WO2008011908A1 - Vorrichtung zum anschweissen eines ringförmigen schweisselements mit durch das schweisselement hindurch zugeführtem formiergas - Google Patents

Vorrichtung zum anschweissen eines ringförmigen schweisselements mit durch das schweisselement hindurch zugeführtem formiergas Download PDF

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    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles

Definitions

  • the invention relates to a device for welding an annular welding element to a workpiece.
  • the invention has for its object to improve the protection of the weld pool.
  • FIG. 1 shows a schematic axial section through the part of a welding device of interest in connection with the invention
  • FIG. 2 shows a cross section at the point A-A in FIG.
  • FIG. 1 shows the lower end of a cylindrical tripod 10 connected to the welding device, not otherwise shown, such as a welding gun, which is mounted on a workpiece 11.
  • a welding gun which is mounted on a workpiece 11.
  • One on the workpiece 11 to be welded welding element 12 is located in a welding element holder 13, via which the welding current is supplied.
  • the welding element 12 with its end face 16 to be welded is brought into contact with the workpiece 11, whereby in the illustrated embodiment the contact is made on the edge of a workpiece
  • the welding element 12 may be, for example, a nut or threaded sleeve.
  • the welding element 12 is lifted off a predetermined distance from the workpiece 11, so that an arc is formed therebetween which is set in rotation by a magnetic field extending radially in the welding gap.
  • a lifting device for example a lifting magnet
  • FIG. 1 Of the means for generating the magnetic field, only one magnetic core 23 is shown in the drawing, the upper end of which is located inside a magnetic coil (not shown), while its lower end 24 engages in the welding element 12.
  • the magnetic core 23 has a Formiergaskanal in the form of an axial bore 40, the lower end opens into a threaded bore 44.
  • the threaded bore 44 in turn ends in a downwardly conically widened cone portion 45.
  • the three evenly distributed over its circumference axial grooves 48 has (Fig. 2) and at its lower end a circular Plate 49 carries.
  • the axial grooves 48 terminate above the plate 49 with ramp surfaces 50 which rise from the bottom of the respective axial groove 48 to the peripheral surface of the shaft 46.
  • the plate 49 has a smaller diameter than the bore 17 in the workpiece 11 and is in the shown state in which the arc is ignited, in a position in which its upper, the magnetic core 23 facing surface slightly below the plane of the surface of the workpiece 11 is aligned.
  • a protective gas S is introduced into the annular space 43 between the cylindrical stand 10 and the welding element 12 in order to protect the weld pool against disturbing influences of the oxygen-containing atmosphere.
  • a forming gas F introduced into the axial bore 40 which may have the same or a similar chemical composition as the protective gas S, flows through the axial grooves 48 and is deflected in its horizontal direction at the exit from the ramp surfaces 50 and the plate 49, so that it hits the inner edge of the workpiece bore 17. This will prevent dert that the introduced into the annular space 43 and exiting through holes 18 in the lower region of the stand 10 protective gas S sucks atmosphere through the workpiece bore 17.
  • the forming gas F serves to form the weld pool at this point, so that a clean weld also forms within the bore 17.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschweissen eines ringförmigen Schweisselements (12) an ein Werkstück beim Anschweißen des ringförmigen Schweißelements (12) in Fluchtung mit einer in dem Werkstück (11) vorhandenen Bohrung (17) wird ein durch das Schweißelement hindurch zugeführtes Formiergas F mittels eines Leitelements (47) gegen den Innenrand der Bohrung (17) gerichtet, um das Schweißbad an dieser Stelle zu formieren und dadurch innerhalb der Bohrung eine saubere Schweißnaht zu erhalten sowie zu verhindern, dass Atmosphäre durch die Bohrung (17) hindurch in den Schweißspalt gesaugt wird.

