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Stromdüse
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Die erfindung betrifft eine einen mit Halteelementen wie einem Gewindeansatz
ausgestattehen Schaft aufweisende Stromdüse von Schweißköpfen oder Schweißpistolen
für das Lichtbogenschweißen mit einer drahtförmige Elektroden führenden und den
Stromübergang zu diesen vermittelnden, mindestens eine Krümmung aufweisenden Bohrung.
Derartige Stromdüsen werden verrict bspw für das Schutzgasschweißen eingesetzt und
richten den kontinuierlich vorgeschobenen Elektrodendraht auf die Schweißstelle.
Ihre die Elektrode führende Bohrung ist so bemessen, daß sie durch ihre Weite einerseits
ein leichtes #infjhren des Drahtanfanges gestattet, andererseits den Draht aber
xo fest umschließt, daß sowohl eine definierte Führung als auch ein möglichst ungehindert#er
Stromübergang erreicht werden.
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In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß ein konstanter Stromübergang
mit nur geringem übergangswiderstand in Verbindung mit einer langen Standzeit der
Düse kaum erreichbar ist, selbst wenn die Schweißdrähte zur Verringerung des Übergangswiderstandes
und Unterbindung auch geringster Oxidationsschichten verkupfert werden.
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Im DE-GM 1 842 919 wird vorgeschlagen, mindestens den Schaft einer
Stromdüse nach Einbringen einer axialen Bohrung gleichmäßig durchzubiegen, um in
jedem Falle mindestens bereichsweise innigen Kontakt mit der Oberfläche der durchgeschobenen
drahtförmigen
Elektrode zu erhalten. In der Praxis jedoch hat es
sich gezeigt, daß derartige Düsen zu ihrer Herstellung besonderer Vorkehrungen bürfen,
um zu erreichen, daß bei in Schweißköpfe oder Schwißpistole eingeschraubter Stromdüse
deren niciuni stets nach der gleichen Seite gerichtet ist. Andererseits hat es sich,
insbesondere bei Schweißautomaten, als unvorteilhaft erweisen, daß von diesen aus
die Elektrode nicht axial, sondern gegen die Achse versetzt und geneigt abgegeben
wird. Als unangenehm aber wurde gefunden, daß bei einer solchen Stronldüse n,icht
einmal gesichert ist, daß die Elektroden sich vorgespannt gegen die Wandung der
Düsenbohrung legen, da der Elektrodendraht ja üblicherweise von Spulen oder Trommeln
abgezogen wird und damit bereits eine Eigenkrümmung aufweist, die der Krümmung der
Düsenbohrung entsprechen kann. Weiterhin hat es sich als unvorteilhaft gezeigt,
daß die Krümmung der Bohrung sich zwar über den Schaft der Stromdüse erstrecken
kann, deren Gewindeansatz jedoch zur Verbesserung des Kontaktes nicht beizutragen
vermag, da ein Biegen desselben eine saubere Montage der Stromdüse nicht zulassen
würde.
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Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Stromdüse der bezeichneten
Gattung zu schaffen, die sich sowohl bezüglich ihrer äußeren Form als auch der Richtung
der Abgabe des Elektrodendrahtes nicht von herkömmlichen Düsen unterscheidet, jedoch
einen einwandfreien Stromübergang zum durchgeschobenen Elektrodendraht sichert.
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Erreicht wird dieses, indem der Schaft und der Gewindeansatz sowie
der Mündungabschnitt der Bohrung gleichachsig gestreckt und mindestens ein Bohrungsabschnitt
gekrümmt verlaufen. Hierdurch wird zunächst eine Stromdüse erreicht, die in ihren
äußeren Abmessungen den üblichen entspricht, und welche den Elektrodendraht axial
gerichtet abgibt, ohne daß auf eine Sicherung des Stromüberganges durch eine Krümmung
der den
Elektrodendraht führenden üsenbohrung verzichtet werden
muß.
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Insbesondere jedoch hat es sich bewährt, wenn die Bohrung mindestens
zwei unterschiedlich gekrümmte Abschnitte aufweist.
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Eine solche unterschiedliche Krümmung kann entstehen, indem die Bohrung
in hintereinallder angeordneten Abschnitten Bohrungsabschnitte unterschiedlich starker
Krümmung aufweist. Andererseits oder aber zusätzlich können Bohrungsabschnitte in
unterschiedlichem Sinne oder in unterschiedlichen Ebenen verlaufen.
