DD146016A1

DD146016A1 - Schweisskopf mit kontaktduese fuer das schutzgas-lichtbogenschweissen

Info

Publication number: DD146016A1
Application number: DD21548679A
Authority: DD
Inventors: Erwin Marquardt; Reinhard Probst; Wesselin Wodinitscharow
Original assignee: Erwin Marquardt; Reinhard Probst; Wesselin Wodinitscharow
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1981-01-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere fuer das Engspaltschweiszen geeigneten Schweiszkopf mit Kontaktduese schmaler Bauart. Es ist Ziel, besonders die Formbestaendigkeit der Kontaktduese bei gleichzeitig geringem Verschleisz zu erhoehen. Die Aufgabe, das Schweiszen auch bei groszen Stromstaerken mit wellenartig verformten Schweiszdraehten zu gewaehrleisten, wird durch einen Schweiszkopf geloest, der erfindungsgemaesz ein abgeflachtes, maximal 6 mm breites Schweiszkopfvorderteil besitzt, welches aus einer Werkstoffkombination aus Kupfer und Stahl besteht. Beide Teile weisen im Bereich des Eintauchens in den Schweiszspalt eine oxidkeramische Schicht auf, die vorzugsweise aus AI- oder Zr-Oxyd besteht. Auch die abgeflachte, maximal 4 mm breite Kontaktduese besteht aus einer Kombination aus hochschmelzendem Werkstoff und einem elektrischen Leiterwerkstoff, insbesondere aus einer Wolframtraenklegierung. Sie weist ebenfalls wie der Schweiszkopf eine oxidkeramische Schicht auf.

Description

Anmelder^

Erwin Marquardt

/j.02 Halle, Rerabrandtstr« 1

Reinhard Probst

309 Magdeburg, Willi-Bredel-Str. 9

Wesselin Wodinitscharow

301 Magdeburg, TH/WH 8 A/204

Leit-BfN^Scliweißtechnilc⁵⁵ im Zentralinstitut für Schweißtechnik der DDR 403 Halle, PSF 16

Schweißkopf mit Kontaktdüse für das Schutzgas-Lichtbogen-

schweißen .

Anwendungsgebiet der Erfindun.g

Die Erfindung betrifft einen Sch?/eißkopf mit Kontaktdüse für das Sohutagas-IiichtbogenscJweißenj der sich durch einen hohen Yerschleißwiderstand auch bei starker Erwärmung aus~ zeioMet und hinsichtlich des Drahtvorschub es ein störimgsfreies Arbeiten gewährleistet, insbesondere beim JäD.gspalt~ schweißen mit pendelndem Schweißdraht bei feststehendem Schweißkopf unter Verwendung von wellenartig verformten Schweißdraht en j vorzugsv/eise mit einem. Dur chmesser von 1,2 mm bis 1 _?6 min«.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Um auch an dicken Blechen schmale Nähte mit wenig Zusatz·=* werkstoff herstellen zu können _s ist bekannt _s den Schweißspalt eng anzuordnen, wobei während des Sohweißprozesses die Drahtdüse in den SohweiJßspalt hineinragt* Zur Erzeugung eines fehlerfreien Einbrandes an den Nahtflanken wurden bereits eine Eeihe Verfahr en svarianteix vorgeschlagen» So ist beispielsweise bekannt, den Schweißkopf pendelnd anzuordnen oder die Drahtaustrittsdüse so zu gestalten, daß die Ms enbohrungen für den Schweißdraht in verschiedenen Eichtungen liegen oder der Schweißdraht wellenartig verformt wird_s wobei der Lichtbogen von einer Flanke zur anderen wandert«

Allgemein sind die in den Schireißspalt'hineinragenden Drahtdüsen aus Kupfer gefertigt« Ihre Befestigung in dem Schweißkopf erfolgt überwiegend mittels eines G-ewindes* Kupfer hat zwar eine gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, jedoch ist die Festigkeit und der Yerschleißwiderstand nur gering j wodurch diese Düsen besonders "bei der Verwendung von wellenartig geformtem Draht schnell verschleißen und unbrauchbar werden? Die Bohrung wird schon nach kurser Benutzungsdauer zu einem Schlitz gerieben und die abgeriebenen Werkstoffpartikel hemmen den Drahtvorschub* Der Stromttbergang ist nicht mehr gewährleistet? und es entstehen Schmorstellen*, Außerdem erfolgt die Drahtführung nicht mehr exakt genüge Durch die geringe Festigkeit des Kupfers, besonders nach hoher Er?iärmung_? verbiegt sich die Düse leicht beim Instoßen im Arbeitsprozeß«

Mögliche Beschichtungen durch Keramiken bröckeln dabei ab und verlieren ihre isolierende Wirksam-keit_e Durch das Qe- winde _f mit dem Sch?/eißkopf und Kontaktdüse verbunden sind.

muß der Schweißkopf "breiter sein als die Düse* was einen breiteren Schweißspalt und damit mehr Zusatzwerkstoff erfordert· .

