NO130894B - - Google Patents

Description

Kombinert sveisekabel.

Foreliggende oppfinnelse angår en kombinert sveisekabel,

kalt dette fordi den fører både sveiseelektrode cg sveisestrøm til en manuelt styrt buesveisepistol fra en fjerntliggende elektrode-tilførermaskin. Den fjerntliggende elektrodetilførermaskin trekker en forbrukbar type elektrode fra kveiler eller spoler og skyver elektroden gjennom den fleksible kombinerte sveisekabel til den manuelt styrte buesveisepistolen og gjennom pistolen til sveisebuen.

Inntil nå har det vært forskjellige typer og utforminger

av kombinerte sveisekabler, og alle har visse ulemper og restrik-

sjoner som begrenser deres effektivitet.

Maksimumsstørrelsen på en elektrode som effektivt kan bli tilført alle typer konvensjonelle kobinerte sveisekabler er 2,38 mm i diameter. Derfor er den mengde sveis som gassbeskyttet bue, ned-dykket bue og åpen bue med forbrukbar elektrode kan legge på, begrenset til den maksimale mengde sveisestrøm som denne elektrodestør-relse kan lede mellom sveisestrømmens kontaktende og sveisebuen uten å bli skadelig oppvarmet av motstanden; den kritiske strømstyrken er da omkring 525 ampere. Kapasiteten på vanlige typer kan - ikke bli øket ved bare å øke størrelsen på den indre føring som fører elektroden og størrelsen på kabelen som fører strømledningen fordi dette ville resultere i en slik størrelse og vekt at det ville utmatte den som skulle bruke pistolen. Således, etter å ha gransket tidligere utviklede og patenterte typer kombinerte sveisekabler, består den eneste type som ble godtatt, av en indre -elektrodeføring laget ved å spiralvikle en 2,38 mm diameter rund fjærende ledning til et fleksibelt rør med 3 3 8 6 mm indre diameter og 8,64 mm ytre diameter, med 11 sirkulære strømledere, hver på 5 mm ? (totalt 55 mm 2), viklet rundt elektrodeforingen, og forsynt med en elektrisk isolerende hylse i form av et rør laget av neopren med en veggtykkelse på 3,18 mm, dvs. en kombinert sveisekabel med en ytre diameter på 22,26 mm og en vekt på 18,6 g/cm. Ved større og tyngre utforminger enn dette, vil pro-blemet med overanstrengelse og utmattelse eksistere.

Den fleksible føringen gjennom hvilken elektroden tilføres buesveisepistolen, kan bli fullstendig blokkert av fremmedlegemer som blir ført inn i kabelen av elektroden. Fremmedlegemene er hovedsakelig små flak av oksyd og metallfliser som er løsnet fra overflaten på elektroden av de riflete tilførselsvalser som brukes til å gi tilstrekkelig trekk for å skyve elektroden gjennom føringen og gjennorn riveiseplstolen til sveisebuen. Inntil nå har den eneste løsning på dette blokkeringsproblem vært å bruke fjernbare foringer som kan bli fjernet fra den fleksible føringen og periodisk renset før den blir fullstendig blokkert. Men også her er det størrelsen og vekten av den kombinerte sveisekabelen som er de bestemmende faktorer for hvor-vidt kabelen kan bli utstyrt med en fjernbar foring. Den vanlige type kombinert sveisekabel som er nevnt ovenfor og som har en elektrodef øring laget av 2,38 mm diameter rund ledning, kan ikke lages så stor at den rommer en foring uten å overskride den størrelse og vekt som gjør den slitsom å bruke. Videre har denne vanlige sveisekabel omkring 2.000 spalter mellom vindingene på en 2,38 mm opprul-let ledning på 4,572 m lengde; som alle vil fange opp og beholde fremmedlegemene og derved forårsake oppbygning av blokkeringstilstander. Inntil nå har vanlige kombinerte sveisekabler med fjernbare foringer vært tilgjengelige for elektroder opp til 1,98 mm diameter, men det har ikke vært tilgjengelige noen typer kombinert sveisekabel med fjernbar foring for elektroder med 2,38 mm diameter og større. Videre er det i de tidligere kombinerte sveisekablene som er utstyrt med fjernbare foringer, vanskelig og tidskrevende å fjerne foringen for rensing. Vanligvis er den konvensjonelle foringen fastklemt i den ene eller begge ender av den fleksible kabelen. For å fjerne foringen må derfor enten hele sveisepistolen fjernes fra pistolenden av sveisekabelen eller sveisekabelen må bli fjernet i den andre enden fra elektrodetilfØreren, eller begge ender må bli.frakoblet.

