DE2711832A1

DE2711832A1 - Schweissbrenner zum plasma-mig- schweissen

Info

Publication number: DE2711832A1
Application number: DE19772711832
Authority: DE
Inventors: Gerrit Willem Tichelaar; Gerardus Antonius Mari Willems
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1977-10-13
Also published as: SE7703540L; NL7603317A; FR2346089A1; CA1075321A; FI770963A; GB1530223A; JPS52120244A; BE853001A; IT1084923B; US4146773A

Description

PHN. 8339.

WIJN/WJM/HART, 23-12-1976.

"Schweissbrenner zum Plasma-MIG-Schweissen"

Die Erfindung bezieht sich auf einen

Schweissbrenner zum Plasma-MIG-Schweissen mit einem Gehäuse mi"; einer nicht-abschmelzenden Elektrode und einem Kontaktrohr, welches Gehäuse weiter mit einer Düse mit einer Plasmaöffnung und mit einem Anschluss zum Zuführen eines Plasmagases versehen ist.

Bei einem derartigen, aus der britischen Patentschrift 1.338.866 bekannten Schweissbrenner sind die nicht-abschmelzende Elektrode und das Kontaktrohr in einer gemeinsamen Kammer angeordnet und zwar möglichst dicht nebeneinander, damit die Abmessungen des Schweissbrenners möglichst beschränkt

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bleiben. Diese bekannte Brennerkonstruktion weist den Nachteil auf, dass der Abstand zwischen dem Kontaktrohr einerseits und der Plasma-Offnung und der nichtabschmelzenden Elektrode andererseits verhältnismässig gross bleiben muss, damit eine Überhitzung des Kontaktrohres durch Strahlung der nicht-abschmelzenden Elektrode vermieden wird. Weiter ist infolge des vorhältnismässig grossen Abstandes zwischen dem Kontaktrohr und der Plasmaöffnung die minimale herausragende freie Länge des Schweissdrahtes ebenfalls verhältnismässig gross. Die herausragende Länge ist der Abstand zwischen dem Kontaktrohr und dem freien Ende des Schweissdrahtes. Es hat sich herausgestellt, dass bei positiver Polarität der nicht-abschmelzenden Elektrode und des Schweissdrahtes die Ubergangsstromstärke mit zunehmender herausragender Länge sinkt, wobei eine Drehung des MIG-Bogens stattfindet, wie dies in der bereits genannten britischen Patentschrift 1.338.866 beschrieben wurde. Für bestimmte Anwendungsbereiche ist jedoch eine höhere Ubergangsstromstärke und folglich eine kürzere herausragende Länge erwünscht.

Ausserdem gibt es trotz des verhältnismässig grossen Abstandes zwischen der nicht-abschmelzenden Elektrode und dem Kontaktrohr nach wie vor die Möglichkeit eines Hochfrequenzüberschlages zwischen der nicht-abschmelzenden Elektrode und dem Kontaktrohr

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beim Zünden des Plasmabogens. Dies führt in der Praxis oft zu Beschädigungen der nicht-abschmelzenden Elektrode sowie des Kontaktrohres.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Schweissbrenner zum Plasma-MIG-Schweissen zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist. Nach der Erfindung weist der Schweissbrenner dazu das Kennzeichen auf, dass die nicht-abschmelzende Elektrode und das Kontaktrohr in getrennten Kammern im Gehäuse angeordnet sind, welche Kammern durch eine Zwischenwand getrennt sind. Durch die Zwischenwand kann der Abstand zwischen der nicht-abschmelzenden Elektrode und dem Kontaktrohr sowie der Abstand z\vischen dem Kontaktrohr und der Plasma-Offnung und folglich die herausragende Länge des Schweissdrahtes verringert werden, wobei die Zwischenwand das Kontaktrohr vor einer Strahlung der nichtabschmelzenden Elektrode schützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schweissbrenners ist das Gehäuse aus einem massiven Kupferblock gebildet, in dem die Kammern vorgesehen sind*«· Durch diese Massnahme wird eine einfache Brennerkonstruktion erhalten. Eine Hochfrequenzentladung zwischen der nicht-abschmelzenden Elektrode und dem Kontaktrohr kann auf einfache Weise dadurch vermieden werden, dass die Zwischenwand über einen Kondensator geerdet wird. Zur Kühlung des

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gesamten Brenners genügt es, lediglich das Kupfergehäuse zu kühlen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schwcissbrenners bildet die Düse ebenfalls einen Teil des Kupferblocks. Dadurch wird eine sehr gedrängte Brennerkonstruktion erhalten, dessen Gehäuse und Düse ein homogenes Ganzes bilden. Durch die guten Wärmeleitfähigkeitseigenschaften des Kupfers ist ausserdem eine gesonderte Kühlung der Düse überflüssig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Schweissbrenners im Längsschnitt,

Figur 2 das Gehäuse des Schweissbrenners im Längsschnitt gemäss der Linie H-II in Figur 1 , und

Figur 3 das Gehäuse einer anderen Ausführungsform des Schweissbrenners im Längsschnitt. Der in Fig. 1 dargestellte Schweissbrenner 1 enthält ein Gehäuse 3, eine Drahtführung 5 und eine nicht-abschmelzende Elektrode 7· ^Das Gehäuse 3 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und aus einem massiven Kupferblock hergestellt, in dem eine Anzahl Kammern vorgesehen sind und zwar eine Kammer 11, ein zentraler Hohlraum 13, ein Kanal I5, eine ringförmige Kühlkammer

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17 sowie eine Ringleitung I9 für ein Schutzgas. Auf dem Gehäuse 3 ist eine Düse 2 1 aus Kupfer befestigt, die mit einer Plasinaöffnung 23 versehen ist. Die Kühlkammer I7 ist durch einen Absperring 25, der zwischen der Düse und dem Gehäuse vorgesehen ist, abgeschlossen. Ein ringförmiger Spalt 27 zwischen dem Innenumfang einer Kappe 29 und dem Aussenumfang des Gehäuses und der Düse ist über Offnungen 31 mit der Ringleitung I9 verbunden. Der Kanal I5 dient zum Zuführen eines inerten Plasmagases, beispielsweise Argon, und zwar über einen Anschluss 33 und über einen Gasdiffusor 35 zur Düse 21.

Die nicht-abschmelzende Elektrode 7 ist aus einem kupfernen Halter 37 und einer durch den Plasmabogen zu belastenden Wolframelektrode 39 zusammengestellt. Der Halter 37 ist mittels einer Überwurfmutter 41 in einer Büchse 43 aus elektrisch isolierendem Material festgeklemmt und in der Kammer 11 derart angeordnet, dass in dieser Kammer ein ringförmiger Kanal 45 gebildet wird. Dieser Kanal 45 ist über Bohrungen 47 in der Büchse 43 und über Kanäle 49, 51, 53 und mit dem Kanal I5, der zum Zuführen des Plasmagases dient, verbunden.

Die Drahtführung 5 besteht aus einem Führungsrohr 57 und einem Kontaktrohr 59, die mittels eines Halters 61 aus elektrisch isolierendem Material

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im Hohlraum 13 des Gehäuses befestigt sind. Das Kontaktrohr 59 ist mittels einer Hülse 63 aus Kunststoff gegenüber dem Gehäuse isoliert. Der Halter 37 der nichtabschmelzenden Elektrode sowie das Führungsrohr 57 sind mit Anschlussklemmen 65 bzw. 67 für ihren Anschluss an nicht dargestellte Speisequellen versehen.

Fig. 2 zeigt das Gehäuse 3 im Längsschnitt gemäss der Linie II-II in Figur 1. Darin ist ersichtlich, dass die ringförmige Kühlkammer 17 mit Kanälen 69 und 71 zum Zu- bzw. Abführen von Kühlwasser verbunden ist. Die Ringleitung I9 ist zum Zuführen eines Schutzgases mit Zufuhrkanälen 73 verbunden.

Der Schweissbrenner 1 nach der Erfindung kennzeichnet sich deutlich durch die kupferne Zwischenwand 75i die zwischen der Kammer 11, in der sich die nicht-abschmelzende Elektrode J befindet, und dem Hohlraum 13t *^{η dem das} Kontaktrohr 59 aufgenommen ist, eine Trennung bildet. Die Wirkungsweise des Plasma-MIG-Schweissverfahrens ist an sich bekannt, u.a. aus der genannten britischen Patentschrift, und wird an dieser Stelle nicht weiter erläutert.

In Figur 3 ist das Gehäuse einer anderen

Ausführungsform des erfindungsgemässen Schweissbrenners dargestellt. Das Gehäuse 103 dieses Schweissbrenners kann sehr einfach und kompakt ausgebildet werden und zwar dadurch, dass sowohl das Gehäuse 103 als die Düse

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121 aus demselben kupfernen Block hergestellt sind und ein homogenes Ganzes bilden. Auch bei dieser Ausführungsform sind im Gehäuse eine Anzahl Kammern vorgesehen; eine Kammer 111, in der eine nicht-abschmelzende Elektrode angeordnet wird und die zugleich zum Zuführen eines Plasmagases dient und mit der Plasmaöffnung 123 verbunden ist; ein zentraler Hohlraum dient zum Aufnehmen eines Kontaktrohres. In Anbetracht der gedrängten Abmessungen des Gehäuses genügt zum Kühlen eine Bohrung 117, die als Kühlkammer wirksam ist. Eine Ringleitung 119 dient zum Verteilen eines Schutzgases, das der Ringleitung 119 auf ähnliche Weise wie bei der bereits beschriebenen Ausführungsform zugeführt wird. Auch bei dieser Ausftihrungsform sind die Kammer 111 für die nicht-abschmelzende Elektrode und der zentrale Hohlraum 113 für das Kontaktrohr durch eine kupferne Zwischenwand I75 getrennt. Die nicht-abschmelzende Elektrode und das Kontaktrohr können auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform oder auf andere herkömmliche Weise im Gehäuse befestigt werden.

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Claims

PHN. 8339. 23-12-1970. PATENTANSPRÜCHE

1./ Schwelssbrenner zum Plasma-MIG-Schweissen mit einem Gehäuse mit einer nicht-abschmelzenden Elektrode und einem Kontaktrohr, welches Gehäuse weiter mit einer Duze mit einer Plasmaöffnung und mit einem Anschluss zum Zuführen eines Plasmagases versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-abschmelzende Elektrode (7) und das Kontaktrohr (59) in getrennten Kammern (11,111 bzw. 13,113) im Gehäuse (3) angeordnet sind, welche Kammern durch eine Zwischenwand (75»175) getrennt sind.

2« Schweissbrenner nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3,103) aus einem massiven Kupferblock gebildet ist, in dem die Kammern vorgesehen sind.

3. Schweissbrenner nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Düse (121) ebenfalls einen Teil des Kupferblocks bildet.

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ORIGINAL INSPECTED