CH645052A5

CH645052A5 - Verfahren und vorrichtung zum zuenden eines gleichstromschweisslichtbogens, insbesondere beim schutzgaslichtbogenschweissen mit nicht abschmelzender elektrode von leichtmetallen.

Info

Publication number: CH645052A5
Application number: CH94580A
Authority: CH
Inventors: Max Gillitzer; Walter Kopp
Original assignee: Messer Griesheim Gmbh
Priority date: 1979-02-07
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1984-09-14
Also published as: FR2448411A1; DE2904481A1; GB2042956A; FR2448411B1; SE8000998L; GB2042956B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er beispielsweise aus der von der Anmelderin in Handbuchform herausgegebenen Broschüre 35.0007, «Schutzgasschweissen» auf Seite 84 und 85 bekannt geworden ist. Versuche und Anwendungen mit diesem Gleichstromschweissen von Aluminium mit der Wolfram-Elektrode am Minuspol, hat gezeigt, dass während des Schweissens trotz Minuspolung der Elektrode die Oxyd-Haut des zu verschweissenden Aluminiums zerstört wird, was auf die hohe Wärmekonzentration, insbesondere bei der Verwendung von Helium oder einem Argon-Melium-Gemisch als Schutzgas zurückgeführt wird. Da darüber hinaus mit diesem Gleichstromschweissverfahren höhere Schweissgeschwin-digkeiten, weniger Verzug, kleinere Wärmeeinflusszone gegenüber dem Wechselstromschweissen von Aluimnium festgestellt worden sind, eignet sich aufgrund dieser Vorteile das Gleichstromschweissen von Aluminium, insbesondere für das vollmechanisierte Schweissen.

Insbesondere beim vollmechanisierten Schweissen ist jedoch eine einwandfreie Zündung des Gleichstromschweiss-lichtbogens erforderlich, damit der Automatisierungseffekt durch nichtgezündete Lichtbögen nicht verschlechtert oder gar aufgehoben wird. Die Praxis hat gezeigt, dass beim Gleichstromschweissen von Aluminium mit der Wolfram-Eletkrode am Minuspol ein reproduzierbares Zündverhalten nicht erreicht werden kann. Dies wird insbesondere darauf zurückgeführt, dass infolge der zu Beginn eines Schweiss-vorganges kalten Wolfram-Elektrode und der Minuspolung ein Lichtbogen sich nicht an einem festen Punkt (Elektrodenspitze) ansetzt, sondern der Ansatzpunkt auf der Oberfläche der Elektrode «herumtanzt» und sich von der Elektrodenspitze wegbewegt.

Es wurde versucht, dieses unbefriedigende Zündverhalten durch Änderungen der Elektrodenzusammensetzung, insbesondere durch Erhöhung des in den Wolfram-Elektroden üblicherweise vorgesehenen Thorium-Gehaltes zu verbessern. Wie Untersuchungen gezeigt haben, konnten auch mit derartigen Elektroden keine besseren Zündeigenschaften erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, um die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und um insbesondere beim Gleichstromschweissen mit einer Wolfram-Elektrode am Minuspol das Zündverhalten zu verbessern, wobei auch der Einsatz in vollmechanisierten Schweissanlagen angestrebt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass zum Zünden des Lichtbogens Elektrode und Werkstück kurzzeitig umgepolt werden, derart, dass die Elektrode an dem Pluspol und das Werkstück an dem Minuspol der Stromquelle angeschlossen ist und dass ferner im umgepolten Zustand ein Zündimpuls zwischen Elektrode und Werkstück zugeführt wird.

Damit wird ein sicheres und reproduzierbares Zündverhalten erreicht, was insbesondere darauf zurückgeführt wird, dass infolge der Pluspolung der Elektrode in Verbindung mit dem Zündimpuls ein Lichtbogen sich an der Spitze der Elektrode ansetzt ohne «herumzutanzen». Dies bewirkt, dass die Elektrode punktförmig in kürzester Zeit erhitzt und die Ausbildung eines stabilbrennenden Lichtbogens ermöglicht wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Dauer der Umpolung nur Bruchteile von Sekunden und insbesondere unter einer Sekunde liegt. Die Zeit der Umpolung wird dabei von Schutzgasart und Elektrodendurchmesser sowie dem eingestellten Schweissstrom bestimmt, wobei bei kleinen Schweissströmen und kleineren Elektrodendurchmessern die Dauer der Umpolung kleiner ist als bei kleinen Schweissströmen und Elektroden mit grösseren Durchmessern.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, die das Schaltschema von zwei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zeigen.