En annen grunn til at vanlige typer foringer uten særlig hell har blitt brukt i kombinerte sveisekabler større enn 1,98 mm diameter er at den konvensjonelle foringen vanligvis består av enten en liten rund ledning spiralviklet i form av et rør, eller den består av et plastrør. Ingen av typene er stiv nok til å motstå kraften fra elektrodetilførselen med det resultat at foringen forstyrres og går i spiral inne i elektrodeføringen, og forårsaker at selve elektroden får hva som er kalt "korketrekker"-fasong, som ikke kan gå ordentlig gjennom åpningen på sveisestrømr.ens kontaktende i sveisepistolen.

En annen grunn til at en kabel eller kabelforing laget av rund ledning ikke tidligere er blitt brukt med særlig hell i en kombinert sveiseledning med elektroder større enn 2,38 mm diameter, er den store overbelastning som ville bli pålagt elektrodetilførsels-maskinen. Det er praktisk talt umulig for en elektrodetilførsels-maskin å skyve en 3}l8 mm stor elektrode gjennom en kabel eller kabelforing laget av rund ledning når den kombinerte sveisekabelen er koblet til en buesveisepistol av svanehalstypen. Grunnen til dette er at for å oppnå stor nok trekkraft til å tilføre 33l8 mm stor elektrode, er riflete tilførselsvalser brukt, og disse overfører riflene til overflaten på elektroden, og riflene på overflaten av elektroden griper inn i spaltene mellom vindingene på den runde led-ningen langs bøyen på svanehalsen og hindrer i stor grad elektrodens gjennomføring. Når foringen er et plastrer, blir det fort slitt, og veggtykkelsen øker når det blir sammentrykt i lengderetning, med det resultat at det klemmer omkring elektroden og således øker tilførsels-belastningen.

En annen ulempe som finnes ved alle konvensjonelle typer kombinerte sveisekabler er at om den kraft som er nødvendig for å skyve elektroden gjennom sveisepistolen og sveisestrømmens kontaktende plutselig økes, blir elektroden ført ut av kontaktendens åpning i rykk, en tilstand som fremkaller hva som vanligvis blir kalt "oscillerende" tilstand ved buen. Denne uønskede "oscillerende" tilstand skyldes en rask periodisk strekking og sammentrekking i den fleksible kabels lengde. Hvis forskjellen mellom den strukne og sam-mentrykne lengde er 3,l8 mm, vil elektroden forlate tuppen av kontakt-stykket i omtrent 3,l8 mm lange rykk, en tilstand som fremkaller en meget skadelig buespenning. Den eneste løsning på dette problem er å benytte en elektrodekabel som kan motstå en strekkende kraft (før strekking inntrer) som er større enn kraften som trengs for .å skyve elektroden gjennom føringen (eller gjennom kabelforingen), gjennom sveisepistolen og gjennom sveisestrømmens kontaktende. Kabler som er laget av rund ledning med liten diameter, uten at den er urimelig stor, kan vanligvis ikke motstå det vridningsmoment som blir tilført elektroden ved tilførselsvalsene uten å strekkes.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en sveisekabel beregnet for leding av strøm og for fremføring av en sveiseelektrode til sveisestedet, og innbefattende en viklet, fleksibel elektrodefør-ing med en ilagt, viklet, fleksibel foring, og det som kjennetegner sveisekabelen ifølge oppfinnelsen er at både elektrodeføringen og foringen består av med butte sidekanter viklede, fjærende metallbånd.

