DD210227A1 - ARC WELDING METHOD AND WELDING SYSTEM FOR CARRYING OUT THIS METHOD - Google Patents

ARC WELDING METHOD AND WELDING SYSTEM FOR CARRYING OUT THIS METHOD Download PDF

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DD210227A1
DD210227A1 DD23782682A DD23782682A DD210227A1 DD 210227 A1 DD210227 A1 DD 210227A1 DD 23782682 A DD23782682 A DD 23782682A DD 23782682 A DD23782682 A DD 23782682A DD 210227 A1 DD210227 A1 DD 210227A1
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arc
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wire
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DD23782682A
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Boris A Merkulov
Viktor M Chepkalenko
Vitaly V Sedov
Nikolai A Pavlov
Original Assignee
Vsesoj P Konstr Tekhn I Atomno
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Abstract

Die Erfindung ist vorzugsweise zur automatischen UP-Schweissung dickwandiger Werkstuecke mit einer Nahtfuge vorgesehen und kann im Maschinenbau, insbesondere im Energie- und imchemischen Maschinenbau angewendet werden. Waehrend dasZiel eine Erweiterung des Anwendungsgebietes der automatischen UP-Schweissung beinhaltet, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Schweissanlage zu schaffen, bei denen die Wahl der Geschwindigkeit des Drahtvorschubes indie Schweisszone entsprechend einem vorgegebenen pulsierenden Zustand des Lichtbogenstromes ein stabiles Lichtbogenbrennengewaehrleistet. Das wird verfahrensseitig im wesentlichen dadurch erreicht, dass die Lichtbogenstrompulsation durch Erzeugung unipolarer Stromimpulse geschaffen wird, deren Dauer der der Intervalle fuer den Drahtvorschub in die Schweisszone entspricht. Die Vorschubgeschwindigkeit desDrahtes wird fuer eine 0,7-0,9fache Dauer des Intervalls fuer seinenVorschub gleiche Zeit konstant gehalten, dann auf Nullmit einer Verzoegerung reduziert, deren Mittelwert durch den Ausdruck alpha = 1,15-0,21d gegeben wird, worin alpha der Drahtdurchmesser ist. Die Schweissanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens ist in Fig.2 dargestellt.The invention is preferably intended for automatic UP welding of thick-walled workpieces with a seam joint and can be used in mechanical engineering, in particular in energy and mechanical engineering. While the aim of the invention is to expand the field of application of automatic submerged arc welding, the object is to provide a method and welding system in which the choice of wire feed speed into the welding zone in accordance with a given pulsating state of the arc current ensures stable arc burning. This is achieved in terms of the method essentially in that the arc current pulsation is created by generating unipolar current pulses whose duration corresponds to the intervals for the wire feed into the welding zone. The feed rate of the wire is kept constant for a 0.7-0.9 time period of its feedrate equal time, then reduced to zero with a delay whose mean value is given by the expression alpha = 1.15-0.21d, where alpha is the Wire diameter is. The welding system for carrying out the method is shown in FIG.

Description

-Zf--Zf-

9 ^ ? Q O C 7 Berlin, den S, 9, 82 - ^ > U - O / WP S 23 K/237 820/79 ^? QOC 7 Berlin, the S, 9, 82 - ^ > U - O / WP S 23 K / 237 820/7

60 472 2660 472 26

Lichtbogenschweißverfahren und Schweißanlage zur Durchführung, dieses Verfahrens Arc welding process and welding plant to carry out, this process

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise zur automatischen UP-Schweißung dickwandiger Werkstücke mit einer Nahtfuge vorgesehen und kann in einem beliebigen Zweig des Maschinenbaues, insbesondere ±m Energie- und im chemischen Maschinenbau bei der Herstellung von Gefäß- und Kesselkörpern, von Sammelbehältern, Rohrteilen u, 3. Anwendung finden»The present invention is preferably provided for the automatic submerged arc welding thick-walled workpieces with a seam and can in any branch of mechanical engineering, in particular ± m energy and chemical engineering in the production of vessel and boiler bodies, collection containers, pipe parts u, 3 . Find application"

Das Verfahren und die Anlage können mit Erfolg zur Ausführung des Wurzelteiles von Stoß- und Ecknähten durch eine automatische UP-Schweißung mit einem Draht des gleichen Durchmessers angewendet werden, wie er zur Füllung dar Nahtfuge ausgenutzt wird,The method and equipment can be successfully used to make the root part of butt and corner seams by automatic UP welding with a wire of the same diameter as that used to fill the seam joint,

Die Erfindung ist auch zur Steuerung der Lichtbogenstronunodulation bei der UP-Schweißung in serienmäßigen Schweißapparaten mit einem spannungsffläßig lichtbogenunabhängigen Elektrodendrahtvorschub in die Schweißzone vorgesehen,The invention is also intended for controlling arc current modulation in UP welding in standard welding apparatus with a voltage-dependent arc-independent electrode wire feed into the welding zone,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Es ist ein Schweißverfahren (SU-Urheberschein 315531, Kl, 3 23 K 9/00) bekannt, bei dem eine periodische änderung des Sogenstroms und der Bogenspannung und deren Pulsation durch eine synchrone Änderung der Geschwindigkeit des clektrodendrahtvorschubes in die Schweißzone und der Spannung an der Erregerwicklung des Generators (Schweißstromquelle) sowie im Stromkreis der Ankerwicklung des Motors des Draht-It is a welding method (SU-copyright 315531, Kl, 3 23 K 9/00) known in which a periodic change of the Sogenstroms and the arc voltage and their pulsation by a synchronous change in the speed of the cord wire feed into the welding zone and the voltage at the Excitation winding of the generator (welding power source) and in the circuit of the armature winding of the motor of the wire

-·. Oi.! ι ^ ..''.- ',J 'J \L tj ö ^ - ·. Oi.! ι ^ ..''.- 'J' J \ L ^ ö tj

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T O O ΓT O O Γ

vorschubmechanismus gewahrleistet werden« Infolgedessen erfolgt eine synchrone Änderung des Sogenstroms und der Sogenspannung, die nach einer Sägezahnkurve moduliert werden.be ensured feed mechanism "I n consequently occurs a synchronous change in the current and the Absorbed Absorbed voltage, modulated by a sawtooth waveform.

Am Ende jedes Impulses erreicht die Bogsnspannung einen Minimalwert, deshalb wirti ein stabiles Brennen des Lichtbogens nur dann gesichert, wenn die Pausenzeit t? zwischen zwei Impulsen der Lichtbogenbrennung die Zeit mit einer Dauer t_ OjOS s nicht überschreitet. Dies begrenzt die Möglichkeiten, die Energiekennwerta des Vorganges und die Einbrandfähigkait des Lichtbogens zu steuern, wenn eine der wichtigsten Frequenzcharakteristiken - TastverhältnisAt the end of each pulse, the Bogsn voltage reaches a minimum value, so wirti a stable burning of the arc only secured if the pause time t ? between two pulses of arc burning, the time does not exceed a time t_ OjOS s. This limits the possibilities of controlling the energy characteristics of the process and the arc's ability to burn in, when one of the most important frequency characteristics - duty cycle

xz x z

für eine Periode - bei t? = 0 praktisch nicht geregelt wird,for a period - at t ? = 0 is practically not regulated,

Bei der Verwirklichung des bekannten SchweiSverf ahrens in Grenzen einer Lichtbogenbrenndauer erfolgen der Stromanstieg auf einen Maximalwert und der darauffolgende Stromabfall nur exponential /während die Erzeugung von Impulsen anderer Form, beispielsweise trapezeidaler oder rechteckiger Form, nicht gewährleistet ist»In the realization of the known SchweiSverfhring within limits of an arc burning time of the current increase to a maximum value and the subsequent current drop only exponential / while the generation of pulses of other shapes, such as trapezoidal or rectangular shape, is not guaranteed »

Außerdem kann das Verfahren nur bei Ausnutzung von Schweißgeneratoren als Schweißstrotnquelle verwirklicht werden.In addition, the method can be realized only when using welding generators as Schweißstrotnquelle.

