verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen und auf die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. .
Man hat elektrische Bogenschweissung, bei der zwischen einer Elektrode aus Metall oder Kohle und den Werkstücken ein elektrischer Bogen unterhalten wird, während zwischen Bogen und Werkstücken in der Längsrich tung der Schweisse eine relative Bewegung erzeugt wird, in der Industrie in grossem Um fange zur Erzeugung einer kontinuierlichen Schweisse verwendet. Der bisher vorgeschla gene Bogen ist jedoch besonders hinsichtlich seiner Richtungseigenschaften und seiner In tensität Veränderungen unterworfen, was zu erheblichen Mängeln führt, wenn das in Rede stehende Schweissverfahren dazu verwendet wird, Stücke aus verhältnismässig dünnem Metallblech oder ein dünnes und ein dickes Metallstück zu vereinen.
Zu den hierbei auf tretenden Mängeln gehören: Aushöhlungen, Verbrennungen, Variationen der Schmelz- intensität, Abbruch der Schweissnaht, was zu Undichtheiten führt, Vertiefungen usw.; alle diese Fehler verschlechtern die Stärke, Dichte und Biegsamkeit der erhaltenen Schweisse beträchtlich.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die obenerwähnten Nachteile in hohem Masse aus zuschliessen, um die Möglichkeit zu bieten, die Schweissung auch für das Zusammenfügen dünner Metallstücke anzuwenden und gleich zeitig die Stärke, Dichte und Dehnbarkeit der Schweisse bei dünnem oder dickem Werk stoff zu verbessern.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren w=ird elektrische Energie in einem Speiche rungsstromkreis intermittent gespeichert und durch einen Arbeitsstromkreis intermittent freigegeben, wobei während der Speicherung der Arbeitsstromkreis von dem Speicherungs stromkreis isoliert gehalten wird und umge kehrt, so dass die Lichtbogenentladung durch das gasförmige Medium im Raum zwischen der Schweisselektrode und den Metallteilen, die zusammengefügt werden, mindestens die von dieser freigegebenen Energie herrührende Ent ladungskomponente aufweist, welche aus einer Reihe intermittenter, gleichgerichteter, sich regelmässig wiederholender Entladungs impulse besteht.
Durch dieses Verfahren mit seiner impulsmässigen. das heisst konzen trierten und kurzdauernden Zufuhr von Schweissenergie kann erreicht werden, dass die Werkstücke an der Verbindungsstelle nur auf einer verhältnismässig kleinen Fläche ge schmolzen werden und wieder ihren normalen Zustand annehmen, ohne unnütze Verbrei tung der Wärme mitzubringen und ohne aus der Atmosphäre der Umgebung und der Elek trode Verunreinigungen, wie Oxyde, Nitride, Karbide usw., aufzunehmen, die infolge Durchdringens der Schweissnaht ganz oder teilweise im Metall gelöst werden, so dass durch ihr Vorhandensein der nachfolgenden Rückkristallisation des Schweissbereiches ent gegenwirkt wird und Höhlungen und andere Mängel auftreten,
die im allgemeinen zu einer mechanischen Weichheit der Verbin dung führen.
In der beiliegenden Zeichnung sind vier Ausführungsgespiele der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt; es zeigt: Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Schiweissen mit Ausnutzung einer intermit- tenten gleichgerichteten Kondensatorent ladung.
Fig. ? die zweite Ausführungsform der Vorrichtung, zum Schweissen mit Ausnutzung einer intermittenten, gleichgerichteten Kon densatorentladung mit einer überlagerten, von einer Glühspannung herrührenden Ent ladungskomponente, Fig. '3' eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung und Fig. 4 eine letzte Ausführungsform zur Ausnutzung der beiden Hälften jeder Wech selstromwelle.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Transformator 10 auf, dessen Primärwicklung durch die Leiter 11 und 1? an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung des Transforma tors 10 ist in zwei Teile 13 und 14 aufge teilt, die bei<B>15</B> mit einer regulierbaren Stromschalteinrichtung verbunden sind, die grosse Lebensdauer besitzt, trotzdem sie ver hältnismässig starkem Strom ausgesetzt wird und in sich wiederholender und schneller Folge den Strom in den Leitern<B>15</B> in zuvor festgelegten Augenblicken schliessen und unterbrechen muss.
Derartige, jetzt zugäng liche praktische Vorrichtungen sind die zün dungsregulierten oder gittergesteuerten, mit Quecksilberdampf oder Gas gefüllten Bogen- entladungsvorriclituiigfn, die entweder mit einer Quecksilberpolkalhode, wie die Queck silbergleichrichter, die Ignitronröhren, oder mit einer indirekt oder direkt erwähnten Ka thode, wie die Thyratronröhren, versehen sind.
Jede beliebige dieser gesteuerten Bogen entladungsvorrichtungen kann mit Erfolg verwendet werden, um die regulierte Strom- unterbrecbung in den Leitern l5 in dem ge zeigten Schema hervorzubringen.
Die Schaltvorrichtung 16, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine mit Gas gefüllte, gitter gesteuerte Bogenentladungsröhre. Derartige Röhren besitzen ein eigenes, gleichrichtendes Leitvermögen, das heisst die Richtung des Entladungsstromes durch. dieselben, bei der sogenannten "Vorwärts"-Spannung, zwischen Anode und Kathode, ist stets von der Anode zur Kathode gewendet. Eine Spannung mit entgegengesetzter Polarität verursacht keinen Strom, vorausgesetzt, dass die erwähnte Span nung die Sperrspannung der in Rede stehen den gittergesteuerten Röhre nicht überschrei let.
Das Ingangsetzen der Entladung oder die "Zündung" der Röhre richtet sich bei einer gegebenen "Vorwärts"-Spannung nach denn Gitterpotential mit Bezug auf die Ka ihode. Nenn sie einmal in Gang gesetzt ist, hört die Entladung durch die Röhre nur auf, wenn der Anoden - Kathodenstrom infolge iiui3erer LTnistiinde auf Null sinkt;
die Gitter spannung ist während der En tladi:infJ3- ineffek- tiv, auch wenn der Gittereinfluss auf einen Wert abgeändert wird, der gut ausreicht, um eine Neuzündung zu verhindern. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der gittergesteuerte Entladungsgleichrichter 16 mit einer Anode 17, einem Steuergitter 18 und einer Kathode 19 versehen, wobei die Kathode zweckmässigerweise bei erhöhter Temperatur gehalten wird, die für richtige Elektronemission erforderlich ist, und zwar wird hierfür ein Glühdraht 20 verwendet, der von einer geeigneten (hier nicht gezeig ten) Quelle durch die Leitungen 21 Energie erhält.
Das Gitter 18 und die Kathode 19 sind mittels Leitungen 22 an einen Zünd regulierkreis von geeigneter Eigenschaft und Konstruktion angeschlossen, der jedoch vor zugsweise den mechanischen, bekannten Typ aufweisen soll, der einen Kontaktor umfasst, welcher von einem Synchronmotor angetrie ben wird, der aus derselben Wechselstrom quelle wie der Transformator 10 Strom er hält.
Die mechanische Zündreguliervorrich- tung (in der Zeichnung nicht gezeigt) ist mit einer Bürste oder Bürsten ausgerüstet, die in den erwähnten Kontaktor eingreifen und in geeigneter Weise an den Gleichrichter 16 angeschlossen sind, wobei die Lagen des Kontaktors und der Bürsten zueinander genau die Zeit vorausbestimmen, bei der das Potential zwischen dem Gitter 18 und der Kathode 19 geändert wird, um die Zündung einzuleiten und so das Ingangsetzen der Röhre 16 zu bewirken.