Description

VORRICHTUNG ZUM ANSCHWEISSEN EINES RINGFÖRMIGEN SCHWEISSELEMENTS MIT DURCH DAS SCHWEISSELEMENT HINDURCH ZUGEFÜHRTEM FORMIERGAS
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschweißen eines ringförmigen Schweißelements an ein Werkstück.
5 Aus DE 195 12 094 A1 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, die die im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Zum Schutz des Schweißbades gegen störende Einflüsse der sauerstoffhaltigen Atmosphäre wird dort Schutzgas sowohl durch das ringförmige Schweißelement hindurch als auch in einen das Schweißelement umgebenden Ringraum eingeleitet. 0 Abriss der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz des Schweißbades zu verbessern.
Dies gelingt mit der in Anspruch 1 angegebenen Anordnung. Danach wird das durch das ringförmige Schweißelement hindurch zugeführte Schweißgas der-5 art geleitet, dass es auf den Innenrand der Werkstückbohrung trifft und das Schweißbad an dieser Stelle formt, um innerhalb der Bohrung eine saubere Schweißnaht auszubilden. Gleichzeitig verhindert das so geleitete Formiergas, dass ein außerhalb des Schweißelements zugeführtes Schutzgas ein Ansaugen von Atmosphäre durch die Werkstückbohrung hindurch bewirkt. 0 Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 2 bis 4 und 6 haben den Zweck, die Strömung des Formiergases möglichst gleichmäßig und genau an die gewünschte Stelle zu lenken. Die Maßnahme des Anspruchs 5 ist zweckmäßig, um die Vorrichtung an das jeweilige Werkstück und die Werkstückbohrung anpassen zu können. 5 Kurzbeschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch den im Zusammenhang mit der Erfindung interessierenden Teil einer Schweißvorrichtung und 0 Fig. 2 einen Querschnitt an der Stelle A-A in Fig. 1 zeigt.
Beschreibung eines Ausführungsbeispield
In der Fig. 1 ist das untere Ende eines mit der im übrigen nicht dargestellten Schweißvorrichtung, etwa einer Schweißpistole, verbundenen zylindrischen Stativs 10 gezeigt, das auf ein Werkstück 11 aufgesetzt ist. Ein an dem Werkstück 11 anzuschweißendes Schweißelement 12 befindet sich in einem Schweißelementhalter 13, über den der Schweißstrom zugeführt wird.
Beim Schweißvorgang wird zunächst das Schweißelement 12 mit seiner anzuschweißenden Stirnfläche 16 in Kontakt mit dem Werkstück 11 gebracht, wo- bei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kontakt am Rand einer in dem
Werkstück 11 vorgesehenen Bohrung 17 stattfindet. Bei dem Schweißelement 12 kann es sich beispielsweise um eine Mutter oder Gewindehülse handeln.
Mittels einer (nicht gezeigten) Hubvorrichtung, etwa einem Hubmagnet, wird das Schweißelement 12 ein vorgegebenes Stück von dem Werkstück 11 ab- gehoben, so dass sich dazwischen ein Lichtbogen ausbildet, der durch ein über im Schweißspalt radial verlaufendes Magnetfeld in Rotation versetzt wird. Dieser Zustand ist in Fig. 1 veranschaulicht. Von den Einrichtungen zur Erzeugung des Magnetfeldes ist in der Zeichnung nur ein Magnetkern 23 dargestellt, dessen oberes Ende sich im Innern einer (nicht gezeigten) Magnetspule befindet, während sein unteres Ende 24 in das Schweißelement 12 eingreift.
Der Magnetkern 23 weist einen Formiergaskanal in Form einer Axialbohrung 40 auf, deren unteres Ende in eine Gewindebohrung 44 mündet. Die Gewindebohrung 44 ihrerseits endet in einem sich nach unten konisch erweiterten Konusbereich 45. In die Gewindebohrung 44 ist der Schaft 46 eines Leitelements 47 eingeschraubt, der drei über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Axialnuten 48 aufweist (Fig. 2) und an seinem unteren Ende eine kreisrunde Platte 49 trägt. Die Axialnuten 48 enden oberhalb der Platte 49 mit Rampenflächen 50, die vom Boden der jeweiligen Axialnut 48 zur Umfangsfläche des Schafts 46 ansteigen.
Die Platte 49 hat einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 17 in dem Werkstück 11 und befindet sich in dem gezeigten Zustand, in dem der Lichtbogen gezündet ist, in einer Position, in der ihre obere, dem Magnetkern 23 zugewandte Fläche etwas unterhalb der Ebene der Oberfläche des Werkstücks 11 fluchtet liegt.
Wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, wird in den Ringraum 43 zwischen dem zylindrischen Stativ 10 und dem Schweißelement 12 ein Schutzgas S eingeführt, um das Schweißbad gegen störende Einflüsse der sauerstoffhaltigen Atmosphäre zu schützen. Ein in die Axialbohrung 40 eingeleitetes Formiergas F, das die gleiche oder eine ähnliche chemische Zusammensetzung haben kann wie das Schutzgas S, strömt durch die Axialnuten 48 und wird bei seinem Austritt an den Rampenflächen 50 und an der Platte 49 in horizontale Richtung umgelenkt, so dass es auf den Innenrand der Werkstückbohrung 17 trifft. Dadurch wird verhin- dert, dass das in den Ringraum 43 eingeleitete und durch Bohrungen 18 im unteren Bereich des Stativs 10 austretende Schutzgas S Atmosphäre durch die Werkstückbohrung 17 ansaugt. Gleichzeitig dient das Formiergas F dazu, das Schweißbad an dieser Stelle zu formen, so dass sich auch innerhalb der Bohrung 17 eine saubere Schweißnaht ausbildet.
Bezugszeichenliste
10 Stativ
11 Werkstück
12 Schweißelement
13 Schweißelementhalter
16 Stirnfläche (von 12)
17 Bohrung (in 11 )
18 Bohrungen (in 10)
23 Magnetkern
24 unteres Ende (von 23)
40 Axialbohrung
43 Ringraum
44 Gewindebohrung
45 Konusbereich
46 Schaft
47 Leitelement
48 Axialnuten
49 Platte
50 Rampenflächen