Die Vorrichtungen der Fig. 1 und 2 weisen je eine Stromquelle 10, 20 mit einem Pluspol 11 und einem Minuspol 12 auf. Beide Pole 11, 12 sind über einen Polumschalter 13 mit einer nicht abschmelzenden Schweissbrennerelektrode 14 und einem Werkstück 15 verbunden. Ferner ist an die Elektrode 14 und das Werkstück 15 ein Zündgerät 16 angeschlossen. Der Aufbau der Stromquelle 10 sowie der Aufbau des Brenners 14 und der des Zündgerätes 16 ist allgemein bekannt und wird deshalb nicht mehr erläutert. Beispielsweise kann als Stromquelle 10 eine unter der Bezeichnung MULTIWIG vertriebene Stromquelle verwendet werden. Als Zündgerät kann ein elektronischer Impulsgenerator entsprechend der DE-PS 1615 363 Anwendung finden. Der Polumschalter 13 weist zwei Schaltkontakte 13a, 13b auf, die durch ein Zeitrelais 17 in Abhängigkeit von Steuerimpulsen (Leitung 18) aus der Stromquelle 10, 20 betätigt werden. Mit 19 ist eine Leitung zur Betätigung des Zündgerätes 16 bezeichnet. In Fig. 1 erfolgt die Zündung über die Stromquelle 10. Um vorteilhaft einen Polumschalter 13 für kleinere Leistungen einsetzen zu können, wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Zündung über eine Hilfsstromquelle 20 vorgenommen, wobei diese Stromquelle 20 nur für Zündleistung ausgelegt zu werden braucht. Nach Umpolung der Zündhilfsstromquelle 20 erfolgt dann über eine Steuerleitung 21 die Zuschaltung der Hauptstromquelle 10 zum Schweissen.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

645052

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung der Schaltkontakte 13a, 13b ist der Minuspol 11 der Stromquelle mit der Brennerelektrode 14 und der Pluspol 12 der Stromquelle mit dem Werkstück 15 verbunden. Somit befinden sich die Kontakte 13a, 13b in Schweissstellung.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden zum Zünden des Lichtbogens die Elektrode 14 und das Werkstück 15 umgepolt, wozu über die Leitung 18 an das Zeitrelais 17 ein Impuls abgegeben wird, wodurch die Kontakte 13a und 13b in die mit unterbrochenen Linien dargestellte Zündstellung gebracht werden. Zum Auslösen des Zündvorganges wird über die Leitung 19 ein entsprechender Impuls an das Zündgerät 16 gegeben, wodurch letzteres betätigt wird und die Zündimpulse der Elektrode 14 und dem Werkstück 15 zuführt. Die für die Zündung vorgenommene Umpolung der Elektrode 14 und des Werkstücks 15 liegt im Bereich von 5 Bruchteilen einer Sekunde, wobei diese Umpolzeit beispielsweise am Zeitrelais 17 oder an der Stromquelle 10 einstellbar ist. Nach erfolgter Zündung werden über das Zeitrelais 17 und die Polumschalter 13 die Kontakte 13a, 13b wieder in Schweissstellung gebracht, und beim Beispiel nach Fig. 2 io wird die in Schweissstellung geschaltete Stromquelle 10 zugeschaltet.

v

1 Blatt Zeichnungen

Claims

645052

1. Verfahren zum Zünden eines Gleichstromschweiss-lichtbogens, insbesondere beim Schutzgaslichtbogenschweis-sen von Leichtmetallen mit nichtabschmelzender Elektrode, bei dem der Lichtbogen zwischen einer an einen Minuspol einer Stromquelle angeschlossenen Elektrode und einem an den Pluspol der Stromquelle angeschlossenen Werkstück aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zünden des Lichtbogens Elektrode und Werkstück kurzzeitig umgepolt werden, derart, dass die Elektrode an den Pluspol und das Werkstück an den Minuspol der Stromquelle angeschlossen ist und dass ferner im umgepolten Zustand ein Zündimpuls zwischen Elektrode und Werkstück zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Umpolung unter einer Sekunde liegt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stromquelle (10), deren Plus- bzw. Minuspol (11 bzw. 12) über einen Polumschalter

(13) mit einer nichtabschmelzenden Schweissbrennerelektrode

(14) und einem Werkstück (15) in Verbindung steht und ferner durch ein an Elektrode (14) und Werkstück (15) angeschlossenes Zündgerät (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polumschalter (13) ein Zeitrelais (17) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zünden eine Hilfsstromquelle (20) vorgesehen ist, zu der nach erfolgter Zündung eine Stromquelle (10) zum Schweissen zuschaltbar ist und dass ferner der Polumschalter (13) an den Ausgang der Hilfsstromquelle (20) angeschlossen ist (Fig. 2).