FI94731B

FI94731B - Welding torch current nozzle

Info

Publication number: FI94731B
Application number: FI905735A
Authority: FI
Inventors: Tapani Maekimaa
Original assignee: Kemppi Oy
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1995-07-14
Also published as: DE4138350A1; SE9103441L; FI905735A0; SE9103441D0; FI94731C; FI905735A

Description

9473194731

Hitsauspolttimen virtasuutin Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen hitsauspolttimen virtasuutin, jonka läpi lisäaine-lanka syötetään hitsattavaan kohteeseen.The present invention relates to a welding torch current nozzle according to the preamble of claim 1, through which the filler wire is fed to the object to be welded.

Tällaisia virtasuuttimia käytetään esim. MIG (inertti suo-jakaasuhitsaus), MAG (aktiivinen suojakaasuhitsaus) ja MOG (ydintäytelankahitsaus) hitsaukseen tarkoitetuissa hitsauspolttimissa. Näillä menetelmillä hitsaus tapahtuu lisäainelangan kärjen ja hitsattavan materiaalin välillä palavan valokaaren avulla saumaan puhallettavan inertin tai aktiivisen suojakaasun muodostamassa atmosfäärissä. Atmosfääri voi muodostua myös ydintäytelangan jauheesta tai sekä jauheesta ja kaasusta. Lisäainelanka ja suojakaasu syötetään saumaan syöttöletkun ja hitsauspolttimen kautta. Polttimen kärjessä on virtasuutin, jossa on langan läpimittaa suurempi reikä, virtasuuttimen tehtävänä on muodostaa sähköinen kontakti polttimen ja lisäainelangan välille sekä tukea syötettävää lankaa.Such current nozzles are used, for example, in MIG (inert shielded gas welding), MAG (active shielding gas welding) and MOG (core cored wire welding) welding torches. In these methods, welding takes place between the tip of the filler wire and the material to be welded by means of a burning arc in an atmosphere formed by an inert or active shielding gas blown into the seam. The atmosphere may also consist of a core filler powder or both a powder and a gas. The filler wire and shielding gas are fed into the seam through the supply hose and the welding torch. The tip of the burner has a current nozzle with a hole larger than the diameter of the wire, the function of the current nozzle being to establish electrical contact between the burner and the additive wire and to support the wire to be fed.

Tavallisesti virtasuutin on kiinnitetty erilliseen virtasuuttimen pitimeen, jossa on reiät suojakaasun johtamiseksi hitsauspolttimen kaasusuuttimen ja virtasuuttimen väliseen tilaan, virtasuuttimen pidin on kiinnitetty edelleen kaula-putkeen, jossa on keskeinen reikä, jonka kautta lisäainelanka ja suojakaasu syötetään virtasuuttimen pitimen ja virtasuuttimen kautta hitsauskohtaan. Nämä osat on yleensä kiinnitetty toisiinsa kierreliitoksilla. Virtasuuttimen on johdettava hyvin sähköä ja lämpöä, minkä vuoksi se on yleensä valmistettu puhtaasta tai hieman seostetusta kuparista, virtasuuttimen pidin on kuparia tai messinkiä.Typically, the current nozzle is attached to a separate current nozzle holder having holes for conducting shielding gas into the space between the welding torch gas nozzle and the current nozzle, the current nozzle holder being further attached to a neck tube with a central hole through which the filler wire and shielding gas These parts are usually fastened together with threaded joints. The current nozzle must conduct electricity and heat well, which is why it is usually made of pure or slightly alloyed copper, the current nozzle holder is made of copper or brass.

virtasuutin kuumenee hitsattaessa valokaaren lämmön ja suut-timen läpi kulkevan sähkövirran vaikutuksesta. Tavallisesti virtasuutin on melko pitkä ja ohut ja se on kiinnitetty virtasuuttimen yhdyskappaleeseen lyhyellä kierreliitoksella.the current nozzle is heated during welding by the heat of the arc and the electric current flowing through the nozzle. Usually, the current nozzle is quite long and thin and is attached to the current nozzle connector with a short threaded connection.

