DE3873338T2 - Stromduese fuer mig und mag schweissbrenner. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromdüse für einen MIG- oder einen MAG-Schweißbrenner, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3.
• Fig. zeigt den prinzipiellen Aufbau eines MIG- oder eines MAG- Schweißbrenners, wie er heute allgemein verwendet wird. Die Figuren 2 und 3 sind Schnitte durch die Schweiß-Stromdüsen (0.1 und 0.2) eines üblichen MIG- oder MAG-Schweißbrenners. Im folgenden Text wird statt der Begriffe MIG und MAG, die jeweils ein Schweißverfahren beschreiben, nur der Begriff MIG verwendet.
• Eine problematische Stelle, die viel Wartungsarbeiten erfordert, ist besonders der Punkt, wo der Schweißstrom vom Körper eines Brenners auf den Schweißdraht übergeht. Bekanntlich dient beim MIG-Schweißen der Zusatzdraht auch als Elektrode, d.h. er leitet den Schweißstrom von einem Brenner zu einem Teil, das geschweißt wird. Der Zusatzdraht, also der Draht mit den Zusatzstoffen, läuft, ausgehend von einer Spule, durch eine Düse. Dabei reibt er gegen eine Stromdüse mittels einer inneren geraden, zentralen Innenfläche. Nach dem Abwickeln von einer Drahtspule (Haspel) wird der Zusatzdraht in einer Drahtvorschubvorrichtung geradegerichtet. Da der Draht dünn ist (Durchmesser des massiven Drahts von 0,6... 1 ,6 mm), ist er ziemlich biegsam. Obwohl also das Ende eines Brenners etwa 100 mm nach der Düse (bezogen auf die Strömungsrichtung) unter einem Winkel von 30...45º abgebogen ist, wird der Draht konzentrisch zu einer Stromdüse geführt. Wird eine Stromdüse klein oder eng gemacht, so kann der Draht in einer Drahtvorschubvorrichtung leicht einer zu hohen axialen Belastung unterworfen werden und dadurch ausknicken.
• Ein weiteres Problem ist, daß sich in einer länglichen, abgenutzten Öffnung der Stromübergangspunkt ändert, da der Kontaktpunkt nicht konstruktiv auf irgendeinen speziellen Querschnitt in einer Stromdüse festgelegt ist; außerdem können die magnetischen Kräfte, die mindestens dann auftreten, wenn auf Stählen geschweißt wird, eine seitliche Bewegung des Drahts bewirken. Auf diese Weise wird der Durchgang des Schweißstroms zum aktuellen Wärmeabgabepunkt unstabil. Obwohl die modernen Schweißmaschinen mit ausgeklügelten Stromregelvorrichtungen versehen sind, gibt eine Schweißmaschine bei einer Zunahme des Übergangswiderstands zunächst einen zu niedrigen Schweißstrom ab, und sie liefert nach der Nachregelung leicht eine zu hohe Spannung und deshalb einen zu hohen vorübergehenden Schweißstrom. Dies führt zum Durchbrennen, zu Schweißspritzern, und insgesamt zu einem fehlerhaften Schweißergebnis. Dieser Fall tritt besonders bei einer abgenützten Stromdüse auf. Bei kurzen Schweißarbeiten hat die derzeit verfügbare Düse eine schlechte Zündbarkeit gezeigt, so daß, z.B. beim automatisierten Schweißen mittels Robotern, überhaupt keine Schweißfuge vorliegt oder diese eine schlechte Qualität hat. Die erhöhte Schweißspannung kann leicht einen Draht in der Düse soweit erhitzen, daß er schmilzt, bricht, und die Düsenausnehmung verstopft. Dies unterbricht die Arbeit, und der Schweißer muß den Draht entfernen oder die Stromdüse ersetzen.
• Besonders bei der automatisierten Fertigung mit Robotern sind die Stromdüsenstörungen sehr schädlich, und infolge der erhöhten Schweißspannung tritt eine sogenannte Kaltschweißstelle auf; eine Schweißverbindung hat scheinbar eine gute Qualität, aber in Wirklichkeit ist die Schweißverbindung schlecht oder existiert überhaupt nicht. Ein Schweißproblem dieser Art wird dadurch vermieden, daß man die Stromdüse häufig ersetzt, und hierfür muß man die Produktion unterbrechen.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu eliminieren oder mindestens zu reduzieren. Zur Erfüllung dieser Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3.
• Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß der Schweißstrom einem Zusatzdraht, der als Elektrode dient und gleitend einem Schweißpunkt zugeführt wird, so nahe wie möglich beim elektrischen Lichtbogen zugeführt werden kann.
• Die EP-A2-0 177 340 zeigt ein Schweißgerät, welches eine Vorheizstufe verwendet, bei welcher der Wärmeinhalt einer verbrauchbaren Drahtelektrode durch andere Mittel als den Schweißstrom erhöht wird. Das Gerät weist ein erstes Elektrodenkontaktteil auf, das mit einer durchgehenden Bohrung versehen ist, ein davon im Abstand angeordnetes zweites Elektrodenkontaktteil mit einer durchgehenden Bohrung, und ein dielektrisches Element mit einer durchgehenden Bohrung, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenkontaktteil angeordnet ist. Die Bohrungen sind so ausgebildet, daß durch sie die verbrauchbare Elektrode durchgeführt werden kann, um elektrische Energie an sie anzulegen. Die Bohrung mindestens eines der Elektrodenkontaktteile ist axial versetzt relativ zur Elektrodenkontaktbohrung des anderen Elektrodenkontaktteils, um den elektrischen Kontakt zu verbessern. Es sind jedoch keine Mittel vorgesehen, um automatisch die verbrauchbare Elektrode und ein Kontaktteil exzentrisch relativ zueinander zu verdrehen.
• Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
• Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines üblichen MIG-/MAG- Schweißbrenners,
• Fig. 2 - 3 übliche Düsen eines MIG-/MAG-Schweißbrenners in einer Schnittdarstellung,
• Fig. 4 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Ende der Ausführungsform gemäß Fig. 5, und
• Fig. 7 eine Ausgestaltung einer Einzelheit der Fig. 5 und 6.
• Fig. 4 zeigt eine Lösung, um einen Draht 5 einem ausreichenden Kontaktdruck zu unterwerfen, indem man eine Stromdüse 6 zweiteilig ausbildet, wobei eine Ausnehmung 9 in dem der Schweißstelle zugewandten Ende 1 und/oder eine Ausnehmung 7 im Körper 2 auf der dem Brennerhandgriff zugewandten Seite, welche Ausnehmungen im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt haben, exzentrisch relativ zu einem Befestigungsgewinde 4 ist, bevorzugt einem Parallelogrammgewinde. Über dem Verbindungsabschnitt ist eine geeignete Schraubenfeder 3 angeordnet, welche eine Kraft verursacht, die die Komponenten 1 und 2 voneinander weg beaufschlagt, wobei der Schweißstrom längs der Fläche 4a des Flachgewindes 4 fließt, welche Fläche dem Brennerhandgriff zugewandt ist und im wesentlichen senkrecht zur Düsenachse verläuft, und zwar von der Grundkomponente 2 zur Spitzenkomponente 1. Zu diesem Zweck wird bei der Montage die Feder 3 vorzugsweise mit einer Kompressionskraft beaufschlagt, welche eine Torsionsspannung im Federdraht hervorruft. Die Abnutzung einer Ausnehmung in der Komponente 1 wird in der Weise kompensiert, daß sich die Komponente 1 auf einem Flachgewinde oder dergleichen durch die Wirkung eines Drehmoments (Biegespannung im Federdraht) dreht, welches Drehmoment der Feder 3 bei der Montage gegeben wurde. Die Feder 3 wird bevorzugt am Körper 2 und der Spitze 1 fest montiert. Wird ein Zusatzdraht 5 eingeführt und in seine Betriebslage gebracht, so wird die Spitze 1 der Düse 6 gegen die Feder 3 verdreht, und auf diese Weise findet der Draht 5 - trotz der Exzentrizität der Ausnehmungen 7 und 9 - seine Stellung. Während der Verstellung nähert sich die Stromdüsenspitze 1 dem Körperteil 2, wodurch der Abstand der Spitzenkomponente 1 von einem zu schweißenden Teil etwas zunimmt, unter der Annahme, daß der Abstand eines Gasdoms vom Körper konstant bleibt. Dieser Aspekt hat keine Bedeutung hinsichtlich des Schweißergebnisses.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Schraubenfeder 10, die um einen einstückigen Düsenkörper 8 herum angeordnet ist. Ein Ende der Schraubenfeder 10 ist am Düsenkörper 8 befestigt, und das andere Ende ist mit einer Führungsausnehmung 11 versehen, durch welche sich ein Schweißdraht 5 in seiner axialen Richtung erstrecken kann. Diese Führungsausnehmung 11 wird bevorzugt aus einem abnutzungsfesten und elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt, z.B. aus Keramik. Die Führungsausnehmung 11 kann aus einem separaten Element hergestellt werden, wie z.B. in Fig. 7 dargestellt, das am Ende der Feder 10 befestigt ist, oder sie kann direkt an der Feder 10 ausgebildet werden durch Formung des Endes dieser Feder, gefolgt von einer Beschichtung dieses Endes mit dem abnutzungsfesten und elektrisch nichtleitenden Werkstoff. Eine Düsenausnehmung 9 wird bevorzugt exzentrisch relativ zur Mittelachse des Düsenkörpers 8 ausgeführt. Wird die Feder 10 gedreht, so bewegt sich die Führungsausnehmung längs eines bogenförmigen Weges, welcher relativ zur Düsenausnehmung 9 exzentrisch ist. Wird also die Feder 10 auf diese Weise durch Drehen mit einer Vorspannung versehen, so bewirkt sie, wenn sie freigegeben wird, eine Verdrehung des Schweißdrahts 5 relativ zur Düsenausnehmung 9, oder, anders gesagt, das Eindringen eines Schweißdrahts in einen Werkstoff, welcher gegen die Düsenausnehmung anliegt, mit derselben Rate, mit der sich die Düsenausnehmung abnutzt. Auf diese Weise ist es möglich, den ganzen Werkstoff zu verwenden, welcher die Düsenausnehmung umgibt. Um einen geeigneten Drahtvorschubwiderstand aufrechtzuerhalten, wird eine Feder 10, welche den Schweißdraht 5 umgibt hinsichtlich ihres Teiles, der sich über das Ende des Düsenkörpers 8 hinaus erstreckt, bevorzugt spiralförmig ausgebildet, wobei die Länge der Spirale bevorzugt etwa 1 ,5 Windungen beträgt. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 kann auch so ausgelegt werden, daß man die Feder 10 innerhalb der Düsenausnehmung 9 anordnet, z.B. in einer separaten Spiralnut am Umfang der Ausnehmung 9.