Aus der SE-OS 22 10 692 bekannte verschleißfeste, aus Wolfram oder Molybdän bestehende Dlisen, haben zwar einen hohen Yersohlelßwiderstand· Ihre Wärmeleitfähigkeit gestattet es jedoch nicht, die Wärme von der Spitze schnell genug abzuführen, so daß das zwar hochsohmelzende, aber reaktive YioIfram an seiner Oberfläche verbrennt» Sieser 'Vorgang wird durch das als Schutsgas eingesetzte oxidierende Kohlendioxid noch unterstützt» Um die Wärine aus der Kolybdändüse abzuleiten, 1st'man den schwierigen Weg gegangen, die dünnwandige Molybdänbuchse in Kupfer einzufassen, das seinerseits wassergekühlt ist© Dieser Aufbau der Düse ist fertigungstechnisch sehr kompli« zierte Außerdem wird dadurch der Durchmesser der Kontaktdüse erheblich vergrößert»

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist ein Schweißkopf mit Kontaktdüse für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen au schaffen_s die sich durch eine schiaale Bauweise auszeichnen und insbesondere die .Kontaktdüse eine hohe Formbeständigkeit aufweist sowie einem geringen Verschleiß unterliegt.

Das Wesen -der'.Erfindung'

Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, eine»-besonders

für das Bngspaltschweißen geeigneten Schweißkopf mit Kontaktdüse zu entwickeln, die eine große Wärmebelastbarkeit besitzen und damit das Schweißen auch bei großen Strom™ stärken unter Verwendung von wellenartig verformten Schweißdraht en_$ vorzugsweise mit einem Durchmesser von 1,2 mm bis 1,6 mm gewährleisten©

Die Aufgabe der_¥ Erfindung wird durch einen Schweißkopf gelöst _? der erfindungsgemäß ein abgeflachtes_s maximal·6 mm -breites SchweißkopfVorderteil besitzt^, welches aus einer Werkstoffkombination aus Kupfer und Stahl besteht» Das durch ein Stützblech gehaltene Kupferteil ist sowie das auf der Gegenseite befindliche Stahlteil im Bereich des Eintauchens in den Schweißspalt mit einer oxidkeramisehen Schicht versehen, die vorzugsweise aus .Al- oder'Zr-Oxyd besteht β Die ebenfalls abgeflacht ausgeführte, maximal 4,4 ma breite Kontaktdüse besteht aus einer Kombination aus hochschmelüendem Werkstoff und einem elektrischen Lei·» terwerkstoff, insbesondere aus einer Wolframtränklegie« rung und weist wie der Schweißkopf eine oxidkeramische Schicht auf, um Kurzschlüsse mit dem Grundwerkstoff zu vermeidene

Biese Wolframtränklegsrung hat eine hohe Festigkeit und trotzdem eine gute Wärmeleitfähigkeit gegenüber Kupfer oder Sinterwolfram» Die Beschichtung ist damit sehr haltbarg weil auch beim Anstoßen im Produktionsbetrieb die Formbeständigkeit der Eontaktdüse erhalten bleibte Ton der durch die Wärme am meisten beanspruchten Spitze wird die

Wärme schnei! abgeführt«, dadurch bleibt die oxidkeramische Schicht Vauch in diesen Bereich erhalten« Die aus. diesem Werkstoff

gefertigte Kontaktdüse kann ohne das übliche Gewinde in

das SchweißkopfVorderteil geklemmt werden, weil die hohe Festigkeit und die gute Wärmeleitfähigkeit ein einfaches Einklemaen in eine Prismenführung ader in kreisabschnittförmige Ausnutungen erlaubt. Dadurch kann der gesamte Schweißkopf schmaler ausgeführt werden, was das Erreichen einer schmaleren Schweißnaht "bedeutet. Gehalten wird die Kontaktdüse durch eine übliche und bekannte Feststellschraube, die mit großer Kraft auf die Kontaktdüse gedrückt wird_s ohne das plastische Deformationen auftreten und den Halt beeinträchtigen»

