EP0168810A1 - Torch for plasma-MIG welding - Google Patents

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EP0168810A1
EP0168810A1 EP85108880A EP85108880A EP0168810A1 EP 0168810 A1 EP0168810 A1 EP 0168810A1 EP 85108880 A EP85108880 A EP 85108880A EP 85108880 A EP85108880 A EP 85108880A EP 0168810 A1 EP0168810 A1 EP 0168810A1
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EP
European Patent Office
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plasma
nozzle
inert gas
gas nozzle
electrode
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EP85108880A
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German (de)
French (fr)
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EP0168810B1 (en
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Peter Blechert
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3421—Transferred arc or pilot arc mode
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3425—Melting or consuming electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3452—Supplementary electrodes between cathode and anode, e.g. cascade

Definitions

  • the invention relates to a welding torch for plasma MIG welding with a melting electrode guided in a central electrical contact arrangement in the burner, an electrically conductive plasma nozzle at least partially surrounding it and an inserted, non-melting annular plasma anode, between which and the workpiece an electrode enveloping plasma arc can be maintained, with an inert gas nozzle surrounding the plasma nozzle and with a protective gas nozzle enclosing all these parts.
  • the metal inert gas process is preferred for welding light metal, in particular aluminum and aluminum alloys.
  • This process is an inert gas welding process, in which an arc (MIG arc) is led from a melting electrode to the workpiece.
  • a protective gas for example argon or an argon mixture, is supplied.
  • the MIG process ensures a high energy density and the oxide skin of the light metal is torn open satisfactorily.
  • a disadvantage of the MIG process is that the supply of heat and thus also the penetration depth are dependent on the supply of the filler material (melting electrode). As a result, the MIG arch cannot be used to preheat the beginning of the seam. will. At the start of the seam, the entire cross-section to be welded cannot be recorded. In addition, the penetration shape cannot be adapted to predetermined workpiece contours. Finally, the pure MIG process also has the disadvantage of a relatively high spatter ejection.
  • a combined plasma MIG welding process is used instead of a pure MIG process.
  • this method there are two arcs, namely an MI-G arc and a plasma arc.
  • the plasma arc envelops the MIG arc to a greater or lesser extent and can be used to preheat the seam at the start of a weld.
  • the combination of the two arcs has further advantages in connection with the minimization of intensive cooling of the focusing nozzle; for example, the plasma arc can partially melt the melting electrode, so that different process states can be reached, depending on whether the plasma arc or the MIG arc dominates.
  • the combination of the two arcs also results in an even better removal of the oxide skin on the surface of the workpiece and better cleaning of the same.
  • the spatter frequency is also much lower than with the pure MIG process.
  • a preferably annular plasma nozzle is provided which surrounds the melting electrode, through which the plasma gas can escape and in whose opening a non-melting plasma anode is inserted.
  • the plasma arc leading to the workpiece and enveloping the MIG arc attaches to this plasma anode.
  • the power supply to the plasma anode takes place via the plasma nozzle, i.e. H. the plasma nozzle must be made of an electrically conductive material.
  • Such a welding torch is described in the article "Plasma-MIG welding - a new torch and arc starting method" in the magazine “Metal Construction", January 1981, page 36 ff.
  • This welding torch has a melting wire electrode, from which a MIG arc is drawn to the workpiece.
  • the wire electrode is surrounded by a non-melting plasma anode, from which the plasma arc emanates and envelops the MIG arc.
  • the plasma arc is an intermediate or Focusing gas supplied, which constricts and bundles the plasma arc.
  • the guidance of the focusing gas is taken over by a focusing nozzle.
  • protective gas is supplied via a protective gas nozzle, which prevents atmospheric oxygen from entering the melt pool.
  • the focus gas guide and the protective gas guide are connected to each other via channels.
  • a problem with such a plasma MIG welding torch is that the torch head is relatively large due to the concentrically surrounding nozzles (plasma nozzle, focusing nozzle, shielding gas nozzle).
  • the large diameter of the torch head precludes its use in many applications (e.g. when welding fillet welds).
  • the bore of the plasma anode has a relatively large diameter of the order of 14 mm, which results in a very wide plasma arc with a low energy density, so that the welding torch can only be used for comparatively wide seams and only a very small range of variation between the plasma characteristics and MIG characteristic is possible.
  • the invention has for its object to design a welding torch of the type mentioned in such a way that the plasma arc is considerably narrower than the plasma arc of known plasma MIG welding torches, which requires a significantly smaller outlet diameter of the nozzle opening of the torch.
  • the task is therefore to provide a construction that allows such a small nozzle diameter under the existing conditions.
  • the plasma anode and the plasma nozzle can therefore be made very small in inner diameter. It also becomes possible to introduce the melting electrode and the contact tube guiding it substantially further into the plasma nozzle, since there is no fear of arcing or discharges between this guide and contact tube and the plasma nozzle. This also reduces the deviation of the wire from the torch axis and the resulting uneven arc. This also gives the plasma anode and thus the plasma arc a relatively small diameter, which can still be constricted and stabilized by the focusing action of the ring-shaped inert gas jet. This enables welding of narrow seams or seams that are difficult to access.
  • the melting of the electrode and the melting of the base material + can influence the shape of the seam much better.
  • the entire burner can be made very small, for example with a total diameter of 30 to 35 mm.
  • the new welding torch is particularly suitable for welding aluminum and is preferably used for welding robots.
  • the current is fed to the plasma nozzle in a pulsating manner and at a frequency of 1 to 20 kHz. This allows control of the constriction of the plasma arc during welding without changing the nozzle for the purpose of adaptation to the seam geometry.
  • the plasma nozzle but also the inert gas nozzle, is to be water-cooled, as is known per se, it is advantageous to use the highly conductive copper for its production, which can be made correspondingly thin.
  • the hard anodized layer cannot be applied to copper.
  • the copper can first be galvanically coated with an aluminum layer which can then be hard anodized. The formation of the plasma nozzle and inert gas nozzle in this way has proven to be particularly advantageous.
  • the plasma anode arranged in the plasma nozzle can also be provided with a collar which overlaps the mouth of the plasma nozzle and which has a conical edge which tapers in the direction of the gas flow can.
  • This configuration has the advantage that the end of the plasma nozzle facing the workpiece to be welded is formed entirely by the plasma anode, to which the plasma arc can start relatively broadly, so that the formation of an irregular arc, as is known in the prior art Embodiments that occurred frequently, is prevented.
  • the plasma arc also has an exactly circular shape and envelops the MIG arc, which can also be influenced by the inert gas flow for the purpose of bundling.
  • the conical edge of the plasma anode has the advantage that adaptation to the overall conical configuration is achieved and turbulence in the gas stream is prevented.
  • spacing ribs are provided which are distributed around the circumference from the respective inner part Bridge the annular gap between the concentrically nested parts. Such spacing ribs increase the stability of the arrangement on the one hand and on the other hand also guarantee that the concentric arrangement is maintained. This, in turn, ensures that gas jets emerge in a uniform ring, which also help to ensure that the plasma arc runs centrally and largely without interference.
  • the design of the cooling channels also depends on the design being as thin-walled as possible.
  • the cooling channels are divided into return flows by dividing walls and the dividing walls are designed in the form of rows of grooves arranged on both sides of the dividing wall in a semicircular shape, so that the two sides extend in each case support the dividing wall arches with their feet on the assigned walls.
  • this configuration enables a subdivision narrow circular cooling spaces in the nozzles in the return flow.
  • it permits excellent stabilization of these cavities, which, together with the arrangement of spacing ribs between concentric parts, decisively improves the overall stability of the new burner despite the small dimensions and despite the arrangement of cavities.
  • the annular plasma anode can advantageously be conical on the outside, its opening angle being selected such that it can be inserted into a corresponding opening of the plasma nozzle with self-locking. This makes it easy to assemble the plasma anode and replace it if necessary.
  • Fig. 1 the torch head of a plasma MIG welding torch is designated by the reference numeral 1.
  • a workpiece is shown schematically and bears the reference number 2.
  • a melting wire electrode 4 is guided in a guide and contact tube 3. This wire electrode melts and delivers the filler metal for the weld seam. It is tracked by a feed mechanism, not shown here.
  • the guide and contact tube - 3 is connected to the positive pole of a DC voltage source 5, the negative pole of which is connected to the workpiece 2.
  • a schematically indicated arc 6 is maintained between the wire electrode 4 and the workpiece 2. This arc is the MIG arc.
  • the guide and contact tube 3, which is tapered in its front part, is surrounded by the plasma nozzle 7.
  • This plasma nozzle is made of copper and also tapers in the front area.
  • the plasma gas is fed inside the plasma nozzle in the direction of arrow 8.
  • Argon is preferably used as the plasma gas because it offers the best ignition properties and the best arc stability due to its low ionization energy and its relatively high density.
  • the plasma anode 9 is inserted into the workpiece-side opening of the plasma nozzle 7.
  • This plasma anode has the shape of a ring made of carbon-copper sintered material, which can withstand high currents and does not form any alloys with any splashes.
  • the current supply to the plasma anode 9 takes place via the plasma nozzle 7, which is connected to the positive pole of a DC voltage source 10.
  • the negative pole of this DC voltage source is also on the workpiece 2.
  • the power supply to the plasma anode 9 is thus carried out indirectly via the plasma nozzle 7, just as the power supply to the wire electrode 4 takes place indirectly via the guide and contact tube 3.
  • An arc 11 the so-called plasma arc, is formed between the plasma anode 9 and the workpiece 2. This arc surrounds the MIG arc in a ring.
  • the plasma nozzle 7 is surrounded by an inert gas nozzle 12, which serves as a focusing nozzle.
  • This inert gas nozzle is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • focusing gas is fed in the direction of the arrow. This focusing gas envelops the plasma arc and ensures that it is centered and focused.
  • the inert gas nozzle 12 in turn is surrounded by the protective gas nozzle 14. Between this protective gas nozzle and the inert gas nozzle 15 protective gas is supplied in the direction of arrow.
  • This protective gas has the same or a similar composition as the focusing gas, i.e. it consists of an argon-helium mixture.
  • the protective gas has the task of preventing atmospheric oxygen from entering the welding point.
  • a union nut 16 On the outside of the protective gas nozzle 14 is a union nut 16, with which the burner head can be attached to the burner body, not shown here.
  • the inner surface of the plasma nozzle 7 facing the guide and contact tube 3 is provided with insulation which is resistant to high temperatures.
  • this insulation consists of a layer 17 of high-temperature-resistant lacquer, to which ceramic dust components are added. Because of this insulating layer, the diameter of the plasma nozzle 7 and also the plasma anode 9 can be selected to be significantly smaller without the risk of discharges between the plasma nozzle and the guide and contact tube 3 via spark or ionization paths.
  • the inner diameter of the plasma anode 9 is approximately 6 mm. This leads to a very narrow and concentrated plasma jet and also enables the entire burner head to have a very small diameter.
  • the tapered front part of the guide and contact tube 3 can be extended into the area of the plasma anode.
  • the free end of the wire electrode 4 can thus be bent by approximately the same angle as in the case without contact with the plasma anode known embodiments with a much larger diameter of the plasma anode.
  • the small diameter of the plasma arc also has the advantage that this arc can completely or partially take over the melting of the wire electrode. Various welding characteristics can be achieved in this way.
  • the small distance between the MIG arc and the plasma arc also has advantages when igniting the two arcs. In this case, the wire electrode 4 is initially advanced very slowly until it touches the aluminum workpiece 2.
  • the wire feed switches off until the preheating time has expired and the MIG arc ignites within the plasma arc without spattering.
  • the weld seam is welded cleanly and completely even at the start of the welding process.
  • the small diameter of the plasma anode is also made possible by the fact that a cooling channel for cooling liquid, in particular water, is provided in the plasma nozzle 7.
  • the cooling channel is worked into the plasma nozzle in a ring shape and is divided by a metallic partition 18 into a cooling water supply 19 and a cooling water return 20.
  • the cooling liquid thus flows around the partition wall 18, reaching the area of the plasma anode and cooling it sufficiently.
  • the cooling channel and the partition 18 each have an annular, tapered shape.
  • the plasma nozzle 7 can consist, for example, of two concentric tubes which are connected in the region of the nozzle mouthpiece by electron beam welding.
  • the plasma anode has the shape of a cone widening in the exit direction of the plasma gas with an opening angle of approximately 1 °. As a result, the plasma anode sits in the mouthpiece of the plasma nozzle due to self-locking and can be inserted or exchanged easily and without further fastening means.
  • the annular plasma anode 9 is also on the exit side provided with a circumferential collar 21, which increases its surface facing the workpiece 2. This ensures that an exactly annular plasma arc is formed without irregularities.
  • the collar 21 is provided with a chamfer 22 on its outside. This chamfering maintains a certain minimum distance from the focusing nozzle 12, so that the risk of discharge between the plasma anode and the focusing nozzle is avoided and the focusing gas flow is not swirled.
  • the focusing nozzle 12 which is made of aluminum or an aluminum alloy, is provided with a hard anodized layer 23 in the region of the nozzle mouth.
  • This hard anodized layer has an insulating effect and enables the mouthpiece of the inert gas nozzle to be guided up to close to the plasma arc without fear of damage to the inert gas nozzle when the wire electrode 4 is bent. Due to the small inner diameter of 9 to 10 mm of the inert gas nozzle, the focusing gas can thus be brought up to very close to the plasma arc, which enables very good focusing and focusing of this plasma arc.
  • the inert gas nozzle 12 is provided with cooling similar to that of the plasma nozzle 7.
  • An annular cooling channel is divided by a partition 24 into a cooling water supply 25 and a cooling water return 26.
  • the cooling channel is guided up to the front area of the nozzle mouthpiece of the inert gas nozzle, so that it can be sufficiently cooled despite its proximity to the plasma arc.
  • the inert gas nozzle can also consist of two concentric tubes which are connected in the mouth area by electron beam welding.
  • the protective gas nozzle 14 is also provided with a hard anodized layer 27 in its mouth area.
  • This hard anodized layer has the same functions as the anodizing of the inert gas nozzle 12.
  • the focusing gas and the protective gas can be regulated independently of one another in order to be able to precisely set the different process states possible with the combined plasma MIG process.
  • the separation of the focusing gas from the protective gas also achieves better bundling of the plasma arc, a stronger melting of the wire electrode and a smaller proportion of spatter.
  • the contact tube 3 for the electrode 4 is also drawn into the area of the plasma nozzle 7 ′ in the burner nozzle of FIG. 2. Here even so far that the lower end of the contact tube 3 engages in the plasma anode 9.
  • the plasma nozzle 7 ' is made of copper for better heat dissipation.
  • An aluminum layer is then first applied to this material by electroplating, which can then be anodized to the hard anodized layer 32.
  • the inert gas nozzle is also provided at its lower end with a mouthpiece 31 made of copper, which is provided in the same way with the hard anodized layer 32, which is, however, also applied to the upper region of the inert gas nozzle 12 '.
  • the protective gas nozzle 14 'can consist of aluminum and be hard-anodized. It is cooled by the flow 15 of the protective gas flowing between it and the internal parts.
  • the small dimensions approximately 10 ⁇ m
  • other advantages of this type of insulating layer are the good heat transfer, the wear resistance and the spatter-repellent properties.
  • the cooling channels in the plasma nozzle 7 ' are subdivided by inserted partition walls 18' into the feed 19 'and return 20', as was also the case with the exemplary embodiment in FIG. 1.
  • U.N It is different, however, because of the thin wall thicknesses used here, that the dividing wall 18 ', as can be seen in FIG. 3, is provided with recesses in the form of grooves 37 on the inside and outside, which have a semicircular cross section and, because they are each arranged one after the other on the circumference, in this way forming a series of internal and external arches, each of which is supported with its feet 38 or 39 on the inner wall part of the plasma nozzle 7 'or on the outer wall part thereof .
  • the partition 24 ' is formed in the inert gas nozzle 12'.
  • This configuration leads to a reinforcement of these nozzles.
  • spacing cams 33 and 34 are provided on the outer circumference of the plasma nozzle 7 'and on the outer circumference of the inert gas nozzle 12', respectively, which bridge the annular gap 36 and 35 between the concentrically arranged parts. The stability of the burner constructed in this way can be kept very high despite the small dimensions.
  • the nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle is designed in a particularly streamlined manner.
  • the diameter d of the opening of the inert gas nozzle is in the range between 7 and 9 mm. This means that the overall diameter of the burner designed in this way can be less than 35 mm.
  • the nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle is made of copper, because this allows a pilot arc to be generated between the plasma anode 9 or its conical collar 21 and the opposite part 31a of the nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle 12 ' of the plasma arc can be used.
  • FIG. 2a shows the opening angle ⁇ which can also be provided in the embodiment of FIG. 1, in which the plasma anode 9 in the burner can be replaced quickly and without problems.
  • the coolant flow in the plasma nozzle 7 'or in the inert gas nozzle 12' is, as in the exemplary embodiment of FIG. 1, in a flow 19 'or 25' and divided a return 26 'or 20'.
  • An annular filter 30 is used in the flow ring channel for the inert gas 13 to be supplied, which filter e.g. can consist of sintered material.