94731 Tällöin virtasuuttimen ja pitimen yhteinen pinta-ala on pieni, ja hitsattaessa syntyvä lämpö ei pääse johtumaan tehokkaasti virtasuuttimesta suuttimen pitimeen ja edelleen kau-laputkeen. Suuttimen lämpötila nousee erityisesti sen kärjessä, ja lämpenemisestä aiheutuvat muodonmuutokset aiheuttavat helposti langansyöttöhäiriöitä. Koska suojakaasu puhalletaan virtasuuttimen pitimessä olevien kaulaputken ja virtasuuttimen keskiakseliin nähden poikittaisten reikien kautta polttimen kaasusuuttimen ja virtasuuttimen väliseen tilaan, suojakaasu ei pysty jäähdyttämään tehokkaasti virtasuuttimen kärkeä. Suurilla hitsausvirroilla toimivia poltti-mia jäähdytetäänkin eri tavoin järjestetyn vesikierron avulla liiallisen kuumenemisen välttämiseksi.94731 In this case, the common area of the current nozzle and the holder is small, and the heat generated during welding cannot be effectively conducted from the current nozzle to the nozzle holder and further to the trade pipe. The temperature of the nozzle rises especially at its tip, and deformations due to heating easily cause wire feed disturbances. Because the shielding gas is blown through holes in the flow nozzle holder transverse to the center axis of the nozzle and the flow nozzle into the space between the burner gas nozzle and the flow nozzle, the shielding gas cannot effectively cool the tip of the flow nozzle. Torches operating at high welding currents are cooled by means of a water circuit arranged in different ways in order to avoid excessive heating.

SE-kuulutusjulkaisussa 401 115 on esitetty suojakaasuhit-sauspoltin, jossa suojakaasuvirtaus on järjestetty siten, että se jäähdyttää poltinta. Siinä suojakaasu virtaa lisäai-nelangan syöttöputken ja sitä ympäröivän putken välissä, ja syöttöputken ulkopinta sekä ympäröivän putken sisäpinta on muotoiltu aaltomaiseksi, jolloin lämmönsiirtopinta suurenee ja putkien välissä virtaava suojakaasu jäähdyttää tehokkaammin langansyöttöputkea. Virtasuutin on tavanomainen, pitimen avulla syöttöputkeen kiinnitetty pitkä ja kapea kappale. Tämän ratkaisun avulla saadaan koko polttimen lämpenemistä vähennetyksi, mutta koska virtasuuttimen rakenne on samanlainen kuin muissakin tavanomaisessa polttimissa, virtasuuttimen lämpenemisongelmia ei voida ratkaista tässä julkaisussa esitetyn ratkaisun avulla.SE publication 401 115 discloses a shielding gas welding burner in which the shielding gas flow is arranged to cool the burner. In it, the shielding gas flows between the feed pipe of the additive wire and the surrounding pipe, and the outer surface of the feed pipe and the inner surface of the surrounding pipe are corrugated, increasing the heat transfer surface and more efficiently cooling the shielding gas. The power nozzle is a conventional, long and narrow piece attached to the supply pipe by means of a holder. With this solution, the heating of the entire burner can be reduced, but since the structure of the current nozzle is similar to that of other conventional burners, the heating nozzle heating problems cannot be solved by the solution presented in this publication.

Tämä keksinnön tarkoituksena on saada aikaan hitsauspoltti-men virtasuutin, joka kuumenee aikaisempia suuttimia vähemmän ja jonka avulla polttimen rakennetta voidaan yksiker-taistaa.The object of the present invention is to provide a welding torch current nozzle which heats up less than previous nozzles and by means of which the structure of the torch can be simplified.

Keksintö perustuu siihen, että virtasuutin kiinnitetään suoraan kaulaputkeen siten, että sen ulkonema kiinnitys-osasta on pieni.The invention is based on the fastening of the current nozzle directly to the neck tube so that its protrusion from the fastening part is small.