Die entgegengesetzten Enden der Sekun därwicklungen 13, 14 sind mittels Leitern 23 bezw. 24 mit einem Kondensator 25 mit aus reichend grosser Kapazität verbunden. Der Platte 26 des Kondensators wird im Verhält nis zu dessen Platte 27 positives Potential gegeben. An den Leiter 23 ist eine zweite, mit Gas gefüllte, gittergesteuerte Entladungs röhre 28 gleicher Grösse wie die Röhre 16 angeschlossen. Die Anode 29 der Röhre 28 ist mit dem Leiter 23 verbunden und ihr Steuergitter 30 sowie die Kathode 31 sind mittels Leiter 32) an ein Regulierelement an geschlossen, und zwar vorzugsweise an ein Element des zuvor erwähnten mechanischen, synchron getriebenen Zündverteilertyps.
Die Kathode 31 der Röhre 28 ist indirekt be heizt.
Die Kathode 31 des gittergesteuerten Gleichrichters 28 ist durch einen Leiter 33 mit einer regulierbaren Drosselspule 34 ver bunden, die ihrerseits durch einen Leiter 35 mit einer Schweisselektrode 36 verbunden ist, die genau oberhalb der Metallstücke 37 und 38 angebracht ist, die zusammenge schweisst werden sollen, jedoch zwischen der Elektrode und den Werkstücken einen Zwi schenraum von 1,5 mm oder mehr freilässt. Die letzteren ruhen auf einem Arbeitstisch 39 aus Metall, an dem sie befestigt sind; der erwähnte Tisch ist in der Längsrichtung der Schweissfuge auf Rollen 81 und 82 ver schiebbar.
Der Tisch 39 ist durch einen Lei ter 40, eine zweite regulierbare Drosselspule 41, einen Leiter 42 und den Leiter 24 an die Platte 27 des Kondensators 25 sowie an die Sekundärwicklung 14 angeschlossen.
Zwecks selektiver Regelung der Kapazität des Kondensators 25 zur Anpassung an jede besondere Schweissoperation empfiehlt es sich, den Kondensator in kleinere, parallel gekup- pelte Einheiten aufzuteilen. Aus dem glei chen Grunde ist es auch vorteilhaft, eine Vorrichtung für die Regelung der Sekundär spannung des Transformators 10 zu haben. Eine solche Vorrichtung bilden die Anzap- fungen 43 an der Primärwicklung des Trans formators.
Hinsichtlich der Sekundärspannung des Transformators 10 sei hervorgehoben, dass je höher die Spannung ist, desto kleiner die für den Kondensator 25 erforderliche Kapazi tät für eine bestimmte Schweissoperation ist, da die in einem Kondensator aufgespeicherte Energie proportional ist dem Quadrat der Spannung zwischen den Platten. Mit Rück sicht sowohl auf Sicherheit und Wirtschaft lichkeit (geringere Kosten für die Konden satoren und Röhren) wie auch auf konstruk tive Schwierigkeiten hinsichtlich der Gleich richter empfiehlt es sich, den Höchstwert der Sekundärspannung des Transformators 10 unter zirka 2000 Volt zu halten.
Wenn eine solche Regel befolgt wird, und wenn man zwischen Elektrode und Werk stücken einen Luftraum von 1,5 mm oder mehr bei der Schweissoperation konstant bei behält, der zu seiner Überbrückung einen Potentialunterschied von ungefähr 4500 Volt oder mehr erfordert, ist es offenbar, dass die in dem geladenen Kondensator aufgespei cherte Energie in einem derartigen Luftraum nicht ohne Hilfsmittel entladen werden kann, das durch Erzeugung einer Ionisierung innerhalb des erwähnten Luftbereiches den elektrischen Widerstand des Luftraumes ver ringert und hierdurch Entladung ermöglicht.
Ein solches Hilfsmittel kann folgender Natur sein: Strahlung (Röntgenstrahlen oder ultraviolette Strahlen usw.), elektrisch (Hochspannungs-Schwachstromenergie-Wech- selstromfunkenentladung mit niedriger oder hoher Frequenz oder eine Funkenentladung von gleichgerichtetem Charakter oder, nach dem der Bogen gebildet ist, ein stets flie ssender Strom mit Niederspannung) oder thermo-chemisch (Flammen, durch Verbren nunb verschiedener Stoffe gebildet).
Das bevorzugte Mittel für die Ionisierung des Luftraumes zwischen der Schweisselek trode 36 und den Werkstücken 37, 38 ist elektrischer Natur, nämlich eine Hochspan- nungs - Schwachstromfunkenentladung mit gleichgerichtetem Strom aus einem Strom- verteilunbSnetz üblicher Frequenz, wobei ein Hilfsstromkreis für die Ionisierung des Luft raumes zu dem zuvor beschriebenen Strom kreis in Nebenschluss geschaltet ist. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Hilfsstrom kreis mit einer Sekundärspule 44 von In duktionsspulentyp mit offenem Kern ver sehen; die Leiter 45 und 46 dieser Sekundär spule 44 sind an die Leiter 35 und 40 zur Elektrode bezw. zum Arbeitstisch angeschlos sen.
Das eine Ende der Primärspule ist mit tels eines Leiters 48 an die direkt oder in direkt erwärmte Kathode 49 einer Halb. wellengleichrichterröhre 50 angeschlossen, deren Anode 51 durch einen Leiter 52 an eine Ausgangsklemme eines Induktionsreglers 53 angeschlossen ist. Das andere Ende der Pri- märspule 47 ist durch einen Leiter 54 mit der Anode 55 in einer mit Gas gefüllten, gittergesteuerten Gleichrichterröhre 56 von ähnlichem Typ wie die Röhren 16 und 28, aber kleiner, verbunden, Das Gitter 57 und die Kathode 58 der Röhre 56 sind durch Lei ter 59 an einen Zündregulierkreis ange schlossen, der ein Regulierelement enthält.
An die Kathode 58 der Röhre 56 ist durch einen Leiter 60 ein Kondensator 61 für Nie derspannung angeschlossen, dessen negative Platte 63 mit dem Leiter 60 verbunden ist, der durch einen Leiter 64 auch mit der zwei ten Ausgangsklemme des Induktionsreglers 53 verbunden ist. Der Induktionsregler erhält Energie aus einer Wechselstromquelle, die eine Frequenz aufweist, die identisch ist mit derjenigen der Kraftquelle des Transfor mators 10.
Die Verwendung eines Hilfsmittels zur Ionisierung des gasförmigen Mediums im Raum zwischen der Elektrode 36 und dem Werkstück 37, 38, um das Leitvermögen des Mediums zu erhöhen, ist erforderlich, wenn der benutzte Höchstwert der Sekundärspan nung des Transformators 10 und somit der Höchstwert, bis zu dem der Kondensator 25 geladen werden kann, unter 2000 Volt ge halten wird.
Falls erwünscht, kann jedoch der Höchstwert der Sekundärspannung auf einen solchen Wert erhöht werden, dass die grösstmögliche Spannung des Kondensators 25 das kritische Potential des Luftraumes überschreitet - besonders wenn der Luft raum kleiner gemacht wird als die bevorzugte Länge von 1,5 mm - so dass der Konden sator durch den Luftraum ohne Hilfsioni sierung des gasförmigen Mediums des Luft raumes entladen wird.
