DE1806858A1

DE1806858A1 - Mikroplasmabrenner

Info

Publication number: DE1806858A1
Application number: DE19681806858
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wuestner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1968-11-04
Publication date: 1970-07-16
Also published as: ES361600A1; LU57475A1; SE351151B; DE1806858B2; AT287448B; US3571556A; BE731167A; GB1209427A; CH490923A; NL6905146A; FR2005756A1

Description

SIEISIfS AjiTIKIißgSBiiijSGifAI-'i' Slünehen, den -4LvH 1388

^PA ■ 247

Hikroplasmabrenner

Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Plasmaschweißen, insbesondere zum maschinellen Plasmaschweißen von Werkstücken mit geringer Blechdicke.

Durch die fortschreitende Miniaturisierung der elektrotechnischen Bauelemente wurden der Verbindungstechnik neue Aufgaben gestellt. Neben den möglichst niedrigen Herstellungskosten wird von einem Bauelement vor allem eine hohe Betriebssicherheit verlangt. Diese Betriebssicherheit ist in erster Linie abhängig von der mechanischen

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- lind elektrischen Güte der YerTbiiidhuigsstellen ans gleichen , oder verschiedenen Merkstoffen. Erfahrungsgetai'sZ treten Fehler "bei Mikrobaueleeemtem hauptsächlich in der Kontaktierung, also vorwiegend "bei der Sehweißung und Lotung auf. Fm bei EIüarobaTaeleaenten die Herstellungsfehler zu verringern mund ui eine höhere Betriebs sicherheit zu erreichen, nüssen YerTbindungsmethoden mit besonders guter Beproduzierbarkeit bei der engen Variationsbreite der SchweißbedingunBgeja angewandt werden. In.-vielen Fällen ist es notwendig,, Verliljadungsverfahren anzuwenden, die die Werkstoffe ohne Yerwendung von metallischen Zusatzwerkstoffen miteinander vereinigen, lieben anderen Schweißverfahren ist zur Herste lining von Verbindungen an Ilikrobauelementen das Plasnascimeißverfahren erfolgreich angewandt worden.

Das llikroplasmaschweißem iiat den Forteil, daß unbegrenzt lange Mähte und SchweiSpunkte erstellt werden können und daß vakuumdichte VerbindungsschweiSungen sich an hochv/arrafesten Werkstoffen ansfüliren lassen.

Ein Plasmabrenner bestellt gewöhnlich aus einem meist zylindrischen Brennerkörper, einer im Brennerkörper isoliert gelagerten Spannzange für die Elektrode, einer Plasmadüse, einer konzentrisch um die Plasmadüse angeordneten Schutzgasdüse aοwie aus Anschlüssen und Leitungen für Plasnaga3, Schutzgas, Kühlmittel und Schweißatrom. Wird der Brenner nach dem Bausteinprinzip aufgebaut» so kann

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der T,-rer:'.e:c durch Auswechseln einaelnex* Bauteile für ■ verschiedene Yerwendungszweclvo und verschiedene Lichtbogenformen eingerichtet werden.

Die bekannten Brennerkonstruktionen sind auf Grund der vorzusehenden Hilfseinrichtungen, wie die Kühlung der Plasmadüse und die Erzeugung des Schutzgasmantels, meist zu. groß, urn sie, z.B. bei Verbindungen an weniger gut zugänglichen Bauteilen, einzusetzen. Darüber hinaus

> sind sie auch nicht geeignet, in eine Schweißmaschine an einer Fertigungsstraße oder in einem Schweißautomaten eingesetzt zu werden.

Pur tiberholungsarbeiten an der Elektrode, z.B. Nachstellen« ί Anschleifen usw., muß diese Mcht zugänglich sein. Dies wird dadurch erreicht, daß die Plasmadüse abnehmbar an Brennerkörper befestigt ist. Da die Plasmadüse gekühlt werden muß, um die Erosion durch das Plasma gering zu halten, müssen auch die Kühlmittelleitungen trennbar ausgeführt werden. Dies erfolgt in bekannter V/eise durch 'Dichtungen, die den Leitungsübergang von der Plasmadüse zum Brennerkörper abdichten. Bei Überholungsarbeiten an der Elektrode ist es unvermeidbar, daß Kühlmittelreste aus den Leitungen in den Raum um die Elektrode gelangen, In einen solchen PaIIe sind, wird als Kühlmittel Y/asser verwendet, Feuchtigkeitsreste in der Umgebung der Dichtungen zwischen Brennerkörper und Plasmadüse unver-. meidbar. Dadurch wird aber ein Mikroplasma-Schweißbrenner

