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Verfahren zum Schutzgas-Lichtbogenschweissen
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genlänge. Unter diesen Bedingungen hat das Lichtbogen-Schweissverfahren mit abbrennender Elektrode und Kohlendioxyd als Schutzgas ziemlich weit verbreitete Anwendung trotz seiner verschiedenen Nachteile gefunden.
So wurden bereits Versuche unternommen, bei der Schutzgas-Lichtbogenschweissung mit Kohlendioxyd als Schutzgas und einer mit konstanter Geschwindigkeit auf das Werkstück zugeführten, abschmelzenden Drahtelektrode das Spritzen beim Schweissen dadurch einzudämmen, dass man den Lichtbogen möglichst kurz gehalten hat. Man war dabei bestrebt, das Schweissmaterial von der Elektrode in Form von Tropfen an das Werkstück abzugeben und hiebei die Schweissstromstärke möglichst niedrig zu halten.
Bei diesem bekannten Verfahren kann jedoch aus dem Hinweis, dass die Tropfen den Lichtbogen kurzschliessen können, nicht der Schluss gezogen werden, dass es sich bei den offensichtlich ungewollten, infolge der kurzen Lichtbogenlänge zeitweise auftretenden Kurzschlüssen um solche handelt, bei denen sich regelmässig wiederholende Berührungen des schmelzenden Elektrodenendes mit dem Schmelzbad stattfinden. Es muss vielmehr angenommen werden, dass bei dem bekannten Verfahren mit einer statischen Klemmengleichspannung der Gleichstromquelle gearbeitet wird, die so hoch liegt, dass der Lichtbogen bei gegebenen äusseren Bedingungen der Schweissung dauernd aufrechterhalten werden kann.
Eine Begrenzung aller gegenwärtigen automatischen und halbautomatischen Lichtbogen-Schweissverfahren mit abbrennbarer Elektrode entsteht durch die mit diesen verbundene hohe Wärmezufuhr zum Werkstück. Ein beständiger Lichtbogen von der Elektrode zum Werkstück bei verhältnismässig hohen Strömen erzeugt überhitztes Schweissmetall, d. h. der Metalltransport durch den Lichtbogen von der Elektrode zum Werkstück erfolgt mit oder in Nähe der Siedetemperatur. Unter diesen Umständen ist das Schmelzbad verhältnismässig gross und sehr flüssig. Dies macht es schwierig, es an seiner Stelle zu halten und auch sonst zu steuern, wenn in einer andern als in der waagrechten Lage geschweisst wird.
Wegen der Flüssigkeit des Schmelzbades bewirkt die Schwerkraft ein Durchhängen oder Auslaufen des Schmelzbades, wenn es nicht eingedämmt wird oder durch anderweitige künstliche Beeinflussung gesteuert wird. Die grosse Hitze des Schmelzbades begrenzt auch die Verwendbarkeit der Verfahren mit abbrennender Elektrode bei Werkstücken mit dünnen Querschnitten infolge der Neigung, solche dünne Querschnitte zu durchschmelzen.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein im wesentlichen spritzerfreies Verfahren für automatisches oder halbautomatisches Schweissen unter Schutzgas bei einer dauernden Zuführung der Drahtelektrode in die aktive Gasatmosphäre zu entwickeln.
Ein anderes Ziel ist es, ein Verfahren zur Erzielung sauberer Schweissungen mit einem kleinen Schmelzbad mit verhältnismässig niedriger Temperatur des Schweissmetalls zum automatischen oder halbautomatischen Schweissen mit einer kontinuierlich zugeführten Drahtelektrode zu schaffen.
Ein weiteres Ziel ist es, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Schweissen ausserhalb der waagrechten Lage zu entwickeln.
Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Erfindung dargelegt und durch sie offensichtlich.
Nach der Erfindung können die vorgenannten Ziele durch die Verwendung einer Schweissschaltung verwirklicht werden, die eine Schweissstromquelle mit bestimmten, wesentlichen statischen und dynamischen Kennlinien enthält, verbunden mit einer geeigneten Zuführungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode unter der Bedingung, dass sich wiederholende Kurzschlüsse bei gesteuertem Stromfluss zwischen Draht und Schmelzbad erzeugt werden, wobei der Metalltransport von der Elektrode zum Schmelzbad nur während der Kurzschlussverhältnisse stattfindet ;
Es wurde gefunden, dass diese Ziele im besonderen durch die Verwendung einer Schweissstromquelle mit einer besonderen, niedrigen statischen Ausgangsspannung erreicht werden können, die selbst nicht genügend gross ist, den Lichtbogen unter den besonderen Verhältnissen beim Schweissen im Gleichgewicht zu halten, und dass genügend induktiver Widerstand im Stromkreis ist, um den Aufbau des Stromes im Kurzschlussfall in einer solchen Weise zu steuern, dass ein Lichtbogen gebildet werden kann, während ein übermässiger Strom verhindert wird, welcher bei unkontrollierter Grösse Metall von der Elektrode und dem Schmelzbad herausblasen, den Lichtbogen zerreissen und nach aussen fliegende Spritzer erzeugen würde.