Die Elemente in dem Lade- bezw. Ent- ladestromkreis der oben beschriebenen Schal tung, das heisst die Induktanz, die Kapazi- tanz und der Widerstand, sind zweckmässig regulierbar, um dieselben mit den für eine besondere Installation und ein besonderes Werkstück vorliegenden Verhältnissen in Übereinstimmung bringen zu können.
Ver schiedene Dicke und verschiedenartige Be- schaffenheit der zu schweissenden Metalle er fordern also Entladungen von verschiedener Intensität, und hierdurch wird wiederum eine Regulierung sowohl der Induktanz und der Kapazität des Stromkreises wie auch der Kraftzufuhr zur Primärwicklung des Trans formators 10 notwendig. Die Frequenz des Wechselstromes, der dem Transformator 10 zugeführt wird, bestimmt ausserdem im voraus die Höchstgeschwindigkeit der rela tiven Bewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück, da die aufeinanderfolgenden Entladungen weder in zu grossem Abstand noch so dicht aufeinanderfolgend erfolgen sollen, dass sie einander zu viel überlappen und Verbrennung oder Perforierung des Me talles verursachen.
Wie zuvor erwähnt, sind sowohl die Induktanzen 34 und 41 wie die Kapazität 25 regulierbar. In Übereinstimmung hiermit ist auch der Transformator 10 durch das Vor handensein mehrerer Anzapfungen 43 an der Primärwicklung oder auf eine andere Weise regulierbar, beispielsweise kann ein Auto transformator in den Primärkreis eingeführt sein.
Damit die Gitter der Röhren 16 und 28 ihr Steuervermögen nach jeder Zündung so schnell wie möglich zurückgewinnen, soll zweckmässig sowohl der Ladestrom wie der Entladestrom des Kondensators 25 aus der ersten Halbwelle einer gedämpften Schwin gung bestehen. Dies wird dadurch erreicht, dass man den Widerstand der Lade- und Ent ladekreise so niedrig wie möglich gestaltet, um die Bedingung
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zu erfüllen, wo bei R, den Ohmschen Widerstand, L die In duktivität und C die Kapazität des betreffen den Kreises bezeichnet.
Bei Betrieb erzeugt der der Primärwick lung des Transformators zugeführte Wech selstrom eine in gleicher Weise wechselnde Spannung in den Sekundärwicklungen 13, 14 des Transformators. Jede zweite Halbwelle der Spannung fällt mit der Richtung der "Vorwärts"-Spannung zwischen der Anode 17 und der Kathode 19 der Röhre 16 zusam- men. Durch den Einfluss einer derartigen Spannungsänderung, die die "positive" Halb periode genannt werden kann, ist der Leiter 28 positiv im Verhältnis zum Leiter 24, und der Kondensator 25 wird bis auf das ge wünschte Potential geladen, sobald das Git ter 18 im Regulierkreis 22 so beeinflusst wird, dass die Röhre 16 zündet.
Während des La dens des Kondensators 25 blockiert das Git ter 30 im Regulierkreis 32 die Röhre 28, so dass die Schweisselektrode 36 vom Konden sator 25 elektrisch getrennt wird.
Die Röhre 16 wird in einem im voraus bestimmten Augenblick während der posi tiven Halbperiode der Sekundärspannung des Transformators 10 gezündet, um den Kreis zwischen den Sekundärwicklungen 13, 14 und den Platten des Kondensators 25 zu schlie ssen, so dass die Bahn des Ladestromes des Kondensators vervollständigt wird. Der Zün dungsaugenblick dieser Röhre 16 soll sorg fältig ausgewählt werden, und zwar soll er nach der Pause eintreten, die nach Be endigung der vorausgegangenen Entladung des Kondensators 25 folgt, um ein Über lappen der vorhergehenden Entladung und der nun beginnenden Ladung des Konden- sators zu verhindern.
Durch zweckmässige Änderung des Zündungsaugenblickes der Röhre 16, so dass dieser entweder bei dem Ansteigen der Sekundärspannung des Trans formators und vorzugsweise in der Nähe von deren Höchstwert oder bei dem Absinken der erwähnten Spannung eintritt, kann die La dung des Kondensators so geregelt werden, dass sein Endpotential den gewünschten Wert erhält, vom Höchstwert der Sekundärspan nung bis herunter auf nur einige Volt.
Während der Kondensator 25 geladen wird, wird auch der Niederspannungskon densator 61 in dem beschriebenen Hilfskreis mittels des Induktionsreglers 53 und _ der Halbwellengleichrichterröhre 50 geladen, wobei der Induktionsregler 53 zweckmässig reguliert wird, so dass die .Zündimpulse und die Schweissimpulse gleichzeitig oder sehr nahe beieinander eintreffen. Während der Ladeperiode des Kondensators 61 blockiert das Gitter 57 die Strompassage durch die Röhre 56, so dass in die Sekundärspule 44 keine Spannung induziert wird.
Nach Beendigung der Ladung des Kon- densators 25, die je nach den Werten der Elemente des Ladekreises und der Wahl des Zündungsaugenblickes der Röhre mit Bezug auf den Beginn der "positiven" Halbperiode der sekundären Spannungsänderung eine Dauer von weniger als eintausend bis wenige tausend Mikrosekunden aufweist, hat der Ladestrom durch die Röhre 16 infolge seines gedämpften oszillatorischen Charakters gerade seine erste oder positive Halbperiode vollendet und sinkt auf Null.
In diesem Augenblick bekommt das Gitter 18 in der Röhre 16 seine Steuerwirkung zurück und verhindert deren Neuzündung und öffnet elektrisch den zuvor geschlossenen Kreis zwi schen den Sekundärwicklungen 13. 14. Die Röhre 28 wird nun in einem im voraus be stimmten Augenblick gezündet, auf den der Regulierkreis 32, der das Gitter 30 ein schliesst, eingestellt ist. Dieser Augenblick ist sorgfältig gewählt, um zwischen dem Schluss der Ladung des Kondensators 25 und dem Beginn der Entladung eine Pause ein zulegen.
Im Zündungsaugenblick der Röhre 28 wird der Kreis zwischen der positiv ge ladenen Platte 27 durch die Drosselspule 34 und den Leiter 35 zu der Schweisselektrode 36 vervollständigt, während die negativ ge ladene Platte 27 durch die Leitungen 24 und 42, die Drosselspule 41 und die Leitung 40 eine permanente elektrische Verbindung mit dem Arbeitstisch 39 hat.
Im Zündungsaugenblick der Röhre 28 wird also ein Potentialunterschied zwischen der Schweisselektrode 36 und den auf dein Arbeitstisch angebrachten Arbeitsstücken<B>37,</B> 38 erzeugt; dieser Potentialunterschied ist nahezu gleich dem Unterschied, der zwischen den Kondensatorplatten 26, 27 herrscht. Im allgemeinen ist dieser Potentialunterschied an sich unzureichend, wie zuvor erwähnt, um den Luftraum zwischen der Elektrode und den Werkstücken zu überbrücken, und eine Entladung des Kondensators 25 durch den er- wähnten Luftraum wäre daher ziemlich un sicher ohne Zuführung eines überlagerten Hochspannungs-Zündimpulses von gleicher Polarität, erhalten über die Leiter 45, 46 aus dem beschriebenen Hilfskreis.