Dette gir en fleksibel elektrodeføring og en fjernbar foring som begge har en glatt ytre flate og glatte vegger slik at foringens glatte overflate glir lett inn i og ut av den glatte elektrodeføringen og ikke minst viktig, gir en glatt foring som er fri for spalter som ville oppfange fremmedlegemer, og den hindrer ikke tilførselen av

elektroden ved at dennes riflede overflate henges opp i spalter.

Med oppfinnelsen er det tilveiebragt en kombinert sveisekabel som kan brukes ved alle typer halvautomatiske buesveiseprosesser som bruker en forbrukbar elektrodetype i kontinuerlig oppkveilede lengder, og som er istand til å føre større elektroder enn det som har vært brukt tidligere. Sveisekabelen er istand til å lede større mengder sveisestrøm som er nødvendig for effektivt å omgjøre de større elektroder til sveisemetall, alt uten særlig økning i ytre diameter eller vekt utover det som finnes ved vanlige kombinerte sveisekabler, hvis kapasitet er begrenset til valg av elektroder i mindre størr-elser. Foringen inne i den fleksible elektrodeføring kan fjernes, renses og gjeninnsettes i løpet av få minutter ved bare å fjerne hoveddelen av sveisepistolen ved pistolens bueende. Foringen kan motstå tilførselskraften som påføres elektroden uten å bli sammen-trykket til en kortere lengde enn lengden av elektrodeføringen. På den måten hindres en spiralsnoing av foringen og også av elektroden.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til

tegningene.

Fig. 1 er et snitt gjennom en kombinert sveisekabel koplet

til en sveisepistol.

Fig. 2 er et forstørret tverrsnitt ved linjen 2-2 i fig. 1. Fig. 3 viser hvordan den fleksible føringen og den fjernbare foringer er laget ved å bruke fjærende stålbånd. Fig. 4 er ..tilsvarende fig. 3, men her er det fjærende stal-bånd svakt buet pa tvers av bredden.

f

Fig. 5 eri.etr snitt som viser hvorfor det er praktisk talt umulig for elektrodens riflete overflate (-forårsaket ved bruk av riflete tilførselsruller) å komme i kontakt med de butte kantene på det spiralformede metallbåndet som foringen i foreliggende oppfinnelse består av. Fig. 6 er et forstørret tverrsnitt ved linjen 6-6 i fig. 1. Fig. 7 er et forstørret tverrsnitt ved linjen 7~7 i fig- 1. På fig. 1 er den kombinerte sveisekabel 11 i foreliggende

oppfinnelse vist koplet til en buesveisepistol 12.

Den kombinerte kabelen 11, også vist i fig. 2, består av en elektrisk isolerende fleksibel kabelbeskytter 16 i form av et rør laget av neopren eller annet passende elastisk isolerende materiale, en sveisestrømførende del bestående av ti flertrådede kobberledere 17, hver på 8 mm <2> (totalt 80 mm 2), spiralsnodd rundt en fleksibel elektrodeføring 18, hvilken er gjort fleksibel ved å spiralsno en flat stålfjær slik at den danner et rør som har en glatt indre overflate 19 og en glatt ytre flate 20. Festet til den ene enden av sveise-strømlederne 17 og den fleksible føring 18, er et endestykke 21, utstyrt med en utvendig gjenget endedel 22 for fastgjørelse til elek-trodetilf ørselsrnaskinen (ikke vist). På den motsatte enden av den kombinerte sveisekabel er strømlederne 17 og den fleksible føringen l8 festet til et annet endestykke 23 som er utstyrt med en indre gjenget endedel 24 for fastgjørelse til en rørformet hoveddel 25 på sveisepistolen, vanligvis kalt svanehalsen. Svanehalsen 25 er frem-stillet av godt elektrisk ledende metall slik som kobber. Som vist i fig. 1 stikker svanehalsen 25 ut fra en håndtaksdel 14 på buesveise-p"istolen. Håndtaksdelen 14 er fastgjort til svanehalsen med passende festemidler (ikke vist). Den nakne buede delen av svanehalsen 25 er fortrinnsvis innkapslet i en beskyttelseskabel (ikke vist) av elektrisk isolerende materiale. Den fremre ende av svanehalsen 25 er gjenget for å kunne festes til hva som vanligvis er kalt hodesammensetningen 26 på en buesveisepistol. Hodesammensetningen 26 inkluderer en fastgjort kontaktende for sveisestrøm 27, en hodedel 33, en isolerende kabelarmering 34, og en gassdyse 35- Måten å feste sveise-strømlederne 17 og den fleksible føring 18 til endestykket 23 er ved sammentrykking. En ende av delen 23 har en hylse 28 inne i åpningen hvor enden 29 av den fleksible føringen 18 er teleskopisk innført og, rundt periferien hvor endene 30 av sveisestrømkablene 17 er viklet. Kompresjonskraften er oppnådd ved å sammentrykke et bånd 31 av mid-dels mykt metall slik som kobber rundt endene av strømlederne med tilstrekkelig kraft til å presse endene av lederne fast mot periferien på hylsen 28 slik at den indre flaten av hylsen 28 blir presset fast mot den ytre flaten av den innsatte enden av den fleksible før-ingen 18. Den motsatte enden av sveisestrømlederne 17 og den fleksible elektrodeføringen 18 er festet til endestykket 21 ved elektrode-tilf ørselsmaskinen med samme midler og fremgangsmåte, men for å gjøre tegningen enklere er ikke dette vist på tegningene. Den fleksible føringen 18 inneholder en fjernbar fleksibel foring 32 som også er laget av et fjærende stålbånd og som er av den samme konstruksjon som den fleksible føringen 18, med den unntakelse at båndet er fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, smalere og av et tynnere materiale. Av grunner som skal bli forklart senere er det viktig at bredden av stålbåndene ikke er mindre enn et visst minimum i forhold til den indre diameter av rørene, og at stålbåndenes tykkelse ikke over-skrider en-viss tykkelse i forhold til bredden av båndene.

Her er det viktig å merke seg at i fig. 1 utgår den fjernbare foringen 32 inne fra hodesammensetningen 26, en kort avstand fra den øvre enden 40 av sveisestrømmens kontaktende 27, gjennom svanehalsen 25, gjennom hele lengden av den fleksible føringen 18, og gjennom endestykket 22 til elektrodetilførselsrullene 36 (vist skje-matisk), uten at hjelpemidler av noe slag er vist for å fastklemme eller feste den fjernbare foringen 32 i hele dens lengde. Av grunner som skal videre forklares eller under henvisning til fig. 3 og 4, kan ikke foringen 32 bli forstyrret, eller forkortet i lengde, av elektrodens tilførselskraft. Således, for å holde foringen 32 innen den totale lengde av elektrodeføringen, er det kun nødvendig å hindre foringen 32 fra å bli skjøvet ut av føringen 18 av krefter som fore-kommer mellom foringens 32 indre flate og elektrodens 41 overflate når elektroden blir ført gjennom føringen 18 og svanehalsen 25 på sveisepistolen. Dette er blitt oppnådd ved å presse en hylse 42 på enden av den fjernbare foring 32 og å lage en anstøtningsdel i form av et sirkulært anslag 43 inne i utboringen på hodedelen 33 som hylsen 42 kan støte imot. For å fjerne foringen 32 er det derfor bare nødvendig å kople hodesammensetningsdelen 26 fra pistolens 12 bueende.

Det bør bemerkes i forbindelse med fig. 1 at, når foreliggende oppfinnelse blir brukt ved buesveiseprosesser som anvender gass til beskyttelse av sveiseoperasjonen, er et lite rør 44 festet til svanehalsen 25 for å lede beskyttelsesgassen fra en fleksibel slange 45 koplet til en kilde (ikke vist), ned gjennom passasjen 46 dannet av den indre veggen 47 av svanehalsdelen og den ytre flaten 48 av den fjernbare foringen 32. Under henvisning også til fig. 6 og 7, er den tidligere nevnte hylse 42 ved enden av den fjernbare foring .32 perma-ment festet til denne ved å presse hylsens utboring fast til foringens ytre flate uten at foringens 32 indre diameter blir vesentlig redusert. Denne hylsen har ytterligere tre funksjoner: 1) Den er utstyrt med periferiske åpninger 51 for passasje av beskyttelsesgassen fra passasjen 46 i svanehalsdelen 25 inn i utvidelsen 49 i hodedelen 33; 2) Den sentrerer utboringen av foringen 32 nøyaktig over utboringen gjennom kontaktenden 27; og 3) Den virker som feste for uttrekking av den fjernbare foringen 32.

Det forstørrede tverrsnitt i fig. 2 viser meget nøyaktig tverrsnittstørrelsen av de forskjellige delene i forhold til hverandre. Den kombinerte sveisekabel illustrert på fig. 1 og 2 kan egentlig gis kapasitet stor nok til å benytte en hvilken som helst elektrodestørrelse, men vil eksempelvis bli referert til i følgende beskrivelse som om kapasiteten for elektrodestørrelsen er fra 1,98 mm til 33l8 mm diameter inklusivt. Eksempelvis er elektroden 41, vist

• inne i den fjernbare foring 32, 3?l8 mm i diameter, og den indre diarp-..icer av den fjernbare foring 32 er omkring 4,32 mm. Differansen

mellom disse~ diametre, 1,14 mm, gir nok rom for gjennomføring av den 3,l8 mm diameter elektrode. Foringens 32 ytre diameter er 5,59 mm og den indre diameter av den fleksible føring 18 er 6,25'mm. Differansen mellom disse diametre, 0,66 mm, gir således nok rom for skyv-tart å innsette og fjerne foringen i føringen 18. Den ytre diameter av den fleksible føringen 18 er ca. 8,38 mm. Som nevnt tidligere er det ti strømledere 17, hver på 8 mm (totalt 80 mm ) som, svakt sam-•mentrykket mellom kabelbeskytteren 16 og føringen 18, har en ytre diameter på 16,14 mm. Veggen i kabelbestytteren 16 er 2,78 mm tykk, og dette gir sveisekabelen en ytre diameter på 21,66 mm. Den totale diameter av denne sveisekabelen som har kapasitet til å føreen 3,18 mm diameter elektrode og som har en fjernbar foring 32, har således ikke så stor ytre diameter som den vanlige kombinerte sveisekabel som er begrenset til 2,38 mm diameter elektrode og er uten fjernbar foring. Videre er vekten pr. løpende cm av denne kombinerte sveisekabel med kapasitet for 35l8 mm elektrode bare 14,8 g sammenlignet med 18,602 g pr. cm for den vanlige,kombinerte sveisekabel med kapasitet for 2,38 mm elektrode.

Formålene med ovenfor nevnte oppfinnelse er blitt mulig-gjort ved kombinasjonen hvor både den fleksible elektodeføringen 18

og dens fjernbare foring 32 er laget av et fjærende stålbånd. Fir-ingen 18, for føring av maksimum 3>l8 mm diameter elektrode, med en strekkfasthet stor nok til å motstå tilførselen av den 3,18 mm store elektroden er laget av 1,07 mm tykt og 4,76 mm bredt stålbånd og er mottrykkviklet til å motstå et 24,5 kg strekk før den begynner å strekkes. Det er viktig å merke seg at tverrsnittsarealet av det fjærende stålbåndet er 0,02432 cm 2og det er omkring det samme tverr-snittsareal som en vanlig 2,38 mm diameter rundledning. Men siden stålbåndet er dobbelt så bredt som den runde lednings diameter, er kun halvparten så mange omdreininger nødvendig pr. løpende cm av før-ingen 18, og dette reduserer vekten til halvparten, og tillater vekten av foringen og den ekstra vekt som skyldes økning i s.tørrelse av strøm-lederne. Den fjernbare foringen 32 er laget av fjærende stålbånd 0,64 mm tykt og 3,18 mm bredt og, ulikt føringen 18, er det ikke viklet med særlig mottrykk fordi foringen 32 under bruk ikke er utsatt for strekk slik som føringen 18, men er mer utsatt for kompresjon. Langs den spiralsnodde skjøten av foringen ligger imidlertid kantene av stålbåndet tett sammen slik at det ikke er plass til noen 'reduksjon

i lengde ved kompresjon. Da den er laget av et bånd, som har en mye større spenningsverdi enn en rund ledning med diameter lik båndets tykkelse, har foringen 32 ingen tendens til at dens spiralsnodde vindinger skal overlappe hverandre når den er utsatt for kompresjon eller innta en stilling med korte spiraler i føringens indre. Det er også viktig å merke seg at selv om den indre diameter av foringen 32 er mer enn tilstrekkelig for en 35l8 mm elektrode 41, er den ytre diameter av foringen 32 pluss det 0,66 mm rommet mellom foringen 32

og veggen av føringen 18 som gir en total ytre diameter, som tidligere nevnt, noe mindre enn den ytre diameter av den konvensjonelle kombinerte sveisekabel hvis elektrode er 2,38 mm og som ikke har noen foring. Denne plassbesparelse tillater at strømledere med større kapasitet kan brukes.

For å lage en kombinert sveisekabel i henhold til foreliggende oppfinnelse der elektrodestørrelsen er variabel over et større eller mindre område, og utstyrt med alle tidligere nevnte komponenter, er det viktig at bredden av båndet i både føringen 18 og den fjernbare foring 32 ikke er mindre enn 70% av den indre diameter av røret det formet og at båndets tykkelse ikke er mer enn 40$ av dets bredde. Som vist i fig. 1 er foringen 32 fortrinnsvis snodd motsatt i hva til-fellet er med føringen 18. Fig. 3 viser hvordan det fjærende stålbånd A er formet til et rett rør B, gjort fleksibelt ved at rørets skjøt C følger en spiral-formet bane rundt rørets akse og gir både en glatt indre- og en glatt ytre flate ved å legge sidekantene av båndet butt mot hverandre. Mot-trykkets størrelse er kontrollert ved å variere vinkelen ved hvilken båndet blir ført inn i formingsoperasjonen i forhold til aksen av det tilformede rør. Fig. 4 viser en forbedret utgave av røret i fig. 33 for-bedringen består i at båndet A blir svakt buet på tvers av bredden ved innføringen av båndet til rørformingsoperasjonen som, slik til-fellet er med foringen 32, muliggjør slitasje før elektroden kan komme i kontakt med den fureløse skjøten C på røret B når røret er tilnærmelsesvis rett. Fig. 5 viser hvorfor det er umulig for den ru overflaten på elektroden 41, forårsaket ved bruk av riflede tilførselsruller, å komme i kontakt med skjøten av foringen 32 når foringen er bøyd og danner en kurve. Når foringen 32 er bøyd forholder bredden av det spiralsnodde båndet seg hovedsakelig rett. Radien av buen ved kanten av båndet, som vist med tallhenvisning 553 er således større enn radien ved midten av båndet, som vist med tallhenvisning 56.

Por å forenkle de følgende krav, vil materialet som er brukt for å lage både føringen 18 og foringen 32 bli referert til som "fjærende metallbånd". Materialet vil vanligvis være et fjærende stålbånd. Metallbåndet kan også være rund ledning som er presset flat for å oppnå et rektangulært tverrsnitt. Båndet kan også være en fjærende type valset rustfritt stål eller en fjærende type bronse. Det er også klart at sveisestrømlederne 17 kan være tynne flertrådige aluminiumsledere eller tynn ståltråd overtrukket med et metall som sølv som er en usedvanlig god elektrisk leder.

Claims (3)

1. Sveisekabel beregnet for leding av strøm og for fremføring av en sveiseelektrode til sveisestedet, og innbefattende en viklet, fleksibel elektrodeføring med en ilagt, viklet fleksibel foring, karakterisert ved at både elektrodeføringen og foringen består av med butte sidekanter viklede, fjærende metallbånd.

2. Sveisekabel ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodeføringen er viklet med et mottrykk for dannelse av et rør som ikke kan strekkes med en kraft mindre enn en gitt verdi, for derved å kunne motstå lengdeendringer som følge av strekkpåvirk-ning utøvet av elektroden når den går gjennom elektrodeføringen.

3. Sveisekabel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at bredden til" metallbåndet i elektrodef ør-ingen og i foringen ikke er mindre enn 70% av den indre diameter til det respektive oppviklede rør, og at tykkelsen ikke overstiger ^ 0% av bredden.