolle von Schweißdraht aufgewickelt
wird. Als solcher weist der Schweißdraht ein gewünsch tes
Formgedächtnis
auf, wenn der Schweißdraht
von der Rolle von Schweißdraht
abgewickelt und durch eine Schweißzange hindurchgeführt wird. Überraschenderweise
hat sich herausgestellt, dass die Verwendung eines Schweißdrahts
mit einem Formgedächtnis
dazu führt,
dass die Anordnung einer Wulstnaht während des Schweißbetriebs
gleichmäßiger und
von höherer Qualität ist als
Wulstnähte,
die durch einen „getöteten" Schweißdraht mit
geringem oder keinem Formgedächtnis
gebildet worden sind. Die Verwendung des Schweißdrahts mit Formgedächtnis führt, wie
herausgefunden worden ist, zu einer robusteren Wulstnaht während des
Schweißvorgangs.
Zudem verringert und/oder eliminiert die Verwendung des Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
die Unregelmäßigkeiten
in den Schweißdraht-Abschnitts-Formen, die
zuvor durch Unregelmäßigkeiten
in Abschnitten von Schweißdrähten hervorgehoben
worden sind, die durch Benutzer abgeschnitten worden sind. In der Vergangenheit
konnte ein Schweißdraht
ohne Formgedächtnis
an verschiedenen Stellen durch den Benutzer abgeschnitten werden,
um die Form des Schweißdrahtes
zu verbessern und dadurch die Anordnung der Wulstnaht zu verbessern.
Allerdings war die Form des abgeschnittenem Schweißdrahts
nicht gleichmäßig bei
den verschiedenen Benutzern und bei den verschiedenen Abschnitten
des Schweißdrahts.
Im Ergebnis beeinflusste die Fähigkeit
des Benutzers bei der Ausformung des bestimmten abgeschnittenem
Abschnitts eines Schweißdrahts
die Gleichmäßigkeit
der Wulstnaht-Anordnung während des
Schweißbetriebs.
Die Verwendung des Schweißdrahts
mit Formgedächtnis
gemäß der vorliegenden Erfindung überwindet
dieses Problem der Ungleichmäßigkeit,
da ähnlich
geschnittene Schweißdraht-Abschnitte
die gleiche oder eine ähnliche
Form aufweisen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, dass ein Benutzer die
Form des Schweißdrahts
weiter verändern
muss. Somit wird der Schweißdraht,
wenn der Schweißdraht
durch die Kontaktspitze der Schweißzange hindurch geführt wird,
relativ zur Schweißspitze ähnlich positioniert,
was zu einer gleichmäßigeren
Wulstnaht-Anordnung
während
des Schweißbetriebs
führt.
-
Das
gewünschte
Formgedächtnis,
das dem Schweißdraht
verliehen wird, kann dem Schweißdraht
zu dem Zeitpunkt verliehen werden, zu dem der Schweißdraht gebildet
wird, und/oder zu einer Zeit, nachdem der Schweißdraht gebildet worden ist.
Der Schweißdraht
wird üblicherweise
durch Standard-Extrusionsprozesse gebildet; jedoch können andere Prozesse
verwendet werden. Während
des Extrusionsprozesses wird dem Schweißdraht ein Formgedächtnis auf
dem Schweißdraht
verliehen. Üblicherweise
weist das Formgedächtnis
eine ungleichmäßige Form
entlang der longitudinalen Länge
des Schweißdrahts
auf. Im Ergebnis wird der Schweißdraht, der durch den Extrusionsprozess
gebildet worden ist, üblicherweise „getötet" und das gewünschte Formgedächtnis wird
danach auf den Schweißdraht durch
verschiedene andere Prozesse wie etwa, aber nicht ausschließlich, einem
Abformprozess bewirkt. Es ist klar, dass das gewünschte Formgedächtnis dem
Schweißdraht
während
des Extrusionsprozesses für
den Schweißdraht
verliehen werden kann. Alternativ kann das Formgedächtnis,
das dem Schweißdraht
während
des Extrusionsprozesses verliehen worden ist, vollständig oder
teilweise auf dem Schweißdraht
beibehalten werden, bevor der Schweißdraht einem nachfolgenden
Formprozess ausgesetzt wird, der dem Schweißdraht das gewünschte Formgedächtnis verleiht.