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funktionsunfähig, da der zur Zündung des Brenners erforderliche hochfrequente Strom kurzgeso¹-'!'; ss-?n wird. Überholungsarbeiten an der Elektrode <-:-.'i"r.>/.^.-.,■,·.·.·* daher zumindest längere 'frocknungsseiten, die den Einsatz des Brenners z.B. an einer fertigungsstraße erheblich behindern. !Darüber hinaus befindet sich die Abdichtung in einem Brennerbereich, der hohen Temperatur-Schwankungen unterworfen ist, woraus UndichtgkeitOGtellen entstehen können. Die geringste Undichte führt zum Versagen des Brenners»

Die Erfindung bezweckt, die bekannten Brennerkonstruktionen bezüglich ihrer äußeren Gestalt und ihrer Eignung für mechanisierte Fertigungsabläufe erheblich zu verbessern=.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Kühlmittelzufuhr zur Plasmadüse durch zwei mit der Plasmadüse fest verbundene, durch Bohrungen im Brennerkörper hindurchgeführte und am Brennerende an die Xühlinittel-Brenneranschlüsse angeschlossene lUihrchen erfolgt. .Durch diese Anordnung wird das Eindringen von Feuchtigkeit in den Eloktrodenrauin vor allem innerhalb der Plasniadüse vermieden=

Eine v/eitere vorteilhafte Gestaltung des erfindungsgemäßen Brenners besteht darin, daß die Zufuhrleitung für das Plasmagas vom Brenneranschluß zur Plasmadüse aus einer Bohrung in der Spannzangenaufnahme und in einer Bohrung in der Spannzange, die mit den Seitenschlitsen der Spannzange in Verbindung stellt, besteht? -5-

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und daß die Zuführleitung für Schutzgas vom Brenneranschluß 25v.r Schutzgasdüse aus einer achsparallelen Γ;θ'^;ύ.νϋ<, im Brennerkörper "besteht= Durch das Verlegen \'on leitungen für Kühlwasser und Schutzgas in den Brennerkörper kann der äußere Durchmesser des Brenners erheblich verringert werden» Dassalbe gilt für die leitung des Plasmagases durch die Spannzange der Elektrode hindurch.

■ Ein Ausführungsbeispiol wird 'durch die Figuren 1 bis 5

näher erläutert. Ea zeigt:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch den Brenner,

Pig. 2 einen Längsschnitt durch den Brennerkörper,

Pig. 3 einen weiteren, gegenüber Pig. 2 um 90 gedrehten Längsschnitt diu-cii den Brennerkörper,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Plasmadüse, und Pig. 5 einen Längsschnitt durch die Schutzgasdüse.

Der Brennerkörper 1 der Pig. 1 besitzt, wie in Pig. 2 und 3 dargestellt ist, drei aehaparallel durch die Brennerkörperwand hindurchgehende Bohrungen 11, 12 und 13, die zur Durchführung der Anschlußröhrchen für Kühlwasser und zur Schutzgaszufuhr dienen.

Auf den Brennerkörper 1 in Pig. 1 ist die Schutzgasdüse

0 aufschraubbar. Die Sehutzgarjdüse ist in der Pig. 5 in einem Längsschnitt dargestellt. Durch den Hing 14 der Schutzgaudüse wird die Plasmadüse auf den Brennerkörper

1 (Pig. 1) gedruckt. Die Ringdichtung 15 dichtet den

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• Plasmaraum nach außen ab.

In Pig. 4 ist die Plasmadüse 6 mit den Leitimgsröhrchen 9 und 10 für Kühlwasser gesondert in einem Lengsschnitt dargestellt» Die Leitungsröhrchen 9 und 10 sind mit der Plasmadüso 6 fest verbunden. Die, wie in Pig, I dargestellt, durch die Bohrungen 11 und 12 im Brennerkörper 1 geführten Leitungsröhrchen 9 und 10 werden über Stopfbüchsen 16 an die Kühlwasserzufuhr- und Abfuhrleitungen angeschlossen., .Die Kühlkammer 5 der Plasrnadüse 6 ist dadurch hergestellt, daß eine Ausdrehung durch einen fest aufgebrachten Mantel 7 geschlossen wird»

Die Schutzgaszufuhr erfolgt durch eine in Mg₀ 3 dargestellte Bohrung 13 vom Brennerende her in den ringförmigen Kanal 17 (Pig. 1), der durch eine ringförmige Nut in der Schut/.gasdüse 8 gebildet wird.