3 94731 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle virtasuutti-melle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the current nozzle according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Keksinnön mukaisen rakenteen avulla voidaan virtasuuttimen lämpöä johtavaa pintaa kasvattaa huomattavasti suurentamatta hitsauspolttimen ulkomittoja. Tällöin suuttimeen kohdistuva lämpö siirtyy tehokkaammin pois suuttimesta, jolloin sen lämpömuodonmuutokset ovat pienempiä. Kun virtasuutin saadaan pysymään hitsattaessa alhaisessa lämpötilassa, langansyöt-töhäiriöt vähenevät huomattavasti. Hitsauspolttimen käyttö-häiriöitä voidaan vähentää jopa kymmenenteen osaan aikaisemmasta pelkästään virtasuuttimen jäähdytystä tehostamalla. Jäähdytystä voidaan edelleen tehostaa muodostamalla virta-suuttimeen sen pituusakselin suuntaiset reiät, joita pitkin suojakaasu syötetään hitsattavaan kohteeseen. Tällöin suut-timen läpi virtaava kaasu jäähdyttää kaulaputken lisäksi tehokkaasti myös virtasuutinta. Kun suojakaasu johdetaan vir-tasuuttimessa olevia kanavia pitkin suuttimen kärkeen, kaasu osuu paremmin valokaaren ympärille, jolloin suojavaikutus kaaren kohdalla on hyvä ja valokaaren ympärille sataman suojaamiseksi tarvittavan kaasupilven koko on pienempi. Suoja-kaasun tarkemman kohdistamisen ansiosta voidaan kaasun tila-vuusvirtaa pienentää suojausvaikutusta heikentämättä.By means of the structure according to the invention, the thermally conductive surface of the current nozzle can be increased considerably without increasing the external dimensions of the welding torch. In this case, the heat applied to the nozzle is more efficiently transferred out of the nozzle, whereby its thermal deformations are smaller. When the current nozzle is kept at a low temperature during welding, wire feed disturbances are greatly reduced. Welding torch malfunctions can be reduced to as much as one-tenth of the previous level simply by improving the cooling of the current nozzle. Cooling can be further enhanced by forming holes in the flow nozzle along the longitudinal axis through which the shielding gas is fed to the object to be welded. In this case, the gas flowing through the nozzle effectively cools not only the neck tube but also the flow nozzle. When the shielding gas is conducted along the channels in the current nozzle to the tip of the nozzle, the gas hits the arc better, whereby the shielding effect at the arc is good and the size of the gas cloud around the arc required to protect the port is smaller. Thanks to the more precise targeting of the shielding gas, the volume flow of the gas can be reduced without weakening the shielding effect.

Seuraavassa kuvattavassa esimerkissä on esitetty MIG-hitsausmenetelmässä käytettävä poltin, mutta on selvää että tätä keksintöä voidaan soveltaa muidenkin hitsausmenetelmien yhteydessä käytettäviin ja rakenteeltaan erilaisiin polttimoin.The following illustrative example shows a torch used in a MIG welding process, but it is clear that the present invention can be applied to other torches used in connection with other welding processes and of different structures.

Keksintöä tarkestellaan seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten avulla.The invention is discussed in more detail below with the aid of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää osittain halkileikattuna MIG-polttimen hit-sauspäätä, jossa on tämän keksinnön mukainen virtasuutin.Figure 1 shows a partially sectioned welding head of a MIG torch with a current nozzle according to the present invention.

4 947314,94731

Kuvio 2 esittää yhtä tämän keksinnön mukaista virtasuutinta halkileikattuna.Figure 2 shows a cross-section of one current nozzle according to the present invention.

Kuvio 3 esittää toista tämän keksinnön mukaista virtasuutinta halkileikattuna.Figure 3 shows a cross-section of another flow nozzle according to the present invention.