Der induktive Widerstand muss auch der Anforderung genügen, genügend Energie während des Kurzschlusszustandes in seinem Feld zu speichern, um eine Spannung auf die statische Ausgangsspannung aufdrücken zu können, wenn das induktive Feld abnimmt, damit der Lichtbogen für eine begrenzte Zeit vor dem Wiederkehren des Kurzschlusses und dem Wiederbeginn des Arbeitsspiels aufrechterhalten wird. Wenn die Wiederholungsgeschwindigkeit der Kurzschlüsse gross genug ist und andere Verhältnisse richtig sind, wird kein geschmolzenes Metall über den Lichtbogen transpor- : iert, d. h. der Metalltransport von der Elektrode zum Werkstück geschieht nur, wenn das Elektrodenende
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in Berührung mit dem Schmelzbad ist.
Unter diesen Umständen werden Spritzer wirklich vermieden, und das geschmolzene Metall ist nicht überhitzt, wie beim gewöhnlichen offenen Lichtbogenschweissen.
Für ein vollständiges Verständnis der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen : Fig. 1 stellt in vereinfachter Form ein vollständiges Schweisssystem dar, das in Übereinstimmung mit der Erfindung arbeitet. Fig. 2 - 6 erläutern die Folge von Ereignissen im Lichtbogen während eines vollständigen Arbeitszyklus von Kurzschluss zu Kurzschluss. Diesen Zeichnungen lie- gen hauptsächlich Beobachtungen des Lichtbogens mittels Zeitdehner-Aufnahmen zugrunde. Die Fig. 7 bis 10 beschreiben die Veränderungen im Strom und in der Spannung, wie sie während der praktischen Durchführung der Erfindung auftreten.
Fig. 1 stellt schematisch eine vollständige Schweisseinrichtung dar, in der der Schweissstrom von einer Schweissstromquelle 11 an ein Werkstück 12 und eine Drahtelektrode 13 geliefert wird.
Der Schweissdraht wird von einer Vorratsspule 14 durch die Zuführrollen 16 gezogen und durch ein flexibles Gehäuse 17 in einen Elektrodenhalter ("Schweisspistole") 18 gedrückt, in dem der Schweissstrom durch ein Kontaktelement 19 in den Draht eingeführt wird. Die Zuführrolle 16 werden von einem elektrischen Motor 21 angetrieben, der mit einer einstellbaren, konstanten Geschwindigkeit arbeitet. Das Schutzgas wird in den Elektrodenhalter 18 durch das Gehäuse 17 aus einer geeigneten Gasquelle wie einer Druckgasflasche 22 geliefert. Die Ausführung des Elektrodenhalters 18 kann nach der bekannten Technik erfolgen, wie sie etwa in den USA-Patentschriften Nr. 2, 659, 796 oder Nr. 2, 727, 970 veröffentlicht ist.
Die Drahtzuführrollen 16, der Antriebsmotor 21 für die Drahtzuführrollen und die Vorratsspule 14 für den Draht können gemeinsame Bestandteile eines einzigen Drahtzuführgerätes sein, wie es in der USA-Patentschrift Nr. 2, 681, 401 beschrieben ist. Diese Art von Drahtzuführgerät ist als "Stoss"-Anordnung bekannt, weil der Elektrodendraht durch das Gehäuse in den Elektrodenhalter gestossen wird. Es ist verständlich, dass auch jede andere Art von Ausrüstung für elektrisches Lichtbogenschweissen unter Schutzgas in der praktischen Ausführung der Erfindung benutzt werden kann, einschliesslich besonderer Elektrodenhalter der"Zug"-Type, d. h. Elektrodenhalter, in denen die Drahtzuführrollen im oder in der Nähe des Elektrodenhalters angeordnet sind, um den Draht in den Halter zu ziehen.
Solche Anordnungen sind gut bekannt und besonders gut geeignet für Elektrodendrähte mit kleinem Durchmesser.