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Mit Vorteil wird auch der Mündungsabschnitt der Bohrung geringfügig
der Krümmung des vorhergehenden Bohrungsabschnittes gegenläufig gekrümmt, so daß
im vorletzten Abschnitt dem Elektrodendraht gegebenenfalls erteilte bleibende Verformungen
zurückgebildet werden.
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Bei der Herstellung derartige Bohrungen aufweisender Stromdüsen hat
es sich bewährt, in einem ersten Verfahrensschritt den Düsenkörper vor Einbringen
der Bohrung gegensinnig zu deren beabsichtigtem Verlaufe vorzubiegen, in einem zweiten
Verfahrensschritt in den vorgebogenen Düsenkörper die Bohrung einzubringen und anschließend
in einem dritten Verfahrensschritt den Düsenkörper in seine gestreckte Au#sgangsform
zurückzubiegen.
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Dieses läßt sich relativ leicht und unter Vermeidung lokaler übermäßiger
Flächenpressungen erreichen, indem der Düsenkörper während des ersten und des dritten
Verfahrensschrittes jeweils zwischen entsprechend geformte Backen gepreßt wird.
Die drei Verfahrensschritte des Vorbiegens, Bohrens und anschließenden Rückbiegens
werden zweckmäßig vor der abschließenden Überarbeitung der Stromdüse vorgenommen,
und bewährt hat es sich, be reits den zur Fertigung der Düse vorgesehenen Rohling
zu biegen, zu durchbohren und zurückzubiegen.
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Mit Vorteil wird aber auch ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung
der Stromdüse angewandt, nach dem in einem ersten Verfahrensschritt ein gestreckter,
eine gestreckte Bohrung aufweisender Düsenkörper bzw. Rohling entsprechend dem gewünschten
Verlaufe
der Bohrung gebogen wird, und nach dem in einem zweiten Verfahrensschritt der Düsenkörper
bzw. der Rohling durch Uberarbeitung seiner Außenflächen auf die gewünschte Form
und Abmessungen gebracht wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei gezeigt,
daß als Düsenkörper bzw.
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Rohling ein Abschnitt eines gezogenen rohrförmigen Körpers eingesetzt
werden kann, bei dem das Material durch die Ziehvorgänge kalt verfestigt ist, so
daß eine Bohrung extrem langer Standzeit erhalten wird.
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In allen Fällen hat es sich bewährt, während des Rückbiegens bzw.
des Bieyens in die Bohrung einen deren Kaliber sichernden Draht, vorzugsweise Stahldraht,
einzubringen, der nach der Durchführung des Rückbiegens bzw. Biegens aus der Bohrung
herausgezogen wird.
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Im einzelnen ist die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses darstellenden Zeichnung erläutert.
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In der Fig. 1 ist eine Stromdüse 1 dargestellt, deren Schaft 2 am
freien Ende durch eine gewölbte Stirnfläche 3 abgeschlossen ist, und die vermittels
eines Gewindeansatzes 4 in ihre Halterung einschraubbar ist. Der Schaft 2 wird zweckmäßig
mit Angriffsflächen für ein Werkzeug ausgestattet oder, wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, als prismatischer Körper ausgeführt, der in der Figur sechs Seitenflächen
aufweist.
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Zur Erleichterung des Einlaufens des Elektrodendrahtes ist die die
Stromdüse 1 durchziehende Bohrung 6 an ihrer dem Gewindeansatz 4 zugewandten Seite
zu einem Einlauftrichter 5 erweitert, der in die eigentliche Bohrung 6 übergeht.
Bereits am Grunde des Einlauf trichters 7 beginnt ein nach oben durchgebogener Bohrungsabschnitt
7, an den sich ein in der gleichen Ebene nach unten durchgebogener Bohrungsabschnitt
8 anschließt.
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Der diesem folgende Mündungsabschnitt 9 ist im wesentlichen axialgerichtet
ausgeführt.
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Zum Betriebe wird die Stromdüse 1 wie eine übliche, gestreckte Stromdüse
in einen Schweißkopf, das Kopfstück einer Schweißpistole oder dergleichen eingeschraubt.
Das Einführen des Drahtes wird durch den Einführungstrichter 5 erleichtert. Die
Bohrung 6 ist in ihrem Durchmesser dem für sie bestimmten Elektrodendraht angepaßt:
Der Durchmesser der Bohrung 6 überschreitet den des Elektrodendrahtes nur relativ
geringfügig, bspw. um 0,1 bis 0,6 mm. Damit wird eine relativ definierte Führung
des Elektrodendrahtes erreicht.
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Der der Stromdüsc 1 zugeführte Elektrodendraht weist üblicherweise
eine geringe Eigenkrümmung auf, die von der Krümmung der Rolle oder Spule herrührt,
von der der Elektrodendraht abgezogen wurde. Wird er nun durch die Bohrung 6 der
Stromdüse 1 hindurchgestoßen, so wird er zunächst im Bohrungsabschnitt 7 nach unten
durchgebogen und beim Durchlaufen des Bohrungsabschnittes 8 wiederum nach oben bis
zur Achse hin durchgebogen, bis er über den Mündungsabschnitt 9 die Stromdüse verläßt.
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Durch die beiden, mit unterschiedlicher Krümmung ausgeführten Bohrungsabschnitte
7 und 8 wird erreicht, daß in jedem Falle mindestens Bereiche der Wandungen der
Bohrung 6 den Elektrodendraht umbiegen und damit der Elektrodendraht gegen die Wandung
gepreßt wird, so daß ein guter Stromübergang erreicht wird. Im Falle nur einer Krümmung
hätte die Möglichkeit bestanden, daß der von einer Spule oder Trommel abgezogene
Elektrodendraht etwa in gleichem Maße vorgekrümmt ist wie die #rünmung der Bohrung,
so daß er nicht mit dem entsprechenden Auflagedruck auf den Wandungen der Bohrung
aufgelegen hätte.
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In der Zeichnung sind unterschiedliche Krümmungen als gegenläufige,
in einer Ebene liegende dargestellt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine
Krümmung innerhalb der gleichen Ebene mit entlang der Krümmung unterschiedlichen
Krümmung
radien vorzusehen oder aber in einem ersten Krümmungsabschnitt
die Krümmung innerhalb einer ersten Ebene und in einem zweiten Abschnitt innerhalb
einer zweiten, gegen die erste bspw. um 900 versetzten Ebene vorzunehmen, wenn dies
auch durch die Notwendigkeit des Biegens in zwei Bl~enen die Herstellung komplizieren
kann.
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Bewährt hat es sich, den Mündungsabschnitt 9 der Bohrung 6 gestreckt
und gleichachsig mit dem Schaft 2 der Stromdüse 1 verlaufen zu lassen. Hierdurch
wird erreicht, daß auch der Elektrodendraht mittig und axial gerichtet aus der Stirnfläche
3 des Schaftes 2 austritt. Es kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen, entweder
den Mündungsabschnitt 9 selbst oder einen inneren Abschnitt desselben gegenläufig
zum Bohrungsabschnitt 8, jedoch in geringerem Maße, zu krümmen, so daß bleibende
Verformungen des Elektrodendrahtes behoben werden. Andererseits genügen in der Praxis
oft wesentlich geringere Krümmungen, als sie in der Figur dargestellt sind: Beim
Aufzeigen der Fig.
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galt es, die Krümmung der Bohrung 6 sinnfällig zu zeigen.
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Bei der Herstellung der Bohrung 6 wird ein üblicher Bohrer verwandt:
In einem ersten Verfahrensschritt wird die Stromdüse, und zwar zweckmäßig sowohl
deren Schaft 2 als auch deren Gewindeansatz 4, der gewünschten Krümmung der Bohrung
6 entgegengesetzt gebogen. Nach Vorbiegen der Stromdüse wird eine übliche, axial
gerichtete Bohrung eingebracht, und anschließend wird die Stromdüse in ihre ursprüngliche,
gestreckte Form zurückgebogen. Hierbei wird die in die vorgebogene Stromdüse eingebrachte
gestreckte Bohrung mit verformt und erlangt ihren vorgegebenen gekrümmten Verlauf,
wie ein solcher beispielhaft in der Figur gezeigt ist.
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Selbstverständlich besteht auch hier die Möglichkeit, im gewünschten
Falle eine durchgebogene, abgewinkelte oder auch sonst von der gestreckten Form
abweichende Stromdüse zu erhalten;
dies ist bei der Auslegung des
ersten Biegevorganges in Verbindung mit dem gewünschten endgültigen Verlauf der
Bohrung zu berücksichtigen und beeinflußt ebenso den abschließenden dritten Verfahrensschritt
des Rückbiegens, der hier in die gewünschte Düsenform zu führen hat.
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Als zweckmäßig hat es sich erweisen, mindestens die endgültige Überarbeitung
der Stromdüse erst nach der Rückverformung durchzuführen. So sollte das Gewinde
des Gewindeansatzes 4 erst nach dem Rückbiegen eingedreht bzw. geschnitten werden,
und zumindest sollte es überdreht bzw. nachgeschnitten werden. Ebenso sollte eine
abschließende Überarbeitung der Flanken bzw. des Mantels des Schaftes 2 erst nach
der Rückbiegung vorgenommen werden.
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Bewährt hat es sich jedoch, das Biegen, Bohren und Rückbiegen in einem
möglichst frühen Ausgangszustand der Stromdüse, zweckmäßig noch am Rohling, vorzunehmen,
also bspw. vor dem Absetzen des Gewindeansatzes 4.
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Besondere Vorteile weist ein anderes Herstellungsverfahren auf: Der
Rohling für die Stromdüse wird mit einer durchlaufenden, üblichen gestreckten Bohrung
ausgestattet, oder, besser, es wird ein bereits eine Bohrung aufweisender Rohling
eingesetzt, der durch Kaltverformen, insbesondere durch Ziehen, erhalten wird.
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Solch ein Abschnitt eines gezogenen Rohres weist den Vorteil auf,
daß das Material durch Kaltverformung verfestigt wurde, so daß eine besonders lange
Standzeit der Bohrung der fertiggestellten Stromdüse erzielt wird. Dieser Rohling
bzw. ein entsprechend vorgearbeiteter Düsenkörper wird in einem ersten Verfahrensabschnitt
entsprechend dem gewünschten Verlaufe der Bohrung gebogen. Ein Rückbiegen findet
hier nicht statt, vielmehr wird in einem zweiten Verfahrensschritt der gebogene
Düsenkörper bzw. Rohling durch Bearbeitung seiner Außenflächen auf die gewünschten
Abmessungen und die gewünschte Form gebracht. So werden bspw. die durch den Biegevorgang
ebenfalls gebogenen Mantelformen bspw. durch Überdrehen zylindrisch gestaltet.
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Sowohl bei einer Herstellung der Stromdüse nach dem erstals auch nach
dem zweitgenannten Verfahren hat es sich bewährt, in die Bohrung vor dem Rückbiegen,
bzw. im Falle des zweiten Verfahrens vor dem Biegen, einen mit geringen Toleranzen
der Bohrung angepaßten Draht in die Bohrung einzuschieben, wo er während des Rückbiegens
bzw. Biegens verbleibt.
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Er wird erst nach Vollendung des Rückbiegens bzw. Biegens aus der
Bohrung gezogen und hat durch seine Abstützung der Bohrungswände erreicht, daß die
Bohrung ohne Querschnittsänderungen auch stärkere Biegungsvorgänge übersteht.
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Die Stromdüse ist einer Reihe von Varianten fähig. So kann sie, falls
gewünscht, abgebogen geliefert werden, der Schaft kann als beliebiger prismatischer
oder zylindrischer Körper ausgebildet werden, wobei mindestens im letzteren Falle
es sich bewährt hat, besondere Angriffsflächen für beim Einsetzen zu benutzende
Werkzeuge vorzusehen, eventuell auch weitere Planflächen, welche die Kennzeichnung
der Stromdüse durch Einschlagen oder Eingravieren des Nenndurchmessers erleichtern.
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Des weiteren ist es möglich, die Düse dem Nenndurchmesser des Elektrodendrahtes
weitgehend anzupassen. Wenn auch, insbesondere bei stärkeren Elektrodendrähten,
es sich empfehlen kann, die lichte Weite der Bohrung bis zu bspw. 0,6 mm größer
auszuführen als den Drahtdurchmesser, so ergibt sich doch im allgemeinen eine bessere
Führung und auch weiterhin verbesserte Stromübernahme, wenn die lichte Weite der
Bohrung den Durchmesser des Elektrodendrahtes nur geringfügig, bspw. bis zu nur
0,1 mm, überschreitet.
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In allen diesen Fällen wird eine Stromdüse erhalten, welche die nachzuschiebende
Elektrode axial abgibt wie eine übliche Düse, bei der aber ein stets einwandfreier
Stromübergang zum Elektrodendraht erreicht wird, so daß exakte Schweißnähte mit
relativ hoher Geschwindigkeit bewirkbar sind. Als vorteilhaft hat es sich weiterhin
gezeigt, daß mit der Sicherung des Stromüberganges auch eine Verlängerung der Gebrauchsdauer
bzw. der Standzeit der Düse erreicht wird, so daß eine erhebliche Verbilligung und
Rationalisierung des Schweißens erreicht werden.
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