Die Röhre 56 im Hilfskreis wird durch den Kreis 59 ungefähr im Zündungsaugen blick der Röhre 28 gezündet, so dass der Nie- derspannungskondensator 61 durch die Pri märspule 47 entladen wird, wodurch in der Sekundärspule 44 eine Spannung induziert wird, die innerhalb sehr kurzer Zeit (unge fähr 200 bis 300 Mikrosekunden) einen ziem lich hohen Höchstwert (ungefähr 5000 Volt oder mehr) erreicht. Die Sekundärspule 44 ist mit Rücksicht auf ihre Polarität in der Weise an die Leiter 45 und 46 angeschlossen, dass die Richtung der in der Spule 44 indu zierten Spannung mit der der Spannung des geladenen Kondensators 25 an der Schweiss elektrode zusammenfällt.
Der in der Sekundärspule 44 erzeugte Hochspannungsimpuls, dessen alternativer Zweigkreis durch 34, 33, 28, 23, 13, 16, 14, 24, 42, 41 und 40 geht und von den gitter gesteuerten Röhren 28 und 16, hinsichtlich derer Vorwärtsspannung der erwähnte Hoch spannungsimpuls entgegengesetzte Richtung hat, und von Dämpfungswirkung seitens der Induktivitäten 34, 13, 14 und 41 effektiv blockiert ist, wird durch den Leiter 35 und die Schweisselektrode dem Luftraum zwischen dieser und den Werkstücken 37, 38 auf dem Arbeitstisch 39 zugeführt, welch letzterer auch mit der Sekundärspule 44 durch den Leiter 46 in leitender Verbindung steht.
Hierdurch erhält man durch den Luftraum einen Funken, der die Ionisierung darin intensiviert, was durch erhebliche Reduktion des äquivalenten Ohmschen Widerstandes des Luftraumes eine Bahn für die Entladung des Kondensators 25 bewirkt. Die Dauer dieser Entladung ist verhältnismässig kurz, und die Entladung ist infolgedessen verhältnismässig intensiv, sie ist jedoch infolge der Wirkung der regulierbaren Drosselspulen 34 und 41 nicht von solchem Charakter, dass sie ein Spritzen des intensiv erhitzten, geschmol- zenen Metalles an der Schweissstelle hervor ruft.
Nach einer geeigneten Pause nach der Entladung durch die Elektrode 36, während deren das Gitter 30 in der Röhre 28 wieder seine Steuerfähigkeit erhält und so den Kon densator 25 von dem Entladungszweig 33, 34, 35, 36, 39, 40, 41 und 42 elektrisch trennt, wird das Gitter 18 der Röhre 16 so beein flusst, dass die Röhre 16 wieder zündet und dass sich der beschriebene Verlauf wiederholt. Während der aufeinanderfolgenden Entla dungen der Elektrode 26 wird der Arbeits tisch 39 im Verhältnis zur Elektrode in der Längsrichtung der Schweisse verschoben.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes wird mit Rücksicht auf die Frequenz des dem Transformator 10 zugeführten Wechselstromes gewählt, um bei kontinuierlicher Schweiss naht die richtige teilweise Überlappung der sich aus der Entladung ergebenden Reihe von Schweisspunkten zu erzielen.
Die Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2 empfiehlt sich, wenn es sich darum handelt, der Schweisse eine grössere Energiemenge zuzuführen und gleichzeitig die Durchdringung geschmeidiger zu regeln.
In dieser Ausführungsform wird eine sorgfältig -justierte Entladungskomponente, die aus einer Gleichstromquelle gespiesen wird, den intermittierenden, gleichgerich teten Entladungsimpulsen überlagert, die mit den gleichen Mitteln wie bei der Vorrichtung laut Fig. 1 erhalten werden. Eine Gleich stromquelle, zum Beispiel ein Generator oder ein Wechselstromgleichrichter, ist hier sehe- matisch wiedergegeben und mit 65 bezeich net.
Ihr positiver Leiter 66 ist über einen regulierbaren Widerstand 67 an die Anode 68 in einer Halbwellengleichrichterröhre 69 beispielsweise vom Tyrakon-Typus ange schlossen, die während eines Bruchteils einer Sekunde von einem verhältnismässig starken Strom von mehreren hundert Ampere pas siert werden kann, wobei die Sperrspannung zum Beispiel 5000 Volt beträgt. Die Kathode 70 der Röhre ist mittels eines Leiters 71 an den Leiter 35 zwischen der regulierbaren Drosselspule 34 und der Schweisselektrode 36 angeschlossen. Der negative Leiter 72 der Gleichstromquelle 65 ist an den Leiter 49 zwischen der regulierbaren Drosselspule 41 und dem Arbeitstisch 39 angeschlossen.
Während des Betriebes der Vorrichtung nach Fig. 2 erzeugt die Gleichstromquelle 65 einen gleichgerichteten Potentialunterschied zwischen der Schweisselektrode 36 und den Werkstücken 37, 38; dieser Potentialunter schied hat die gleiche Richtung wie die Span nung, die während der intermittierenden, gleichgerichteten Entladung des Konden- sators 25 zwischen den Leitern 35 und 40 entsteht. Da die erwähnte intermittierende Spannung jedoch im Verhältnis zur Gleich richterröhre 69 entgegengesetzt ist, kann kein Strom durch den die Gleichstromquelle 65 enthaltenden Nebenschlusszweig strömen.
Der erwähnte, gleichgerichtete Potential unterschied zwischen den Teilen 36 und 37, 38 verursacht bei jedem Entladungsimpuls im Kondensatorsystem einen Gleichstromzu fluss von der Quelle 65, durch den Leiter 66, den regulierbaren Widerstand 67, die Gleich richterröhre 69, die Leiter 71 und 35 sowie zur Elektrode 36, durch den Luftraum, der in diesem Augenblick stark ionisiert ist, die Werkstücke 37, 38, den Arbeitstisch 39 und die Leitungen 40 und 72 zurück zur Quelle 65. Je nach dem Ionisierungsgrad des Luft raumes kann dieser Gleichstrom von der Quelle 65, wenn auch mit verringerter In tensität, auch während der Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entladungen aus dem Kondensatorsystem, fortgesetzt Weiter strömen.
Falls erwünscht, kann das erwähnte Weiterströmen jedoch verhindert werden, indem der Widerstand 67 auf einen geeigneten Wert eingestellt wird oder geeignete Mittel für die Begrenzung der Gasionisierung, zum Beispiel Kühlen der Elektrodenspitze, angewendet werden, oder indem man eine Kombination beider Massnahmen benutzt.
Da das zwischen den Leitern 35 und 40 von der Gleichstromquelle 65 aufrecht ge haltene Potential eine Richtung aufweist, die s der Richtung der Anodenspannung der Röh- ren 28 und 16 entgegengesetzt ist, kann von der erwähnten Seite durch den aus den Tei len 34, 33, 28, 23, 13, 16, 14, 24, 42 und 41 bestehenden Zweig kein Gleichstrom fliessen.
Es ist jedoch ein kleiner Gleichstrom von wenigen Milliampere vorhanden, der von- der Gleichstromquelle 65 durch die Windungen der Sekundärspule 44 mit hohem Widerstand strömt, welche Spule 44 mittels der Aus gangsleiter 45 und 46 der Hilfsvorrichtung im Nebenschluss an die Leiter 35 und 40 angeschlossen ist. Dieser unerhebliche Gleich stromverlust hat keine Bedeutung, aber falls erwünscht, kann er leicht dadurch vermieden werden, dass man entweder im Leiter 45 oder im Leiter 46 eine richtig eingesetzte Gleich richterröhre anbringt, wie im folgenden in Verbindung mit der Erklärung der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung beschrieben wird, aber in der Fig. ? nicht dargestellt ist.