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Anschweißen eines ringförmigen Schweißelements (12) an ein Werkstück (11) in Fluchtung mit einer in dem Werkstück vorhandenen Bohrung (17) mittels Lichtbogen-Hubzündung, mit einem Schweißelementhalter (13), einem diesen und das Schweißelement (12) durchsetzenden Kern (23) und einem den Kern (23) durchsetzenden Kanal (40) zur Zuführung eines Schweißgases (F), dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Schweißstelle benachbarten Ende des Kerns (23) ein Leitelement (47) vorgesehen ist, das das aus dem Kanal (40, 44) austretende Schweißgas (F) gegen den Rand der Werkstückbohrung (17) lenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Leitelement (47) eine Platte (49) aufweist, die während des Schweißvorgangs so weit in die Werkstückbohrung (17) einführbar ist, dass ihre dem Kern (23) zugewandte Fläche unterhalb der das Schweißelement (12) aufnehmenden Fläche des Werkstücks (11) liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Leitelement (47) einen in den Kanal (40, 44) des Kerns (23) eingreifenden Schaft (46) aufweist, der mit mehreren über seinen Umfang verteilten Axialnuten (48) versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Axialnuten (48) oberhalb der Platte (49) mit vom Boden der Axialnut zur Umfangsfläche des Schafts (46) an- steigenden Rampenflächen (50) enden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Schaft (46) in den Kanal (40, 44) eingeschraubt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das der Schweißzone benachbarte Ende (45) des Kanals (40, 44) konisch erweitert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Schweißelementhalter (13) und einem das Schweißelement (12) umgeben- den Zylinder (10) ein Ringraum (43) zur Zuführung eines Schutzgases (S) vorge- sehen ist.
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