Im Bereich der Aufnahmestellen in das SchweißkopfVorderteil fehlt die oxidkeramische Beschichtung-sowohl an der Eontaktdüse als auch am SchweißkopfVorderteil, damit ein ungehinderter Wärmeaustausch gegeben ist* Die Kontaktdüse weist abgesetzte Dlisenbohrungen auf· Die Düsenbohrung im Vorderteil übernimmt die Stromübertragung und hat einen !Durchmesser des 1₅2 bis 153-fachen der Drahtdicke, die länge beträgt das 4 bis 6«Fache der Drahtdicke_e In diesem Bereich der Bohrung wird der Viellenartig verformte Draht elastisch verfcrmt und liegt so näher an der Düsenwanä an, um eine zuverlässige .Stromübertragung zu gewährleisten«, Die verhältnismäßig geringe Länge der Bohrung ist auf Grund der guten Yexschleißeigenschäften und elektrischen Kennwerte des Kontaktdüsenwerkstoffs möglich und erlaubt einen, gleichmäßigen Drahttransport ohne Stockungen bei geringem Kraftaufwand beim Drahtvorschub. Die leichte Führung des Drahtes wird durch eine wesentlich größere Bohrung im hinteren Teil der Kontaktdüse unterstützte. Dex Durchmesser der Bohrung in diesem hinteren Bereich ist bis IgS mal so groß wie die Drahtdicke«

Durch den hochfesten^ elektrisch gut leitenden Kontaktdüsenwerkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit kanu auf das übliche (rev/iBde am ScbweißkopfVorderteil verziiohtet werden«

denn der erfindungsgeaäße Werkstoff erlaubt eine mechanische Klemmung«, Das Ergebnis ist ein schmaler Sclweißkopf, der schmale Schweißnähte mit wenig Zusatzwerkstoff erlaubt» Verbund en mit der mechanischen Kleinmöglichkeit der Kontaktdüse im Sohweißkopf ist eine funktionsgebundene Werkstoffauswahl im Schweißkopf vor der teil möglich«, Die Klemmschraube kann deshalb durch einen gegenüber Kupfer wesentlich verschleißfesteren Stahl aufgenommen werden© Die hohe Festigkeit und die damit verbundene gute Formbeständigkeit ist ein wesentlicher Faktor für ein sicheres Haften der oxidkeramischen Schicht an der Kontaktdüse* Die gute Wärmeleitfähigkeit begünstigt das Haften auch an der am meisten gefährdeten Spitze der Kontaktdüse_β Gute Gleiteigen schäften wßxk geringer Abrieb innerhalb der Dtisenbohrung gestatten ein leichtes und gleichmäßiges Vorschieben des Schweißdraht es»

Ausführung sb ei spie1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« Die dazugehörigen Zeichnungen zeigern

Fig« 1S Eine Seitenansicht mit Teilschnitt des erfindungsgemäßen Schweißkopfes samt Kontaktdüse

Fig» 21 Eine Vorderansicht des Sohweißkopfes Figβ 3s Eine Querschnittsansicht der Kontaktdüse

Fig· 4ί Eine Vorderansicht der Kontaktdüse mit - einer Prismenführung

Figo 5s Eine Draufsicht der Kontaktdüse

Fig. 6: Eine Querschnittsansicht des Schweißkopfvorderteiles A-A

Figo 7: Eine Querschnittsansicht einer Kontakt-' "düse ohne Wasserkühlung

Fig. 8 ί Eine Seitenansi cht einer Kontakt düs e • ohne Wasserkühlung,

wellenartig verformte Draht, hier nicht angegeben, wird in den quer zur Spaltrichtung verlängerten Hohlraum 1 des Prahtführungssföckes 2 (Fig., 1j 2) hineingeführt, wobei die Wellen elastisch angedrückt werden* Von dem auf der Halterung 3 befestigten Drahtführungsstück 2 gelangt der Draht über die zylindrische Düsenbohrung 4 der 4 bis 4,4 Em starken Drahtführung 5 i& die Kontaktdüse 6_e Die Düsenbohrung 4 (Fig* 3)? die am Anfang einen Durchmesser d,. von 1,6 bis 1,8-fachen des Draht durchmess er s aufweist, wird beim Austritt auf eine Länge 1, etwa 4 bis 6-faclie der Drahtdicke, auf den Durchmesser dp₉ etwa 1,2 bis 1 j 3-fache der Drahtstärks_$ abgesetzt«, Die seitlich auf etwa 4 bis 4,4 mm abgeflachte Kontaktdüse 6 (Fig_a 4) ist auf einer schmalen Seite mit einer Prismenfülirung 7 (Fig. 4j 5) versehen* Eine Feststellschraube 8 drückt die Kontaktdüse 6 im Bereich der Prismenführung 7 (Figo 6) gegen eine entsprechende Führung im Schweißkopfvorderteil 9j so daß eine gute Strom- und Y/ärmeübertragung gegeben ist*