MIG-polttimissa on yleensä muovinen runko 1, johon polttimen osat on sovitettu. Polttimen hitsauspää koostuu kaasusuut-timesta 3, kaulaputkesta 4 ja virtasuuttimesta 5. Kaasusuu-tin 3 on kiinnitetty runkoon 1 mutterilla 2 ja ympäröi kau-laputkea 4. Virtasuutin 5 on kiinnitetty kierreliitoksella 10 kaulaputken 4 päähän siten, että suutin 5 vastaa kaula-putkessa olevaan olakkeeseen 6. virtasuutin 5 ulkonee hieman kaulaputken 4 päästä ja ulottuu lähelle kaasusuuttimen 3 päätä. Kaulaputken 4 keskellä on reikä lisäainelangan ja suojakaasun johtamiseksi virtasuuttimeen 5. Virtasuuttimessa 5 on keskeinen reikä 7 lisäainelankaa varten sekä reiät 8 suojakaasun johtamiseksi hitsattavaan kohteeseen.MIG burners generally have a plastic body 1 into which the burner parts are fitted. The welding head of the torch consists of a gas nozzle 3, a neck tube 4 and a flow nozzle 5. The gas nozzle 3 is fixed to the body 1 by a nut 2 and surrounds the neck tube 4. The stream nozzle 5 is fixed by a threaded connection 10 to the neck tube 4 to the shoulder 6. the flow nozzle 5 protrudes slightly from the end of the neck tube 4 and extends close to the end of the gas nozzle 3. In the middle of the neck tube 4 there is a hole for conducting the filler wire and the shielding gas to the current nozzle 5. The current nozzle 5 has a central hole 7 for the filler wire and holes 8 for conducting the shielding gas to the object to be welded.

Kuviossa 2 on esitetty samanlainen virtasuutin 5 kuin kuviossa 1, mutta tässä suoritusmuodossa kaulaputkessa 4 ei ole rajoitinolaketta 6. Lisäainelangan reikä 7 on suuttimen keskellä, ja reiän halkaisija on lisäainelangan halkaisijaa hieman suurempi. Suojakaasureiät 8 on järjestetty langan reiän 7 ympärille ja niitä on edullisesti neljä. Tällöin suojakaasu saadaan virtaamaan tasaiseksi ja yhtenäiseksi vaipaksi lisäainelangan ja hitsattavan kohteen ympärillä palavan valokaaren ympärille. Virtasuuttimen 5 läpi virtaava suojakaasu jäähdyttää samalla tehokkaasti virtasuutinta 5.Fig. 2 shows a flow nozzle 5 similar to Fig. 1, but in this embodiment the neck tube 4 does not have a restrictor shoulder 6. The hole 7 of the additive wire is in the middle of the nozzle, and the diameter of the hole is slightly larger than the diameter of the additive wire. Shielding gas holes 8 are arranged around the wire hole 7 and there are preferably four. In this case, the shielding gas is made to flow in a smooth and uniform sheath around the arc of the filler wire and the burning object around the arc to be welded. At the same time, the shielding gas flowing through the flow nozzle 5 effectively cools the flow nozzle 5.

Virtasuuttimen 5 pituus on L ja halkaisija D. Ulkonemaa kaulaputken 4 kärjestä on merkitty kirjaimella U. Riittävän hyvän lämmönsiirron takaamiseksi virtasuuttimen 5 ja kaula-putken 4 välisen lämmönsiirtopinnan on oltava riittävän suuri. Tällöin virtasuuttimen 5 ulkoneman U kaulaputken 4 päästä on oltava pienempi kuin virtasuuttimen 5 ulkonevan pään pienin halkaisija D. Toisaalta vähintään puolet virta-The length of the flow nozzle 5 is L and the diameter D. The protrusion from the tip of the neck tube 4 is marked with the letter U. To ensure a sufficiently good heat transfer, the heat transfer surface between the flow nozzle 5 and the neck tube 4 must be large enough. In this case, the protrusion U of the flow nozzle 5 from the end of the neck tube 4 must be smaller than the smallest diameter D of the protruding end of the flow nozzle 5. On the other hand, at least half of the flow

IIII

5 94731 suuttimen 5 pituudesta on sijaittava kaulaputken 4 sisällä, ja virtasuuttimen 5 ulkokehän on kosketettava koko tällä matkalla kaulaputken 4 sisäpintaa.5 94731 of the length of the nozzle 5 must be located inside the neck tube 4, and the outer circumference of the flow nozzle 5 must contact the entire inner surface of the neck tube 4 along this path.

