Induktiver und hin'seher Torschaltwiderstand für Gleichstromlichtbogenschweissung. Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorschaltwiderstand für Gleichtstromlicht- bogenschweissung. Es ist bekannt, bei der Lichtbogenschweissung induktive Vorschalt- widerstände, beispielsweise Drosselspulen, zu verwenden, um die im Lichtbogen auftreten den starken @S-tromschwankungen zu dämpfen und ein Abreissen des Lichtbogens zu verhin dern.
Zur Erhöhung der Induktion hat man derartige Drosselspulen bereits mit Eisenker nen versehen. Gemäss der Erfindung besitzt das Eisen dieser Magnetkerne eine R,ema- nezrz über 500 Gauss und dabei eine Per meabilität von mehr als 4000 bis 10,000 Gauss, die Magnetkerne erhalten also den Charakter permanenter Magnete. Dadurch wird die überraschende Wirkung erzielt, dass die erforderliche Klemmenspannung der Gleichstromquelle und damit die Leistung ohne Beeinträchtigung des Lichtbogens be trächtlich herabgesetzt werden kann.
Dies hat insbesondere bei Schwehssanlagen mit mehreren Schweissstellen, welche durch eine Gleichstrommaschine mit konstanter Klem menspannung gespeist werden, grosse Bedeu tung. Während bisher bei solchen Anlagen eine konstante Klemmenspannung von 60 bis 70 Volt erforderlich war, um einen brauchbaren Lichtbogen zu erzielen, kann bei Verwendung der Eisenkerne nach der Erfindung schon bei<B>35</B> Volt ein schweiss technisch einwandfreier Lichtbogen mit tiefem Einbrand auch bei schmierigster Lage, beispielsweise beim iSdhweissen über Kopf oder an senkrechter Wand" erzeugt werden.
Es brauchen also bei 20 Volt Schweissspannung, welche praktisch etwa bei Anwendung von Eisenelektraden erforder lich sind, nur 15 Volt im Vorschalinvider- stand vernichtet zu werden. Dies entspricht einer Leistungsersparnis bis zu 40% gegen- über .den bisher bekannten Schweissanlagen.
Diese überrraschende Wirkung erklärt sich wahrscheinlich daraus, dass der per manente Charakter der Magnetkerne eine ge wisse Trägheit in der Änderung oder -Kraft- liniendichte zur Folge hat, wodurch die in duktive Wirkung des Torschalfiwiderstan- des in Richtung des Schweissstromes erhöht und in, der Gegenrichtung geschwächt wird.
Beim Schweissen mit einem Lichtbogen tre ten nämlich in kurzen Abständen in dem Lichtbogen Kurzschlüsse auf, welche durch den Übergang der - Werkstoffteilchen her vorgerufen werden und ein starkes Anwach sen der Schweissstromstärke verursachen. Es wurde festgestellt, dass unmittelbar nach je dem Kurzschlug \die- Spannung unter den zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens er forderlichen- Mindestbetrag Afällt,
und @dass dabei der Lichtbögen: abreisst. Infolgedessen war man bisher gezwungen, um den Licht- bogen aufrecht zu erhalten, eine höhere Klemmenspannung zu verwenden. Werden jedoch die Drosselspulen mit Magnetkernen von stark permanentem Charakter versehen, so wird die Induktion bei einem Kürzschluss im Lichtbögen und damit die Stärk. e des dem Anwachsen des 'Schweissstromes entge gen wirkenden zusätzlichen 'Stromes ge ringer sein als bisher;
es wird jedoch wäh rend des unmittelbar nach dem Kurz schlüss stattfindenden starken Abfallens der Schweissstromstärke und auch bei dem da nach - stattfindenden Wiederansteigen auf die normale Höhe infolge des .
während -des Kurzschlusses- in dem -Eisenkern aufge speicherten -remanenten Magnetismus ein in Richtung -des Schweissstromes fliessender zu sätzlicher- Strom erzeugt. Bei Verwendung der bisher bekannten Eisenkerne wird zwar während des Abfallens der iStromstärke ein stärkerer Gegenstrom erzeugt, es wird jedoch in dem gleichen Augenblick, in dem nach dem Abfallen die Stromstärke wieder allzu steigen beginnt,
.durch die Induktion ein etwa ebenso- starker -Strom erzeugt, der in entgegengesetzter Richtung fliesst -wie der Schweissstrom. - Wenn auch bei den bisher üblichen Weicheisenkernen eine gewisse Re manenz auftritt, so ist-,diese doch zu gering,
um bis zur Beendigung oder -iStromschwan- küngen nach -jedem Kunzschluss eine un- unterbrochen in Richtung des Schweiss stromes wirkende Induktion zu sichern.
