DE3841325A1

DE3841325A1 - Als flachduese ausgebildete schutzgasduese fuer schutzgasschweissbrenner

Info

Publication number: DE3841325A1
Application number: DE19883841325
Authority: DE
Inventors: Umbert Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1990-06-13

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine als Flachdüse ausgebildete Schutzgasdüse für einen Schutz gasschweißbrenner nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Eine derartige Schutzgasdüse ist aus der DE-PS 29 20 917 bekannt und hat sich in der Praxis im großen und ganzen hervorragend bewährt, und zwar insbesondere in Verbindung mit dem sogenannten Engspaltschweißen. Die bekannte Schutzgasdüse ist an ihrer freien Stirn seite, d. h. an dem vorderen Ende, über das beim Schweißen selbst die abschmelzende Draht-Elektrode vorsteht, so abgeschrägt oder abgerundet, daß das durch die von der Flachdüse gebildeten Schutzgaskanäle strömende Schutzgas weitgehend ungehindert laminar ausströmen kann. Diese Ausbildung der freien Stirnseite der Flachdüse hat sich insbesondere im Hinblick auf runde Werkstücke, wie z. B. Rohre und Flansche, und im Hinblick auf das Schweißen von engen Fugen als überdenkenswert bzw. als verbesserungswürdig erwiesen, da in diesen Fällen der Schutzgasstrom nicht optimal ausgerichtet ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Auf gabe besteht darin, die gattungsgemäße Schutzgasdüse dahingehend zu verbessern bzw. weiterzubilden, daß der Schutzgasstrom beim Austritt aus der freien Stirn seite den Schmelzprozeß besser abdeckt, um damit bessere Schweißergebnisse zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 spezifizierte Ausbildung der freien Stirnseite der Schutzgasdüse gelöst. Damit entsteht aufgrund des zwischen der Schutzgasdüse und der Schweißnaht ausströmenden Schutz gasstroms eine intensivere Schutzgasglocke. Die schäd liche Umgebungsluft wird besser abgeschirmt und der Lichtbogen wird bezüglich seiner Charakteristik positiv beeinflußt; damit wird gleichzeitig der Schmelzprozeß aktiviert.

Die konkave Ausbildung der freien Stirnseite der Schutzgasdüse kann dabei asymmetrisch (Anspruch 2) oder symmetrisch (Anspruch 3) zur Achse der Düse bzw. Draht-Elektrode liegen. An einer der Schmalseiten der als Flachdüse ausgebildeten Schutzgasdüse kann zusätzlich ein Führungsstift vorgesehen sein, der über die Stirnseite der Flachdüse vorsteht und als Führungshilfe für manuelle Schutzgasbrenner an oder in der Schweißfase aufliegend die Schutzgasdüse im gleichen Abstand zur Schweißnaht führt (Anspruch 4).

In weiterer Ausbildung der gattungsgemäßen Schutzgasdüse ist vorgesehen, zumindest den vorderen Bereich der freien Stirnseite oberflächig mit einem Keramikmaterial zu beschichten, das ein Anbacken oder Festsetzen von Schweißspritzern und Schweißperlen verhindert. Als ensprechendes Keramikmaterial hat sich Bornitrid als geeignet erwiesen; gegebenenfalls kann diese Beschich tung auch aus einer chemisch aufgebrachten Nickel schicht, oder mittels einer plasma-physikalischen Oberflächenreaktion erzeugt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine als Flachdüse ausgebildete Schutzgasdüse mit asymmetrisch konkaver Ausbildung der freien Stirnseite in zwei Ansichten;

Fig. 2 die Flachdüse nach Fig. 1 mit einem Führungs stift;

Fig. 3 eine als Flachdüse ausgebildete Schutzgasdüse mit symmetrisch konkaver Ausbildung der freien Stirnseite.

Fig. 1 zeigt eine Schutzgasdüse 1, die aus einem zylin drischen Rohransatz 2 und einer an diesem Rohransatz 2 angeformten Flachdüse 3 besteht. Der Rohransatz 2 ist so ausgebildet und durchmessermäßig so dimen sioniert, daß er auf eine - nicht dargestellte - Schutzgaszuführung bzw. einen Brennerkopf eines Schweißbrenners aufgesteckt und mit dieser bzw. diesem festanliegend verbunden werden kann. Die Flachdüse 3 ist - wie aus der DE-PS 29 20 917 bekannt - so ge formt, daß eine axial symmetrische Rundführung für eine Isolierhülse 4 entsteht, an die diametral zueinan der zwei flache Einzelkanäle 5 anschließen. Das Iso lierrohr 4 nimmt ein Stromkontaktrohr 6 auf, das durch den genannten zylindrischen Rohransatz 2 und die Schutzgaszuführung zum Schweißbrenner geführt ist und das eine zentrische Bohrung aufweist, durch die eine abschmelzende Draht-Elektrode 7 zugeführt wird.

Diese Draht-Elektrode 7 steht über die freie Stirnseite der Flachdüse 3 vor und wird beim Schweißvorgang selbst, d. h. mit dem Abschmelzen, kontinuierlich nach geführt. Beim Abschmelzen des Drahtelektrodenmaterials bildet sich letztlich eine Schweißnaht 8 zwischen zu verschweißenden Werkstücken 9, 10.