Sobald das Formgedächtnis
dem Schweißdraht
verliehen ist, wird der Schweißdraht
auf eine Rolle von Schweißdraht
aufgewickelt. Das dem Schweißdraht
verliehene Formgedächtnis
wird vollständig
oder im wesentlichen im Schweißdraht
beibehalten, wenn der Schweißdraht
auf die Rolle aufgewickelt wird und danach von der Rolle abgewickelt
wird, bevor er beschnitten und/oder in eine Schweißvorrichtung
eingeführt
und/oder durch eine Schweißvorrichtung
hindurchgeführt
wird, um eine Wulstnaht auf einem Werkstück auszubilden.
-
Erneut
bezugnehmend auf 8 kann der Schweißdraht,
während
der Schweißdraht 60 von
der Rolle abgewickelt wird, eine erkennbare Wellenform aufweisen
oder nicht. Das dem Schweißdraht
verliehene Formgedächtnis
kann tatsächlich
von der Wellenform des Schweißdrahts,
wenn dieser von der Rolle abgewickelt wird, erheblich abweichen.
Wie in 11 dargestellt ist, wird der
Schweißdraht 60 von der
Rolle 70 abgewickelt, während
die Rolle 70 in einer nicht drehbaren Position verbleibt.
Ein nicht dargestellter Arm wird verwendet, um den Schweißdraht 60 von
der Rolle abzuwickeln, was zu der in 8 dargestellten
Form des Schweißdrahts
führt.
Während
des Abwickelvorgangs steht der Schweiß draht üblicherweise unter Zugspannung
und kehrt nicht zu seiner verliehenen Form zurück, bis der Schweißdraht in
einen Schweißdrahtabschnitt 62,
wie in 8A illustriert, geschnitten
wird. Wie in 8A dargestellt, kehrt der abgeschnittene
Schweißdrahtabschnitt 62 zurück zu einer
einheitlichen Wellenform. Die Restspannung im Schweißdraht 60 bewirkt, dass
der abgeschnittene Schweißdrahtabschnitt 62 in
die verliehene Gedächtnisform
zurückkehrt.
Wie es in 8b dargestellt ist, ist das
verliehene Formgedächtnis
auf dem Draht im Wesentlichen in einer Ebene, wenn der Schweißdrahtabschnitt 62 auf
eine flache Bodenfläche
gelegt wird. Als solches erhebt sich der Schweißdrahtabschnitt 62 nicht
wesentlich über
die flache Bodenfläche.
Typischerweise weicht der abgeschnittene Schweißdrahtabschnitt 62 von der
flachen Bodenfläche
um nicht mehr als etwa 5 inch ab, bevorzugt weniger als etwa 3 inch,
noch bevorzugter weniger als etwa 2 inch, und noch bevorzugter weniger
als etwa 1,5 inch. Abweichungen, die zu groß sind, können zu einer minderwertigen
Wulstnaht-Anordnungs-Gleichmäßigkeit
führen.
Wie in 8a dargestellt ist, ist jeder
Halbzyklus der Wellenform im wesentlichen halbkreisförmig und
weist einen Radius von etwa 35 inch auf. Die maximale Amplitude
der Wellenform für
jeden Halbzyklus ist im Allgemeinen im wesentlichen dieselbe entlang
der Länge
des abgeschnittenen Drahtabschnitts. Typischerweise variiert die
maximale Amplitude jedes Halbzyklus des abgeschnittenen Schweißdrahts
weniger als etwa 6 inch, bevorzugt weniger als etwa 4 inch, noch bevorzugter
weniger als etwa 2 inch. Obgleich die maximale Amplitude jedes Halbzyklus
des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts
als etwa 35 inch illustriert ist, können abhängig vom Schweißprozess andere
maximale Amplituden gewählt
werden. Für die
meisten abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitte
beträgt
die maximale Amplitude für
jeden Halbzyklus typischerweise etwa 5 bis 40 inch, bevorzugt etwa 10
bis 22 inch, und noch bevorzugter etwa 14 bis 20 inch. Wie in 8a und 8b dargestellt
ist, ist die Länge
jedes Halbzyklus der Wellenform des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts
im wesentlichen gleich. Typischerweise variiert die Abweichung jedes Halbzyklus
um weniger als etwa 6 inch, bevorzugt weniger als etwa 4 inch, noch
bevorzugter weniger als etwa 2 inch und noch bevorzugter weniger
als etwa 1,5 inch. Zudem ist die Länge jedes Zyklus eines abgeschnittenen
Abschnitts des Schweißdrahts üblicherweise
im wesentlichen gleich. Die Länge kann
etwas variie ren basierend auf der Position des Schweißdrahts
auf der Rolle 70, während
er von der Rolle 70 abgewickelt wird; jedoch ist eine derartige Abweichung üblicherweise
klein. Typischerweise variiert die Länge jedes Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts
um weniger als etwa 15 inch, bevorzugt um weniger als etwa 10 inch
und noch bevorzugter um weniger als etwa 5 inch. Die Länge jedes
Zyklus des abgeschnittenen Schweißdrahtabschnitts kann ferner
abhängig
von der Position des Schweißdrahts,
wenn dieser von der Spule abgewickelt wird, und/oder vom Durchmesser
des Schweißdrahts
variieren. Die Länge
jedes Zyklus beträgt
typischerweise weniger als etwa 150 inch, bevorzugt 40 bis 120 inch,
bevorzugter 50 bis 100 inch und noch bevorzugter 60 bis 90 inch.
Andere Längen können für die Zyklen
verwendet werden. Wie in 8a dargestellt
ist, beträgt
die Länge
des Schweißzyklus
etwa 70 inch, und die Länge
des Schweißdrahts,
der den Zyklus bildet, beträgt
etwa 220 inch.
-
Die
Wellenform des Formgedächtnis-Schweißdrahts
bewirkt, dass der Schweißdraht sich
umdreht, während
der Schweißdraht
durch die Schweißspitze
der Schweißzange
hindurchgeführt wird.
Diese Umdreh-Erscheinung führt
dazu, dass der Schweißdraht
sich im wesentlichen in derselben Position relativ zur Schweißspitze
befindet, während der
Schweißdraht
durch die Schweißspitze
hindurchgeführt
wird, was zu einer gleichmäßigeren
Positionierung der Wulstnaht während
des Schweißvorgangs
führt.
Für einen
Schweißdraht
mit einer maximalen Amplitude von etwa 14 bis 20 inch und einer Zykluslänge von
etwa 60 bis 90 inch beträgt
die Anzahl der Umdrehungen oder „Flips" des Schweißdrahts, die in 5 bis 10 Zyklen
auftreten können,
etwa 2 bis 6. Die Anzahl der Flips des Schweißdrahts ist wenigstens teilweise
abhängig
von der maximalen Amplitude des Schweißdrahts, der Länge des
abgeschnittenen Abschnitts des Schweißdrahts und der Länge der
Zyklen des Schweißdrahts.
-
Nunmehr
wird Bezug genommen auf 9 und 10, worin
der Schweißdraht 60 illustriert
ist, während
er durch eine Schweißzange 80 und
durch eine Schweißspitze 90 auf
ein Werkstück 100 geführt wird.
Während
der Schweißdraht 60 durch
die Schweißspitze 90 zugeführt wird,
behält
der Schweißdraht
im wesentlichen seine Position relativ zur Schweißspitze,
wodurch eine gleichmäßiger positionierte
Wulstnaht gebildet wird. Wie in 10 dargestellt,
berührt
der Schweißdraht 60 einen
Durchgangsweg 92 der Schweißspitze 90, wodurch
eine Reibung zwischen dem Schweißdraht und dem Durchgangsweg
erzeugt wird. Diese Reibung führt zu
einer erhöhten
Schmelzpunktreibung, die Hitze auf den Schweißdraht einwirken lässt, wodurch
das Schmelzen des Schweißdrahts
bei der Ausbildung der Wulstnaht unterstützt wird. Schweißdraht,
der „getötet" ist, wird in der
Schweißspitze
lediglich neu geformt, was zu einer geringen Schmelzpunktreibung
führt.
Das Formgedächtnis
des Schweißdrahts 60 widersteht
einer Neuformung durch die Schweißspitze, was zu einer größeren Schmelzpunktreibung führt, die
erzeugt wird, wenn der Schweißdraht
durch die Schweißspitze
hindurchgeht.
-
Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden. Diese und andere Änderungen der bevorzugten Ausführungsformen
sowie alle anderen Ausführungsformen
der Erfindung sind im Hinblick auf die Offenbarung hierin offensichtlich,
wobei die vorgenannten Beschreibungen lediglich illustrativ für die Erfindung
und nicht beschränkend
zu interpretieren sind. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen
Abweichungen und Änderungen
umfasst sind, solange sie in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.