It-·

Pas SchweißkopfVorderteil 9 wird über den Kühlwasserkanal 10 mit Wasser durchströmt, das über zwei flach angedrückte Kiipferrohre fitx 1 11 und durch die beiden, an der Halterung 3 angelöteten Wasseranschlüsse 12 (Figo 2) geleitet wird« Das Schutzgas wird Über zwei beidseitig der

den Kerntaktdüsen 6 angebrachte und iny-Spalt geführte flache Sciiutzgasrohre 13 unmittelbar an der Schweißstelle züge« füiirt, die mit zwei Schutzgasrohrbefestigungen 14 an der Halterung 3 festgeschraubt sind« Das Schweißkopfvorderteil 9 ist durch das Stützblech 15 zusätzlich gehalten· Die Eontaktdüse 6 (Fig· 4 ; 5) und das Schweißkopfvorderteil 9 sind mit einer 0,5 bis 0,8 mm dicken keramischen Schicht 16, vorzugsweise iilpOo oder Zr-Oxyd, versehen» * .

Bex gleiche Überzug 16 ist auch bei der Kontaktdüse (Fig* 71 S) vorgesehen, die ungekühlt beim Engspaltschweißen^ von 20 bis 70 mm dicken Blechen einsetzbar ist« Die Durchmesser der Düsenbohrungen d,. ₉ d₂ und die Länge 1 (FIg₀ 7) sind von der gleichen Größenordnung wie bei der Büse 6 (Fig· 3) gewählt*

Claims

Erfindung ε anspruch

Schweißkopf und Kontaktdüse für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen, die sich durch einen hohen Verschleiß-Widerstand auch bei einer sehr starken Erwärmung auszeichnen und hinsichtlich des Drahtvorschubes ein störungsfreies Arbeiten gewährleisten, insbesondere beim Engspaltschweißen mit pendelndem Schweißdraht bei feststehendem Schweißkopf unter Verwendung von γ/ellenartig verformten Schweißdrähten mit einem vorzugsweisen Durchmesser von 1,2 mm bis 1,6 ram, g e k ennzeichnet ' durch ein abgeflachtes Schweißkopfvorderteil (9), bestehend aus einer Werkstoffkombination aus Kupfer und Stahl, wobei das durch ein Stütablech (15) gehaltene Kupferteil sowie.'das auf,der Gegenseite befindliche Stahlteil im Bereich des Eint*-auohens in den Schwelßspalt mit einer oxidkeramischen Schicht (16),. vorzugsweise aus JP-- oder ZiMDxyd bestehend, versehen ist, daß die aus einer Kombination aus hochschmelzendem Werkstoff und einem elektrischen Leiterwerkstoff bestehende 'Kontaktdüse (6) ebenfalls eine oxidkerainische Schicht aufweist, und die Kontaktdüse (6) abgesetzte DUsenbohrungen (4) besitzt, dezen Länge im Vorderteil der Kontakt düse (6) der 4 bis 4,6-^fachen Draht dicke ent«·* spricht, wobei die Düsenbohrung (A) 1,2 bis 1,3 mal so groß ist wie der Durchmesser des Drahtes, und daß im hinteren Teil der Kontaktdüse (6) die abgesetzte größere Düsenbohrung (4) einen Durchmesser vom· 1,6 bis 1,8-fachen der Drahtdicke besitzt *

Sohweißkopf und Kontaktdüse für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen nach Punkt 1, g e k e η η ze i c h «* net dadurch , daß die maximal 4_?5 am "breit ausgeführte Kontaktdüse (6) durch eine Prisraenführung (7) und eine kreisabschnittförmige oder durch zwei prismenförmige Ausnutungen im wassergekühlten kupfernen SchweißkopfVorderteil (9) geführt ist·

Schweißkopf und Kontaktdüse .für das Schutzgas-Lichtbogenscimeißen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch , daß das Schweiß— kopfvorderteil (9) über einen Kühlwasserkanal (10) verfügt, der mit zwei flach angedrückten Kupferrohren (11) in Verbindung steht, wobei an der Halterung (3) Wasseranschlüsse (12) angeordnet slnde

Scüweißkopf und Kontaktdüse für das Schutzgas-Lichtöogenschweißen nach Punkt 1 und 2, -gekennzeichnet' dadurch ₉ daß die Kontaktdüse (6) insbesondere aus einer Wolframtränklegierung besteht»