Der Ring 14 (Pig. 5) der Schutzgasdüse besitzt Bohrungen 18, durch die das Schutzgas in den eigentlichen Düsenteil tritt. Durch die Isolierbüchso 2 (Fig.l) wird die- Spannzangenaufnähme 3 im Brennerkörper 1 gehalten» Die Spannzange 4 mit der Elektrode ist in die Spannzangenaufnahme geschraubt. Dao Plasmagas wird vom Brennerende her durch die Spannzangenaufnahme 3, durch die Spannzange 4 und deren Seitensclilitze in die Plasmadüse 6 geführt. Spannzangenaufnahme 3 und Spannzange 4 werden zur Stromzufuhr benutzte ·■

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Un den Brenner in eine Uaschinenhalterung einsetzen ■'/•ν. '■.";■·:•.Λ.ί-.Γ; ist die Außenfläche des Brennerkörpers 1 bearbeitet und gestattet eine exakte Aufnahme. Zum raschen Einbau des Brenners ±z'c es zweckmäßig, den Brennerkörper 1 oder die Schutzgasdüse 8 je nach Art der Maschinenhai terung mit einem Bund oder mit einer Anschlagfläche zu versehen«

6 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

P at en t a η s ρ r ü o_ Ii _e

1. Brenner zum Plasmaschweißen, insbesondere i-v ■ ■■·< sohinellen Plasmaschweißen von Y/erkstücken mit geringe.!.! *.>!;;eliüicken. wobei der Brenner einen zylindrischen Brennerkörper, eine im Brennerkörper isoliert gelagerte Spannzange für die Elektrode, eine Plasmadüse mit einer Kühlkammer, eine konzentrisch um die Plasraadüse angeordnete Schutzgasdüse sowie Anschlüsse und Leitungen für Plasmagas, Schutzgas, Kühlmittel und Schweißstrom besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhr zur Plasmadüse (6) durch zwei mit der Plasmadüse (6) fest verbundene, durch Bohrungen (11 und 12) im Brennerkörper (l) hindürchgeführte und am Brennerende an die Kühlmittel-Brenner-Anschlüsse angeschlossene Röhrchen (9 und 10) nur durch Steckverbindung erfolgt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für Plasmagas vom Brenneranschluß zur Plasmadüse (6) aus einer Bohrung in der Spannzangenaufnahme (3) und einer Bohrung in der Spannzange (4), die mit den Seitenschlitzen der Spannzange (4) in Verbindung steht, besteht, und daß die Zuführleitung für Schutzgas vom Brenneranschluß zur Schutzgasdüse (8) aus einer achsparallelen Bohrung (13) im Brennerkörper (l) besteht.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch" gekenn- \ ,. ζ e inline t , daß die Kühlkammer (5) aus einer

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möglichst nahe zur Spitze der Plasnadüse (6) herangeführten Ausdrehung besteht, die von einem fest aufge- \::-:y,cy/ü3:~ mantel (7) geschlossen wird.

4. Brenner nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasdüse .(8) als auf den Brennerkörper (1) schraubbare Übe rv/urf mutter ausgebildet ist, und daß die Schutzgasdüse (8) einen Ring (14) mit Bohrungen besitzt, durch den die Plasmadüse (6) an den Brennerkörper (l) drückbar ist.

5. Brenner nach Anspruch 1,da durch gekennzeichnet, daß die durch die Bohrungen im Brennerkörper (l) gesteckten Röhrchen (IO und 11) mit in die Bohrungen (ll und 12) schraub- oder steckbaren Stopfbüchsen (16) an die Kühlv/asseranschlüsse anschließbar sind»

6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Brennerkorpero (l) zur exakten Aufnahme in eine Maschinenhalte rung bearbeitet ist, und daß ein Bund oder eine Anschlagflache vorgesehen ist·

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L e e r s e ΐ t e