Bezeichnung: Kontaktdüse für Flachdraht-Schweißen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kontaktdüse für Flachdraht- Schweißen mit einem Durchgangskanal für den Flachdraht, wobei der Durchgangskanal zumindest in einem ausgangsseitigen Abschnitt der Kontaktdüse ein dem Flachdraht angepasstes, im wesentlichen rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweist.
Das Flachdraht-Schweißen gehört wie das bekannte MIG/MAG- Schweißen zur Gruppe der Metall-Schutzgas-Schweißverfahren. Der wesentliche Unterschied liegt in der Verwendung eines abschmelzenden flachen Drahtes beziehungsweise Bandes gegenüber einem runden Draht. MIG/MAG-Flachdraht-Schweißen eignet sich unter anderem besonders gut zum vollmechanisierten Schweißen sowie auch zum Auftragsschweißen.. Die Einsatzgebiete reichen vom Anlagen-, Maschinen- und Behälterbau bis hin zum Fahrzeugbau. Durch die Verwendung dieser speziell geformten Flachdrahtelektrode ergeben sich gegenüber den konventionellen Verfahren eine Reihe von Vorteilen. Insbesondere ist die hohe Abschmelzleistung (Einbringvolumen) und die Schweißgeschwindigkeit von l,5m/Minute und mehr zu erwähnen.
Die bisher bekannt gewordenen Kontaktdüsen für Flachdraht- Schweißen müssen einen Durchgangskanal aufweisen, der recht exakt auf das entsprechende Rechteck-Profil des Flachdrahtes abgestimmt ist. Auch sollte der Durchgangskanal ein geschlossenes Profil aufweisen. Derartige Kontaktdüsen werden im wesentlichen auf pulvermetallurgischer Basis hergestellt,
wobei ein pulverförmiger Grundwerkstoff durch Pressen in eine bestimmte Kontur gebracht wird, insbesondere einen Durchgangskanal aufweist, der den Flachdraht aufnimmt.
Der Nachteil dieser bekannten, auf pulvermetallurgischer Basis hergestellten Kontaktdüsen besteht darin, dass die elektrische Leitfähigkeit wie auch die Wärmeleitfähigkeit bei weitem nicht die Werte von Kontaktdüsen bestehend aus einer Kupferknet- Legierung, wie zum Beispiel eine CuCrZr-Legierung, erreichen. Insoweit weisen die bekannten Kontaktdüsen für Flachdraht- Schweißen weder eine ausreichende Standzeit noch eine hohe Prozesssicherheit auf.
Weiterhin bekannt geworden sind auch einteilige Kontaktdüsen die an der Drahtaustrittsseite eine Längsschlitzung besitzen, durch die der Flachdraht an die Schweißstelle transportiert wird. Der Nachteil bei dieser bekannten Kontaktdüse für Flachdraht-Schweißen besteht in der fehlenden seitlichen Führung für den Flachdraht, so dass eine exakte Positionierung zur Schweißnaht nicht gewährleistet ist. Außerdem können thermische wie auch mechanische Einflüsse das seitliche offene Profil in seinem Querschnitt vergrößern, so dass die elektrische Kontaktierung zwischen Kontaktdüse und Flachdraht verschlechtert wird, was zu einem frühzeitigen Ausfall der Kontaktdüse führt.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktdüse für das Flachdraht-Schweißer, anzugeben, die einfach herzustellen ist und aus einem solchen Werkstoff beziehungsweise aus solchen mehreren Werkstoffen
besteht, die in der Schweißtechnik von Vorteil zur Kontaktübertragung eingesetzt werden.
Diese Aufgabe wird bei der Kontaktdüse mit den eingangs genannten Merkmalen im wesentlichen dadurch gelöst, dass der ausgangsseitige Durchgangskanal der Kontaktdüse, durch ein erstes und ein zweites Düsenteil gebildet ist, die bevorzugt ineinander gesteckt sind und somit das im wesentlichen rechteckförmige Querschnittsprofil des Durchgangskanals bilden. Jedes dieser Düsenteile kann einfach gefertigt und beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferknetlegierung hergestellt werden. Diese Materialien haben sich für den Einsatz bei Kontaktdüsen, insbesondere für herkömmliche Runddrähte bewährt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Durchgangskanal zumindest in dem ausgangsseitigen Abschnitt durch zwei Düsenteile der Kontaktdüse gebildet, die jeweils einfach zu fertigen und von Vorteil auch einfach gegeneinander auszutauschen sind. Durch die Erfindung wird das Austauschen bzw. Ersetzen eines Teiles der Kontaktdüse ermöglicht, was auch zur Material- und Kostenersparnis beiträgt. Auch kann das Querschnittsprofil des Durchgangskanals, welches im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, sehr exakt dem Profil des verwendeten Flachdrahtes angepasst werden, so dass für eine sehr gute Stromübertragung von der Kontaktdüse auf den Flachdraht beziehungsweise die Bandelektrode gesorgt ist.
Nach einer ersten besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Düsenteil wenigstens in einem ausgangsseitigen Abschnitt einen länglichen Schaft besitzt, der mit einer Längsschlitzung
versehen ist. Die beiden einander gegenüber liegenden, die Schlitzung in dem Schaft begrenzenden Wände bilden ein Teil des im wesentlichen re.chteckförmigen Querschnittsprofils des Durchgangskanals .
Insoweit ist von Vorteil die Weite der Längsschlitzung der Dicke des Flachdrahtes angepasst, so dass der Flachdraht im wesentlichen bündig in der Längsschlitzung aufgenommen ist.
Das zweite Düsenteil ist als Rohr oder Außenhülse ausgebildet, die auf den Schaft des ersten Düsenteils aufsteckbar ist beziehungsweise auf diesem aufsitzt. Durch die Innenwandung dieses Rohrs beziehungsweise dieser Außenhülse wird das im wesentlichen rechteckförmige Querschnittsprofil des Durchgangskanals für den Flachdraht komplettiert, so dass der Durchgangskanal ein allseitig geschlossenes Querschnittsprofil für den Flachdraht aufweist und dieser definiert unter guter Kontaktierung zur Kontaktdüse in dem durch die beiden Düseteile gebildeten Durchgangskanal geführt ist.
Dabei besitzt die Außenhülse eine solche Durchgangsbohrung, dass der Schaft des ersten Düsenteils im wesentlichen spielfrei oder bündig in dieser aufgenommen ist. Insbesondere korrespondieren das Außenprofil des Schaftes und das Innenprofil der Durchgangsbohrung der Außenhülse derart miteinander, dass ein Pass- oder Presssitz vom Schaft in der Außenhülse beziehungsweise dem Rohr gegeben ist.
Aus konstruktiver Sicht ist es besonders vorteilhaft, dass der Schaft ein Kreis-Querschnittsprofil aufweist, wobei dann auch die Durchgangsbohrung ein korrespondierendes kreisförmiges
Querschnittsprofil besitzt. Der gleiche Effekt lässt sich natürlich auch mit einem Rechteck- bzw. Vierkantprofil erreichen .
Von Vorteil weist die aus dem ersten und zweiten Düsenteil bestehende Kontaktdüse einen Ringbund oder dergleichen flanschartigen Ansatz auf, so dass die Kontaktdüse beispielsweise mittels eines Befestigungsmittels am Schweißbrenner sicher befestigbar ist. Insbesondere können das erste und/oder das zweite Düsenteil jeweils einen Ringbund besitzen. Insbesondere weist das erste Düsenteil einen mittig angeordneten Ringbund auf, während das zweite Düsenteil an einem freien Ende einen Ringbund besitzt, die beim Aufeinanderstecken der beiden Düsenteile miteinander zur Anlage gelangen.
Bevorzugt ist die Kontaktdüse mittels einer Überwurfmutter an einem Schweißbrenner lösbar montiert. Hierzu wird die Überwurfmutter auf das zweite Düsenteil aufgesteckt, wobei eine Einschnürung der Überwurfmutter zur Anlage mit dem Ringbund gelangt. Anschließend wird die Überwurfmutter mit einem Innengewinde an ein am Schweißbrenner vorgesehenes, korrespondierendes Außengewinde geschraubt, so dass die Kontaktdüse sicher, aber lösbar am Schweißbrenner befestigt ist. Insbesondere wird durch diese Maßnahme ein Verrutschen der Kontaktdüse aus dem Schweißbrenner nach vorne heraus vermieden. Bei anderen bekannten Systemen wird die Kontaktdüse mittels einer Spannzange am Schweißbrenner festgeklemmt, was nicht immer zu einer sicheren Verbindung führt, da dieses Befestigungsprinzip lediglich auf einer reibschlüssigen Verbindung beruht.
Von Vorteil besitzt das erste Düsenteil in einem eingangsseitigen Abschnitt eine Zufuhrbohrung für den Flachdraht. Dieser eingangsseitige Abschnitt sitzt nach Befestigung der Kontaktdüse am Schweißbrenner in einer Bohrung des Schweißbrenners, so dass der Flachdraht in die Kontaktdüse eingebracht werden kann. Die Zufuhrbohrung besitzt im wesentlichen ein kreisförmiges Querschnittsprofil mit einer lichten Weite, welche um ein gewisses Maß größer ist als die Breite des zum Einsatz gelangenden Flachdrahtes. Am freien Ende der Zufuhrbohrung weitet sich diese bevorzugt konisch auf, so dass der Flachdraht auch mittels einer motorisch betätigten Zufuhreinrichtung sicher in die Kontaktdüse eingefädelt werden kann.