Die Energiequelle 11 des Schweissstromes ist vorzugsweise ein umlaufender Generator, der von einer elektrischen oder mechanischen Antriebsmaschine angetrieben wird, oder eine Schweisseinrichtung mit Transformator oder Gleichrichter, obwohl auch andere Stromquellen, wie Batterien, verwendet werden können. Die besonderen elektrischen Kennlinien der Energiequelle sind kritisch und wesentlich für die Erfindung, wie im folgenden im einzelnen dargelegt wird. Es soll hier jedoch darauf hingewiesen werden, dass ein bestimmter Betrag von induktivem Widerstand in der Energiequelle und der angeschlossenen Schaltung verlangt wird. Die Drosselspule 15 ist in der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt, um die Induktivität der Schweisszuleitungen usw. ebenso wie irgendeine Reiheninduktivität zu verkörpern, die zusätzlich in die Schaltung eingefügt ist.
Die Energiequelle muss eine verhältnismässig niedrige Leerlaufspannung haben.
Die oben beschriebene Apparatur arbeitet entsprechend der Erfindung wie folgt :
Der Motor 21, der mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet, verdreht die Zuführrollen 16, die
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len läuft der Draht durch das biegsame Gehäuse 17 und den Elektrodenhalter 18. Das Schutzgas wird aus dem Vorratszylinder 22 mit reguliertem Druck dem Elektrodenhalter durch das Gehäuse 17 zugeführt, wo es als ringförmiger Strom herausströmt und das Ende der Elektrode 13 umgibt, wenn diese aus dem Elektrodenhalter 18 heraustritt. Die Energiequelle legt eine elektrische Spannung zwischen das Ende der Elektrode 13 und das Werkstück 12, so dass ein Schweissstrom in der Schaltung fliesst, wenn die Elektrode 13 in Berührung mit dem Werkstück 12 gelangt.
Die Energiequelle ist vorzugsweise so angeschlossen, dass die Elektrode positive Polarität und das Werkstück negative Polarität hat, obwohl die Erfindung nicht auf diese Art der Polarität beschränkt ist. Die Anforderungen an die Energiequelle bezüglich der Spannung hängen von den gegebenen äusseren Bedingungen der Schweissung ab. Diese Bedingungen umfassen insbesondere die Art des verwendeten Schutzgases, das Material der Elektrode und des Werkstückes, den Elektrodendurchmesser und die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode. Zum zufriedenstellenden Arbeiten entsprechend der Erfindung muss die statische Spannung, die an die Lichtbogenstrecke durch die Schweissstromquelle gelegt wird, geringer sein als die Spannung, die erforderlich ist, um den Lichtbogen im Gleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten.
Als Gleichgewichtszustand für den Lichtbogen kann der Zustand definiert werden, unter dem ein Lichtbogen für eine unbestimmte Zeitdauer
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h.0, 9 mm Durchmesser und einem stählernen Werkstück unter der Verwendung einer Schutzgas-Atmosphäre von Kohlendioxyd geschweisst wird bei einer Zuführgeschwindigkeit des Drahtes in der Grössenordnung von 5 m/min, ist die minimal erforderliche Lichtbogenspannung grössenordnungsmässig 27 V. Um daher die Erfindung durchführen zu können, muss die statische Spannung, die durch die Stromquelle zwischen Elektrode und Werkstück gelegt wird, etwa 17 - 26 V betragen, d. h. 1 - 10 V unterhalb der Mindestspannung, die den Lichtbogen aufrechterhält.
Die Schweissschaltung muss zusäthlich einen bestimmten Betrag an Induktivität enthalten, der aus der inneren Induktivität der Stromquelle als verteilte Induktivität der Wicklungen usw. und/oder als eine zusätzlich eingebaute Drossel oder als eine äussere Drossel, die in die Schaltung in Reihe mit der Stromquelle eingefügt ist, bestehen kann. Die innere Induktivität der Schweisszuleitungen wird hier als zusätzliche äussere Induktivität betrachtet. Wenn, wie eingangs erläutert, der fortlaufend nachgeführte Elektrodendraht 13 das Werkstück 12 berührt, stösst der sich dadurch ergebende hohe Stromstoss das Schmelzbad von der Elektrode fort, um einen Lichtbogen zu bilden, der nur für eine begrenzte Zeitdauer infolge der niedrigen statischen Spannungskennlinie des Generators aufrechterhalten werden kann.
Wenn die Elektrode 13 wieder mit dem Werkstück in Berührung kommt, entweder infolge des Fortschreitens der Elektrode zum Schmelzbad hin oder infolge eines Zurückdringens des schwingenden Schmelzbades gegen die Elektrode oder infolge beider Ursachen, werden erneute Kurzschlussbedingungen geschaffen und das Spiel wiederholt sich.