Die von der Gleichstromquelle herrüh rende Entladung durch den Luftraum zwi schen der Schweisselektrode 36 und den Werkstücken 37, 38 ist der Entladungskom ponente mit den intermittenten gleichgerich teten Entladungsimpulsen des Kondensators ?5 durch denselben Luftraum überlagert, wo bei sieh eine resultierende Entladung von ungewöhnlicher Geschmeidigkeit für die Re gelung ihrer Intensität und somit von hoch gradiger Anpassungsfähigkeit bezüglich des zu schiweissenden Metallmaterials und seiner Dicke ergibt.
Während jeder intermittente Entladungs impuls dem Werkstück 37, 38 einen sozu sagen kompakten relativ intensiven Energie stoss abgibt, der von einer mit einem Ham merschlag vergleichbaren Natur ist und auf einer ziemlich kleinen Stelle eine Schmel zung in verhältnismässig kurzer Zeit hervor bringt, die zu kurz ist, als dass sich in oder auf der Schweisse Verunreinigungen bilden könnten, gibt die von der Gleichstromquelle herrührende Entladungskomponente an das Werkstück weiter Energie ab, wodurch sich der Durchdringungseffekt erhöht und eine Vorerwärmung der Schiweisse erfolgt.
Die elektrischen Werte der Vorrichtung nach Fig. 2 dürften aus folgenden Beispielen ersichtlich sein, bei denen die nachstehenden Werte durchgehend verwendet worden sind: Frequenz der Wechselstromquelle: 60 Perio den pro Sehlinde; Grösse des Transformators 10: 15 kVA mit 2\20 Volt Primärspannung und 440 Volt: Sekundärspannung, wobei die Se kundärwicklung einen Widerstand von un gefähr 0,08 Ohne besitzt; Leitungswiderstand im Ladekreis: annähernd 0,065 Ohm;
Induk tionsspule 44, 47: die Primärspule bestand aus 170 Windungen und hatte einen Wider stand von 4 Ohm und eine Induktanz von ungefähr 1240 Mikrohenry; die Sekundär spule 44 bestand aus 12 000 Windungen und hatte einen Widerstand von 2480 Ohm und eine Induktanz von ungefähr 13 Henry; Kapazität des Niederspannungskondensators 61:4 Mikrofarad; Spannung an der Primär spule 47: zirka 100 Volt, wobei ein Höchst wert über die Sekundärspule 44, der über 5000 Volt liegt, erzeugt \wird;
Höchstwert des Stromes durch die Primärspule (oszillo- graphisch festgestellt): ungefähr 0,05 Am pere; Dauer des Stromes durch die Primär spule 47 (oszillographisch festgestellt): un gefähr 1700 Mikrosekunden; Höchstwert des Stromes durch den Luftraum zwischen Elek trode und Werkstück, in der Sekundärspule 44 erzeugt (oszillographisch gemessen) : unge fähr 17 Miniampere; Dauer des obenerwähn ten Funkenstromes (oszillographisch festge stellt): ungefähr 320 Mikrosekunden. Die Gleichstromquelle 65 war ein Ganzwellen gleichrichter mit einem Dreiphasen-Eingangs kreis 220 Volt und einem Gleichstromaus gangswert von 10 kW bei 60 Volt.
Bei nachstehend angeführten Schweissun gen wurde keinerlei Flussmittel verwendet. Beispiel <I>1:</I> Sehweissung voll Messingblech (70ö Cu und 30 ö Zii - Legierung) 0,4 nini dick: l@apazitiit des Kondensators 25: - 140 31i- krofa.rad; die regulierbare Drosselspule 34:
annähernd 768 Mikrolienry; Widerstand der- selben: ungefähr 0,178 Olun; die regulierbare Drosselspule 41: annähernd 1080 Mikrohenry; Widerstand derselben: ungefähr 0,23 Ohm; Primärstrom des Transformators 10: unge fähr 48 Ampere; Gleichstrom vom Gleich richter 65: annähernd 10 Ampere. Beide Ströme wurden an Messgeräten, die in den be treffenden Stromkreisen angebracht waren, abgelesen. Lineare Geschwindigkeit der Schweissoperation: ungefähr 2,5 m pro Mi nute.
Resultat: eine gleichförmige, dichte und dehnbare Schweisse mit ausgezeichneter Durchdringung, absolut gasdicht. Schweissen an verschiedenen Rohrenden mit einem Innen durchmesser von 38 mm, die aus Streifen von obenerwähntem Blech hergestellt waren und stumpf geschweisst wurden, haben sich als gasdicht erwiesen und sehr befriedigende Stärke gezeigt; nach der Wärmebehandlung sind die Enden der Rohre in einer einzigen Operation bis zu 50 mm Innendurchmesser ohne Bruch in der Schweisse erweitert worden.
<I>Beispiel 2:</I> Schweissen von Messingblech (70% Cu und 30 % Zn) 0,5 mm dick: Kapazität des Kondensators 25: - 200 Mikrofarad; die regulierbaren Drosselspulen 34 und 41 hatten annähernd je 1350 Mikrohenry und 0.28 Ohm; Primärstrom des Transformators 10: annä hernd 55 Ampere; Gleichstrom vom Gleich richter 65: annähernd 16,5 Ampere.
Resultat: das gleiche wie in Beispiel 1. <I>Beispiel 3:</I> Einschweissen einer kreisrunden, 1,5 mm dicken Messingscheibe (70% Cu und 30 Zn) als Boden in das Ende .eines Rohrstückes aus Phosphorbronze mit 22 mm Durchmesser und 0,25 mm Wandstärke. Kapazität des Kondensators 25 : -140 Mikrofarad; die regu lierbare Drosselspule 34: annähernd 950 Mikrohenry; Widerstand derselben: annä hernd 0,21 Ohm; die regulierbare Drossel spule 41: annähernd 830 Mikrohenry; Wi derstand derselben: ungefähr 0,19 Ohm; Primärstrom des Transformators 10: an nähernd 23,6 Ampere; Gleichstrom von der Gleichstromquelle 65: annähernd 5,5 Ampere. Resultat: eine gleichförmige und gutaus gebildete Schweisse, absolut gasdicht.
<I>Beispiel</I> Schweissen von Aluminiumblech 0,8 mm dick. Kapazität des Kondensators 25: - 140 Mikrofarad; die regulierbare Drosselspule 34: annähernd 770 Mikrohenry; Widerstand der selben: annähernd 0,175 Ohm; die regulier bare Drosselspule 41: annähernd 1080 Mikro- henry;Widerstand derselben: annähernd 0,23 Ohm; Primärstrom des Transformators 10: annähernd 48 Ampere; Gleichstrom von der Quelle 65: annähernd 13 Ampere; Lineare Geschwindigkeit der Schweissoperation: an nähernd 3 m pro Minute (Höchstgeschwindig keit der ausgenutzten Installation).
Resultat: Sehr zufriedenstellende Schweisse mit ausgezeichneter Durchdringung, keine Porosität, Rohr mit 38 mm Innendurch messer, aus einem Aluminiumstreifen beste hend und stumpf geschweisst, konnte nach der Wärmebehandlung leicht auf 45 mm und mehr, ohne Bruch in der Schweisse, erweitert werden.