Kuviossa 3 kuvatussa virtasuuttimessa 5 on olake 9, joka vastaa kaulaputken 4 päähän. Suuttimen 5 pää on tässä suoritusmuodossa katkaistu kartio, jonka suurimman halkaisijan määrää kaulaputken 4 ulkohalkaisija ja pienemmän kaulaputken 4 sisähalkaisija. Olakkeen 9 ansiosta virtasuuttimen 5 ja kaulaputken 4 välinen lämmönsiirtopinta on hieman suurempi kuin kuvion 2 suoritusmuodossa.The flow nozzle 5 illustrated in Figure 3 has a shoulder 9 corresponding to the end of the neck tube 4. In this embodiment, the end of the nozzle 5 is a truncated cone, the largest diameter of which is determined by the outer diameter of the neck tube 4 and the inner diameter of the smaller neck tube 4. Due to the shoulder 9, the heat transfer surface between the flow nozzle 5 and the neck tube 4 is slightly larger than in the embodiment of Fig. 2.

Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Suojakaasu voidaan johtaa hitsattavaan kohteeseen virtasuuttimen 5 sijasta esimerkiksi kaulaputkeen 4 tehtyjen, sivulle suuntautuvien reikien kautta. Virtasuuttimessa 5 olevien kaasunsyöttöreikien 8 lukumäärä voi vaihdella, mutta on edullista, että ne sijaitsevat symmetrisesti langansyöttöreiän 7 ympärillä. Virtasuuttimen 5 ulkoneva pää voidaan halutulla tavalla muotoilla katkaistuksi kartioksi, pallomaiseksi pinnaksi tai joksikin muuksi muodoksi. Jos tästä pinnasta ei voida määrittää sen pienintä halkaisijaa, virtasuuttimen 5 suurin sallittu ulkonema kaulusputkesta 4 on tällöin kaulaputken 4 sisähalkaisijan suuruinen.In addition to the above, the present invention has other embodiments. The shielding gas can be led to the object to be welded instead of the current nozzle 5, for example through side holes made in the neck tube 4. The number of gas supply holes 8 in the flow nozzle 5 may vary, but it is preferable that they are located symmetrically around the wire supply hole 7. The protruding end of the current nozzle 5 can be shaped into a truncated cone, a spherical surface or some other shape as desired. If it is not possible to determine its minimum diameter from this surface, the maximum permissible protrusion of the flow nozzle 5 from the collar tube 4 is then equal to the inner diameter of the collar tube 4.

Claims

1. Current nozzle (5) for a welding torch having a substantially circular cross-section, the nozzle being detachably arranged on a solid elongated neck tube (4) by the welding torch and through which the welding current can be supplied with the auxiliary trees and in which a heel (7) is formed with a diameter corresponding approximately to the trees and extending parallel to the center axis of the throat tube to feed the additive trees to the object to be welded, characterized in that - the current nozzle is directly applied to the throat tube (4), - a protrusion (U) of the current nozzle ( 5) from the solid part (4) in the longitudinal direction thereof corresponds at most to the size of the inner diameter of the neck tube (4), and - at least half the extension (L) of the solid part of the flow nozzle (5) in the longitudinal direction lies within the solid part (4). and abutting the inner surface of this solid portion to ensure adequate heat transfer.

Current nozzle (5) according to claim 1, characterized by at least one heel (8) extending parallel to the longitudinal axis of the nozzle through which protective gas can be supplied to the object to be welded.

Current nozzle (5) according to claim 1, characterized in that the end of the nozzle (5) projecting from the neck tube (4) is cylindrical. 1 Current nozzle (5) according to claim 1, characterized in that the projecting end * of the nozzle (5) of the nozzle (4) is formed as a truncated cone. 94731 9

Current nozzle (5) according to Claim 2, characterized in that the number of gas supply heels (8) are at least two disposable and that they are arranged synunetrically with respect to the tree supply heel (7). • ·