Es ist ein Lichtbogenschweißverfahren (G3-PS 1 361 569 3 23 K 9/16, 3 23 P) bekannt, bei dem die Bogenstrompulsation durch Erzeugung von Unipolarimpulsen mit einer vorgegebenen Frequenz geschaffen wird«, Die Dauer jedes Strom-There is known an arc welding method (G3-PS 1 361 569 3 23 K 9/16, 3 23 P) in which the arc current pulsation is created by generating unipolar pulses of a given frequency.

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50 472 26 •λ <-*\ ."7 ,--λ .—j r* O50 472 26 • λ <- * \. "7, - λ. -J r * O

z37 a2 ο 7z37 a2 ο 7

impulses wird durch die Dauer des Zeitintervalls bestimmt, in dessen Verlauf der Elektrodendraht der Schweißzone zugeführt wird, Im Verlaufe jedes Intervalls des Elektrodendrahtvorschubes, dessen Dauer in Grenzen η = 0,1 bis 3,0 s eingestellt wird, bleibt der Absolutwert der Vorschubgeschwindigksit des Drahtes konstant*·In the course of each interval of electrode wire feed, whose duration is set within limits η = 0.1 to 3.0 s, the absolute value of the feed rate of the wire remains constant constant*·

Die Pausenzeit zwischen den Intervallen das Drahtvorschubes wird in einem Bereich von m = 0,1 bis 1,0 s gewählt«The pause time between the intervals of the wire feed is selected within a range of m = 0.1 to 1.0 s «

Im Laufe des gesamten Schweißvorganges bleibt die Spannung an den Ausgangsklemmen der Schweißstromquelle konstant, und sie wird synchron zur Strompulsation nicht geregalt.In the course of the entire S c hweißvorganges the voltage at the output terminals of the welding power source remains constant and is not synchronized to geregalt current ripple.

3eira Schweißen mit abschmelzender Elektrode, speziell beim UP-Schweißen'", hängen der Wert des Sogens.trorns und die Vor— Schubgeschwindigkeit des Drahtes funktional zusammen, 3ei Ausnutzung eines Drahtes von 2 bis 5 ram Durchmesser ist die Abhängigkeit ü = f (V) im Wertebereich des Sogenstroms von 300 bis 700 A beinahe linear, d* h,, im Augenblick der Einstellung des Drahtvorschubes muß der Bogenstrom mit einer relativ großen Geschwindigkeit abfallen« während die Hinterflanke des Stromimpulses steil sein muß* Infolge einer verlangsamten Sogenlösung seit dam Äugenblick der Einstellung des Drahtvorschubes wird aber der Strom bei der Impulshinterflanke nach einer flach geneigten Linie abfallen» Hierbei wird die Periodendauer der Bogenlöschung von den Pulvereigenschaften und der Frequenz der Strompulsation abhängig sein, die den Grad der überhitzung der Metallschmelze, die Verdampfung des Metalls und der Schlackenbestandteile sowie die Menge des erschmolzenen Pulvers vorbestimmen* Außerdem wird eine Formverzerrung dar Strom-3eira Welding with a melting electrode, especially in UP welding ', the value of the Sogens.trorn and the forward speed of the wire are functionally related, 3If a wire of 2 to 5 ram diameter is used, the dependence is ü = f (V) in the value range of the Sogenstrom from 300 to 700 A almost linearly, at the moment of the setting of the wire feed the Bogenstrom must fall with a relatively fast speed "while the trailing edge of the current impulse must be steeply * As a result of a slowed Sogenlösung since the moment of the When the wire feed is adjusted, however, the current at the trailing edge of the pulse will fall off a flat inclined line. In this case, the period of arc extinction will depend on the powder properties and the frequency of the current pulsation, the degree of overheating of the molten metal, the evaporation of the metal and of the slag components the amount of molten powder vo In addition, a shape distortion of the current

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impulse an deren Hinterflanke infolge einer Trägheit des elektronisch-mechanischen Systems für den Drahtvorschub in Erscheinung treten,pulses appear at the trailing edge thereof due to inertia of the electronic-mechanical wire feed system,

Im Vorgang der Bogenbrennung am Ende eines jeden Impulses fällt der Strom also infolge einer verlangsamten Bogenlöschung und der Trägheit des Antriebes für den Drahtvorschub langsam ab, während die Linie der Hinterflanke des Stromimpulses zur Horizontalen unter einem verhältnismäßig spitzen' Winkel, geneigt ist« Diese Erscheinungen haben folgende negative Konsequenzen,Thus, in the process of arc burning at the end of each pulse, the current drops slowly due to slowed arc quenching and the inertia of the wire feed drive , while the trailing edge line of the current pulse is inclined to the horizontal at a relatively acute angle the following negative consequences,

- Im Augenblick der Kristallisation des Metalls bildet sich ara Ende jedes Strorairapulses am Schwanzteil des Schwaißbades bezüglich der Elektrode ein Flüssigmetallgrat aus, der dann erstarrt, weil der Bogendruck beim Strosnabfall steil abnimmt· Infolgedessen bildet sich in der Symmetrieebene der Naht in deren ganzer Länge ein gleichmäßiger Metaligrat, der die äußere Nahtbeschaffenheit, die Abtrennbarkeit dar Schlackenkruste und die nachfolgende Reinigung sehr stark verschlechtert« At the moment of the crystallization of the metal, at the end of each strorage pulse at the tail part of the sponge bath, a molten metal burr is formed with respect to the electrode, which then solidifies, because the bow pressure at the fall of the drop decreases sharply. As a result, the plane of symmetry of the seam is more uniform along its entire length Metaligrat which is of slag and the subsequent cleaning greatly deteriorated the outer seam quality, the separability "

- Die Frequsnzcharakteristiken der Periodizität des elek-- the frequency characteristics of the periodicity of the electrical

trodendrahtvorschubes und der Strompulsation unterscheiden sich stark von den programmierten, was zu einer Abweichung vom Programm, für Energiekennwerte das Schvveißvorganges führt. Beispielsweise wird das Tastverhältnis S_ für die Perioden der Pulsation des Sogenstroas größer als das Tastverhältnis S für die Intervalle des Drahtvorschubes sein:lead wire feed and the current pulsation differ greatly from the programmed, which leads to a deviation from the program, for energy characteristics of the Verschvveißvorganges. For example, the duty cycle S_ for the periods of pulsation of Sogenstroas will be greater than the duty cycle S for the intervals of the wire feed:

si 7 -7ΓΓΊΓ~ = s s i 7 -7ΓΓΊΓ ~ = s

V/P 8 23 Κ/237 825/7 3 7 8 ? 5 7 SO 472 26V / P 8 23 Κ / 237 825/7 3 7 8? 5 7 SO 472 26

wobei Sj - ein Tastverhältnis für die Perioden der Pulsationen des Sogenstroms-,where Sj - a duty cycle for the periods of pulsations of the Sogenstroms-,

S - ein Tastverhältnis für die Intervalle des elektroden drahtvorschubes, S - a duty cycle for the intervals of the electrode wire feed ,

η - die Dauer des Intervalls für den Elektrodenvorschub-,η - the duration of the interval for the electrode feed,

m - die Pausenzeit zwischen den Intervallen für den Drahtvorschub, m - the pause time between the wire feed intervals ,

tT - die Impulsdauer bei der Sogenbrennung,t T - the pulse duration during soot burning,

to - die Pausenzeit zwischen den Impulsen bei der Sogenbrennungt o - the pause time between pulses during soot burning

bezeichnen*describe*

Infolge einer beträchtlichen Abweichung der Form der Stroraimpülse von der Rechteckform sind ST ? S, tT> n, t2 < ra# was·:: zu . einer r-'.ndarung des ' therraischsn Schweißzyklus- und der Einbrandfähigkeit des Lichtbogens gegenüber den Einstellwerten der Intervallen für den Drahtvorschub und der Pausen m zwischen ihnen entsprechenden Vorgängen führt.Due to a considerable deviation of the shape of the strorage pod from the rectangular shape, S T ? S, t T > n, t 2 < ra # was · :: too. leading to an understanding of the arc welding and burn-in capability of the wire feed interval and the pauses m between operations corresponding thereto.

