CH390407A - Verfahren zum Betrieb eines Schweisslichtbogens - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Schweisslichtbogens

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CH390407A
CH390407A CH553160A CH553160A CH390407A CH 390407 A CH390407 A CH 390407A CH 553160 A CH553160 A CH 553160A CH 553160 A CH553160 A CH 553160A CH 390407 A CH390407 A CH 390407A
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CH
Switzerland
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welding
arc
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auxiliary discharge
discharge path
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CH553160A
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Tajbl Franz
Gillitzer Max
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Lindes Eismaschinen Ag
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
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    • B23K9/0678Ionization of the arc gap by means of an auxiliary arc

Description


  Verfahren zum Betrieb     eines        Schweisslichtbogens       Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren  zum Betrieb eines Gleichstrom- oder     Wechselstrom-          Schweisslichtbogens    und zusätzlichen stabilisierenden  Unterstützung eines Wechselstromlichtbogens.  



  Es sind bereits     Verfahren    der     erwähnten    Art be  kannt, bei denen eine Erstzündung des Schweisslicht  bogens durch HF- oder Impulsspannungen im Be  reich von 6 bis 10     kV    erfolgt. Da derartig hohe  Spannungsspitzen die gesetzgeberischen Auflagen hin  sichtlich Störungsfreiheit nicht erfüllen, können diese  Verfahren in vielen Ländern nicht verwendet wer  den.  



  Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem in  Verbindung mit dem Schweisskopf eine offene Hilfs  entladungsstrecke verwendet wird, deren Strahlung  auf die Strecke zwischen Schweisselektrode und Werk  stück fällt. Bei nach diesem Verfahren arbeitenden  Vorrichtungen ist es notwendig,     zur    Erstzündung die  Hilfsentladungsstrecke dem Werkstück so weit zu  nähern, dass der Kanal der Hilfsentladungsstrecke  das Werkstück berührt.     Danach    erfolgt dann eine  Zündung des Schweisslichtbogens, welcher durch Ent  fernung des Schweisskopfes vom Werkstück auf die  gewünschte Länge auseinandergezogen werden kann.

    Eine Ausnutzung der Strahlungsionisation der Hilfs  entladungsstrecke zur Erstzündung des eigentlichen  Schweisslichtbogens erfolgt hierbei     nicht.    Der Nach  teil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Hilfs  entladungsstrecke dauernd brennen muss und beim  Betrieb in Luft einem sehr starken Elektrodenver  schleiss ausgesetzt ist. Betreibt man anderseits die  Hilfsentladungsstrecke durch dauerndes Einblasen  von Schutzgas, so entsteht ein unwirtschaftlich hoher  Verbrauch an teurem Schutzgas.  



  Gemäss einem anderen     Verfahren    ist es bekannt,  in gewissem Abstand von einer     Schweisselektrode       eine mit einem Funkengenerator verbundene Hilfs  elektrode anzuordnen, wobei beide Elektroden etwa  gleichen Abstand zum Werkstück besitzen.

   Mit  einem     derartigen    Verfahren kann     zwar    unter ge  wissen Voraussetzungen bei     einmal        brennendem     Schweisslichtbogen eine     Stabilisierung    desselben er  reicht werden, eine Erstzündung von     Gleichstrom-          oder    Wechselstrom-Schweisslichtbögen würde jedoch  denkbar unzuverlässig wirken, so dass eine praktische  Verwendung für den     letztgenannten    Zweck nicht in  Frage kommt.  



  Es sind schliesslich Verfahren bekannt, welche  durch Einblasen eines radioaktiven Gases in die  Strecke zwischen Schweisselektrode und Werkstück  eine Ionisierung derselben bewirken. Da die Strah  lungsenergie radioaktiver Stoffe um Grössenordnun  gen über der Ionisationsenergie der in der Schweiss  lichtbogenstrecke vorhandenen Gase liegt, ist .die  Ionisationswahrscheinlichkeit und damit der Ionisa  tionsgrad für das zwischen Schweisselektrode und  Werkstück     befindliche    Gas gering. Ausserdem sind  strenge Schutzmassnahmen bezüglich radioaktiver  Verseuchung der Umgegend zu treffen, welche das  Verfahren für die Praxis ungeeignet machen.  



  Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung  eines störstrahlungsarmen Verfahrens, insbesondere  zur Erstzündung von Gleichstrom- oder Wechsel  strom-Schweisslichtbögen, bei dem eine Berührung der  Schweisselektrode mit dem Werkstück nicht notwen  dig ist. Erreicht wird dies     erfindungsgemäss    dadurch,  dass an die Schweisselektrode und das Werkstück  eine     Zündspannung    aus HF- oder Impulsgeneratoren  angelegt wird, dass eine offene Hilfsentladungsstrecke  verwendet wird, deren Strahlung auf die     Strecke    zwi  schen Schweisselektrode und Werkstück fällt, dass die       Hilfsentladungsstrecke    ausserhalb des Schweissbren-      ners oder innerhalb der Brennerdüse angeordnet wird,

    und dass die Hilfsentladungsstrecke entweder als  Lichtbogen betrieben oder     an        eine        HF-    oder Impuls  spannung angelegt wird, die synchron zu der     Zünd-          spannung    ist.  



  Durch diese     Massnahmen    wird, wie sich zeigte,  nicht nur eine stabilisierende Unterstützung eines  Wechselstrom-Lichtbogens bewirkt, sondern auch  eine bisher unerreichte Sicherheit bei der Erstzün  dung von Gleichstrom- und Wechselstrom-Schweiss  lichtbögen, insbesondere dann, wenn infolge gesetz  geberischer Auflagen die dem Schweisslichtbogen un  terlagerte HF- oder Impulsspannung kleiner als  3 kV ist und der Elektrodenabstand bis zu 5 mm  beträgt.  



  Beispielsweise     Ausführungsformen    des     Erfin-          dungsgegenstandes    werden anhand der Zeichnung  nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:  Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung  zur Ausübung des Verfahrens, und  Fig. 2 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel zur  Ausübung des     Verfahrens.     



  Gemäss Fig. 1 ist in einer Brennerdüse 1 durch  eine Keramikplatte 2     mit    einer konzentrischen Boh  rung 3 und eine durch diese ragende     Spannzange    4  eine Wolframelektrode 5 festgehalten. Die Düse 1  ist mit einem Brenner 6 verschraubt, welcher zusam  men     mit    der Düse 1 die Keramikplatte 2 in ihrer  Lage festhält. Der Abstand zwischen der Elektrode 5  und einem Werkstück 7 beträgt bei dieser Ausfüh  rungsform etwa 4 bis 5 mm. Die Elektrode 5 und  das Werkstück 7 sind sowohl mit einer Schweiss  stromquelle 8 als auch mit einer     parallel    hierzu ge  schalteten HF- oder Impulsspannungsquelle 9 ver  bunden.

   Die     Spannungsquelle    9 arbeitet     hierbei    auf  den üblichen Frequenzen im Bereich von 100 bis  500     kHz.    Der Ausgang der     Spannungsquelle    9 ist  sowohl mit der Elektrode 5 als auch mit der Düse 1  über einen Kondensator 10 verbunden. Statt des  Kondensators 10 kann auch ein Widerstand 11 oder  eine Drossel 12 in den Stromkreis geschaltet werden.

    Bei     Inbetriebnahme    der     Spannungsquelle    9 entsteht  hierbei zwischen der Düse 1 und der Spannzange 4  in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der     Keramik-          Scheibe    2 eine Gashilfsentladung, deren Licht in  einem Strahl 13 auf den zwischen der Elektrode 5  und dem Werkstück 7 befindlichen Zwischenraum  fällt. Infolge der hierbei entstehenden Ionisation er  folgt dann eine Zündung des Schweisslichtbogens  zwischen der Elektrode 5 und dem Werkstück 7.

    Die Bauelemente 10 bis 12 dienen zur Begrenzung  der von der Hilfsentladungsstrecke aufgenommenen  Energie und werden vorzugsweise so dimensioniert,  dass die der Hilfsentladungsstrecke zugeführte Teil  energie etwa 10 % der dem Schweisslichtbogen ein  geführten HF- oder Impulsenergie beträgt.  