Abstract

1. Torch for plasma-MIG welding, comprising a consumable electrode guided in an electric contact arrangement arranged centrally inside the burner, an electrically conductive plasma nozzle surrounding the said electrode at least partly and comprising an inserted, non-consumable annular plasma anode, it being possible to maintain a plasma arc enveloping the electrode between the said plasma anode and the workpiece, further a secondary arc burning between the said plasma nozzle and the inert gaz nozzle, an inert gas nozzle surrounding the said plasma nozzle, and a shielding gas nozzle embracing all these components, characterized in that a) the contact arrangement between the electrode takes the form of a contact pipe (3) tapering conically towards the plasma nozzle (7, 7') and being provided with a bore closely adapted to the electrode diameter, the said contact pipe being surrounded by the plasma nozzle (7, 7') and the plasma anode (21) at least on its outlet end for the electrode ; b) the plasma nozzle (7, 7'), the inert gas nozzle (12, 12'), and the shielding gas nozzle (14, 14') are provided, at least in the area of the nozzle tip, with an insulating layer which is resistant to very high temperatures, in particular with a hard anodized oxide layer (17, 23, 32) ; c) the electrode (4) extends through the plasma nozzle (7, 7') and into the area of the inert gas nozzle (12, 12') ; d) the inert gas nozzle (12, 12') is designed in such a manner that the produced gas jet serves for focussing the plasma jet in a controllable manner ; and e) the inert gas nozzle (12, 12') has a diameter (d) in the range of 6 to 11 mm, in particular in the range of 7 to 9 mm.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner zum Plasma-MIG-Schweißen mit einer in einer zentral im Brenner liegenden elektrischen Kontaktanordnung geführten abschmelzenden Elektrode, einer diese wenigstens teilweise umgebenden elektrisch leitfähigen Plasmadüse mit einer eingesetzen, nicht abschmelzenden ringförmigen Plasmaanode, zwischen der und dem Werkstück ein die Elektrode einhüllender Plasmabogen unterhalten werden kann, mit einer die Plasmadüse umgebenden Inertgasdüse und mit einer alle diese Teile umschlieBenden Schutzgasdüse.The invention relates to a welding torch for plasma MIG welding with a melting electrode guided in a central electrical contact arrangement in the burner, an electrically conductive plasma nozzle at least partially surrounding it and an inserted, non-melting annular plasma anode, between which and the workpiece an electrode enveloping plasma arc can be maintained, with an inert gas nozzle surrounding the plasma nozzle and with a protective gas nozzle enclosing all these parts.