Es ist eine Schweißanlage zus Schweißen mit abschmelzender Elektrode in einzelnen Punkten (Nietschv^eißen) (s„ Buch von O, I, Vainboiiii "Automatische LichtbogenpunktschweiSung" , Verlag "Mashinostroenie", I960, S, 166 bis 169, 174) bekannt, die an eine Bogenstromquelle angeschlossen ist und einen SchweiEkopf und einen im Gehäuse des Kopfes untergebrachten Elekt rodendraHfc/orschubraechanisiaus siit einer Andruck- und einer Antriebsrolle enthält* Der Drahtvorschubmechanismus ist mit einem Schweißbrenner und einem elektrischen Antriebsinotor versehen, In der Symmetrieachse des Drahtvorschubnsachanismus ist am Gehäuse eine FührungsdüseIt is a welder welding together with consumable electrode in individual points (Nietschv ^ eißen) (s "book of O, I, Vainboiiii" automatic arc point welding ", publishing house" Mashinostroenie ", I960, S, 166-169, 174) known, the is connected to a sheet-fed power source and includes a welding head and an electrode carrier housed in the housing of the head. The wire feeding mechanism is provided with a welding torch and an electric drive motor. In the axis of symmetry of the wire feeding axis system is a guide nozzle on the housing

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mit einer auswechselbaren Spitze befestigt, während an der entgegengesetzten Gehäusewand eine Konsole mit einem Elektrodendrahtmagazin angeordnet ist. Die Schweißanlage ist mit einem an den Elektromotor angeschlossenen Speise- und Steuerteil sowie mit einer Regeleinheit für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub mit einem Steuerraultivibrator und Sfelleleraenten versehen, die für eine Ein- und Abschaltung des Speisekreises des Motors sorgen,fastened with a replaceable tip, while on the opposite housing wall a console with an electrode wire magazine is arranged. The welding system is equipped with a feed and control unit connected to the electric motor and with a control unit for the wire feed mode of operation with a control vibrator and sparking fan, which ensure that the motor supply circuit is switched on and off.

Dar Schweißkopf wird- über der Schweißstelle eingestellt« Dar Operateur betätigt durch einen Druck auf die Starttasta den Speise- und Steuerteil., der gleichzeitig den Schweiß-Stromkreis mit der Speisequelle und den Spaisekreis des Elektromotors des Drahtvorschubraechanismus schließt,, £s beginnt die Zuführung des Drahtes zum Werkstück, ein Lichtbogen wird gezündet:, und das Schweißen kommt zustande. Gleichzeitig daait beginnen der Multivibrator und ein elektronischer Regler des Steuerteiles rait der Zählung der vegegebenen SchweiSzeit» Nach Ablauf des zum Drahtvorschub eingestellten Intervalls öffnen die Stellelemente den Speisekreis des Elektromotors des Drahtvorschubmschanisinus und den Schwaiiästromkreis mit der Speisequells» Ois Schweißung ist zu Ende, The welding head is set over the welding position. " The operator actuates the feeding and control section by pressing the start button simultaneously closing the welding circuit with the feeding source and the spark circuit of the electric motor of the wire feeding mechanism Wire to the workpiece, an arc is ignited, and the welding is completed. At the same time, the multivibrator and an electronic controller of the control unit start counting the given welding time. »After the wire feed interval has elapsed, the actuators open the feeding circuit of the wire feed robot's electric motor and the feeding circuit with the supply sources» Ois welding is over,

Hierbei wird Im Augenblick des Abschaltens des Elektromotors die Rotationsbewegung der Antriebsrolle nicht augenblicklich gestoppt, sondern sie dreht sich in Abhängigkeit von der Trägheit des Antriebes um einen bestimmten Winkel weiter«In this case, at the moment when the electric motor is switched off, the rotational movement of the drive roller is not stopped instantaneously, but it continues to turn by a certain angle, depending on the inertia of the drive. «

Zur Auslösung des nächsten Impulses der Sogenbrennung mußTo trigger the next pulse of Sobrbrennung must

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7 O O ^1 *77 OO ^ 1 * 7

der Operateur die Starttaste wiederholt durchdrücken» Eine unablässige Abwechselung der Perioden der Sogenbrennung im automatischen Zyklus ist durch das bekannte System nicht gewährleistet.the surgeon presses the start button repeatedly »An uninterrupted change of the periods of soot burning in the automatic cycle is not guaranteed by the known system.

Die bekannte Einrichtung sichert für jede Betriebsart einen Vorgabewert der Periodendauer der Bogenbrennung und die Regelung einer Verzögerung des Lichtbogens, d* h, seiner Löschzeit nach der Einstellung des Drahtvorschubes beim eingeschalteten Schweißst romkreis*The known device ensures for each mode a default value of the period of arc burning and the regulation of a delay of the arc, d * h, its extinguishing time after the setting of the wire feed when switched Schweißst romkreis *

Die bekannte SchweiEanlage gestattet es, die Betriebsart nur in einem Zyklus zu verwirklichen» Die konstruktive Ausführung der Anlage gestattet es nicht, die Pausenzeit zwischen den Zyklen der Sogenbrennung vorzugeben und zu regeln und das elektrodynamische Verhalten des Elektromotors des Orahtvorschubmechanismus zu steuern» Infolgedessen wird keine Regelung der Dauer der Intervalle für den Drahtvorschub und der Pausen zwischen ihnen im pulsierenden Betrieb der Bogenbrennung ermöglicht.The well-known welding plant makes it possible to carry out the operating mode only in one cycle »The constructive design of the system does not allow to specify and regulate the pause time between the cycles of the soot burning and to control the electrodynamic behavior of the electric motor of the wire feed mechanism» As a result, no regulation the duration of the intervals for the wire feed and the pauses between them in the pulsating operation of the arc burning allows.

Es wird außerdem keine Regelung der Dauer des Stromabfalls und der Hinterfiankensteilheit des Stromimpulses gesichert,. Infolgedessen wird die Steuerraöglichkeit für die Nahtformbedingungen stark verschlechtert, was die Qualität des MahtäuSeren, besonders bei der Ausführung des Wurzelteiles der Stumpf- und Eckverbindungen rait der Kantenvorbereitung·, verschlechtert.In addition, no regulation of the duration of the current drop and the Hinterfiankensteilheit of the current pulse is ensured. As a result, the control ability for the seam forming conditions is greatly deteriorated, which deteriorates the quality of milling, especially in the execution of the root portion of the butt and corner joints by edge preparation.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine erweiterung des Anwendungsgebiets der automatischen UP-Schweißung zur Ausführung von Wurzelnähten, der Herstellung von relativ dünnwandigen Werkstücken, der Ausführung von Stumpfverbindungen bei maximalen Luftspal'ten.The present invention seeks to broaden the field of application of automatic submerged arc welding for the execution of root seams, the production of relatively thin-walled workpieces, the execution of butt joints at maximum air gaps.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LichtbogenschweiSverfahren und eine Schweißanlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen die Wahl der Vorschubgescnwindigkeit des Elektrodendrahtes in der Schweißzone entsprechend einem vorgegebenen pulsierenden Zustand des Lichtbogen&£romes ein stabiles Lichtbogenbrennen gewährleistet, das es gestattet, VVurzelnähte von hoher Qualität zu erhalten.It is an object of the present invention to provide an arc welding method and apparatus for carrying out this method in which the choice of the advancing speed of the electrode wire in the welding zone in accordance with a predetermined pulsating state of the arc ensures a stable arc firing which allows the root seams of to get high quality.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem durch eine abschmelzende Elektrode realisierbaren Lichtbogenschweißverfahren, darin bestehend, daß die Pulsation des Lichtbogenstroms durch Erzeugung von unipolaren Stroaiimpulsen mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz und Impulsdauer geschaffen wird, die der Dauer von Zeitintervallen entspricht, in deren Verlauf der Elektrodendraht der Schweißzone zugeführt wird, und die mit Pausen abwechseln, in deren Verlauf, der Elaktrodendrahtvorschub in die Schweißzone eingestellt wird, gemäß der Erfindung die die Amplitude des Stromifflpulses bestimmende Vorschubgeschvvindigkeit des Elektrodendrahtes für eine 0,7- bis o,9fache Dauer desThe above object is achieved in that in the realizable by a consumable electrode arc welding method, consisting in that the pulsation of the arc current is created by generating unipolar Stroaiimpulsen with a predetermined pulse repetition frequency and pulse duration corresponding to the duration of time intervals, in the course of the Electrode wire is supplied to the welding zone, and alternating with breaks, in the course of which Elaktrodendrahtvorschub is set in the welding zone, according to the invention, the Stromifflpulses determining feed rate of the electrode wire for a 0.7 to o, 9 times the duration

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n ^ Λ ^ η 60 472 26 n ^ Λ ^ η 60 472 26

Intervalls für seinen Vorschub gleiche Zeit konstant gehalten und dann auf Null mit einer Verzögerung reduziert wird, deren Mittelwert durch den Ausdruck:Interval for its feed constant time is kept constant and then reduced to zero with a delay whose mean is expressed by the expression:

CL β 1,15 - 0,21dCL β 1,15 - 0,21d

gegeben wird, worin d - der Durchmesser des Elektrodendrahtes ist*where d is the diameter of the electrode wire

Im RegelungsprozeS für den Schweißbetrieb ist es zweckmäßig, die Verzögerungswert-Grenzabweichungen vom Verzögerungs-Mittelwert durch einen Bereich von 0,64 ^- 4. Q-T ^- 1,7 °~ zu begrenzen.In the welding operation control process, it is desirable to limit the delay value limit deviations from the delay average by a range of 0.64 - 4. Q - T ^ - 1.7 ° .

Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in der SchweiSanlage zur Durchführung des LichtbogsnschwaiSverfahrenSj die an eine Schweißstronsquelle angeschlossen ist und einen SchweiSkopf enthält, der einen Mechanismus zuta Vorschub des Elektrodendrahtes in die Schweißzone und einen elektrischen Antriebsmotor für den Elektrodendrahtvorschub-Riechanismus, einen Speise- und Steuerteil des Elektromotors, eine Regeleinheit für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub, deren Eingang an den Ausgang des Speise- und Steuerteiles des Elektromotors und deren Ausgänge an den Elektromotor angeschlossen sind, aufweist, gemäS der Erfindung die Regeleinheit für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub eine stabilisierte Speisequelie enthält, an deren Ausgang sine Reihenschaltung aus einein Steuermultivibrator üiit getrennt geregelten '.Vertan der Strominipulsdauer. und der Pausenzeit, einen Signalleistungsverstärker, einem Steuerrelais, an dessen Ausgang eine Gruppe von die Ein-The object is also achieved by the fact that in the welding plant for carrying out the LichtbogsnschwaiSverfahrenj which is connected to a Schweißstronsquelle and a welding head containing a mechanism enta feeding the electrode wire in the welding zone and an electric drive motor for the wire feed mechanism Riechanismus, a dining and control part of the electric motor, an electrode wire feed control unit whose input is connected to the output of the supply and control part of the electric motor and the outputs of which are connected to the electric motor, according to the invention, the wire feed mode control unit comprises a stabilized supply source , at whose output sine series connection of a control multiplexer with separately controlled '.Vertan the Strominipulsdauer. and the break time, a signal power amplifier, a control relay, at whose output a group of the inputs

VVP S 23 K/237 S26/7 60 472 26VVP S 23 K / 237 S26 / 7 60 472 26

7 82 6 7 7 82 6 7

schaltung des elektrischen Antriebsmotors für den Elektrodendrahtvorschubmechanismus steuernden kontaktlosen Stellelementen angeschlossen ist, und einer Regeleinheit für die Hinterflankensteilheit des Stromimpulses gelegt ist, an deren Ausgang eine anders Gruppe von den elektrischen Antriebsmotor für den Elektrodendrahtvorschubmechanisinus umsteuernden kontaktlosen Stellelementen angeschlossen ist, wobei die Ausgänge der beiden Gruppen der Elemente an den Elektromotor angeschlossen sind»connected to a control unit for the trailing edge steepness of the current pulse, at whose output a different group of the electric drive motor for the Elektrodendrahtvorschubmechanisinus umsteuernden contactless control elements is connected, wherein the outputs of the two groups of Elements connected to the electric motor »

Ä'usführunqsbeisoielÄ'usführunqsbeisoiel

Die vorliegende Erfindung soll nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden» In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The present invention will be explained in more detail below with reference to several embodiments. In the accompanying drawings:

Fig» 1: Zyklogramrae des ScbweiSvorganges mit einem pulsierenden Lichtbogen nach dem vorgeschlagenen Lichtbogenschweißverfahren;Fig. 1: Cyclogram of the welding process with a pulsating arc according to the proposed arc welding method;

Fig. 2: einen Übersichtsschaltplan einer SchweiSanlage zur Durchführung des LichtbogenschweiSverfahrens ;2 shows an overview circuit diagram of a welding system for carrying out the arc welding method;

Fig. 3: ein Blockschaltbild einer Regeleinheit für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorscnub in die SchweiSzone«3 shows a block diagram of a control unit for the operating mode for the electrode wire projection into the welding zone.

Das durch eine abschmelzende Elektrode realisierbare LichtbogenschweiSverfahren besteht darin, daß die Pulsation des Lichtbogenstroms durch Erzeugung von unipolaren Stromimpulsen mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz geschaffen wird. Die Dauer tT (Fig* 1) jedes Stromirapulses wirdThe realizable by a consumable electrode arc welding method is that the pulsation of the arc current is created by generating unipolar current pulses at a predetermined pulse repetition frequency. The duration t T (Fig * 1) of each current iris becomes

Λ Λ S*? Λ Λ -, f-JΛ Λ S *? Λ Λ -, f-J

.α» W / U L·. \j /.α »W / UL ·. \ j /

VVP 3 23 K/237 825/7 50 472 25VVP 3 23 K / 237 825/7 50 472 25

durch die Dauer η (Fig. la) von Zeitintervallen bestimmt, in deren Verlauf der Elektrodendraht der Schweißzone zugeführt wird. Auf einein experimentellen Vieg wurde die Dauer t, (Fig, Ib) der 31romimpulshinterflanke bei der Ausführung der Schweißung auf mit einem Elektrodendrahtvorschubmechanismus si it einem elektrischen Wechselstrom- und Gleichstromantrieb ausgestatteten Apparaten ermittelt» Es wurde festgestellt, daß für eine SchweiSnahtformung mit hoher Qualität bei einer UP-SchweiSung mit einem Draht von 1,5; 2,0; 3,0; 5,0 mm Durchmesser die erforderliche Form des Stromimoulses bei den Werten der Dauer t- der Imaulshinterflanke von 0,1 bis 0,15 s gewährleistet wird.by the duration η (Figure la) of time intervals during which the electrode wire is fed to the welding zone. On an experimental occasion, the duration t, (Fig, Ib) of the 31-pulse trailing edge was determined in performing the welding on an apparatus equipped with an electrode wire feeding mechanism with an AC and DC electric drive. It was found that for a high quality weld forming with a UP weld with a wire of 1.5; 2.0; 3.0; 5.0 mm diameter, the required shape of the current pulse is ensured at the values of the duration t of the back trailing edge of 0.1 to 0.15 s.

Ausgehend von den herstellungstechnischan Forderungen wird die Dauer η der Intervalle für den Elektrodendrahtvorschub aus einsiii vVertebereich von η = 0,3 bis 0,1 s genommen* Da t-, = 0,1 bis 0,15 s ist, wird in jedem Impuls die Zeit für den Elektrodendrahtvorschub in die Schvveißzone mit einer konstanten Geschwindigkeit von 0,7 η bis 0,9 η betragen»Based on the manufacturing requirements, the duration η of the intervals for the electrode wire feed is taken from a range of η = 0.3 to 0.1 s * Since t-, = 0.1 to 0.15 s, in each pulse Time for the wire feed to the flywheel zone at a constant speed of 0.7 η to 0.9 η »

Auf der Basis technologischer Experimente wurden für jeden Vi/ert des Elektrodendrahtdurchmessers ein Mittelwert V und ein zulässiger Maximal- und Mininialwert V bzw« VOn the basis of technological experiments, for each value of the electrode wire diameter, a mean value V and a permissible maximum and minimum value V or "V

3 η max n mm 3 η max n mm

der Vorschubgeschvvindigkeit des Drahtes ermittelt« Hierbei raus der untere Grenzwert der Geschwindigkeit ein stabiles Lichtbogenbrennen während der Pause gewährleisten, in deren Verlauf der Drahtvorschub in der SchweiSzone eingestellt wird und deren Dauer in einem Bereich von m = 0,3 bis 0,8 s gewählt wird. Der maximale Geschwindigksitswert wird in der Weise gewählt, um ein stabiles Lichtbogenbrennen für eine empfehlenswerte Lichtbogenspannung in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser zu gewährleisten. the Vorschubgeschvvindigkeit of the wire determined "Here, the lower limit value of the speed out a stable arc burning during the pause guarantee is set in the course of the wire feed rate in the welding zone and the duration of = 0.3 to 0.8 s is chosen within a range from m , The maximum velocity value is chosen to ensure stable arc burning for a recommended arc voltage as a function of wire diameter.

ή f~ λ f+' r» ·/ Ö Ό /ή f ~ λ f + ' r »· / Ö L · Ό /

wp 3 23 Κ/237 825/7 - 12 - 60 472 26 wp 3 23 Κ / 237 825/7 - 12 - 60 472 26

Beim bekannten Wertebereich der Drahvorschubgeschvvindigkeit und bei der bekannten Hinterflankendauer t-, des Stromimpulses wurden entsprechende Verzögerungswerte für jeden Wert des Drahtdurchmessers nach den Formeln:In the known value range of the wire feed rate and the known trailing edge duration t, of the current pulse, corresponding delay values were calculated for each value of the wire diameter according to the formulas:

V V V .V V V.

λ - n . ο max - ^ mmλ - n . ο max - ^ mm

max t__ min _ ^3x max t__ min _ ^ 3x

ermittelt»determined "

Durch eine grafische und analytische Verarbeitung der experimentell ermittelten Daten wurde ein Ausdruck erhalten, der mathematisch eine Funktion:By a graphical and analytical processing of the experimentally determined data an expression was obtained, which mathematically has a function:

α = f<d) ;α = f <d);

a = 1,15 - 0,2.1 d a = 1.15 - 0.2.1 d

beschreibt, worin d = der Drahtdurchmesser ist»describes where d = the wire diameter »

Im RegelungsprozeS für den Schweißbetrieb werden die Grenzabweichungswerte der Verzögerung von deren Mittelwert in einem Bereich vonIn the welding operation control process, the limit deviation values of the deceleration of their mean value are in a range of

0,64 0. <a χ < 1,7 CL 0.64 0. <a χ < 1.7 CL

eingestellt»set "

Nachstehend soll ein konkretes Beispiel angeführt «erden, das die Möglichkeit der Realisierung des vorgeschlagenen Lichtboger,schweiSverf ah rens bestätigt*The following is a concrete example that confirms the possibility of realizing the proposed Lichtboger welding method *

Beispielexample

Es wurde eine Wurzelnaht bei dar Ausführung einer drehbaren Stumpf schweißverbindung eines aus Rohrknüppeln, der Abmes-It was a root seam in the execution of a rotatable butt weld connection of a tube billets, the dimensions

WP 3 23 K/237 826/7 50 472 26WP 3 23 K / 237 826/7 50 472 26

37826 737826 7

- 13 -- 13 -

O,0042O, 0042 m/ sm / s 0,0360,036 m/sm / s 0,40.4 SS 0,50.5 S.S.

sungen 325 χ 75 mm mit einer V-geformten Nahtfuge zusammengesetzten Rohrteiles geschweißt» Oa die Füllung der Nahtfuge unter Pulver mit einem Draht von 3 mm Durchmesser verwirklicht wird, wird zur Ausführung der Wurzelnaht ein Draht des gleichen Durchmessers ausgenutzt. Die Parameter des Fertigungsprozesses waren folgende:325 75 mm welded with a V-shaped seam joint tube part »Oa the filling of the seam joint is realized under powder with a wire of 3 mm diameter, a wire of the same diameter is used for the execution of the root seam. The parameters of the manufacturing process were the following:

SchweiEgeschwindigkeit Drahtvorschubgeschwindigkeit Dauer des Intervalls für den DrahtvorschubWeld speed Wire feed speed Duration of the wire feed interval

Pausenzeitbreak time

Beim Schweißen mit dera Draht von 3 mm Durchmesser ist der Mittelwert der Verzögerung gleich;When welding with a 3 mm diameter wire, the mean delay is the same;

&= L, 15 - 0,21d a 1,15 - 0,21 . 3 = C,52 m/s2,& = L, 15 - 0,21d a 1,15 - 0,21. 3 = C, 52 m / s 2 ,

während die Grenzwerts einer Beschleunigung in einem Bereich vonwhile the limit of acceleration is in a range of

0,333 ^ CL I 5 0,88 eingestellt werden.0.333 ^ CL I 5 0.88.

Ausgehend von der Trägheit des verwendeten SchweiSapparates wurde festgestellt, daß die Dauer t-, der Impulshinterflanke 0,1 s betragen muß. Die Prüfung ergibt, daß a- = 0,36 ist, d, h., der Wert der Verzögerung liegt in zulässigen Grenzen»Based on the inertia of the welding apparatus used was found that the duration t, the pulse trailing edge must be 0.1 s. The test shows that a- = 0.36, ie, the value of the delay is within acceptable limits »

Die Ausnutzung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens im konkreten Betrieb gestattete as, aine Wurzelnaht hoherThe utilization of the welding method according to the invention in concrete operation allowed a root seam to be higher

WP 3 23 K/237 326/7 60 472 26WP 3 23 K / 237 326/7 60 472 26

7 c7 c

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Qualität zu erhalten.To get quality.

Vor der Entwicklung und der Überführung des erf indungsgemäSen Verfahrens in die Produktion wurde die gleiche Wurzelnaht bei ähnlichen Werkstücken in einem Lichtbogen-Handschweißen geformt, weil die Anwendung der Technologie der automatischen UP-Schweißung mit einem ruhigen stabil brennenden) Lichtbogen infolge des Auftretens von Durchschmelzungen unmöglich war» In beiden Fällen wurden die Schweißverbindungen an Werkstücken aus niedriggekohltem Stahl (Probe 1) und an Werkstücken aus Stahl dar Perlitklasse (Probe 2) folgender chemischer Zusammensetzung: 0,14 % C, 0,33 % Mn-, 0,3 % Si, 0f18 % V, 1,15 % Cr, 0,26 % Mo gebildet.Prior to the development and transfer of the inventive method to production, the same root seam was formed on similar workpieces in an arc hand welding because the use of automatic UP welding technology with a quiet stable burning arc is impossible due to the occurrence of blow-throughs In both cases, the welded joints on workpieces were made of low carbon steel (Sample 1) and on steel workpieces of pearlite class (Sample 2) of the following chemical composition: 0.14 % C, 0.33 % Mn, 0.3 % Si , 0 f 18 % V, 1.15 % Cr, 0.26 % Mo formed.

Nachstehend sind die technisch-ökonomischen SchwsiSwerte zur Formung einer Wurzelnaht einer Stumpfverbindung 325 χ 40 mm angegeben.The technical-economic values for forming a root seam of a butt joint 325 χ 40 mm are given below.

Ifd« technisch-ökonomischeIfd «technical-economic

., Kennziffern ι i r«., Codes ι i r «

HandschwelSung Automatische Probe 1 Probe 2 UP-Schvveißg« HandschwelSung Automatic Sample 1 Sample 2 UP-Schvveißg "

mit einem pulsierenden Lichtbogen Probe 1 Probe 2with a pulsating arc sample 1 sample 2

Arbeitsintensität f. die Schweißung der Nahtwurzel· (h)Labor intensity f. the weld of the seam root · (h)

0,4940.494

,598, 598

0,240.24

0,280.28

Nahtreinigung nach der SchvveiSung mittelsSeam cleaning after shaving by means of

VVP 3 23 K/237 S26/7 60 472 26VVP 3 23 K / 237 S26 / 7 60 472 26

237825 7237825 7

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Schleifscheibe (h) 0,0745 0,0745 Stahlbürste (h) 0,0153 0,0153 Druckluftmeißel (h) G,03 0,03Grinding wheel (h) 0.0745 0.0745 Steel brush (h) 0.0153 0.0153 Air chisel (h) G, 03 0.03

Gesamte Arbeitsintensität für die Ausbildung einer Wurzelnaht (h) 0,5138 0,717S C ,2.4 0,28Total labor intensity for the formation of a root seam (h) 0.5138 0.717S C, 2.4 0.28

Spezifischer Stromverbrauch pro 1 kg aufgeschmolzenes Metall (kWh) 10 10 4,5 4,5Specific power consumption per 1 kg of molten metal (kWh) 10 10 4.5 4.5

Aus den angegebenen Daten ist es ersichtlich 3 daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Lichtbogenschvveißverfahrens es gestattete, die Leistungsfähigkeit des Prozesses um das 2- bis 2,5fache zu erhöhen und den Stromverbrauch für die Schweißung um das 2fache zu reduzieren, d. h*, die Herstellung der SchweiSstücke ist wirtschaftlicher geworden»It can be seen from the given data 3 that the use of the arc welding method according to the invention allowed to increase the efficiency of the process by 2 to 2.5 times and to reduce the power consumption for the welding by a factor of 2; h *, the production of welding pieces has become more economical »

Durch Regelung der Frequenzcharakteristik und erhaltung einer optimalen Form von Stromimpulsen wurde es also möglich ,By controlling the frequency characteristics and maintaining an optimal form of current pulses, it became possible to

- die automatische UP-SchweiSung mit einem Draht von 3 tnm Durchmesser und mehr zur Ausbildung des Wurzel teiles einer Reihe von Stumpf- und Eckverbindungen bei der Herstellung von Gefäßen, Rohrteilen und anderen Werkstücken anzuwenden, was die Notwendigkeit der Ausnutzung der- To use the automatic UP welding with a wire of 3 tnm diameter and more to the formation of the root part of a series of butt and corner joints in the manufacture of vessels, pipe parts and other workpieces, which the need to exploit the

VVP 8 23 K/237 326/7 60 472 26VVP 8 23 K / 237 326/7 60 472 26

Ό / - 16 - Ό / - 16 -

Lichtbogen-HandschweiSung für diese Nähte ausschließt, die Rentabilität der Produktion erhöht und die Qualität der SchweiSstücke verbessert,Excludes arc welding for these seams, increases the profitability of the production and improves the quality of the weldments,

Einbränds und andere Fehler bei der UP-Schweißung von mit einem Wurzelspalt bis zu 1,5 mm und mit einer Nahtüberhöhung bis zu 2 mm zusammengesetzten Werks tueken mit Hilfe eines Drahtes von 3 bis 5 mm Durchmesser zu eliminieren ,To eliminate burn-in and other defects in UP welding of works with a root gap of up to 1.5 mm and a seam thickness of up to 2 mm, using a 3 to 5 mm diameter wire,

eine konkave Nahtoberfläche in Form eines Meniskus zu erhalten s was von besonderer Tragweite bei der Ausführung von Wurzellagen bei Schweißverbindungen mit einer herkömmlichen Nahtfuge und bei der Ausführung von Verbindungen mit einer schmalen Nahtfuge ist, d, h,., es wird eine Abtrennung einer Schlackenkruste ohne Änderung der chemischen Zusammensetzung des Schweißpulvers wesentlich erleichtert »to obtain a concave suture surface in the form of a meniscus s which is of particular importance in the execution of root plies in welds with a conventional Nahtfuge and in the execution of compounds having a narrow Nahtfuge, d, h,., there will be a separation of a slag crust without Change in the chemical composition of the sweat powder significantly easier »

die notwendige Lagenanzahl zur Füllung der Nahtfuge bei der Formung von waagerechten und Ecknähten zu verringern,to reduce the number of layers needed to fill the joint when forming horizontal and corner seams,

die UP-Schweißung zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger Werkstücke von 100 mm Durchmesser und darunter durch Verhinderung eines AbflieSens der Metallschmelze und Schlacke im Vergleich zur SchweiSung mit einem ruhigen Lichtbogen zu verwenden,to use the UP weld to produce relatively thin-walled workpieces of 100 mm diameter and less by preventing the flow of molten metal and slag compared to welding with a quiet arc,

das Anwendungsgebiet der UP-Schweißung gegenüber der bestehenden Technologie ihrer Ausführung bei konstanten Werten elektrischer Betriebsdaten zu erweitern.To expand the field of application of the UP-welding in relation to the existing technology of its execution with constant values of electrical operating data.

VVP 3 23 K/237 826/7 SO 472 26VVP 3 23 K / 237 826/7 SO 472 26

237826 7237826 7

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Das erfin^ungsgemäße Lichtbogenschweißverfahren wird mit Hilfe einer Schweißanlage 1 (Fig. 2) realisiert, die an eine Schvveißstromqualie 2 angeschlossen ist und einen Schweißkopf 3 einschließt» Der Schweißkopf 3 enthält einen Mechanismus 4 zum Vorschub des Elektrodendrahtes in die Schweißzone, einen elektrischen Antriebsmotor 5 für den Elektrodendrahtvorschubmechanismus 4, eine Andruck- und Antriebsrolle 6 Όζηt 74 eine Führungsdüse 8 mit einer auswechselbaren Spitze 9 für den Drahtvorschub in die SchvveiS-zone von Werkstücken 10 und ein Schweißdrahtmagazin 11« Zur Steuerung des Schweißkopfes 3 ist die Anlage 1 mit einem Speise- und Steuerteil 12 des Elektromotors versehen, Zur Sicherung der Arbeit eines pulsierenden Lichtbogens und der Regelung der Frequenzcharakteristika des Schweißvorganges ist die Anlage 1 mit einer Regeleinheit 13 für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub versehen# deren Eingang an den Speise- und Steuerteil 12 und deren Ausgang an den Elektromotor 5 des Elektrodendrahtvorschubraachanisraus 4 angeschlossen ist*The arc welding method according to the invention is realized with the aid of a welding installation 1 (FIG. 2) which is connected to a welding power level 2 and encloses a welding head 3. The welding head 3 contains a mechanism 4 for feeding the electrode wire into the welding zone, an electric drive motor 5 for the electrode wire feed mechanism 4, a pressure and drive roller 6 Όζηt 7 4 a guide nozzle 8 with a replaceable tip 9 for the wire feed in the SchvveiS zone of workpieces 10 and a welding wire magazine 11 "to control the welding head 3 is the system 1 with a feed To ensure the work of a pulsating arc and the regulation of the frequency characteristics of the welding process, the system 1 is provided with a control unit 13 for the mode for Elektrodendrahtvorschub # whose input to the supply and control part 12 and its output the electric motor 5 of the electrode wire feed trachea anisurator 4 is connected *

Die Regeleinheit 13 (Fig. 3) für die Betriebsart zum Elsktrodendrahtvorschub enthält eine stabilisierte Speisequelle 14, die eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter 15, einem Glättungsfilter 16 und einem Stabilisator 17 enthält» An den Ausgang des Stabilisators 17 ist eine Reihenschaltung aus einem Steuermultivibrator IS mit getrennt geregelten Werten der Stromimpulsdauer und der Pausenzeit, einem Signalleistungsverstärker 19, einem Steuerrelais 20 und einer Regeleinheit 21 für die Hinterfiankensteilheit eines Stromimpuises gelegt. An die Ausgänge des Steuerrelais 20 und der Regeleinheit 21 sind Gruppen kontaktloser Stellale-The control unit 13 (FIG. 3) for the solenoid wire feed mode includes a stabilized supply source 14 which includes a series arrangement of a rectifier 15, a smoothing filter 16 and a stabilizer 17. At the output of the stabilizer 17 is connected a series circuit of a control multivibrator IS separately regulated values of the current pulse duration and the pause time, a signal power amplifier 19, a control relay 20 and a control unit 21 for the Hinterfiankensteilheit a Stromimpuises laid. To the outputs of the control relay 20 and the control unit 21 groups of contactless Stellale-

WP 3 23 K/237 325/7 50 472 26WP 3 23 K / 237 325/7 50 472 26

?fi 77

mente 22 bzwe 23 angeschlossen, deren Ausgänge mit dem Elektromotor 5 gekoppelt sind, Oedes Element 22 und 23 besteht aus gagenparallelgeschalteten Thyristor«22 and e 23 connected whose outputs are coupled to the electric motor 5, Oedes element 22 and 23 consists of gage-parallel connected thyristor «

sn.sn.

Zur Ausführung der Schv/eißung mit einem pulsierenden Lichtbogen werden vorher folgende Operationen durchgeführt: Der Schweißkopf 3 (Fig, 2) wird herangeführt und über dem SchvveiSstück 10 am Nahtanfang angeordnet. Da der Drahtvorschubmechanisnsus 4 mit einem Wechselstrommotor ausgestattet ist, wird rr.it Hilfe seiner Wechselräder eine erforderliche Drshtvorschubgeschvvindigkait vorgegeben« Mit Hilfe des Steuerniultivibrators 17 (Fig* 3) wird die erforderliche Dauer von Zeitintervallen für den Drahtvorschub in die Schweißzone und von Pausen zwischen ihnen eingestellt* Dann wird die SchweiSstromquelle 2 (Fig. 2) eingeschaltet, und die Anlage 1 ist betriebsbereit zum Schweißen*To carry out the welding with a pulsating arc, the following operations are carried out beforehand: The welding head 3 (FIG. 2) is introduced and arranged above the sliding piece 10 at the beginning of the seam. Since the wire feed mechanism 4 is provided with an AC motor, a required screw feed rate is determined by means of its change wheels. By means of the control divider 17 (FIG. 3), the required duration of wire feed time intervals in the weld zone and pauses between them is set * Then the welding power source 2 (Fig. 2) is turned on, and the equipment 1 is ready for welding *

Die SchweiSanlage arbeitet wie folgt: Zur Bewegung des Werkstückes 10 (beispielsweise zur Rotation von Rohrknüppeln oder zur horizontalen Bewegung von Blechen) mit einer vorgegebenen SchweiSgeschwindigkeit wird ein (in Fig* 2 nicht eingezeichneter) Antrieb betätigt* Ist der Schweißkopf 3 an einea beweglichen »Vagen montiert, wird er verschoben. Vom Speiseteil 12 wird die Spannung dem Eingang der stabilisierten Speisequelle 14 (Fig, 3) der Regsieinheit 13 für die Betriebsart zum Drahtvorschub zugeführt, die über den Mechanismus 4 (Fig, 2) den Drahtvorschub in die SchweiSzone in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen pulsierenden Zustand des Schweißstroms besorgt» Im Augenblick des Vorschubes des Drahtes in die SchweiSzone berührt er das Werkstück 10, der SchweiSkreis wird geschlossen und ein Lichtbogen gezündet» Auf solche Weise vollzieht sichThe welding system operates as follows: To move the workpiece 10 (for example for the rotation of pipe billets or for the horizontal movement of sheets) with a predetermined welding speed, a drive (not shown in FIG. 2) is actuated. If the welding head 3 is in contact with a movable vane mounted, it is moved. From the supply part 12, the voltage is supplied to the input of the stabilized supply source 14 (Fig. 3) of the wire feed operating unit 13 which via the mechanism 4 (Fig. 2) feeds the wire to the welding zone in accordance with the predetermined pulsating state of the wire feed Welding current concerned »At the moment of advancing the wire into the welding zone, it touches the workpiece 10, the welding circuit is closed and an arc is ignited» This is how it works

WP 3 23 K/237 S26/7 60 472 25WP 3 23 K / 237 S26 / 7 60 472 25

237826 7237826 7

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der Schvveißvorgang mit abschmelzender Elektrode beim pulsierenden Lichtbogen.the welding process with melting electrode during the pulsating arc.

Die Regeleinheit 13 (Fig« 3) für die Betriebsart zum Drahtvorschub arbeitet wie folgt: Die Speisespannung wird vom Speiseteil 12 den eingängen der kontaktlosen Stellelemente 22 und 23 und über die stabilisierte Speisequelle 14 dem Steuermultivibrator IS, Verstärker 19, Steuerrelais 20 und der Regeleinheit 21 für die Hinterflankensteilheit des Stromiapuises zugeführt*The control unit 13 (Fig. 3) for the wire feed mode operates as follows: The supply voltage is supplied from the feed section 12 to the inputs of the non-contact control elements 22 and 23 and via the stabilized supply source 14 to the control multivibrator IS, amplifier 19, control relay 20 and control unit 21 supplied for the trailing edge steepness of Stromiapuises *

Nach der Spannungszuführung liefert der Multivibrator 13 Rechtecksignale mit einer regelbaren Stromisipulsdauer und Pausenzeit» Diese Impulse gelangen über den Verstärker 19 auf das Relais 20, das die Arbeit der Elemente 22 steuert, die die Spannung dem Elektromotor mit einer eingestellten' Periodizität zuführen, wodurch der vorgegebene pulsierende Zustand des Eiektrodendrahtvorschubes in die SchweiSzone ermöglicht wird»After the voltage supply, the multivibrator 13 provides square wave signals with a controllable current pulse duration and pause time. These pulses pass through the amplifier 19 to the relay 20, which controls the work of the elements 22 which supply the voltage to the electric motor at a set periodicity pulsating state of the electrode wire feed into the welding zone is made possible »

Entsprechend den für den Multivibrator 18 vorgesehenen Betriebsarten befindet sich das Relais 20 im Laufe einer vorgegebenen Zeit im eingeschalteten und stromlosen Zustand, der der Dauer der Intervalle für den Drahtvorschub und der Pausen zwischen ihnen entspricht.In accordance with the modes provided for the multivibrator 18, the relay 20 is in the on and off state over a predetermined time corresponding to the duration of the wire feed intervals and the pauses between them.

Im Augenblick des Aoschaitens des Relais 20 schaltet die Regeleinheit 21 für die Hinterflankensteilheit des Stromimpulses ein, die über die Gruppe der kontaktlosen Stellelemente 23 den elektromotor 5 für die Dauer der vorgegebenen Zeitspanne umsteuert.At the moment of Aoschaitens of the relay 20, the control unit 21 turns on the rear slope of the current pulse which reverses over the group of the non-contact actuating elements 23 the electric motor 5 for the duration of the predetermined period of time.

WP 3 23 K/237 826/7 60 472 26WP 3 23 K / 237 826/7 60 472 26

Λ ***. I=J ft» W /Λ ***. I = Y ft »W /

20 -20 -

Die Elemente 18 j 19; 20; 22 sichern also sine vorgegebene Dauer der Intervalle für den Drahtvorschub und der Pausen zwischen ihnen. Dies gestattet es, die Charakteristika des pulsierenden Zustandes des Schv/eißstroms; das Tastverhältnis für die Periode, die Frequenz der Pulsation zu regulieren.The elements 18 j 19; 20; 22 thus ensure a predetermined duration of the intervals for the wire feed and the pauses between them. This allows the characteristics of the pulsating state of the Schev / eißstroms; the duty cycle for the period to regulate the frequency of the pulsation.

Die Elemente 20; 21; 23 sorgen für eine vorgegebene Umkehrzeit während der Pause und für die Hinterflankensteilheit des Stromimpulses*The elements 20; 21; 23 provide for a given inversion time during the break and for the trailing edge steepness of the current pulse *

Eine derartige Ausführung der Regeleinheit 13 für die Betriebsart zus Druckvorschub erlaubt es, den Vorgang mit einer regelbaren Dauer der Perioden der Lichtbogenbrennung und der Pausen zwischen ihnen zu führen sowie die Impulsform des Lichtbogenstroms zu steuern.Such an embodiment of the control unit 13 for the operating mode zus feed pressure feed allows to carry out the process with a controllable duration of the periods of arc combustion and the pauses between them and to control the pulse shape of the arc current.

Dies schließt eine Stromimpuisformverzerrung~~We'g"en der Trägheit des Elektromotors 5 des Drahtvorschubmechanismus 4 und der Verzögerung der Bogenlöschung aus»This precludes current pulse shape distortion of the inertia of the electric motor 5 of the wire feed mechanism 4 and the arc extinguishing delay.

Die vorliegende Konstruktion der SchweiSanlage gestattet es, den Vorgang der UP-SchweiSung mit abschmelzender Elektrode und pulsierendem Lichtbogen zu verwirklichen und die Frequenzcharakteristika des Vorganges zu regeln* Infolgedessen wird es in zunehmendem Maße möglich, die Fertigungseigenschaften der UP-3chweiSung: Einbrandfähigkeit des Lichtbogens, thermischer Arbeitszyklus, äußere Nahtbeschaffenheit und Abtrennung dar Schlackenkruste zu steuern und zu regeln« Dadurch erweitert sich das Anwendungsgebist der automatischen UP-SchweiSung zur Ausführung von Wurzel-The present design of the welding equipment makes it possible to carry out the process of UP-welding with a melting electrode and a pulsating arc and to regulate the frequency characteristics of the process. As a result, it becomes increasingly possible to increase the manufacturing properties of the UP-welding: arc incombustibility, thermal Duty Cycle, Outer Seam Quality and Separation to Control and Control Slag Crust «This extends the range of application of the automatic UP weld to perform rooting.

WP 3 23 K/237 825/7 60 472 26WP 3 23 K / 237 825/7 60 472 26

237826 7237826 7

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nähten, zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger Werkstücke, zur Ausführung von Stumpfstößen bei maximalen Luftspalten.for producing relatively thin-walled workpieces, for performing butt joints at maximum air gaps.

Claims (1)

Erf in dungs a η sprue SiInventive a sprue Si 1. LichtbogenschvveiSverf ahren, das durch eine abschmelzende Elektrode realisiert wird, darin bestehend, daß die Pulsation des Lichtbogenstroms durch Erzeugung von unipolaren Stromimpulsen mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz und Impulsdauer geschaffen wird, die der Dauer von Zeitintervallen entspricht, in deren Verlauf der Elektrodendraht der Schweißzcne zugeführt wird, und die mit Pausen abwechseln, in deren Verlauf der Elektrodendrahtvorschub in die SchweiSzone eingestellt wird, aekennzeichnet dadurch, daß die/amplitude des Stromimpulses bestimmende Vorschubgeschvvindigkeit des Elektrodendrahtes für eine 0,7- bis o,9fache Dauer des Intervalls für seinen Vorschub gleiche Zeit konstant gehalten und dann auf Null mit einer Verzögerung reduziert wird, deren Mittelwert durch den Ausdruck:1. LichtbogenschvveiSverf Ahren, which is realized by a consumable electrode, consisting in that the pulsation of the arc current is created by the generation of unipolar current pulses having a predetermined pulse repetition rate and pulse duration corresponding to the duration of time intervals, fed in the course of which the electrode wire of the Schweißzcne and alternating with pauses during which the electrode wire feed is set in the welding zone, characterized by the fact that the feeding current of the electrode wire determines the current pulse for a 0.7 to o, 9-fold interval of its feeding time held constant and then reduced to zero with a delay whose mean is expressed by the expression: CL = 1,15 - 0,21dCL = 1.15 - 0.21d gegeben wird, worin d - der Durchmesser des Elektrodendrahtes ist»where d is the diameter of the electrode wire » 2» Schvveißverfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Regelungsprozeß für den Schweißbetrieb die Verzog e rung sw er t- Gr en zabweichu η gen vom Verzögerungs-Mittelwert durch einen Bereich von2. The method according to item 1, characterized in that in the control process for the welding operation, the delay of the deviation from the mean value of the delay by a range of 0,64 α < 0^1 < 1,7CL beschrankt sind,0.64 α < 0 ^ 1 <1.7CL are restricted, 3· Schvveißanlage zur Durchführung des Verfahrens nach den3 · Safety system for carrying out the method according to WP S 23 K/237 826/7 60 472 26WP S 23 K / 237 826/7 60 472 26 ?37 8?6 7? 37 8? 6 7 &m ***? * X^ λυ-.? %^J * & m ***? * X ^ λ υ -. ? % ^ J * - 23 -- 23 - Punkten 1 und 2', die an eine Schvveißstromquelle angeschlossen ist und einen Schweißkopf enthält, der einen Elektrodendrahtvorschubmechanismus und einen elektrischen Antriebsmotor für den Elektrodendrahtvorschubmechanismus, einen Speise- und Steuerteil des Elektromotors, eine Rageleinheit für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub, deren Eingang an den Ausgang des Speise- und Steuerteiles des Elektromotors und deren Ausgange an den Elektromotor angeschlossen sind, aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Regeleinheit (13) für die Betriebsart zum Elektrodendrahtvorschub eine stabilisierte Speisequeile (14) enthält, ar> deren Ausgang eine Reihenschaltung aus einem Steuermultivibrator (IS) mit getrennt geregelten Werten der Stroraimpulsdauer und der Pausenzeit, einem Signalleistungsverstärker (19), einem Steuerrelais (20.) , an dessen Ausgang, eine Gruppe von die Einschaltung des elektrischen Antriebsmotors (5) für den Elektrodendrahtvorschubmechanisüius (4) steuernden kontaktlosen Stellelementen.(22) angeschlossen ist, und einer Segeleinheit (21) für die Hinterflankensteilheit des Strom-Impulses gelegt ist, an deren Ausgang eine andere Gruppe von den elektrischen Antriebsmotor (5) für den Elsktrodendrahtvorschubmechanisfiius (4) umsteuerndan kontaktlosen Stellelementen (23) angeschlossen ist, wobei die Ausgänge der beiden Gruppen der Elemente (22; 23) an den Elektromotor (5) angeschlossen sind.Points 1 and 2 ', which is connected to a Schvveißstromquelle and includes a welding head, the an electrode wire feed mechanism and an electric drive motor for the Elektrodendrahtschubmechanismus, a feed and control part of the electric motor, an ingot for the wire feed mode, the input to the output of Supply and control part of the electric motor and its outputs are connected to the electric motor, characterized in that the control unit (13) for the operating mode for Elektrodendrahtvorschub a stabilized Speisequeile (14), ar> whose output is a series circuit of a Steuermultivibrator (IS ) with separately controlled values of the current pulse duration and the pause time, a signal power amplifier (19), a control relay (20), at whose output, a group of k controlling the engagement of the electric drive motor (5) for the electrode wire feed mechanism (4) ontaktlosen control elements. (22) is connected, and a sailing unit (21) for the trailing edge steepness of the current pulse is at the output another group of the electric drive motor (5) for the Elsktrodendrahtvorschubmechanisfiius (4) umsteuerndan contactless control elements (23) is connected, wherein the outputs of the two groups of elements (22; 23) are connected to the electric motor (5). - Hierzu 2 Seiten zeichnungen -- For this 2-page drawings -
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