Während es schwierig ist, die genauen physikalischen Vorgänge des Metalltransportes von der Elektrode zum Werkstück festzustellen, ist es möglich, mit Hilfe von Zeitdehneraufnahmen gewisse Ansichten des Arbeitsvorganges ganz klar zu erkennen. Die Fig. 2 - 6 sind Zeichnungen, denen Teilbilder aus Zeitdehneraufnahmen zugrunde liegen, und sie zeigen die Beziehung zwischen Elektrode und Schmelzbad zu verschiedenen Zeiten während eines vollständigen Arbeitsspiels. Die Zeitdehneraufnahmen für diese Zeichnungen wurden mit einer Geschwindigkeit von annähernd 4000 Aufnahmen/sec bei einer Wiedergabe mit der üblichen Geschwindigkeit von 16 Aufnahmen/sec für eine Prüfung und ein Studium der Teilaufnahme gemacht.
Aus diesen Figuren ist klar ersichtlich, dass auf die mechanische Berührung von Elektrode und Werkstück, die bisher als Kurzschluss bezeichnet wurde, ein Trennen des Schmelzbades und der Elektrode und die Bildung einer Lichtbogenstrecke und eines Lichtbogens dazwischen folgt. Die Energiequelle kann diesen Lichtbogen nicht im Gleichgewicht aufrechterhalten, weil ihre statische Ausgangsspannung geringer als die erforderliche ist. Infolgedessen fällt der Strom in einem Masse ab, das ihn unter dem Wert hält, der erforderlich ist, um die Elektrode mit der Geschwindigkeit abzuschmelzen, mit der sich Elektrode und Schmelzbad einander nähern. Daher verkürzt sich der Lichtbogen, bis das Schmelzbad und die Elektrode sich wieder vereinen und der Zyklus neu beginnt.
Solche Wiederholungen sind nur möglich, wenn der Stromstoss während der Periode des Kurzschlusses ausreicht, um die nötigen elektrischen Kräfte zu erzeugen, die das geschmolzene Metall des Schmelzbades von dem festen Draht fortstossen, um die beiden zu trennen und eine Lichtbogenstrecke zu bilden. Eine solche elektrische Kraft ist gut bekannt.
Die gleiche Kraft ist verantwortlich für die Bildung der Vertiefung unmittelbar unter dem Lichtbogen, die klar in dem Lichtbogen-Schweissverfahren mit einem Edelgas als Schutzgas sichtbar ist, wie es in der USA-Patentschrift Nr. 2, 504, 868 beschrieben wird. Es wird angenommen, dass dieses sich wiederholende Spiel zwischen Lichtbogen und Kurzschluss nicht notwendigerweise von dem Fortschreiten der Elektrode abhängt. Es wurde beobachtet, dass das Schmelzbad durch den Kurzschlussstromstoss von der Elektrode nach unten gedrückt und fortgestossen wird und dass mit dem Abfallen des Stromes nach der Bildung des Lichtbogens diese Vertiefung sich aufzufüllen beginnt und eine schwingende Bewegung im Schmelzbad erfolgt.
Infolge dieser Schwingungen drängt das Schmelzbad zurück, nachdem es fortgestossen worden war, richtet sich auf und berührt wieder die Elektrode, um wieder einen Kurzschlusszustand zu schaffen.
Während der Lichtbogenzeit zwischen den Kurzschlüssen wird das Ende der Elektrode durch den Lichtbogen erhitzt und eine gewisse Menge geschmolzenen Metalls wird an dem Elektrodenende gebildet. Wenn die Wiederholungsgeschwindigkeit der Kurzschlüsse hoch ist, kann keine sichtbare Anhäufung von geschmolzenem Metall jemals eintreten. Wenn die Wiederholungsgeschwindigkeit verhältnismässig niedrig ist, kann mit Hilfe der Zeitdehneraufnahmen die Bildung einer kleinen Menge geschmolzenen Metalls an dem Elektrodenende beobachtet werden. Die Bewegung dieses geschmolzenen Metalls an der Elektrode kann auch dazu beitragen, die Lichtbogenstrecke zu verkürzen, wenn der Strom abfällt. In jedem Falle wird das geschmolzene Metall an der Elektrode fortgewischt, jedesmal wenn die Elektrode und das Schmelzbad einander berühren.
Das Schmelzbad schwingt infolge der unterbrochenen Einwirkung einer Kraft, die sich durch den Stromfluss sowohl während der Kurzschlussperiode als auch der Lichtbogenperiode
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ergibt. Die Grösse der Vertiefung, die durch die Kräfte des Stromflusses gebildet wird, ist etwa dem Quadrat des Stromes proportional. Wie auf anderem Wege festgestellt wurde, ist die gesamte Kraft, die auf das geschmolzene Metall einwirkt, proportional dem Quadrat des Augenblickswertes des Stromes. Infolge der Induktivität des Schweissstromkreises ist die Kraft, die auf das Bad einwirkt, während der Zeit, in der das geschmolzene Metall von der Elektrode zurückweicht, grösser als während der Zeit, in der das geschmolzene Metall an die Elektrode herantritt.
Auf diese Weise wird der Schwingung Energie zugeführt, um sie in Bewegung gegenüber Dämpfungskräften zu halten.
Während es für die Erfindung nicht für wesentlich gehalten wird, ein schwingendes Schmelzbad zu erzeugen, tritt dieses in den meisten Fällen in Erscheinung. Es wird auch erkannt, dass verschiedene Arten von Schwingungen erregt werden können und in der Tat auch eintreten. Die besondere Form, die erregt wird, hängt weitgehend von der Induktivität der Schaltung ab ; eine höhere Induktivität erregt einen Schwingungsstrom niedriger Frequenz und eine niedrige Induktivität erregt einen Schwingungsstrom hoher Frequenz. Es ist zu vermerken, dass die Resonanzfrequenzen von den Ausmassen des flüssigen Bades abhängen. Diese Ausmasse werden ihrerseits von der Grösse des Schweissstromes, der Art des Schutzgases, dem Verhältnis von Kurzschlusszeit zu Lichtbogenzeit und den Eigenschaften des geschweissten Materials beeinflusst.
Die Existenz dieser zyklischen Schwingungen des Bades wird offensichtlich durch die Tatsache begründet, dass die beobachtete Spieldauer der Kurzschlüsse bei vielen Untersuchungen, die mit der Erfindung durchgeführt wurden, höher war, als sie allein auf Grund der Zuführgeschwindigkeit der Elektrode gegen das Schmelzbad möglich wäre. Mit aller Wahrscheinlichkeit ist das Wiederkehren der Kurzschlüsse eine gemeinsame Wirkung des Anwachsens des Schmelzbades und damit seines Auftreffens auf die Elektrode und des Fortschreitens des Elektrodenendes gegen das Schmelzbad.
Es gibt zwei grundsätzliche Arbeitsweisen, die nach der Erfindung erfolgen können. Die erste von diesen kann als die Arbeitsweise mit nicht unterbrochenem Strom und die andere als die Arbeitsweise mit unterbrochenem Strom bezeichnet werden. In der Arbeitsweise mit dem nicht unterbrochenen Strom folgt dem Kurzschlusszustand ein Lichtbogenzustand, der so lange andauert, bis der Kurzschluss wieder eintritt. In der Arbeitsweise mit unterbrochenem Strom folgt dem Kurzschlusszustand ein Lichtbogenzustand, der so lange andauert, bis der Lichtbogen mangels genügender ihn aufrechterhaltender Spannung verlöscht. Es herrschen dann die Verhältnisse eines offenen Stromkreises, bis der Kurzschluss wieder neu gebildet wird. Welche dieser beiden Arbeitsweisen eintritt, hängt weitgehend von den Konstanten der Schaltung ab.
Die Fig. 7 und 8 stellen die Veränderungen dar, die im Strom und in der Spannung in der Arbeitsweise mit nicht unterbrochenem Strom erfolgen. In diesen Figuren bedeutet to den Zeitpunkt, in welchem die Elektrode beginnt, das Schmelzbad zu berühren. Der Strom beginnt sofort (Kurve A in Fig. 7) mit der Geschwindigkeit anzuwachsen, die durch die Kennlinien der Energiequelle und die Konstanten des Schweissstromkreises bestimmt wird. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes während des Kurzschlusses
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Zeit in Sekunden, gemessen von dem Zeitpunkt to oder dem entsprechenden Zeitpunkt für irgendeinen gegebenen Zyklus, L ist die Gesamtinduktivität der Schaltung und 10 ist der Strom zum Zeitpunkt, in dem der Kurzschluss stattfindet. Während dieser Zeit wird der Strom nach Kurve A von Fig. 7 aufgebaut.
Die Spannung zwischen dem Berührungspunkt der Elektrode und dem Werkstück (Kurve C in Fig. 8) wächst auch in erster Linie wegen des Anstieges des ohmschen Spannungsabfalles im Endteil der Elektro-
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Schmelzbad einwirken, infolge des Spitzenstromes, der sich aus dem Anstieg nach Kurve A ergibt, die Trennung der Elektrode von dem Schmelzbad und das Zünden eines Lichtbogens dazwischen. Dieser Wechsel wird durch die Fig. 2 und 3 geschildert. Während dieser Zeit - bis t3 - steigt die Spannung rasch auf den Spitzenwert an, der bei tl in Fig. 8 gezeigt wird.
Der Lichtbogen, der sich infolge der Trennung des Drahtes von dem Schmelzbad gebildet hat, fährt fort zu brennen und wird durch die Spannung aufrechterhalten, die sich aus der Überlagerung der induzierten Spannung, welche von der Induktivität der Schaltung abhängt, über die statische Spannung der Energiequelle ergibt. Kurve B von Fig. 7 erläutert den im wesentlichen exponentiellen Charakter, mit dem der Strom von dem Spitzenwert beim Kurzschluss während der Dauer des Lichtbogens abfällt. Diese Kurve wird annäherungsweise durch die folgende Gleichung dargestellt :
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Eo ist die Mindestspannung, die verlangt wird, um den Lichtbogen im Gleichgewicht zu halten, If ist der Spitzenwert des Kurzschlussstromes und k ist ein Faktor, der die Lichtbcgenimpedanz darstellt.
Eu + k. I ist eine theoretische Annäherung der Lichtbogenspannung als Funktion des Stromes.
Gleichzeitig mit dem Stromabfall nach Kurve B vom Zeitpunkt t. zum Zeitpunkt t nimmt die Spannung nach Kurve D von Fig. 8 ab, nach einer Funktion, die, wie man bestimmt hat, angenähert durch folgende Gleichung dargestellt wird :
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Wenn der Strom, wie durch Kurve B von Fig. 7 dargestellt, abnimmt, füllt sich die Vertiefung im Schmelzbad, die durch den Stromfluss hervorgerufen wird, auf, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird.
Gleichzeitig nähert sich die kontinuierlich zugeführte Elektrode dem Schmelzbad, bis der Kurzschlusszustand wieder zum Zeitpunkt t anfängt und der Zyklus neu beginnt.
Die andere Arbeitsweise, die als Arbeitsweise mit unterbrochenem Strom bezeichnet wurde, ist ähnlich der eben beschriebenen, mit der Ausnahme, dass die verfügbare Spannung unter den Mindestwert zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens fällt, ehe der Kurzschluss wieder eintritt. Es gibt deshalb eine Periode mit offener Schaltung (Strom gleich Null), die dem Lichtbogenzustand vor dem Wiederkehren des Kurzschlusses folgt. Dieser Zustand des offenen Stromkreises wird in den Fig. 9 und 10, beginnend mit dem Zeitpunkt t und fortdauernd bis zum Zeitpunkt t, dargestellt. Die Spannungsspitze zum Zeitpunkt t ist das Ergebnis der plötzlichen Unterbrechung des Stromes, wenn der Lichtbogen nicht mehr länger aufrechterhalten werden kann.
Bei verlöschtem Lichtbogen ist die Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück gleich der Leerlaufspannung der Energiequelle und wird durch die horizontale Linie vom Zeitpunkt t zum Zeitpunkt t in Fig. 10 dargestellt. Bei der Arbeitsweise mit unterbrochenem Strom beginnt der Strom, der während des Kurzschlusses aufgebaut wird, von Null (Kurve A/Fig. 9) und verändert sich im wesentlichen etwa nach der Gleichung :
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Der Stromabfall vom Zeitpunkt tl zum Zeitpunkt t folgt im wesentlichen der Gleichung :
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Die Gleichung für den Spannungsanstieg von t bis tl (Kurve C/Fig. 10) wird etwa angenähert durch
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und der Abfall (Kurve D/Fig. 10) durch
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dargestellt.
Wenn die Spannung E zwischen Elektrode und Werkstück unter den Wert Eo fällt, verlöscht der Licht- bogen : E = Eg und I = 0. Dieser Zustand herrscht, bis die Elektrode und das Schmelzbad einander wieder berühren und der Zyklus zum Zeitpunkt t3 wieder neu beginnt.
Das neuartige Schweissverfahren, das im einzelnen bisher beschrieben wurde, kann mit einer grossen Zahl verschiedener Apparate bei einer grossen Veränderung der Umstände durchgeführt werden. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 :
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl) <SEP> +)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl) <SEP> +) <SEP>
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5,
<SEP> 3 <SEP> m/min <SEP>
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 16 <SEP> mm
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 850 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Motor-Generator <SEP> mit <SEP> ansteigender
<tb> Spannungs-Stromkennlinie
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 60 <SEP> fiH <SEP>
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 85 <SEP> ich <SEP>
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> eh
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 18 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 23,
<SEP> 8 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens) <SEP> 125 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 54 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb> +) <SEP> ("mild <SEP> steel") <SEP>
<tb>
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Beispiel 2 :
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5,3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> vom <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Motor-Generatorsatz <SEP> mit <SEP> ansteigender <SEP> Spannungs-Stromkennlinie
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 52 <SEP> uH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> jiH
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 73 <SEP> H <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 17V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 20 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 120 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 140 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 3 :
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Motor-Generatorsatz <SEP> mit <SEP> ansteigender <SEP> Spannungs-Stromkennlinie
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 53 <SEP> u <SEP> H <SEP>
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 170 <SEP> uH
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 223 <SEP> fiH
<tb>
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<tb>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 20 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 23,
<SEP> 5 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens <SEP> 120 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 75 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 4 :
EMI9.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4mm
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Motor-Generatorsatz <SEP> mit <SEP> konstanter
<tb> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 33 <SEP> u <SEP> H <SEP>
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> u <SEP> H <SEP>
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 53 <SEP> oh <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 23 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 110 <SEP> A <SEP>
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 165 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 5 :
EMI9.3
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb>
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
<tb>
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Motor-Generatorsatz <SEP> mit <SEP> konstanter
<tb> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 33 <SEP> ILH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 470 <SEP> joh <SEP>
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 503 <SEP> u <SEP> H <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 26, <SEP> 5 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 24, <SEP> 5 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 120 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 50 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 6 :
EMI10.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode'* <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 11301/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> pH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> 1H
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 190 <SEP> pH
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 21 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 20 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 95 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 140 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
Beispiel 7 :
EMI11.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> l, <SEP> 6 <SEP> mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 3,8 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> 1iH <SEP>
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 820 <SEP> J.
<SEP> LH <SEP>
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 990 <SEP> u <SEP> H <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 26 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens) <SEP> 118 <SEP> A <SEP>
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 60 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 8 :
EMI11.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4mm
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Speicherbatterie
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> vernachlässigbar
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 60/l <SEP> H <SEP>
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 60 <SEP> blo <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb>
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
<tb>
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 24 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 21 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 105 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 85 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 9 :
EMI12.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Kohlendioxyd
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h <SEP>
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> pH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> pH
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 190 <SEP> ils <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> negativ
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 23, <SEP> 5 <SEP> V <SEP>
<tb>
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 21, <SEP> 5 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 150 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 140 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 10 :
EMI12.3
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9mm <SEP>
<tb> Zuführungsgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4mm
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
<tb>
<tb> Schutzgas <SEP> Helium
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1140 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> jH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> H
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 190 <SEP> jim <SEP>
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 22 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 21, <SEP> 5 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 95 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 130 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Beispiel 11 :
EMI13.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Stickstoff
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> pH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> pH
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 190 <SEP> pH
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 22 <SEP> V
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 21, <SEP> 5 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 100 <SEP> A
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 230 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
Anmerkung : Dieses Schweissen ist vom metallurgischen Standpunkt wegen der Stickstoffatmosphäre unbefriedigend.
<Desc/Clms Page number 14>
Beispiel 12 :
EMI14.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Werkstückes <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> mittlerem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> (schweissbarer <SEP> Stahl)
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> mm <SEP>
<tb> Zuführgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> m/min
<tb> Entfernung <SEP> von <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Kontaktröhre
<tb> bis <SEP> Ende <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> Schutzgas <SEP> Argon <SEP> + <SEP> 10/0 <SEP> Sauerstoff <SEP>
<tb> Zuflussgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Schutzgases <SEP> 1130 <SEP> l/h
<tb> Art <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> Transformator-Gleichrichter,
<tb> konstante <SEP> Spannung
<tb> Innere <SEP> Induktivität <SEP> der <SEP> Stromquelle <SEP> 170 <SEP> pH
<tb> Zusätzliche <SEP> Schaltungsinduktivität <SEP> 20 <SEP> pH
<tb> Gesamtinduktivität <SEP> 190 <SEP> pH
<tb> Polarität <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> positiv
<tb> Leerlaufspannung <SEP> 19, <SEP> 5 <SEP> V <SEP>
<tb> Mittlere <SEP> Schweissspannung <SEP> (Ablesung
<tb> am <SEP> Spannungsmesser <SEP> während <SEP> des
<tb> Schweissens) <SEP> 19 <SEP> V
<tb> Mittlerer <SEP> Schweissstrom <SEP> (Ablesung <SEP> am
<tb> Strommesser <SEP> während <SEP> des <SEP> Schweissens)
<SEP> 113 <SEP> A <SEP>
<tb> Wiederholungsgeschwindigkeit <SEP> des
<tb> Kurzschlusses <SEP> 65 <SEP> pro <SEP> Sekunde
<tb>
EMI14.2
<Desc/Clms Page number 15>
weise 1 verschieden ist. Wenn mit einer Stahlelektrode mit mittlerem Kohlenstoffgehalt in einer Schutzgasatmosphäre aus Kohlendioxyd geschweisst wird, tritt die Arbeitsweise 2 ein, wenn die gesamte Schaltungsinduktivität in dem Bereich von 40 bis 250 H und die Schweissspannung im Bereich von 17 bis 24 V liegt. Die Wiederholungsgeschwindigkeit der Kurzschlüsse ist in der Grössenordnung von 100 bis 250 Kurzschlüssen pro Sekunde. Von den beiden Arbeitsweisen erscheint die Arbeitsweise 2 als am meisten wün- schenswert.
Man hat einen sehr weiten Bereich von Zuführgeschwindigkeiten für den Draht zur Verfügung, der bei den in der Arbeitsweise 2 gegebenen Umständen benutzt werden kann. Die Zuführgeschwindigkeit des Drahtes kann sich z. B. von 1, 5 m/min bis 10 m/min ändern, wenn eine Stahlelektrode von 0, 9 mm Durchmesser unter Kohlendioxyd benutzt wird. Wenig oder keine Fachkenntnisse des Bedienungsmannes werden bei der Arbeitsweise 2 verlangt. Sogar ein unerfahrener Bedienungsmann kann Senkrechtschweissungen mit guter Qualität beim ersten Versuch machen. Das scheint ohne Beispiel in der Schweisstechnik zu sein.
Die Entfernung zwischen dem lichtbogenseitigen Ende der Elektrode und der Kontaktstelle, über die der Elektrode der Schweissstrom zugeführt wird, ist kritisch für die Durchführung des Verfahrens und die Qualität des Schweisserzeugnisses. Wenn diese Entfernung gross ist, wird die Vorwärmung durch den Widerstand der Elektrode gross und bereits ein verhältnismässig niedriger Kurzschlussstrom schnürt das ge-
EMI15.1
Inneren der Schutzgasdüse eingesetzt ist. Die bevorzugte Arbeitsbedingung ergibt sich, wenn das Ende der Kontaktröhre aus dem Ende der Schutzgasdüse um 3 - 6 mm herausragt und die Elektrode nicht mehr als um ihren 15fachen Durchmesser hervorragt. Ein Herausragen der Elektrode von 3 bis 13 mm wurde In den meisten Fällen für ausreichend gefunden.
Aus diesem Grunde kann die Erfindung nur mit jenem Typ von Elektrode und Apparatur durchgefuhrt werden, in der der Schweissstrom in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens in die Elektrode eingeführt wird. Bei Metallen mit grösserer elektrischer Leitfähigkeit können längere herausragende Abmessungen der Elektrode natürlich zugelassen werden. Die Erfindung ist nicht an irgendein besonderes Metall oder irgendeine besondere Umgebung des Lichtbogens gebunden.
Die statischen Kennlinien der besonderen Energiequelle sind nicht von erster Bedeutung für die Erfindung. Es wird vorzugsweise die sogenannte ansteigende Kennlinie oder eine mit konstanter Spannung benutzt. Letztere schliesst jene Energiequellen ein, die leicht fallende Spannungs-Stromkennlinien haben.
Der gewöhnliche Generator mit stark fallender Kennlinie oder der Konstantstrom-Generator ist im allgemeinen wegen seiner hohen Leerlaufspannung und seines hohen inneren Streublindwiderstandes unbefriedigend.
Die Erfindung ist mit beiden Polaritäten ausführbar. Es ist nicht so leicht, Spritzer bei "straight polarity", d. h. negativer Elektrode, zu vermeiden, doch hat "straight polarity" gewisse Vorteile, wenn hohe Ablagerungsgeschwindigkeiten und niedrige Eindringtiefen gefordert werden. "Reverse polarity" der Elektrode wird jedoch im allgemeinen bevorzugt.
Es ist offensichtlich, dass es durch diese Erfindung möglich wurde, mit niedrigen Strömen und wirk lich bei allen Atmosphären mit wenig oder keinen Spritzern und mit geringster Überhitzung des Schweissmetalls zu schweissen. Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf die besondere Ausführung beschränkt ist, die hier beschrieben ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.