  Folgende Werte haben sich als günstig erwiesen:  5 000 bis 10 000 pF für den Kondensator 10,  50 000 bis 3 000 Ohm für den Widerstand 11,  100  H bis 50 mH für die Drossel 12.    Durch geeignete Wahl der Bauelemente 10 bis  12 kann erreicht werden, dass die Phasenverschiebung  zwischen Hilfsfunken und Hauptfunken beim Zün  den des Schweisslichtbogens     nicht    zu gross wird.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die  HF- oder Impulsspannungsquelle 9 über die Bau  elemente 10, 11 oder 12 an eine ausserhalb des  Schweissbrenners 6 angeordnete Hilfsentladungs  strecke 14 angeschlossen, von deren Elektroden 15  und 16 eine Strahlung 17 auf die Strecke zwischen  der Schweisselektrode 5 und dem Werkstück 7     fällt.     Die übrigen Bauteile entsprechen denjenigen in Fig. 1  und sind mit gleichen     Bezugsziffern    versehen. Die  Ausführungsform von Fig. 2 ist besonders vorteilhaft  bei automatischen Schweissanlagen mit bewegtem  Werkstück und     stillstehendem    Brenner anwendbar.

    Auch bei     Handschweissbrennern    ist diese     Ausführung     konstruktiv oft leichter     ausführbar    als diejenige von  Fig. 1.  



  Anstatt an die HF- oder Impulsspannungs  quelle 9 kann die Hilfsentladungsstrecke 14 auch  an eine     Niederspannungsquelle    angeschlossen sein  und als Lichtbogen brennen. Damit in diesem Fall  der     Hilfslichtbogen    nicht nach jeder Schweisspause  neu gezündet werden muss, und im Interesse einer  langen Lebensdauer der Elektroden 15 und 16, wird  eine geringe Menge Schutzgas, vorzugsweise 0,5 1  Argon pro Minute, in die Hilfsentladungsstrecke 14  eingeleitet. Durch das Schutzgas kann die     Zündspan-          nung    so weit herabgesetzt und der Abstand zwischen  den Elektroden 15 und 16 entsprechend vermindert  werden, dass eine Erstzündung der Hilfsentladungs  strecke durch einen Spannungsimpuls mit Sicherheit  erfolgt.  



  Wird die Hilfsentladungsstrecke in Fig. 1 oder 2  durch eine HF- oder Impulsspannungsquelle betrie  ben, so sollte die Entfernung zwischen Schweissstelle  und Hilfsentladungsstrecke nicht über 15 cm betra  gen. Lässt man hingegen die Hilfsentladungsstrecke  mit Stromstärken von 0,5 bis 5 A als Lichtbogen  brennen, so kann die Entfernung von der     Schweiss-          lichtbogenstrecke    bis zu 50 cm betragen.  



  Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann  die mit Stromstärken bis zu     maximal    5 A als Licht  bogen brennende Hilfsentladungsstrecke auch von  einem Teil der Energie der     Spannungsquelle    9 über  lagert sein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Betrieb eines Gleichstrom- oder Wechselstrom-Schweisslichtbogens ohne Kontaktbe- berührung zwischen Elektrode und Werkstück, mit zusätzlicher stabilisierender Unterstützung des Wech- selstrom-Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schweisselektrode (5) und das Werkstück (7) eine Zündspannung aus HF- oder Impulsgenerato ren (9) angelegt wird, dass eine offene Hilfsentla dung verwendet wird, deren Strahlung (13, 17) auf die Strecke zwischen Schweisselektrode (5) und Werk stück (7) fällt,
    dass die Hilfsentladungsstrecke ausser- halb des Schweissbrenners oder innerhalb der Bren nerdüse (1) angeordnet wird, und dass die Hilfsent ladungsstrecke entweder als Lichtbogen "betrieben oder an eine HF- oder Impulsspannung gelegt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für den Betrieb der Hilfsentla dungsstrecke von der für die Spannungsüberlagerung der Strecke Schweisselektrode (5) - Werkstück (7) vorhandenen HF- oder Impulsspannungsquelle (9) eine Teilenergie abgezweigt wird. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Teilenergie etwa 10 vorgesehen werden. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Hilfsentladungsstrecke mit einem Gleichstromlichtbogen von 0,5 bis 5 A be trieben wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfslichtbogen in einer Edelgasatmosphäre betrieben wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweisslichtbogen von einer Schutzgasatmosphäre umgeben wird.
CH553160A 1959-07-08 1960-05-13 Verfahren zum Betrieb eines Schweisslichtbogens CH390407A (de)

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DE1095966B (de) 1960-12-29

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