Zur Funktion und zum weiteren Verständnis der vor stehend beschriebenen und als Vorsatz auf einen bekann ten Schutzgasschweißbrenner aufzusetzenden Einheit soll folgendes angemerkt werden:

Die durch das Stromkontaktrohr 6 geschobene Draht- Elektrode 7 wird aufgrund ihres Oberflächenkontakts mit dem Stromkontaktrohr 6 mit den erforderlichen Arbeitsbedingungen bzw. Parameterwerten versorgt und schmilzt aufgrund des sich zwischen ihr und den Werk stücken 9, 10 ausbildenden Lichtbogens ab. Dabei wird der Lichtbogen von dem durch die Einzelkanäle 5 der Flachdüse 3 zugeführten Schutzgasstrom nach außen hin geschützt; der seitliche Schutz wird beim sogenann ten Engspaltschweißen von den Werkstücken 9, 10 selbst gebildet.

Die soweit beschriebene Schutzgasdüse 1 ist aus der DE-PS 29 20 917 bekannt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die genannte freie Stirnseite der Flachdüse 3, über die die ab schmelzende Draht-Elektrode 7 vorsteht, konkav ausge bildet und zwar so konkav, daß bei Sicht auf die freie Stirnseite die Flachdüse 3 eine zum Rohransatz (2) hin gerichtete Einziehung 11 aufweist.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist diese konkave Einziehung 11 auf die Achse der Flachdüse 3 bzw. der Draht-Elektrode 7 bezogen asymmetrisch angeordnet. Damit ergibt sich über die Breite der Flachdüse 3 betrachtet eine solche Form der Vorder kante, daß die eine Schmalseite 12 der anderen Schmal seite 13 gegenüber vorsteht bzw. voreilt. Die freie Drahtlänge der Draht-Elektrode 7 kann dabei - axial betrachtet - selbstverständlich je nach Anwendungsfall bezüglich der voreilenden Schmalseite 12 variabel sein.

Bezogen auf die Darstellung nach Fig. 1 ist diese Form der Flachdüse 3 insbesondere zur Verwendung beim Schweißen von runden Werkstücken 9, 10 gedacht, bei denen dann diese Flachdüse 3 so längs der Schweißnaht 8 geführt wird (vergleiche Pfeil X und X′), daß die vorstehende Schmalseite 12 der Flachdüse 3 der Bewe gungsrichtung X des Schweißbrenners nacheilt. Der Schutzgasstrom bewirkt dabei, und zwar insbesondere an der hinteren Schmalseite 12 der Flachdüse 3, einen optimalen nachlaufenden Schutz für die noch rot glühen de Schweißnaht.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte Flachdüse 3 inso weit weitergebildet, als an der voreilenden Schmalseite 12 dieser Flachdüse 3 ein Führungsstift 14 fixiert ist. Über diesen Führungsstift 14 läßt sich der Schweißbrenner bzw. die Schutzgasdüse 1 an der Fuge 8′ der Schweißnaht 8 abstützen und dieser Schweißbren ner läßt sich im gleichbleibenden Abstand längs der Schweißnahtfuge 8′ zwischen den Werkstücken 9′, 10′ bewegen bzw. führen.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der kon kaven Ausbildung der Flachdüsen-Stirnseite. Die konkave Einziehung 15 ist dabei - axial zur Draht-Elektrode 7 und zur Flachdüse 3 betrachtet - symmetrisch, d. h. bezogen auf eine ebene Oberfläche 16 ragt die Draht- Elektrode 7 aus einer kreisrunden Einziehung vor.

Bei der Arbeit mit der bekannten und der hier vorge schlagenen Schutzgasdüse 1 für einen Schweißbrenner traten hin und wieder Störungen aufgrund von sich an und im Bereich der Stirnseite der Flachdüse 3 an backenden Schweißspritzern auf. Dieses Problem wird in weiterer Verbesserung der Schutzgasdüse 1 dadurch gelöst, daß die Flachdüse 3 zumindest im Bereich der freien Stirnseite, also im Bereich der konkaven Einzie hungen 11 bzw. 15 mit einem Keramikmaterial - verglei che 17, 19 - versehen ist, das eine hohe Temperaturbe ständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit, sowie einen hohen spezifischen Widerstand und sehr geringen dielektrischen Verlustfaktor aufweist. Aufgrund ein schlägiger Versuche hat sich als geeignetes Keramikma terial Bornitrid als besonders geeignet erwiesen; es ist jedoch auch denkbar, die Keramik-Beschichtung durch eine chemisch aufgebrachte Nickelschicht zu realisieren. Eine weitere Variante einer Beschichtung besteht auf einer plasma-physikalischen Oberflächen reaktion (Plasma-Ionic-System).

Claims

1. Schutzgasdüse für einen Schweißbrenner, mit einem sich bis in die Nähe einer abschmel zenden Elektrode erstreckenden und diese führenden Stromkontaktrohr, und je einem durch die Flachdüse gebildeten Schutzgaskanal zu beiden Seiten des Stromkontaktrohrs, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite der Flachdüse konkav ausgebildet ist.

2. Schutzgasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Ausbildung der freien Stirnseite der Flachdüse auf deren Achse bezogen asymmetrisch so ist, daß die eine Schmalseite der Flachdüse der anderen Schmalseite gegenüber voreilt.

3. Schutzgasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Ausbildung der freien Stirnseite der Flachdüse auf deren Achse bezogen einem Kreis bogen entspricht.

4. Schutzgasdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer bzw. an der voreilenden Schmalseite ein vorstehender Führungsstift vorgesehen ist.

5. Schutzgasdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Flachdüse zumindest im Bereich der freien Stirnseite mit einer Schweißspritzer abweisenden Beschichtung ver sehen ist.

6. Schutzgasdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer chemisch aufge brachten Nickelschicht besteht.

7. Schutzgasdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf einer plasma-physika lischen Oberflächenreaktion beruhend aufgebracht ist.