Nach der Erfindung empfiehlt es sich auch, dass der Durchmesser des Schaftes des ersten Düsenteils und die Durchgangsbohrung in der Außenhülse der Drahtbreite im wesentlichen angepasst sind. Hierdurch ergibt sich ein Querschnittsprofil, das dem Flachdraht angepasst ist und zudem eine sichere seitliche Drahtführung gewährleistet.
An die bevorzugt Kreis-Querschnittsprofil aufweisende Zufuhrbohrung schließt in einem mittleren Abschnitt der Kontaktdüse beziehungsweise des ersten Düsenteils der Schaft beziehungsweise die Längsschlitzung an. Dabei sind die Zufuhrbohrung im mittleren Abschnitt begrenzende Seitenwände, welche seitlich der Längsschlitzung anschließen, bevorzugt hin zur Längsschlitzung geneigt, so dass der Flachdraht von der Zufuhrbohrung einfach in die Längsschlitzung beziehungsweise den im wesentlichen rechteckförmiges Querschnittsprofil
aufweisenden Durchgangskanal für den Flachdraht eingefädelt werden kann.
Nach einer anderen äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Düsenteil ein mit einer Aufnahme des Schweißbrenners für die Kontaktdüse korrespondierendes Mehrkantprofil oder sonstiges Profil zur verdrehsicheren Befestigung der Kontaktdüse am Schweißbrenner aufweist. Zum einen sorgt dieses Profil für eine Verdrehsicherung der Kontaktdüse am Schweißbrenner, so dass sich die gewünschte beziehungsweise erforderliche Position des Flachdrahtes relativ zur Schweißnaht nicht ungewollt ändern kann. Zum anderen ist es aufgrund dieser Maßnahme möglich, definierte Positionierungen des Flachdrahtes relativ einfach zur Schweißnaht einzustellen.
Bevorzugt ist das Profil als Sechs- oder Achtkantprofil ausgebildet, so dass die Orientierung des Flachdrahtes bezüglich der Schweißnaht in 60°- oder 45°-Schritten eingestellt werden kann. Es versteht sich, dass, sofern erforderlich, auch andere Profile mit einer feineren oder gröberen Winkelschritteinstellung zur Anwendung gelangen können.
Bevorzugt ist das Profil als Außenprofil an einem eingangsseitigem Abschnitt beziehungsweise einem mittleren Abschnitt des ersten Düsenteils ausgebildet.
Bevorzugt schließt das Profil an einen Ringbund der Kontaktdüse beziehungsweise des ersten Düsenteils an, so dass bei in den Schweißbrenner eingesteckter Kontaktdüse und Anlage
des Ringbundes am Brennerhals das Profil in Eingriff mit dem entsprechenden Gegenprofil des Schweißbrenners gelangt. Nach Anziehen des Befestigungsmittels, beispielsweise der Überwurfmutter, ist dann die Kontaktdüse verdrehsicher und in bestimmten Winkelschritten einstellbar am Schweißbrenner festgelegt .
Von Vorteil sind erstes und /oder zweites Düsenteil aus Kupfer oder einer Kupferknetlegierung hergestellt, wie bspw. E-Cu (= Elektrolytkupfer) oder CuCrZr (= Kupfer-Chrom-Zirkon- Legierung) .
Weitere Anwendungsmöglichkeiten, Ausgestaltungen, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand vorliegender Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktdüse in Seitenansicht, wobei erstes und zweites Düsenteil zusammengesteckt sind und die Überwurfmutter in der Montagestellung angeordnet ist,
Figur 2 das Ausführungsbeispiel der Figur 1 in Schnittansicht und Explosionsdarstellung,
Figur 3 das Ausführungsbeispiel der Figur 2 in Seitenansicht,
Figur 4 eine Draufsicht auf die Kontaktdüse der Figur 1 in Richtung des Austritts des Durchgangskanals für den Flachdraht und
Figur 5 in schematischer Darstellung die Draufsicht der Kontaktdüse mit dem Profil zur verdrehsicheren Festlegung am Schweißbrenner sowie im zusammengesteckten Zustand des ersten und zweiten Düsenteils die verschiedenen Einstellmöglichkeiten der Positionierung des rechteckförmigen Querschnittsprofils des Durchgangskanals bezüglich beispielsweise einer Schweißnaht.
Die in den Figuren dargestellte Kontaktdüse 10 für Flachdraht- Schweißen weist einen Durchgangskanal 12 für den Flachdraht auf, wobei dieser Durchgangskanal 12 entlang einer Längsachse 44, insbesondere Mittellängsachse angeordnet ist. Der Durchgangskanal 12 besitzt in wenigstens einem ausgangsseitigen Abschnitt der Kontaktdüse 10 ein dem Flachdraht angepasstes, im wesentlichen rechteckförmiges Querschnittsprofil 16, wie dies beispielsweise aus Figur 5 ersichtlich ist.
Der Durchgangskanal 12 ist durch ein erstes und ein zweites Düsenteil 18, 20 gebildet, welche ineinander gesteckt sind. Das erste Düsenteil 18 besitzt in dem ausgangsseitigen Abschnitt 14 einen länglichen Schaft 22 mit einer Längsschlitzung 24. Wie aus Figur 2, 3 ersichtlich ist,
erstreckt sich die Längsschlitzung 24 über die gesamte Länge des Schaftes und mündet in eine Zufuhrbohrung 38 für den Flachdraht. Die Weite der Längsschlitzung 24 ist der Dicke des Flachdrahtes angepasst, so dass dieser unter Kontaktierung mit der Kontaktdüse 10 in dem rechteckförmigen Querschnittsprofil 16 des Durchgangskanals 12 geführt ist. Das zweite Düsenteil 20 ist als Rohr oder Außenhülse 26 ausgebildet, die auf den Schaft 22 des ersten Düsenteils 18 aufgesteckt beziehungsweise aufsteckbar ist. Die Außenhülse 26 besitzt eine Durchgangsbohrung 28, in der der Schaft 22 des ersten Düsenteils 18 im wesentlichen spielfrei oder bündig aufgenommen ist. Das zweite Düsenteil 20 weist eine der Schaftlänge des ersten Düsenteils 18 angepasste Länge auf, so dass der Schaft im zusammengesteckten Zustand vom ersten und zweiten Düsenteil 18, 20 vollständig in der Außenhülse 26 aufgenommen ist. Der Schaft 22 wie auch die Durchgangsbohrung 28 besitzen bevorzugt korrespondierende Kreis- Querschnittsprofile .
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Kontaktdüse 10 beziehungsweise erstes und/oder zweites Düsenteil 18, 20 einen Ringbund 30, 32 aufweisen. Dieser Ringbund 30, 32 dient zur sicheren aber auch lösbaren Befestigung der Kontaktdüse 10 an einem Schweißbrenner. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Kontaktdüse 10 beispielsweise mittels einer Überwurfmutter 34 oder einem sonstigen Befestigungsmittel an einem Schweißbrenner lösbar montierbar ist.
Das erste Düsenteil 18 besitzt an einem eingangsseitigen Abschnitt 36 eine Zufuhrbohrung 38 für den Flachdraht. An dieser, bevorzugt Kreis-Querschnittsprofil aufweisender
Bohrung 38 schließt in einem mittleren Abschnitt 40 des ersten Düsenteils 18 der Schaft 22 beziehungsweise die Längsschlitzung 24 an.
Weiterhin besitzt das erste Düsenteil 18 ein mit einer Aufnahme des Schweißbrenners für die Kontaktdüse 10 korrespondierendes Mehrkantprofil oder sonstiges Profil 42 zur verdrehsicheren, lösbaren Befestigung der Kontaktdüse 10 am Schweißbrenner. Das Profil 42 ist bevorzugt als Sechs- oder Achtkantpro il ausgebildet. Aufgrund dieser Maßnahme wird nicht nur eine verdrehsichere Befestigung der Kontaktdüse 10 am Schweißbrenner gewährleistet, sondern es besteht auch die Möglichkeit, die Positionierung des rechteckförmigen Querschnittsprofils 16 des Durchgangskanals 12 beziehungsweise des Flachdrahtes in definierten, durch das Profil 42 vorgegebenen Winkelschritten einzustellen. Diese Maßnahme ist aus der schematischen Darstellung der Figur 5 ersichtlich. Das Profil 42 ist bevorzugt als Außenprofil am eingangsseitigen Abschnitt 36 beziehungsweise einem mittleren Abschnitt 40 des ersten Düsenteils 18 ausgebildet. Insbesondere kann das Profil 42 an einen Ringbund 30 des ersten Düsenteils 18 unmittelbar anschließen.
Das erste und/oder zweite Bauteil 18, 20 bestehen aus Kupfer oder bevorzugt einer Kupferknetlegierung.
Bezugszeichenliste
10 Kontaktdüse
12 Durchgangskanal
14 ausgangsseitiger Abschnitt
16 rechteckförmiges Querschnittsprofil
18 erstes Düsenteil
20 zweites Düsenteil
22 Schaft
24 Längsschlitzung
26 Außenhülse
28 Durchgangsbohrung
30 Ringbund
32 Ringbund
34 Überwurfmutter
36 eingangsseitiger Abschnitt
38 Zufuhrbohrung
40 mittlerer Abschnitt
42 Profil
44 Längsachse