<I>Beispiel 5:</I> Schweissen von warmgewalztem Stahl blech von 0,75 mm Dicke. Kapazität des Kondensators 25: - 140 Mikrofarad; die regulierbare Drosselspule 34: annähernd 830 Mikrohenry; Widerstand derselben: annä hernd 0,188 Ohm; die regulierbare Drossel spule 41: annähernd 1330 Mikrohenry; Wi derstand derselben: annähernd 0,28 Ohm; Primärstrom des Transformators 10: an nähernd 60 Ampere: Gleichstrom aus der Quelle 65: annähernd 13 Amp6re.
Resultat: die Schweisse absolut zufrieden stellend; die etwas begrenzte Durchdringung deutete auf einen grösseren Kraftbedarf hin, der mit der ausgenutzten Installation nicht zu erzielen war.
Die Lade- und Entladetätigkeit des Kon- densators 25 in einer solchen Installation wie der in Fig. 2 gezeigten und mit Verwendung der obenerwähnten Werte ist photo-oszillo- graphisch erforscht worden und wies fol gende Daten für die verwendeten, nachste hend angegebenen Werte der Schaltungsele mente und der Stromwerte auf: Kapazität des Kondensators 25: - 140 Mikrofarad; die regulierbare Drosselspule 34: annähernd 1000 Mikrohenry; Widerstand derselben: an nähernd 0,22 Ohm; die regulierbare Drossel spule 41: annähernd 830 Mikrohenry;
Wider stand derselben: annähernd 0,19 Ohm; Pri märstrom des Transformators 10: annähernd 45 Ampere. Gleichstrom aus der Quelle 65: annähernd 9,5 Ampere.
Die oszillographisch festgestellten Werte sind: Höchstwert des Ladestromes des Kon- densators 25: ungefähr 63 Ampere; zwischen dem Start des Ladestromes und dessen Höchstwert verflossene Zeit: annähernd 450 Mikrosekunden;
Gesamtdauer des Lade stromes des Kondensators 25: ungefähr 1800 Mikrosekunden; der Höchstwert des Entladestromes des Kondensators 25, der die intermittierenden Impulse in der resultieren den Entladung zwischen der Schweisselek trode und dem Werkstück darstellt: unge fähr 171 Ampere; der Höchstwert der Ka thodenstromdichte der intermittierenden Im pulse: ungefähr 68 Ampere pro Quadratmilli meter, also ungefähr 6800 Ampere pro Qua dratzentimeter (die Entladungsfläche wurde durch die Messung des von einer einzigen Stromentladung in einer polierten Fläche er zeugten Brennflecks bestimmt); zwischen dem Start der Entladung des Kondensators 25 und deren Höchstwert verflossene Zeit: annähernd 700 Mikrosekunden:
Gesamtdauer der Entladung des Kondensators 25: unge fähr 1580 Mikrosekunden; der Höchstwert der von der Gleichstromquelle herrührenden Entladung zwischen der Elektrode und dem Werkstück: ungefähr 17 Ampere; der Höchstwert der Kathodenstromdichte der zuletztgenannten Entladung: ungefähr 6,4 Ampere pro Quadratmillimeter oder 640 Am- pere;Quadratzentimeter; der Höchstwert der Kathodenstromdichte der resultierenden Ent ladung zwischen der Elektrode und dem Werkstück: annähernd 74,4 Ampere pro Quadratmillimeter, also 7440 pro Quadrat zentimeter.
Die vorstehend angegebenen Daten geben ein deutliches Bild des Entlademechanismus, und - obwohl sie sich auf eine besondere Installation und auf eine bestimmte Einstel lung derselben beziehen - zeigen sie deut lich die Merkmale des vorliegenden Verfah rens.
Die am meisten auffallende Tatsache ist die sehr hohe Kathodenstromdichte, die wäh rend der Entladung erreicht wird und die davon folgende sehr kurze Zeit, während der die resultierende Entladung tatsächlich die Schmelzung des Werkstückes beeinflusst. Die Kathodenstromdichte hat einen Höchst wert, der zwei- oder mehrmal so gross ist als jeder bisher verwendete Wert unter Benut zung identischer Elektroden und bei Schwei- ssung von gleichem Material.
Das nächste wichtige Merkmal des be schriebenen Verfahrens ist die sehr kurze ; Zeit, während der die resultierende Ent ladung tatsächlich die Schmelzung des Werk stückes beeinflusst. Obwohl die Gesamtdauer der resultierenden Entladung einen Wert von 1500 Mikrosekunden oder möglicherweise einen etwas längeren Wert haben kann, wird praktisch gesprochen ein Drittel oder mehr (je nach der Wärmecharakteristik des Werk stückes) dieser an sich ziemlich kurzen Zeit dauer für die Vorerwärmung der Schweiss stelle und teilweises Glühen des Materials nach dem Schweissen verwendet, so dass die tatsächliche Schmelzung an der Schweissstelle nur ungefähr während 1000 Mikrosekunden oder während kürzerer Zeit stattfindet.
Die ser sehr kleine Bruchteil einer Sekunde ge nügt nicht für die Bildung einer nennens werten Menge einer schädlichen Verbindung, wie Oxyde, Nitride usw., und für die Ver unreinigung der Masse oder der Oberfläche der geschmolzenen Stellen. Die Zusammen schmelzung der erwähnten Stellen wird daher durch keine erwähnenswerte Oberflächen haut aus Fremdstoffen gehemmt, und zwar wird dies erreicht, ohne einen Schutzfluss zu verwenden, und das Resultat ist eine Schweisse, deren Oberfläche und deren Masse praktisch gesprochen<I>ganz</I> frei ist von den obenerwähnten, schädlichen Verbindungen. Hierdurch ist auch die Möglichkeit gegeben, nach diesem Verfahren ein so schwer zu schweissendes Metall, wie Aluminium, zu schweissen.
Vorzugsweise werden also inter- mittente Entladungsimpulse benutzt mit einer Kathodenstromdichte von mindestens 3000 Ampere pro Quadratzentimeter und einer Dauer von 200 bis 5000 Mikrosekunden.
Ein anderes bezeichnendes Merkmal des beschriebenen Verfahrens ist die ziemlich steile Front der Entladung zwischen der Schweisselektrode und dem Werkstück, näm lich das schnelle Steigen und das darauffol gende verhältnismässig langsame Abnehmen des Entladungsstromes. Wesentlich kürzere Zeit ist erforderlich, damit der Entladungs strom seinen Höchstwert erreicht, als für das Heruntergehen von dem erwähnten Höchstwert auf Null.
Die Kombination der verhältnismässig hohen Spannung, die zwischen Elektrode und Werkstück während der Entladung vorliegt und in hohem Masse die Elektronen in deren Kollisionstätigkeit in der Plasmaregion der Entladung beschleunigt, die steile Ent ladungsfront, die hohe Stromdichte und die sehr kurze Dauer der ganzen Erscheinung er zeugen einen Effekt, der mit einem Hammer schlag auf die Schweissstelle verwandt ist, so dass die Dichte der Schweisse erheblich erhöht wird, und dass in Fällen, wo eine magnetische Blaswirkung auftreten will, die Wirkung dieser Blaseerscheinung auf die Entladung wenn auch nicht vollständig aufgehoben, so doch in hohem Grade reduziert wird.
In gewissen Fällen ist es wünschenswert, den Entladekreis mit Mitteln für die Ver meidung sogenannter "induktiver Rück schläge", die durch die angehäufte und ver teilte Induktanz in dem erwähnten Kreis ver ursacht werden, zu versehen. In den Aus führungsformen nach Fig. 1 und 2 streben die Drosselspulen 34 und 41 und die verteilte Induktanz in dem aus den Teilen 23, 28, 33, 35, 36, 37 und 38, 39, 40, 42 und 24 beste henden Kreise darnach, den Kondensator 25 bis auf ein Potential zu laden, das dem Po tential entgegengesetzt ist, das während des sen Ladung mittels des Transformators 10 herrscht, und eine Vorrichtung zur Verhin derung einer solchen entgegengesetzten La dung kann erwünscht sein.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die gerade mit einer Vorrichtung versehen ist. um "induktiven Rückschlag" zu verhindern. Bei einer Gleichrichterröhre 73 von Bogen entladungstyp, die von einem verhältnismässig starken Strom bei verhältnismässig niedriger "Vorwärts"-Spannung passiert werden kann, ist die Anode 74 durch einen Leiter 75 an den Leiter 42 angeschlossen. und die Kathode 76 ist durch den Leiter 77 an den Leiter 33 angeschlossen.
Wenn die Entladung des Kondensators 25 stattfindet, ist also die Stromzufuhr aus dieser Quelle durch die Röhre 73 blockiert, weil der Potentialunter- schied zwischen den Leitern 32 und 42, der durch die Entladung des Kondensators 25 entstanden ist, im Verhältnis zur Röhre 73 entgegengesetzt ist. Aus demselben Grunde kann weder die Entladung des Hochspan nungshilfskreises noch die zwischen den Lei tern 35 und 40 mittels der Gleichstromquelle 65 beibehaltene Spannung einen Strom durch die Röhre 73 verursachen.
Jeder Tendenz der Induktanz im Entladungskreis, infolge schnellen Sinkens des darin enthaltenen magnetischen Feldes dem Kondensator eine entgegengesetzte Ladung zu geben, ist jedoch effektiv vorgebeugt, da die Röhre 73 als Zweigleitung für Strom dient. der aus Span nungen resultiert, die in den gesammelten Induktivitäten 34 und 41 sowie in den ver teilten Induktivitäten in dem aus den Teilen 33, 35, 36, 37 und einem Teil von 42 beste henden Kreis erzeugt werden.
Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schweissvorrichtung ist in der Hauptsache dieselbe wie diejenige der in Fig. 2 gezeig ten Vorrichtung, was bei einem Vergleich der beiden Schemas deutlich ersichtlich sein dürfte. Bei den in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Aus führungen wird nur jede Halbwelle des Wechselstromes ausgenutzt, um die intermit tierenden, gleichgerichteten Entladungsim pulse hervorzubringen. Man kann aber auch eine Ausführungsform vorsehen, bei der jede Halbperiode des Wechselstromes ausgenutzt wird, so dass man eine Verdoppelung der An zahl Entladungen pro Sekunde erhält.
Dies kann erwünscht sein, wenn man mit Metall stiieken mit verschiedenen Eigenschaften und von verschiedener Dicke zu tun hat, oder um die Geschwindigkeit der Relativbewe gung zwischen Elektrode und Arbeitsstück mit Rücksicht auf die grössere Anzahl Ent ladungen pro Zeiteinheit zu erhöhen. Ein derartiger Kreis, der in Fig. 4 wiedergegeben ist, kann im allgemeinen als aus zwei unter sich verbundenen Stromkreisen bestehend be zeichnet werden, die den in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Typ aufweisen, jedoch ein geeignetes Mittel enthalten, um eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Stromkreishälften zu verhindern, während die betreffenden Halbperioden des Wechsel stromes ausgenutzt werden.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungs form ist die Primärwicklung 100 des Trans formators 101 mittels der Leiter 102 an eine einphasige. Wechselstromquelle angeschlossen. Die Primärwicklung kann dadurch, dass sie mit mehreren Abzapfungen 103 versehen ist, justiert werden. Die Sekundärwicklung des Transformators ist nicht geteilt, wie in Fig. 1 und 2 angegeben, ihre Aussenenden sind viel mehr mittels der Leiter 105 und 106 an die Kathoden 107 und 108 von zwei mit Gas gefüllten, gittergesteuerten Entladungsröh ren<B>1.09</B> und 110 angeschlossen, deren Gitter 111 und 112 zusammen mit den Kathoden 1.07 und 108 mittels der Leiter 113 bezw. 114 an besondere Zündregulierkreise angeschlos sen sind, die eine geeignete Zündregelung hervorbringen;
beispielsweise synchron ge triebene Kontaktoren, die mit Bürsten aus gerüstet sind, wie für die Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Anoden 115 und<B>116</B> in den Röhren 109 und 110 sind mittels der Leiter 117 und<B>118</B> an die negativen Platten 119 und 120 zweier Kon densatoren 121 und 122 angeschlossen.
Die Leiter 105 und 106 sind mittels Lei ter 123 bezw. 124 an mit Gas gefüllte, gitter gesteuerte Entladeröhren 125 und 126 ange schlossen, die beide die gleiche Funktion wie die beschriebene Röhre 16 in Fig. 1 haben. Die erwähnten Röhren 125 und 12F> sind mit tels Leiter 127 und 128 mit den positiven Platten 129 und 130 der Kondensatoren 121 und 122 verbunden. Der Leiter 127 ist mit tels eines Leiters 131 mit einer mit Gas ge füllten, gittergesteuerten Entladeröhre 132 verbunden, und der Leiter 128 ist in ähn licher Weise mittels eines Leiters 133 mit einer mit Gas gefüllten, gittergesteuerten Entladeröhre 134 verbunden, wobei die Funk tion der Röhren 132, 134 mit der Funktion der Röhre 28 in Fig. 1 übereinstimmt.
Die Kathode der Röhre 132 ist mittels der veränderlichen Drosselspule 135 an den Leiter 136 angeschlossen, der mittels des Lei ters 137 an die Schweisselektrode 138 ange schlossen ist, und die Kathode der Röhre 134 ist mittels der veränderlichen Drosselspule 139 an den Leiter 140 angeschlossen, der auch an den Leiter 137 angeschlossen ist.
Dieser Leiter 137 ist auch mit einer Gleichstrom quelle verbunden, beispielsweise mit einem Generator oder einem Wechselstromgleich- richter. Mit 141 ist ein Gleichrichter be zeichnet, dessen positiver Anschluss durch einen Leiter 142 und einen veränderlichen Widerstand 143 mit der Anode in einer Halb wellengleichrichterröhre 144 von Entladungs typ verbunden ist, zum Beispiel der gleichen Art wie die Röhre 69 (Fig. 2). Die Kathode der Röhre 144 ist mittels eines Leiters 145 mit dem Leiter 137 verbunden, wobei die Gleichrichterröhre 144 hier wie ein gleich richtendes Ventil wirkt, wie es die Röhre 69 in der Vorrichtung nach Fig. 2 tut.
Der nega tive Anschluss der Gleichstromquelle 141 ist durch den Leiter 146 mit einem Leiter 147 verbunden, der mit seinem einen Ende mit dem die Werkstücke 149 und 150 tragenden Tisch 148 und mit seinem andern Ende mit einer veränderlichen Drosselspule 151 verbun den ist, die an einen Leiter 152 angeschlos sen ist, der seinerseits an den Leiter 118 an geschlossen ist.