Zum Schweißen von Leichtmetall, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, wird bevorzugt, das Metall-Inertgasverfahren (MIG-Verfahren) eingesetzt. Dieses Verfahren ist ein Schutzgas-Schweißverfahren, bei dem ein Lichtbogen (MIG-Bogen) von einer abschmelzenden Elektrode zum Werkstück geführt wird. Um den Zutritt von Sauerstoff zum Schmelzbad zu verhindern, wird ein Schutzgas, beispielsweise Argon oder ein Argongemisch, zugeführt.The metal inert gas process (MIG process) is preferred for welding light metal, in particular aluminum and aluminum alloys. This process is an inert gas welding process, in which an arc (MIG arc) is led from a melting electrode to the workpiece. In order to prevent oxygen from entering the weld pool, a protective gas, for example argon or an argon mixture, is supplied.

Das MIG-Verfahren gewährleistet eine hohe Energiedichte, und die Oxidhaut des Leichtmetalls wird befriedigend aufgerissen. Nachteilig beim MIG-Verfahren ist indes, daß die Wärmezufuhr und damit auch die Einbrandtiefe von der Zufuhr des Zusatzwerkstoffs (abschmelzende Elektrode) abhängig sind. Dadurch kann der MIG-Bogen nicht zum Vorwärmen des Nahtbeginns verwendet. werden. Am Nahtbeginn kann daher der ganze zu verschweißende Querschnitt nicht erfasst werden. Außerdem kann die Einbrandform nicht beliebig an vorgegebene Werkstückkonturen angepasst werden. Schließlich hat das reine MIG-Verfahren auch den Nachteil eines relativ hohen Spritzerauswurfs.The MIG process ensures a high energy density and the oxide skin of the light metal is torn open satisfactorily. A disadvantage of the MIG process, however, is that the supply of heat and thus also the penetration depth are dependent on the supply of the filler material (melting electrode). As a result, the MIG arch cannot be used to preheat the beginning of the seam. will. At the start of the seam, the entire cross-section to be welded cannot be recorded. In addition, the penetration shape cannot be adapted to predetermined workpiece contours. Finally, the pure MIG process also has the disadvantage of a relatively high spatter ejection.

Die genannten Nachteile werden weitgehend vermieden, wenn anstelle eines reinen MIG-Verfahrens ein kombiniertes Plasma-MIG-Schweißverfahren eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren sine zwei-Lichtbögen vorhanden, nämlich ein-MI-G-Lichtbogen und ein Plasma-Lichtbogen. Der Plasma-Lichtbogen hüllt den MIG-Lichtbogen mehr oder weniger ein und kann zum Vorwärmen der Naht beim Beginn einer Schweißung eingesetzt werden. Die Kombination der beiden.Lichtbögen hat im Zusammenhang mit der Minimierung intensiven Kühlung der Fokussierdüse noch weitere Vorteile; beispielsweise kann der Plasmabogen zum Teil das Abschmelzen der abschmelzenden Elektrode übernehmen, so daß verschiedene Verfahrenszustände erreichbar sind, je nachdem, ob der Plasma-Lichtbogen oder der MIG-Lichtbogen dominiert. Die Kombination der beiden Lichtbögen ergibt überdies eine noch bessere Beseitigung der Oxidhaut auf der Oberfläche des Werkstücks und eine bessere Reinigung derselben. Schließlich ist auch die Spritzerhäufigkeit sehr viel geringer als beim reinen MIG-Verfahren. Bei modernen Schweißbrennern zum Plasma-MIG-Schweißen ist eine die abschmelzende Elektrode umgebende, vorzugsweise ringförmige Plasmadüse vorgesehen, durch welche das Plasmagas austreten kann und in deren Öffnung eine nicht abschmelzende Plasmaanode eingesetzt ist. An dieser Plasmaanode setzt der zur Werkstück führende und den MIG-Bogen einhüllende Plasmabogen an. Die Stromzuführung zu Plasmaanode erfolgt über die Plasmadüse, d. h. die Plasmadüse muß aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sein.The disadvantages mentioned are largely avoided if a combined plasma MIG welding process is used instead of a pure MIG process. In this method there are two arcs, namely an MI-G arc and a plasma arc. The plasma arc envelops the MIG arc to a greater or lesser extent and can be used to preheat the seam at the start of a weld. The combination of the two arcs has further advantages in connection with the minimization of intensive cooling of the focusing nozzle; for example, the plasma arc can partially melt the melting electrode, so that different process states can be reached, depending on whether the plasma arc or the MIG arc dominates. The combination of the two arcs also results in an even better removal of the oxide skin on the surface of the workpiece and better cleaning of the same. Finally, the spatter frequency is also much lower than with the pure MIG process. In modern welding torches for plasma MIG welding, a preferably annular plasma nozzle is provided which surrounds the melting electrode, through which the plasma gas can escape and in whose opening a non-melting plasma anode is inserted. The plasma arc leading to the workpiece and enveloping the MIG arc attaches to this plasma anode. The power supply to the plasma anode takes place via the plasma nozzle, i.e. H. the plasma nozzle must be made of an electrically conductive material.

Ein derartiger Schweißbrenner ist in dem Aufsatz "Plasma- MIG welding - a new torch and arc starting method" in der Zeitschrift "Metal Construction", Januar 1981, Seite 36 ff. beschrieben. Dieser Schweißbrenner weist eine abschmelzende Drahtelektrode auf, von der ein MIG-Lichtbogen zum Werkstück gezogen wird. Die Drahtelektrode ist von einer nicht abschmelzenden Plasmaanode umgeben, von der der Plasma-Lichtbogen ausgeht und den MIG-Lichtbogen einhüllt. Hinter der Plasmaanode wird dem Plasma-Lichtbogen ein Zwischen- oder Fokussiergas zugeführt, welches für eine Einschnürung und Bündelung des Plasmabogens sorgt. Die Führung des Fokussiergases wird von einer Fokussierdüse übernommen. Hinter dieser Fokussierdüse wird über eine Schutzgasdüse Schutzgas zugeführt, welches den Zutritt von Luftsauerstoff zum Schmelzbad verhindert. Die Fokussiergasführung und die Schutzgasführung sind miteinander über Kanäle verbunden.Such a welding torch is described in the article "Plasma-MIG welding - a new torch and arc starting method" in the magazine "Metal Construction", January 1981, page 36 ff. This welding torch has a melting wire electrode, from which a MIG arc is drawn to the workpiece. The wire electrode is surrounded by a non-melting plasma anode, from which the plasma arc emanates and envelops the MIG arc. Behind the plasma anode, the plasma arc is an intermediate or Focusing gas supplied, which constricts and bundles the plasma arc. The guidance of the focusing gas is taken over by a focusing nozzle. Behind this focusing nozzle, protective gas is supplied via a protective gas nozzle, which prevents atmospheric oxygen from entering the melt pool. The focus gas guide and the protective gas guide are connected to each other via channels.

Ein Problem bei einem derartigen Plasma-MIG-Schweißbrenner besteht darin, daß der Brennerkopf aufgrund der einander konzentrisch umgebenden Düsen (Plasmadüse, Fokussierdüse, Schutzgasdüse) relativ groß baut. Insbesondere der große Durchmesser des Brennerkopfes schließt seine Verwendung in vielen Anwendungsfällen (z. B. beim Schweißen von Kehlnähten) aus. Außerdem hat die Bohrung der Plasmaanode einen relativ großen Durchmesser in der Größenordnung von 14 mm, was einen sehr breiten Plasmabogen mit geringer Energiedichte ergibt, so daß der Schweißbrenner nur für vergleichsweise breite Nähte eingesetzt werden kann und nur ein sehr kleiner Variationsbereich zwischen Plasma-Charakteristik und MIG-Charakteristik möglich ist.A problem with such a plasma MIG welding torch is that the torch head is relatively large due to the concentrically surrounding nozzles (plasma nozzle, focusing nozzle, shielding gas nozzle). In particular, the large diameter of the torch head precludes its use in many applications (e.g. when welding fillet welds). In addition, the bore of the plasma anode has a relatively large diameter of the order of 14 mm, which results in a very wide plasma arc with a low energy density, so that the welding torch can only be used for comparatively wide seams and only a very small range of variation between the plasma characteristics and MIG characteristic is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißbrenner der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Plasmabogen wesentlich schmäler als der Plasmabogen bekannter Plasma-MIG-Schweißbrenner wird, was einen wesentlich kleineren Austrittsdurchmesser der Düsenöffnung des Brenners erforderlich macht. Die Aufgabe ist es daher auch, eine Konstruktion vorzusehen, die einen solchen kleinen Düsendurchmesser unter den bestehenden Voraussetzungen erlaubt.The invention has for its object to design a welding torch of the type mentioned in such a way that the plasma arc is considerably narrower than the plasma arc of known plasma MIG welding torches, which requires a significantly smaller outlet diameter of the nozzle opening of the torch. The task is therefore to provide a construction that allows such a small nozzle diameter under the existing conditions.

Zur Lösung werden bei einem Schweißbrenner der eingangs genannten Art folgende Merkmale vorgesehen:

  • a) die Kontaktanordnung für die Elektrode ist als ein sich zur Plasmadüse hin konisch verjüngendes und mit einer eng an den Elektrodendurchmesser angepassten Bohrung versehenes Kontaktrohr ausgebildet, das mindestens an seinem Austrittsende für die Elektrode von der Plasmadüse bzw. Plasmaanode umgeben . ist,
  • b) Kontaktrohr, Plasmadüse, Inertgasdüse und Schutzgasdüse sind mindestens im Bereich ihres Düsenmundes mit einer hochtemperaturbeständigen Isolierschicht, insbesondere mit einer Harteloxalschicht versehen,
  • c) die Elektrode reicht durch die Plasmadüse bis in den Bereich der Inertgasdüse herein,
  • d) die Inertgasdüse ist innen konisch ausgebildet, so daß der erzeugte Gasstrahl zur steuerbaren Fokussierung des Plasmastrahles dient,
  • e) die Inertgasdüse weist einen Durchtrittsdurchmesser in der Größenordnung von 6 bis 11 mm, insbesondere 7 bis 9 mm auf.
The following features are provided for a welding torch of the type mentioned at the outset:
  • a) the contact arrangement for the electrode is a conically tapering towards the plasma nozzle and with a narrow Contact tube provided adapted to the electrode diameter, which at least at its outlet end for the electrode surrounded by the plasma nozzle or plasma anode. is
  • b) the contact tube, plasma nozzle, inert gas nozzle and inert gas nozzle are provided with a high-temperature-resistant insulating layer, in particular with a hard anodized layer, at least in the area of their nozzle mouth,
  • c) the electrode extends through the plasma nozzle into the area of the inert gas nozzle,
  • d) the inert gas nozzle is conical on the inside, so that the gas jet generated serves for controllable focusing of the plasma jet,
  • e) the inert gas nozzle has a passage diameter of the order of 6 to 11 mm, in particular 7 to 9 mm.

Durch diese Ausgestaltung wird das Entstehen von Ionisierungs-oder Funkenstrecken aufgrund der Isolierung verhindert. Die Plasmaanode und die Plasmadüse können daher im Innendurchmesser sehr klein ausgebildet werden. Es wird auch möglich, die abschmelzende Elektrode und das diese führende Kontaktrohr wesentlich weiter in die Plasmadüse einzuführen, da Überschläge oder Entladungen zwischen diesem Führungs- und Kontaktrohr und der Plasmadüse nicht zu befürchten sind. Somit wird auch das Abweichen des Drahtes aus der Brennerachse und die daraus folgende Lichtbogenunruhe verringert. Damit erhält auch die Plasmaanode und somit der Plasma-Lichtbogen einen relativ geringen Durchmesser, der noch durch die Fokussierwirkung des ringförmigen Inertgasstrahles eingeschnürt und stabilisert werden kann. Dadurch wird das Schweißen auch von schmalen Nähten oder von räumlich schlecht zugänglichen Nähten möglich.This configuration prevents the formation of ionization or spark gaps due to the insulation. The plasma anode and the plasma nozzle can therefore be made very small in inner diameter. It also becomes possible to introduce the melting electrode and the contact tube guiding it substantially further into the plasma nozzle, since there is no fear of arcing or discharges between this guide and contact tube and the plasma nozzle. This also reduces the deviation of the wire from the torch axis and the resulting uneven arc. This also gives the plasma anode and thus the plasma arc a relatively small diameter, which can still be constricted and stabilized by the focusing action of the ring-shaped inert gas jet. This enables welding of narrow seams or seams that are difficult to access.

Ein Vorteil ist es auch, daß aufgrund dieser neuen Ausbildung der Plasma-Lichtbogen das Abschmelzen der Elektrode sowie das Aufschmelzen des Grundwerkstoffs + die Beeinflussung der Nahtform sehr viel besser übernehmen kann. Der gesamte Brenner kann sehr klein, beispielsweise mit einem Gesamtdurchmesser von 30 bis 35 mm ausgebildet werden.It is also an advantage that, due to this new design of the plasma arc, the melting of the electrode and the melting of the base material + can influence the shape of the seam much better. The entire burner can be made very small, for example with a total diameter of 30 to 35 mm.

Der neue Schweißbrenner eignet sich insbesondere zum Schweißen von Aluminium und wird bevorzugt bei Schweißrobotern eingesetzt.The new welding torch is particularly suitable for welding aluminum and is preferably used for welding robots.

Es hat sich zur Stabiliserung des Plasmabogens auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Stromzuspeisung zur Plasmadüse pulsierend und mit einer Frequenz von 1 bis 20 KHz erfolgt. Dadurch ist eine Steuerung der Einschnürung des Plasmabogens während des Schweißens ohne Düsenwechsel zwecks Anpassung an die Nahtgeometrie möglich.To stabilize the plasma arc, it has also proven to be very advantageous if the current is fed to the plasma nozzle in a pulsating manner and at a frequency of 1 to 20 kHz. This allows control of the constriction of the plasma arc during welding without changing the nozzle for the purpose of adaptation to the seam geometry.

Da zumindestens die Plasmadüse, aber auch die Inertgasdüse, wassergekühlt sein soll, wie das an sich bekannt ist, ist es vorteilhaft, zu ihrer Herstellung das gut leitfähige Kupfer zu verwenden, das entsprechend dünn ausgebildet werden kann. Die Harteloxalschicht kann aber nicht auf Kupfer aufgebracht werden. Es hat sich aber gezeigt, daß sich das Kupfer zunächst auf galvanischem Weg mit einer Aluminiumschicht versehen läßt, die dann harteloxiert werden kann. Die Ausbildung von Plasmadüse und Inertgasdüse in dieser Weise hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Aufgrund dieser Isolierschichten und ihrer Anordnung ist es erst möglich, (anstelle der bisherigen unzulänglichen Zündmechanismen) mit Hilfe von z.B. Hochfrequenz einen Pilotlichtbogen (Hilfslichtbogen) zu zünden, der zur Vorionisierung der Gase und somit zur berührungslosen Zündung des Plasmabogens dient. Die in der Plasmadüse angeordnete Plasmaanode kann außerdem mit einem den Mund der Plasmadüse übergreifenden Bund versehen sein, der mit einem sich in Richtung des Gasstromes verjüngenden konischen Rand versehen sein kann. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß das zum zu schweißenden Werkstück weisende Ende der Plasmadüse vollkommen von der Plasmaanode gebildet wird, an der der Plasma-Lichtbogen relativ breit ansetzen kann, so daß die Ausbildung°eines unregelmäßigen.Lichtbogens, wie-sie bei bekannten Ausführungsformen des öfteren auftrat, verhindert wird. Der Plasma-Lichtbogen erhält auch eine exakt ringförmige Gestalt und hüllt den MIG-Lichtbogen ein.'Er kann durch den Inertgasstrom zusätzlich zum Zweck des Bündelns beeinflußt werden. Der konische Rand der Plasmaanode weist den Vorteil auf, daß eine Anpassung an die gesamt konische Ausgestaltung erreicht und eine Verwirbelung des Gasstromes verhindert wird.Since at least the plasma nozzle, but also the inert gas nozzle, is to be water-cooled, as is known per se, it is advantageous to use the highly conductive copper for its production, which can be made correspondingly thin. However, the hard anodized layer cannot be applied to copper. However, it has been shown that the copper can first be galvanically coated with an aluminum layer which can then be hard anodized. The formation of the plasma nozzle and inert gas nozzle in this way has proven to be particularly advantageous. Because of these insulating layers and their arrangement, it is only possible (instead of the previous inadequate ignition mechanisms) to ignite a pilot arc (auxiliary arc) with the help of high frequency, for example, which is used for pre-ionization of the gases and thus for contactless ignition of the plasma arc. The plasma anode arranged in the plasma nozzle can also be provided with a collar which overlaps the mouth of the plasma nozzle and which has a conical edge which tapers in the direction of the gas flow can. This configuration has the advantage that the end of the plasma nozzle facing the workpiece to be welded is formed entirely by the plasma anode, to which the plasma arc can start relatively broadly, so that the formation of an irregular arc, as is known in the prior art Embodiments that occurred frequently, is prevented. The plasma arc also has an exactly circular shape and envelops the MIG arc, which can also be influenced by the inert gas flow for the purpose of bundling. The conical edge of the plasma anode has the advantage that adaptation to the overall conical configuration is achieved and turbulence in the gas stream is prevented.

Da die Plasmadüse und die Inertgasdüse, wie auch die Schutzgasdüse aus dünnwandigem Material hergestellt werden sollen, die Gesamtabmessungen so klein wie möglich zu halten, ist es besonders vorteilhaft, wenn Abstandsrippen vorgesehen sind, die von dem jeweilig innenliegenden Teil aus, am Umfang verteilt, den Ringspalt zwischen den konzentrisch ineinanderliegenden Teilen überbrücken. Solche Abstandsrippen erhöhen die Stabilität der Anordnung einerseits und geben andererseits auch die Gewähr, daß die konzentrische Anordnung eingehalten wird. Dies wiederum sorgt für gleichmäßig ringförmig austretende Gasstrahlen, die damit auch dazu beitragen, daß der Plasma-Lichtbogen zentrisch und weitgehend störungsfrei verläuft.Since the plasma nozzle and the inert gas nozzle, as well as the protective gas nozzle are to be made of thin-walled material, to keep the overall dimensions as small as possible, it is particularly advantageous if spacing ribs are provided which are distributed around the circumference from the respective inner part Bridge the annular gap between the concentrically nested parts. Such spacing ribs increase the stability of the arrangement on the one hand and on the other hand also guarantee that the concentric arrangement is maintained. This, in turn, ensures that gas jets emerge in a uniform ring, which also help to ensure that the plasma arc runs centrally and largely without interference.

Bei einer solchen Bauart aus dünnwandigen Teilen kommt es auch bei der Ausgestaltung der Kühlkanäle auf eine möglichst dünnwandige Ausgestaltung an. Um die Kühlwirkung so gut wie möglich zu erreichen, werden dabei die Kühlkanäle durch Trennwände in Hin- und Rückfluß unterteilt und die Trennwände werden in Form von aneinandergereihten und auf beiden Seiten der Trennwand angeordneten Nuten in Halbkreisform ausgebildet, so daß sich die jeweils nach beiden Seiten der Trennwand weisenden Bögen jeweils mit ihren Füßen an den zugeordneten Wänden abstützen. Diese Ausgestaltung ermöglicht zum einen eine Unterteilung schmaler ringförmiger Kühlräume in den Düsen in Hin- und Rückfluß. Sie erlaubt gleichzeitig aber, eine ausgezeichnete Stabilisierung dieser Hohlräume, die zusammen mit der Anordnung von Abstandsrippen zwischen konzentrischen Teilen die Gesamtstabilität des neuen Brenners trotz geringer Abmessungen und trotz der Anordnung von Hohlräumen entscheidend verbessert.In the case of such a design made of thin-walled parts, the design of the cooling channels also depends on the design being as thin-walled as possible. In order to achieve the cooling effect as well as possible, the cooling channels are divided into return flows by dividing walls and the dividing walls are designed in the form of rows of grooves arranged on both sides of the dividing wall in a semicircular shape, so that the two sides extend in each case support the dividing wall arches with their feet on the assigned walls. On the one hand, this configuration enables a subdivision narrow circular cooling spaces in the nozzles in the return flow. At the same time, however, it permits excellent stabilization of these cavities, which, together with the arrangement of spacing ribs between concentric parts, decisively improves the overall stability of the new burner despite the small dimensions and despite the arrangement of cavities.

Die ringförmige Plasmaanode kann in vorteilhafter-Weise außen konusförmig ausgebildet sein, wobei ihr Öffnungswinkel so gewählt wird, daß sie mit Selbsthemmung in eine entsprechende öffnung der Plasmadüse einsetzbar ist. Dadurch läßt sich die Plasmaanode leicht montieren und bei Bedarf auswechseln.The annular plasma anode can advantageously be conical on the outside, its opening angle being selected such that it can be inserted into a corresponding opening of the plasma nozzle with self-locking. This makes it easy to assemble the plasma anode and replace it if necessary.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Brennerkopfes eines erfindungsgemäßen Schweißbrenners in einem schematischen Längsschnitt,
  • Fig. 2 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch bei einer abgewandelten Ausführungsform und in vergrößerter Darstellung,
  • Fig. 2a ein Detail der Fig. 2 und
  • Fig. 3 einen Querschnitt durch den Kopf des Schweißbrenners der Fig. 2 längs der Linie III.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in the description below. Show it:
  • 1 shows a first embodiment of a torch head of a welding torch according to the invention in a schematic longitudinal section,
  • 2 shows a longitudinal section similar to FIG. 1, but in a modified embodiment and in an enlarged view,
  • Fig. 2a shows a detail of Fig. 2 and
  • Fig. 3 shows a cross section through the head of the welding torch of Fig. 2 along the line III.

In der Fig. 1 ist der Brennerkopf eines Plasma-MIG-Schweißbrenners mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Ein Werkstück ist schematisch dargestellt und trägt das Bezugszeichen 2. In einem Führungs- und Kontaktrohr 3 ist eine abschmelzende Drahtelektrode 4 geführt. Diese Drahtelektrode schmilzt ab und liefert hierbei den Zusatzwerkstoff für die Schweißnaht. Sie wird von einem hier nicht gezeigten Vorschubmechanismus nachgeführt.In Fig. 1, the torch head of a plasma MIG welding torch is designated by the reference numeral 1. A workpiece is shown schematically and bears the reference number 2. A melting wire electrode 4 is guided in a guide and contact tube 3. This wire electrode melts and delivers the filler metal for the weld seam. It is tracked by a feed mechanism, not shown here.

Das Führungs- und Kontaktrohr-3 ist an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen, deren negativer Pol mit dem Werkstück 2 verbunden ist. Zwischen der Drahtelektrode 4 und dem Werkstück 2 wird nach dem Zünden ein schematisch angedeuteter Lichtbogen 6 aufrechterhalten. Dieser Lichtbogen ist der MIG-Lichtbogen.The guide and contact tube - 3 is connected to the positive pole of a DC voltage source 5, the negative pole of which is connected to the workpiece 2. After the ignition, a schematically indicated arc 6 is maintained between the wire electrode 4 and the workpiece 2. This arc is the MIG arc.

Das in seinem vorderen Teil konisch verlaufende Führungs- und Kontaktrohr 3 ist von der Plasmadüse 7 umgeben. Diese Plasmadüse besteht aus Kupfer und läuft in ihrem Frontbereich ebenfalls konisch zu. Das Plasmagas wird im Inneren der Plasmadüse in Richtung des Pfeils 8 zugeführt. Als Plasmagas wird bevorzugt Argon eingesetzt, da dieses aufgrund seiner geringen Ionisationsenergie und seiner relativ großen Dichte die besten Zündeigenschaften sowie die beste Lichtbogenstabilität bietet.The guide and contact tube 3, which is tapered in its front part, is surrounded by the plasma nozzle 7. This plasma nozzle is made of copper and also tapers in the front area. The plasma gas is fed inside the plasma nozzle in the direction of arrow 8. Argon is preferably used as the plasma gas because it offers the best ignition properties and the best arc stability due to its low ionization energy and its relatively high density.

In die werkstückseitige öffnung der Plasmadüse 7 ist die Plasmaanode 9 eingesetzt. Diese Plasmaanode hat die Form eines Rings aus Kohle-Kupfer-Sinterwerkstoff, der hoch strombelastbar ist und mit eventuellen Spritzern keine Legierungsbildung eingeht. Die Stromzufuhr zur Plasmaanode 9 erfolgt über die Plasmadüse 7, die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen ist. Der negative Pol dieser Gleichspannungsquelle liegt ebenfalls an dem Werkstück 2. Die Stromzufuhr zur Plasmaanode 9 erfolgt damit indirekt über die Plasmadüse 7, ebenso wie die Stromzufuhr zur Drahtelektrode 4 indirekt über das Führungs- und Kontaktrohr 3 erfolgt.The plasma anode 9 is inserted into the workpiece-side opening of the plasma nozzle 7. This plasma anode has the shape of a ring made of carbon-copper sintered material, which can withstand high currents and does not form any alloys with any splashes. The current supply to the plasma anode 9 takes place via the plasma nozzle 7, which is connected to the positive pole of a DC voltage source 10. The negative pole of this DC voltage source is also on the workpiece 2. The power supply to the plasma anode 9 is thus carried out indirectly via the plasma nozzle 7, just as the power supply to the wire electrode 4 takes place indirectly via the guide and contact tube 3.

Zwischen der Plasmaanode 9 und dem Werkstück 2 bildet sich ein Lichtbogen 11 aus, der sogenannte Plasma-Lichtbogen. Dieser Lichtbogen umgibt ringförmig den MIG-Lichtbogen.An arc 11, the so-called plasma arc, is formed between the plasma anode 9 and the workpiece 2. This arc surrounds the MIG arc in a ring.

Die Plasmadüse 7 ist von einer Inertgasdüse 12 umgeben, die als Fokussierdüse dient. Diese Inertgasdüse besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Zwischen der Inertgasdüse 12 und der Plasmadüse 7 wird In Richtung des Pfeils 13-Fokussiergas zugeführt. Dieses Fokussiergas-hüllt den Plasma-Lichtbogen ein und sorgt für eine Zentrierung und Fokussierung desselben.The plasma nozzle 7 is surrounded by an inert gas nozzle 12, which serves as a focusing nozzle. This inert gas nozzle is made of aluminum or an aluminum alloy. Between the inert gas nozzle 12 and the plasma nozzle 7, 13 focusing gas is fed in the direction of the arrow. This focusing gas envelops the plasma arc and ensures that it is centered and focused.

Die Inertgasdüse 12 ihrerseits ist von der Schutzgasdüse 14 umgeben. Zwischen dieser Schutzgasdüse und der Inertgasdüse wird in Richtung des Pfeils 15 Schutzgas zugeführt. Dieses Schutzgas hat dieselbe oder eine ähnliche Zusammensetzung wie das Fokussiergas, besteht also aus einem Argon-Helium-Gemisch. Das Schutzgas hat die Aufgabe, den Zutritt von Luftsauerstoff zur Schweißstelle zu verhindern.The inert gas nozzle 12 in turn is surrounded by the protective gas nozzle 14. Between this protective gas nozzle and the inert gas nozzle 15 protective gas is supplied in the direction of arrow. This protective gas has the same or a similar composition as the focusing gas, i.e. it consists of an argon-helium mixture. The protective gas has the task of preventing atmospheric oxygen from entering the welding point.

Außen auf der Schutzgasdüse 14 sitzt eine Überwurfmutter 16, mit der der Brennerkopf an dem hier nicht gezeigten Brennerkörper befestigt werden kann.On the outside of the protective gas nozzle 14 is a union nut 16, with which the burner head can be attached to the burner body, not shown here.

Die dem Führungs- und Kontaktrohr 3 zugewandte innere Oberfläche der Plasmadüse 7 ist mit einer hochtemperaturbeständigen Isolierung versehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht diese Isolierung aus einer Schicht 17 von hochtemperaturbeständigem Lack, dem Keramikstaubanteile beigemischt sind. Aufgrund dieser Isolierschicht kann der Durchmesser der Plasmadüse 7 und auch der Plasmaanode 9 wesentlich kleiner gewählt werden, ohne daß Entladungen zwischen der Plasmadüse und dem Führungs- und Kontaktrohr 3 über Funken- oder Ionisierungsstrecken zu befürchten sind. Der innere Durchmesser der Plasmaanode 9 beträgt etwa 6 mm. Dies führt zu einem sehr engen und konzentrierten Plasmastrahl und ermöglicht auch eine im Durchmesser sehr kleine Bauform des gesamten Brennerkopfes. Zugleich kann die sich konisch verjüngende Frontpartie des Führungs- und Kontaktrohrs 3 bis in den Bereich der Plasmaanode verlängert werden. Das freie Ende der Drahtelektrode 4 kann somit ohne Kontakt zur Plasmaanode um etwa denselben Winkel abgebogen werden wie bei bekannten Ausführungsformen mit wesentlich größerem Durchmesser der Plasmaanode. Der geringe Durchmesser des Plasma-Lichtbogens hat überdies den Vorteil, daß dieser Lichtbogen ganz oder teilweise das Abschmelzen der Drahtelektrode übernehmen kann. Hierdurch lassen sich verschiedene Schweißcharakteristiken erzielen. Der geringe Abstand zwischen MIG-Lichtbogen und Plasma-Lichtbogen hat auch Vorteile beim Zünden der beiden Lichtbögen. .Hierbei.wird die Drahtelektrode 4 anfänglich sehr langsam vorgeschoben, bis sie das aus Aluminium bestehende Werkstück 2 berührt. Sodann wird sie zurückgezogen und zündet dabei einen MIG-Lichtbogen geringer Leistung der die Luftstrecke ionisiert, was zur spontanen Zündung des Plasma-Lichtbogens führt. Der Drahtvorschub schaltet ab, bis die Vorwärmzeit abgelaufen ist und dann der MIG-Lichtbogen spritzerfrei innerhalb des Plasma-Lichtbogens zündet. Hierbei wird die Schweißnaht auch beim Beginn des Schweißvorgangs sauber und vollständig verschweißt. Der geringe Durchmesser der Plasmaanode wird auch dadurch ermöglicht, daß in der Plasmadüse 7 ein Kühlkanal für Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, vorgesehen ist. Der Kühlkanal ist ringförmig in die Plasmadüse eingearbeitet und wird durch eine metallische Trennwand 18 in einen Kühlwasservorlauf 19 und einen Kühlwasserrücklauf 20 aufgeteilt. Die Kühlflüssigkeit umströmt also die Trennwand 18, wobei sie bis in den Bereich der Plasmaanode gelangt und diese ausreichend kühlt. Der Kühlkanal und die Trennwand 18 haben jeweils ringförmige, konisch zulaufende Gestalt. Die Plasmadüse 7 kann in der Praxis beispielsweise aus zwei konzentrischen Rohren bestehen, die im Bereich des Düsenmundstücks durch Elektronenstrahlschweißen verbunden sind.The inner surface of the plasma nozzle 7 facing the guide and contact tube 3 is provided with insulation which is resistant to high temperatures. In the exemplary embodiment shown, this insulation consists of a layer 17 of high-temperature-resistant lacquer, to which ceramic dust components are added. Because of this insulating layer, the diameter of the plasma nozzle 7 and also the plasma anode 9 can be selected to be significantly smaller without the risk of discharges between the plasma nozzle and the guide and contact tube 3 via spark or ionization paths. The inner diameter of the plasma anode 9 is approximately 6 mm. This leads to a very narrow and concentrated plasma jet and also enables the entire burner head to have a very small diameter. At the same time, the tapered front part of the guide and contact tube 3 can be extended into the area of the plasma anode. The free end of the wire electrode 4 can thus be bent by approximately the same angle as in the case without contact with the plasma anode known embodiments with a much larger diameter of the plasma anode. The small diameter of the plasma arc also has the advantage that this arc can completely or partially take over the melting of the wire electrode. Various welding characteristics can be achieved in this way. The small distance between the MIG arc and the plasma arc also has advantages when igniting the two arcs. In this case, the wire electrode 4 is initially advanced very slowly until it touches the aluminum workpiece 2. It is then withdrawn and ignites a low-power MIG arc that ionizes the air gap, which leads to the spontaneous ignition of the plasma arc. The wire feed switches off until the preheating time has expired and the MIG arc ignites within the plasma arc without spattering. Here, the weld seam is welded cleanly and completely even at the start of the welding process. The small diameter of the plasma anode is also made possible by the fact that a cooling channel for cooling liquid, in particular water, is provided in the plasma nozzle 7. The cooling channel is worked into the plasma nozzle in a ring shape and is divided by a metallic partition 18 into a cooling water supply 19 and a cooling water return 20. The cooling liquid thus flows around the partition wall 18, reaching the area of the plasma anode and cooling it sufficiently. The cooling channel and the partition 18 each have an annular, tapered shape. In practice, the plasma nozzle 7 can consist, for example, of two concentric tubes which are connected in the region of the nozzle mouthpiece by electron beam welding.

Die Plasmaanode besitzt die Form eines sich in Austrittsrichtung des Plasmagases aufweitenden Konus mit einem öffnungswinkel von etwa 1°. Hierdurch sitzt die Plasmaanode durch Selbsthemmung im Mundstück der Plasmadüse und kann leicht und ohne weitere Befestigungsmittel eingesetzt bzw. ausgetauscht werden. Auf der Austrittsseite ist die ringförmige Plasmaanode 9 mit einem umlaufenden Bund 21 versehen, der ihre dem Werkstück 2 zugewandte Fläche vergrößert. Hierdurch wird erreicht, daß sich ein exakt ringförmiger Plasma-Lichtbogen ohne Unregelmäßigkeiten ausbildet. An seiner Außenseite ist der Bund 21 mit einer Anfasung 22 versehen. Durch diese Anfasung wird ein bestimmter Mindestabstand gegenüber der Fokussierdüse 12 eingehalten, so daß die Gefahr einer Entladung zwischen der Plasmaanode und der Fokussierdüse vermieden und die Fokussiergasströmung nicht verwirbelt wird.The plasma anode has the shape of a cone widening in the exit direction of the plasma gas with an opening angle of approximately 1 °. As a result, the plasma anode sits in the mouthpiece of the plasma nozzle due to self-locking and can be inserted or exchanged easily and without further fastening means. The annular plasma anode 9 is also on the exit side provided with a circumferential collar 21, which increases its surface facing the workpiece 2. This ensures that an exactly annular plasma arc is formed without irregularities. The collar 21 is provided with a chamfer 22 on its outside. This chamfering maintains a certain minimum distance from the focusing nozzle 12, so that the risk of discharge between the plasma anode and the focusing nozzle is avoided and the focusing gas flow is not swirled.

Die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende Fokussierdüse 12 ist im Bereich des Düsenmunds mit einer Harteloxalschicht 23 versehen. Diese Harteloxalschicht hat isolierende Wirkung und ermöglicht es, daß das Mundstück der Inertgasdüse bis nahe an den Plasma-Lichtbogen geführt werden kann, ohne daß bei einem Abbiegen der Drahtelektrode 4 eine Beschädigung der Inertgasdüse zu befürchten ist. Durch den geringen Innendurchmesser von 9 bis 10 mm der Inertgasdüse kann somit das Fokussiergas bis sehr nahe an den Plasma-Lichtbogen herangeführt werden, wodurch eine sehr gute Bündelung und Fokussierung dieses Plasma-Lichtbogens ermöglicht wird.The focusing nozzle 12, which is made of aluminum or an aluminum alloy, is provided with a hard anodized layer 23 in the region of the nozzle mouth. This hard anodized layer has an insulating effect and enables the mouthpiece of the inert gas nozzle to be guided up to close to the plasma arc without fear of damage to the inert gas nozzle when the wire electrode 4 is bent. Due to the small inner diameter of 9 to 10 mm of the inert gas nozzle, the focusing gas can thus be brought up to very close to the plasma arc, which enables very good focusing and focusing of this plasma arc.

Die Inertgasdüse 12 ist mit einer ähnlichen Kühlung wie die Plasmadüse 7 versehen. Ein ringförmiger Kühlkanal wird durch eine Trennwand 24 in einen Kühlwasservorlauf 25 und einen Kühlwasserrücklauf 26 aufgeteilt. Der Kühlkanal ist dabei bis in den Frontbereich des Düsenmundstücks der Inertgasdüse geführt, so daß diese trotz ihrer Nähe zum Plasma-Lichtbogen ausreichend gekühlt werden kann. Auch die Inertgasdüse kann aus zwei konzentrischen und im Mundbereich durch Elektronenstrahlschweißung verbundenen Rohren bestehen.The inert gas nozzle 12 is provided with cooling similar to that of the plasma nozzle 7. An annular cooling channel is divided by a partition 24 into a cooling water supply 25 and a cooling water return 26. The cooling channel is guided up to the front area of the nozzle mouthpiece of the inert gas nozzle, so that it can be sufficiently cooled despite its proximity to the plasma arc. The inert gas nozzle can also consist of two concentric tubes which are connected in the mouth area by electron beam welding.

Die Schutzgasdüse 14 ist in ihrem Mundbereich ebenfalls mit einer Harteloxalschicht 27 versehen. Diese Harteloxalschicht hat dieselben Funktionen wie die Eloxierung der Inertgasdüse 12.The protective gas nozzle 14 is also provided with a hard anodized layer 27 in its mouth area. This hard anodized layer has the same functions as the anodizing of the inert gas nozzle 12.

Das Fokussiergas und das Schutzgas sind unabhängig voneinander regelbar, um die verschiedenen, mit dem kombinierten Plasma-MIG-Verfahren möglichen Verfahrenszustände exakt einstellen zu können. Durch-die Trennung des Foküssiergases vom Schutzgas wird außerdem eine bessere Bündelung des Plasmabogens, ein stärkeres Abschmelzen der Drahtelektrode und ein kleinerer Spritzeranteil erreicht.The focusing gas and the protective gas can be regulated independently of one another in order to be able to precisely set the different process states possible with the combined plasma MIG process. The separation of the focusing gas from the protective gas also achieves better bundling of the plasma arc, a stronger melting of the wire electrode and a smaller proportion of spatter.

In der Fig. 2 und 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, bei der aber gleiche Teile auch gleich beziffert sind. Soweit Abwandlungen vorliegen, sind die gleichen Bezugszeichen vorgesehen worden, jedoch mit einem Strich versehen.2 and 3, a modified embodiment is shown, but in which the same parts are also numbered the same. As far as modifications exist, the same reference numerals have been provided, but with a dash.

Ähnlich wie in der Fig. 1 ist auch bei der Brennerdüse der Fig. 2 das Kontaktrohr 3 für die Elektrode 4 bis in den Bereich der Plasmadüse 7' hereingezogen. Hier sogar.noch so weit, daß das untere Ende des Kontaktrohres 3 in die Plasmaanode 9 hereingreift. Die Plasmadüse 7' ist zur besseren Wärmeableitung aus Kupfer hergestellt. Auf dieses Material wird dann zunächst auf galvanischem Weg eine Aluminiumschicht aufgebracht, die anschließend zu der Harteloxalschicht 32 eloxiert werden kann. Auch die Inertgasdüse ist an ihrem unteren Ende mit einem Mundstück 31 aus Kupfer versehen, das in gleicher Weise mit der Harteloxalschicht 32 versehen ist, die allerdings auch in dem oberen Bereich der Inertgasdüse 12' noch auf diese aufgebracht ist. Die Schutzgasdüse 14' kann aus Aluminium bestehen und harteloxiert sein. Sie wird durch den zwischen ihr und den innenliegenden Teilen durchströmenden Strom 15 des Schutzgases gekühlt. Weitere Vorteile dieser Art von Isolierschichten sind neben den kleinen Abmessungen (ca. 50 µm) der gute Wärmedurchgang, die Verschleißfestigkeit und die spritzerabweisenden Eigenschaften.Similar to FIG. 1, the contact tube 3 for the electrode 4 is also drawn into the area of the plasma nozzle 7 ′ in the burner nozzle of FIG. 2. Here even so far that the lower end of the contact tube 3 engages in the plasma anode 9. The plasma nozzle 7 'is made of copper for better heat dissipation. An aluminum layer is then first applied to this material by electroplating, which can then be anodized to the hard anodized layer 32. The inert gas nozzle is also provided at its lower end with a mouthpiece 31 made of copper, which is provided in the same way with the hard anodized layer 32, which is, however, also applied to the upper region of the inert gas nozzle 12 '. The protective gas nozzle 14 'can consist of aluminum and be hard-anodized. It is cooled by the flow 15 of the protective gas flowing between it and the internal parts. In addition to the small dimensions (approx. 50 µm), other advantages of this type of insulating layer are the good heat transfer, the wear resistance and the spatter-repellent properties.

Die Kühlkanäle in der Plasmadüse 7' sind durch eingeschobene Trennwände 18' in Vorlauf 19' und Rücklauf 20' unterteilt, wie das auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Fall war. Unterschiedlich ist aber, wegen der hier zum Einsatz kommenden dünnen Wandstärken, daß die Trennwand 18', wie aus Fig. 3 hervorgeht, mit jeweils innen- und außenliegenden Ausnehmungen in der Form von Nuten 37 Versehen ist, die halbkreisförmiigen-Querschnitt haben und, da sie jeweils auf dem Umfang aufeinander-folgend angeordnet sind, auf diese Weise eine Reihe von innen-und außenliegenden Bögen bildet, die sich jeweils mit ihren Füßen 38 bzw. 39 an.dem innenliegenden Wandteil der Plasmadüse 7' bzw. an deren außenliegenden Wandteil abstützen. In gleicher Weise ist die Trennwand 24' in der Inertgasdüse 12' ausgebildet. Diese Ausgestaltung führt zu einer Verstärkung dieser Düsen. Um noch eine weitere Verstärkung des ganzen Brennermundes zu erreichen, sind jeweils am Außenumfang der Plasmadüse 7' bzw. am Außenumfang der Inertgasdüse 12' Abstandsnocken 33 bzw. 34 vorgesehen, die den Ringspalt 36 bzw. 35 zwischen den konzentrisch ineinander angeordneten Teilen überbrücken. Die Stabilität des so aufgebauten Brenners kann trotz kleiner Abmessungen sehr hoch gehalten werden.The cooling channels in the plasma nozzle 7 'are subdivided by inserted partition walls 18' into the feed 19 'and return 20', as was also the case with the exemplary embodiment in FIG. 1. U.N It is different, however, because of the thin wall thicknesses used here, that the dividing wall 18 ', as can be seen in FIG. 3, is provided with recesses in the form of grooves 37 on the inside and outside, which have a semicircular cross section and, because they are each arranged one after the other on the circumference, in this way forming a series of internal and external arches, each of which is supported with its feet 38 or 39 on the inner wall part of the plasma nozzle 7 'or on the outer wall part thereof . In the same way, the partition 24 'is formed in the inert gas nozzle 12'. This configuration leads to a reinforcement of these nozzles. In order to achieve a further reinforcement of the entire burner mouth, spacing cams 33 and 34 are provided on the outer circumference of the plasma nozzle 7 'and on the outer circumference of the inert gas nozzle 12', respectively, which bridge the annular gap 36 and 35 between the concentrically arranged parts. The stability of the burner constructed in this way can be kept very high despite the small dimensions.

Der Düsenmund 31 der Inertgasdüse ist, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, in besonderer Weise strömungsgünstig ausgebildet. Der Durchmesser d der Öffnung der Inertgasdüse liegt im Bereich zwischen 7 und 9 mm. Damit kann der Gesamtdurchmesser des so gestalteten Brenners unter 35 mm liegen. Von besonderem Vorteil ist auch noch, daß der Düsenmund 31 der Inertgasdüse aus Kupfer besteht, weil dadurch zwischen der Plasmaanode 9 bzw. ihrem konischen Bund 21 und dem gegenüberliegenden Teil 31a des Düsenmundes 31 der Inertgasdüse 12' ein Pilotbogen erzeugt werden kann, der zur Zündung des Plasmabogens ausgenützt werden kann. Der Einsatz dieses Pilotlichtbogens ist, (da er mit Hochfrequenz gezündet werden muß), nur möglich durch Kombination von galvanoaluminieren und anschließendem Harteloxieren der Kupferdüsen, womit Überschläge verhindert werden. Zusätzlich sind zwischen Berührungspunkten der Plasma- und Inertgasdüse infolge des konstruktiven Aufbaus mindestens vier Isolierschichten vorgesehen. (Dies wiederum ermöglicht erst, daß sich Plasma- und Inertgasdüse aufeinander an den Nocken 33 abstützen).The nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle, as can be seen from FIG. 2, is designed in a particularly streamlined manner. The diameter d of the opening of the inert gas nozzle is in the range between 7 and 9 mm. This means that the overall diameter of the burner designed in this way can be less than 35 mm. It is also of particular advantage that the nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle is made of copper, because this allows a pilot arc to be generated between the plasma anode 9 or its conical collar 21 and the opposite part 31a of the nozzle mouth 31 of the inert gas nozzle 12 ' of the plasma arc can be used. The use of this pilot arc (because it must be ignited at high frequency) is only possible by combining galvanoaluminating and subsequent hard anodizing of the copper nozzles, which prevents flashovers. In addition, there are at least four insulating layers between the contact points of the plasma and inert gas nozzle due to the design seen. (This in turn enables the plasma and inert gas nozzles to be supported on the cams 33).

Das Detail der Fig. 2ä zeigt den-auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vorsehbaren Öffnungswinkel α, in der ein schnelles und problemloses Auswechseln der Plasmaanode 9 im Brenner gestattet.The detail of FIG. 2a shows the opening angle α which can also be provided in the embodiment of FIG. 1, in which the plasma anode 9 in the burner can be replaced quickly and without problems.

Durch die in der Fig. 3 deutlich erkennbaren Trennwände 18' und 24' wird der Kühlmittelstrom in der Plasmadüse 7' bzw. in der Inertgasdüse 12' jeweils, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, in einen Vorlauf 19' bzw. 25' und einen Rücklauf 26' bzw. 20' unterteilt. Im Strömungsringkanal für das zuzuführende Inertgas 13 ist ein ringförmiger Filter 30 eingesetzt, der z.B. aus Sintermaterial bestehen kann.Through the partitions 18 'and 24' which can be clearly seen in FIG. 3, the coolant flow in the plasma nozzle 7 'or in the inert gas nozzle 12' is, as in the exemplary embodiment of FIG. 1, in a flow 19 'or 25' and divided a return 26 'or 20'. An annular filter 30 is used in the flow ring channel for the inert gas 13 to be supplied, which filter e.g. can consist of sintered material.

Claims (11)

1. Schweißbrenner zum Plasma-MIG-Schweißen mit einer in einer zentral im Brenner liegenden elektrischen Kontaktanordnung geführten abschmelzenden Elektrode, einer diese wenigstens teilweise umgebenden, elektrisch leitfähigen Plasmadüse mit einer eingesetzen, nicht abschmelzenden ringförmigen Plasmaanode, zwischen der und dem Werkstück ein die Elektrode einhüllender Plasmabogen unterhalten werden kann, mit einem zwischen Plasmadüse und Inertgasdüse brennenden Hilflichtbogen mit einer die Plasmadüse umgebenden Inertgasdüse und mit einer alle diese Teile umschließenden Schutzgasdüse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale a) die Kontaktanordnung für die Elektrode ist als ein sich zur Plasmadüse (7,7') hin konisch verjüngendes und mit einer eng an den Elektrödendurchmesser angepaßten Bohrung versehenes Kontaktrohr (3) ausgebildet, das mindestens an seinem Austrittsende für die Elektrode von der Plasmadüse (7,7') bzw. Plasmaanode (21) umgeben ist, b) Kontaktrohr (3), Plasmadüse (7,7'), Inertgasdüse (12,12') und Schutzgasdüse (14,14') sind mindestens im Bereich des Düsenmundes mit einer hochtemperaturbeständigen Isolierschicht, insbesondere mit einer Harteloxalschicht (17,23,32) versehen, c) die Elektrode (4) reicht durch die Plasmadüse (7,7) bis in den Bereich der Inertgasdüse (12,12'), d) die Inertgasdüse (12,12') ist so ausgebildet, daß der erzeugte Gasstrahl zur steuerbaren Fokussierung des Plasmastrahles dient, d) die Inertgasdüse (12,12') weist einen Durchtrittsdurchmesser (d) in der Größenordnung von 6 bis 11 mm, insbesondere 7 bis 9 mm auf. 1. Welding torch for plasma MIG welding with a melting electrode guided in a central electrical contact arrangement in the torch, an electrically conductive plasma nozzle at least partially surrounding it, with an inserted, non-melting annular plasma anode, between which and the workpiece an electrode enveloping Plasma arc can be maintained, with an auxiliary arc burning between the plasma nozzle and inert gas nozzle, with an inert gas nozzle surrounding the plasma nozzle and with a protective gas nozzle surrounding all these parts, characterized by the following features a) the contact arrangement for the electrode is designed as a contact tube (3) which tapers conically towards the plasma nozzle (7, 7 ') and is provided with a bore which is closely matched to the electrode diameter and which at least at its outlet end for the electrode from the plasma nozzle ( 7,7 ') or plasma anode (21) is surrounded, b) Contact tube (3), plasma nozzle (7,7 '), inert gas nozzle (12,12') and protective gas nozzle (14,14 ') are at least in the area of the nozzle mouth with a high-temperature-resistant insulating layer, in particular with a Hard anodized layer (17,23,32), c) the electrode (4) extends through the plasma nozzle (7, 7) into the area of the inert gas nozzle (12, 12 '), d) the inert gas nozzle (12, 12 ') is designed such that the gas jet generated is used for controllable focusing of the plasma jet, d) the inert gas nozzle (12, 12 ') has a passage diameter (d) of the order of 6 to 11 mm, in particular 7 to 9 mm. 2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgasdüse (12,12') sich konisch in Richtung des Gasstromes (13) verjüngt.2. Welding torch according to claim 1, characterized in that the inert gas nozzle (12, 12 ') tapers conically in the direction of the gas flow (13). 3. Schweißbrenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuspeisung zur Plasmadüse (7,7') pulsierend und mit einer Frequenz von 1 bis 20 KHz erfolgt.3. welding torch according to claims 1 and 2, characterized in that the current supply to the plasma nozzle (7,7 ') is pulsating and occurs at a frequency of 1 to 20 KHz. 4. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Plasmadüse (7') und/oder die Inertgasdüse (12') aus Kupfer besteht, das zunächst auf galvanischem Weg mit einer Aluminiumschicht versehen und dann harteloxiert ist.4. Welding torch according to claim 1, characterized in that at least the plasma nozzle (7 ') and / or the inert gas nozzle (12') consists of copper, which is first provided with an aluminum layer by electroplating and then hard anodized. 5. Schweißbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Harteloxatschichten so angeordnet sind, daß an Berührungsstellen zwischen Plasma- und Inertgasdüse mindestens vier Isolierschichten vorliegen.5. Welding torch according to claim 4, characterized in that the hard anodized layers are arranged so that at least four insulating layers are present at contact points between the plasma and inert gas nozzle. 6. Schweißbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Plasmadüse (7) angeordnete Plasmaanode (9) mit einem den Mund der Plasmadüse übergreifenden Bund (21) versehen ist.6. A welding torch according to claim 4, characterized in that the plasma anode (9) arranged in the plasma nozzle (7) has a collar (21) which overlaps the mouth of the plasma nozzle. is provided. 7. Schweißbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, däß der Bund 121) mit einem sich in-Richtung des Gasstromes verjüngenden konischen Rand (22) versehen ist.7. A welding torch according to claim 6, characterized in that the collar 121) is provided with a conical edge (22) tapering in the direction of the gas flow. 8. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' .daß Plasmadüse (7'), Inertgasdüse (12') und Schutzgasdüse (14') aus dünnwandigem Material hergestellt und durch strömungsgünstig ausgebildete Abstandsnocken (33,34) aneinander zentriert sind, die von dem jeweilig innenliegenden Teil aus, am Umfang verteilt, den Ringspalt (35,36) zwischen den Teilen überbrücken.8. Welding torch according to claim 1, characterized in that the plasma nozzle (7 '), inert gas nozzle (12') and protective gas nozzle (14 ') are made of thin-walled material and are centered on one another by aerodynamically designed spacer cams (33, 34) from the respective inner part, distributed around the circumference, bridge the annular gap (35, 36) between the parts. 9. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgasdüse (12') und die Plasmadüse (7') wassergekühlt sind und die ringförmigen Kühlkanäle durch in diesen verlaufenden Trennwände (24',18') in Hin- und Rücklauf (25', 26'; 19', 20') unterteilt sind, die in Form von aneinandergereihten und auf beiden Seiten der Trennwand angeordnete Nuten (37) ausgebildet sind, die sich jeweils an der ihren Rändern zugeordneten Außenwand abstützen.9. Welding torch according to claim 1, characterized in that the inert gas nozzle (12 ') and the plasma nozzle (7') are water-cooled and the annular cooling channels through in these dividing walls (24 ', 18') in the return and return (25 ' , 26 '; 19', 20 ') are subdivided, which are designed in the form of lined-up grooves (37) arranged on both sides of the partition, which are each supported on the outer wall assigned to their edges. 10. Schweißbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (37) halbkreisförmigen Querschnitt besitzen und daß sich die so gebildeten Bögen jeweils mit ihren Füßen (38,39) an den Wänden abstützen.10. A welding torch according to claim 9, characterized in that the grooves (37) have a semicircular cross-section and that the arches thus formed are each supported on the walls with their feet (38, 39). 11. Schweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaanode (9) außen konusförmig ausgebildet ist und ihr Öffnungswinkel (α) so gewählt ist, daß sie mit Selbsthemmung in eine entsprechende Öffnung der Plasmadüse (7) einsetzbar ist.11. Welding torch according to one of claims 1 to 10, characterized in that the plasma anode (9) is conical on the outside and its opening angle (α) is selected such that it can be inserted into a corresponding opening of the plasma nozzle (7) with self-locking.
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