Claims (6)

1. Stromdüse für einen MIG- oder MAG-Schweißbrenner, mit einem Düsenkörper (6), der einen sich durch ihn erstreckenden Durchlaß (7, 9) für die Durchführung eines Schweißdrahts (5) hat, welcher Draht (5) eine Längsachse hat und in Längsrichtung durch den Düsen-Durchlaß (7, 9) unter Abnutzung einer benachbarten Düsen-Durchlaß (9) -Abnutzungsfläche während des Schweißvorgangs durchgeführt wird, wobei der Düsenkörper (6) zwei Komponenten (1, 2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten (1, 2) durch eine zwischen ihnen vorgesehene Gewindeverbindung (4) verbunden sind, daß eine (1) der Komponenten relativ zur anderen (2) der Komponenten um eine Achse verdrehbar ist, die exzentrisch bezüglich des Düsen-Durchlasses (7, 9) ist,

und daß der Düsenkörper (6) ferner eine Schraubenfeder aufweist, die so angeordnet ist, daß sie die Komponenten relativ zueinander um diese Achse verdreht, um den Draht in Kontakt mit der Abnutzungsfläche der Düsenöffnung (9) zu halten.

2. Stromdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (3) die Körper-Komponenten (1, 2) umgibt.

3. Stromdüse für einen MIG- oder MAG-Schweißbrenner, mit einem Düsenkörper (8), der einen sich durch ihn erstreckenden Durchlaß (9) für die Durchführung eines Schweißdrahts (5) hat, welcher Draht (5) eine Längsachse hat und in Längsrichtung durch den Düsen-Durchlaß (9) unter Abnutzung einer benachbarten Düsen-Durchlaß (9) -Abnutzungsfläche während des Schweißvorgangs durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Schweißdraht (5) und den Düsen-Durchlaß (9) exzentrisch relativ zueinander zu verdrehen, um den Draht in Kontakt mit der Abnutzungsfläche des Düsen- Durchlasses (9) zu halten, daß die Mittel zur Verdrehung eine Schraubenfeder (10) aufweisen, welche den Düsenkörper (8) umgibt oder innerhalb des Düsen-Durchlasses (9) angeordnet ist, welche Feder entgegengesetzte erste und zweite Enden hat, wobei das erste Ende der Feder (10) am Düsenkörper (8) befestigt ist und das zweite Ende der Feder (10) mit einer Führungsöffnung versehen ist, durch welche sich der Schweißdraht (5) axial erstreckt.

4. Stromdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsöffnung aus einem verschleißfesten und elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt ist.

5. Stromdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen- Durchlaß (9) exzentrisch relativ zum Düsenkörper (1, 8) angeordnet ist.

6. Stromdüse nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zweite Ende der Schraubenfeder über den Düsenkörper (8) hinaus erstreckt und spiralförmig ausgebildet ist, wobei der spiralförmige Abschnitt der Schraubenfeder etwa 1 ,5 Windungen aufweist.