Der stark permanente Charakter der Magnetkerne -lässt sich durch -eine geeignete Legierungszusammensetzung erreichen, ohne dassdadurch die erforderliche Permeabili- tät in schäUliehem Masse beeinträchtigt -wird. Zur Erzielung einer hohen Induktion- können bei Eisenkernen Zusätze ,von -C, Mn, Cu und . Si verwendet werden.
Es wurde festgestellt, dass sich mit diesenZusätzen denMagnetkernen ein -stark permanenter Charakter geben lässt, wenn sie in folgenden Mengen- zur Anwen dung -kommen: C=.0,1 bis 0;2%, =Mn =0,4 bis 1,2%, Cu = 0,05 ;bis 0,15%, iSi =--; 0 bis 0.05%.- Statt dieser oder mit diesen Zusätzen können natürlich auch andere verwendet werden;
um die gleiche Wirkung, - nämlich den permanenten Charakter der Magnet kerne, zu erzielen.
Zur Regelung des LichtbogenaSchweiss- stromes in den praktisch erforderlichen Grenzen von etwa<B>30</B> bis 250 Amp, sind ausser den zur Beruhigung und !Stabilisie rung erforderlichen induktiven Widerstän den auch erhebliche O:hmsche Widerstände erforderlich,, die aber so ausgebildet . sein können, dass sie lieben ihren Ohmschen, auch induktive Eigenschaften besitzen,- so dass sie besondere induktive- Widerstände entbehrlich machen.
Dies kann dadurch erreicht -werden, dass der Ohmsche Widerstand in Form mehrerer, teils im -ganzen, teils in einzelnen Win dungen aibschaltbarer Spulen auf rvön hitze beständigen Isoliermänteln umgebenen und durch Eisenjoche- miteinander verbundenen Eisenkernen aufgewickelt ist. Auf diese Weise kann der Omsche Widerstand zu Gleich induktive Wirkung erhalten.
Durch die Unterteilung des Widerstandes in meh rere Spulen, deren Eisenkerne untereinander verbunden sind, ergibt sich eine. grosse Eisen masse, welche auch beim Abschalten meh rerer Windungen oder ganzer Spulen eine hohe Induktion - sichern kann.
Es wurde ausserdem festgestellt, dass -die durch die grosse Eisenmasse bedingte ibrosse Magneti- sierungsarbeit bei den während des Schwei ssens im Lichtbogen auftretenden Kurz schlüssen und dem unmittelbar nach je dem gurzschluss stattfindenden plötzlichen Abfallender Stromstärke auf die Aufrecht erhaltung des Lichtbogens günstig wirken kann, so d'ass man mit einer niedrigeren Klem menspannung der Gleichstromquelle aus kommen kann als bisher.
Um den Ohmschen Widerstand in wei ten Grenzen verändern zu können, ohne dass damit gleichzeitig eine starke Veränderung der Induktion verbunden ist, können ffic Spulen teilweise hintereinander und teil weise parallel -geschaltet sein. iSoll beispiels weise der Ohmsche Widerstand verkleinert werden, so kann dies in der Weise ge schehen, dass der Schweissstrom durch meh rere parallel geschaltete Spulen geschickt wird, wodurch unter Umständen mit der Verkleinerung des Ohmschen Widerstanides eine Vergrösserung der Induktion erzielt werden kann.
Mit Hilfe dieser Einrichtung lässt sich neben dem Ohmschen auch der in- duktive Widerstand den jeweiligen Verhält nissen feinfühligst anpassen. Durch die Ver einigung mehrerer Eisenkerne ergibt sich in den magnetischen Feldern .der iSpulen eine grosse Eisenmasse, welche eine hohe Induk tion sichert, ohne Rücksicht darauf, ob ein Teil der Spule oder ihrer Windungen ab neschaltet ist.