Mit den Leitern 137 und 147 sind auch zwei Niederenergie-Hochspannungshilfskreise zwecks Ionisierung des gasförmigen Me diums im Raum zwischen der Elektrode und den Werkstücken angeschlossen. Der Leiter 137 ist mittels eines Leiters 153 mit der Sekundärspule 154 in einer Induktionsspule mit offenem Kern verbunden, wobei das ent gegengesetzte Ende der Sekundärspule 154 mittels eines Leiters 155 an eine Halbwellen gleichrichterröhre 156 mit verhältnismässig hoher Sperrspannung angeschlossen ist. Die Anode der Röhre 156 ist mittels eines Leiters 157 mit dem Leiter 147 verbunden, der an den Arbeitstisch angeschlossen ist.
Mit dem Leiter 153 ist auch ein Leiter 158 verbun den, der sich bis zu einer Sekundärspule 159 in einer zweiten Induktionsspule mit offenem Kern und von gleicher Art wie die Induk tionsspule 154 erstreckt. Die Sekundärspule 159 ist mit ihrem einen Ende mit einer Halb wellengleichrichterröhre 160 verbunden, deren Anode durch einen Leiter 161 mit dem Leiter 157 verbunden ist.
Jede der Sekundärspulen 154 und 150 steht mit einem besonderen greis für Indu- zierung der darin enthaltenen, verhältnis mässig hohen Spannung in Verbindung, und da die beiden Kreise identisch sind, dürfte es genügen, den einen der beiden Kreise zu beschreiben. In beiden Kreisen werden die gleichen Überweisungen verwendet.
Mit jeder der Sekundärspulen arbeitet eine Primärspule 162, deren eines Ende mittels eines Leiters 163 mit der Kathode in einer kleinen Halbwellengleichrichterröhre 164 ver bunden ist, desgleichen auch mit der posi tiven Platte in einem Kondensator 165 mit verhältnismässig niedrigem Spannungswert. Die Röhre 164 ist von gasgefülltem Typ und kann bei verhältnismässig niedriger "Vor- wärts"-Spannung von einem verhältnismässig starken Strom passiert werden.
Das andere Ende der Primärspule 162 ist mittels eines Leiters 166 mit der Anode in einer mit Gas gefüllten, gittergesteuerten Entladeröhre 167 j verbunden, deren Gitter und Kathode mittels des Leiters 168 mit einem Zündregulierkreis verbunden sind. Die Kathode der Röhre<B>167</B> ist mittels eines Leiters 169 mit der nega tiven Platte des Kondensators 165 verbunden.
Die Anode der Röhre 164 und der Leiter 169 sind mittels der Leiter 170 bezw. 171 mit den Ausgangsklemmen eines Induktionsreglers 172 verbunden. Die Induktionsregler der beiden Primärkreise sind so eingestellt, dass sie die betreffenden Niederspannungskon densatoren 165 wechselweise laden, so dass jeder Regler eine entsprechende Halbperiode des Wechselstromes auswertet; oder mit an dern Worten die Induktionsregler sind so ein gestellt, dass sie im Verhältnis zueinander 180 elektrische Grade aus der Phase sind.
Bezüglich der Arbeitsweise der Vorrich tung dürfte es genügen, hier kurz darauf hin zuweisen, dass die erste Hälfte jedes Wech sels durch die Sekundärwicklung 104, deren Spannungsvektor in seiner Richtung mit der Vorwärtsspannung der Röhren 126 und 109 übereinstimmt, den Kondensator 121 laden wird, wenn die Röhren 126 und 109 ge zündet sind.
Es ist offenbar, dass die Ent ladung durch die Röhren 126 und 109 gleich zeitig erfolgen muss, und daher müssen die selben zu gleicher Zeit mittels des oben erwähnten Zündregulierorganes gezündet wer den; wenn also die Röhren 126 und 109 ge zündet haben, wird der Kreis von der Se- kundärwicklung 104 durch die Röhre 126, den Leiter 128, den Kondensator 121, die Leiter 118 und 117, die Röhre 109 und den Leiter 105 sowie das andere Ende der Se kundärwicklung 104 komplettiert.
Während der zweiten Halbperiode erzeugt die Sekun därwicklung eine Vorwärtsspannung hinsicht lich der Röhren 125 und 110, und der andere Kondensator 122 wird geladen, wenn die Röhren 125 und 110 gleichzeitig gezündet haben, wobei der Kreis sich dann wie folgt zusammensetzt: Die Leiter 105 und 123, die Röhre 125, der Leiter 127, der Kondensator 122, die Leiter 118 und 117, die Röhre 110 und der Leiter 106 zur Sekundärwicklung 104.
Nach Zündung der Röhre 134 im rich tigen Augenblick, wie in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 1 erklärt wurde, wobei die Röhren 1.26 und 109 nicht gezündet haben, wird der Kondensator durch den Ar beitskreis geladen, der die Röhre 134, die veränderliche Drosselspule 139, die Leiter 140 und 137, die Schweisselektrode<B>138,</B> die Werkstücke 149, 150, den Arbeitstisch 148, den Leiter 147, die veränderliche Drossel spule 151 und die Leiter 152 und<B>118</B> um fasst. Die Röhre 134 wird in Übereinstimmung mit den Erklärungen betreffend Fig. 1 ge zündet, also nach einer geeigneten Pause zwi schen der Lade- und Entladetätigkeit.
Wenn in Übereinstimmung hiermit die Röhre 132 gezündet hat, wobei die Röhre 125 keinen Strom leitet, wird der Kondensator l22 durch den aus den Teilen 127, 131, 132, 135, 136, 137, 138, 149 und 150, 148, 147, 151, 152 und 118 bestehenden Arbeitskreis entladen.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hält die Gleichstromquelle 141 während der ganzen Zeit durch das Gleichrichtungsventil 144 eine Gleichspannung zwischen der Schweisselektrode 138 und den Werkstücken 149 und 150 aufrecht, was zu einer entspre chenden Entladungskomponente durch den Luftraum führt, wobei die andere Kom ponente - die Entladung von den Konden satoren 121 und 122 - gleichzeitig erfolgt mit der Luftraumionisierung mittels des Hochspannungshilfskreises.
In den auf den Zeichnungen gezeigten Beispielen sind die mit Gas gefüllten, gitter gesteuerten Entladungsröhren und Halb wellengleichrichterröhren mit indirekt bezw. direkt erwärmter Kathode versehen, was bei den zur Zeit zugänglichen Röhren vorzu ziehen ist, aber die Erfindung beschränkt sich nicht auf Röhren mit in dieser Weise erhitzter Kathode. Für die Zündregelung sind synchron getriebene Kontaktoren ange geben worden, aber auch andere geeignete Vorrichtungen als die erwähnte mechanische Anordnung können zur Anwendung gelan gen. Als Stromunterbrecher sind vorzugs- weise mit Gas gefüllte, gittergesteuerte Ent ladungsröhren vom Gittertyp Thyratronröh- ren angegeben worden, da derartige Röhren die zur Zeit gebräuchlichsten sind, die die richtigen Eigenschaften aufweisen.
Es kön nen jedoch auch andere Typen regulierbarer Elektronen- oder Bogenentladungsvorrichtun gen verwendet werden, beispielsweise die so genannten Jonventile, die im Prinzip aus dem amerikanischen Patent Nr.1850967 her vorgehen, oder einige andere, mehr oder weniger mechanische Typen, beispielsweise Schalter, die auf den in den amerikanischen Patentschriften Nr.<B>1851</B>704,<B>1819</B> 633, <B>1930</B> 933 und 2<B>051708</B> angegebenen Grund sätzen basiert sind. Die Schweissung kann ohne Verwendung von Flussmitteln ausge führt werden, wenn auch, falls erwünscht, Flussmittel verwendet werden könnten.