Durch das Parallelschallten mehrerer Spulen wird die Möglichkeit ge schaffen, ohne nachteilige Verkleinerung der Induktion den Ohmschen Widerstand in wei ten -Crrenzen zu regeln.
Ausführungsbeispiele des Ohmschen und induktiven Widerstandes und seiaer Anwen- dungsform sind in -der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Drosselspule mit einem Magnetkern im achsialen Schnitt, F'ig. 2 schematisch die Anordnung eines aus meh reren hintereinander geschalteten Drossel spulen bestehenden Vorschaltwiderstandes,
Fig. 3 ebenfalls schematisch die Anordnung eines aus zwei parallelgeschalteten Teilen bestehenden induktiven Vorschaltwiderstan- des, von denen jeder aus mehreren hinter- einander geschalteten Drosselspulen zusam mengesetzt ist.
Innerhalb einer jeden Drosselspule 1 ist ein Magnetkern 2 von permanentem Cha rakter angeordnet. Letzterer ist durch einen feuerfesten Mantel 3 - und durch Flansch ringe 4 von der Drosselspule 1 isoliert. Der in Fig: 2 dargestellte Widerstand setzt sich aus mehreren nebeneinander angeordneten Spulen ja, 1b, <B>je,</B> 1d zusammen, deren Mag netkerne mittelst Schrauben 5 'und eisernen Jochplatten 6, Fig. 1 und 2, untereinander starr verbunden sind. Die Wicklungsrich tung der Spulen wird derart gewählt, dass überall ungleichnamige Pole einander be nachbart sind.
Von den Stromzuführungen 7 und 8 des in der Zenichnung nichtdar gestellten Stromerzeugers ist die eine, 7, an einen Umschalter 9 und die andere, 8, an das zu schweissende Werkstück 10 geführt. Mit- telst des Umschalters 9 kann .die Spule la ein- oder ausgeschaltet werden. Die Spulen l d und je haben an verschiedenen Win dungen Anzapfungen 11, @mlche an die Kontaktschrauben 12 führen.
Ein biegsames Kabel 13 ist an dem einen Ende mit einem Kabelschuh 14 versehen, welcher an jede der Kontaktschrauben angeschlotsen werden kann. An dem andern Ende des Kabels 13 ist die Schweisselektrode 15 angeordnet, die an 2dem Werkstück 10 den Lichtbogen er zeugt.
Da stets nur ungleichnamige Pole der Magnetkerne einander benach'balt sind, ist der magnetische Fluss überall geschlossen, so -dass eine hohe Selbstinduktion erzeugt wird. Sollen dickere Schweissstäbe ver wendet werden, so werden zwei, der in Fig. 2 dargestellten, aus mehreren hinter einander geschalteten Spulen bestehenden Widerstände parallel geschaltet (Fig. 3).
Hierbei wird zweckmässig die Anordnung derart getroffen, .dass der Teil I -des Wider standes an der Anschlussstelle stehen -bleibt und der Teil I'1 an die iSchweissstelle trans portiert werden kann.
Durch Kurzschliessen der Spulen ja und 1d mittelst der Schalter 1,6 können zur Ausführung von Brenn-
EMI0004.0001
arbeiten- <SEP> vorübergehend- <SEP> höhere <SEP> Stromstärken
<tb> erzielt <SEP> werden; <SEP> oder <SEP> -auch <SEP> <B>_Sp</B>annungsverluste
<tb> in <SEP> den <SEP> Schweissleitungen <SEP> ausgeglichen, <SEP> wer den. <SEP> Sollen <SEP> bei <SEP> der- <SEP> in <SEP> Fig: <SEP> 8 <SEP> dargestellten <SEP> Ein richtüng <SEP> .dünne <SEP> --,Schweiss,stälbe=--verwendet
<tb> werden, <SEP> so <SEP> kann <SEP> einer <SEP> der <SEP> Schalter <SEP> 16 <SEP> -aus geschaltet <SEP> werden; <SEP> - <SEP> so <SEP> dass <SEP> der <SEP> Strom <SEP> nur
<tb> durch <SEP> eine <SEP> Hälfte <SEP> -des <SEP> Teils-I" <SEP> fliesst: