DD289727A5 - Verfahren zum auftragschweissen mit einem elektronisch regelbarem steuergeraet zum intermittierendem drahtvorschub - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spiral- oder flaechenfoermigen Auftragschweiszen von Werkstuecken, vornehmlich fuer un- und niedriglegierte Verguetungswerkstoffe, die durch eine kombinierte und/oder unabhaengige Einstellbarkeit der drei in weiten Grenzen variierbaren Parameter Frequenz, Tastverhaeltnis und Geschwindigkeit eines Drahtvorschubmotors mit starrer Kraftuebertragung, dasz mit einem elektronisch regelbarem Steuergeraet zum intermittierendem Drahtvorschub gekennzeichnet ist. Das Steuergeraet erzeugt dabei das erforderliche Steuersignal fuer den Drahtfuehrungsprozesz auf elektronischem Weg. Fig. 1{Auftragschweiszen; Verguetungswerkstoff, regelbar; Steuergeraet, intermittierend; Drahtvorschub, variierbar; Frequenz; Tastverhaeltnis; Geschwindigkeit; Drahtfuehrungsprozesz, elektronisch}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spiral· oder flächenförmigen Auftragsschweißen von Werkstücken, vornehmlich für Vergütungswerkstoffe, welches mit einem elektronisch regelbaren Steuergerät ium intermittierenden Drahtvorschub zum Einsatz kommt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der DD-PS 131625 wird ein Verfahren zur Prozeßregelung beim Lichtbogenschweißen mit intermittierendem Elektrodenvorschub verschoben, daß dadurch gekennzeichnet ist, indem die Amplitude der Teilbewegung des Drahtvorschubes durch einen Soll-Ist-Wert-Vergleich mit dem Schweißstrom variiert und die Vorschubfrequenz durch einen Frequenzgenerator eingestellt wird. Daneben sind die Frequenz und Phasenlage der Vorschubfrequenz mit der Ausgangsspannung der Stromquelle synchronisiert, so daß eine optimale Lichtbogenstabilität gewährleistet wird.

In den Schriften DE-AS 1964666, US-PS 3396888 und DE-PS 1099666 wird dargelegt, daß der Vorschub der Elektrode von zwei getrennten Vorschubsystemen übernommen wird, wobei iJie pulsierende Wirkung durch den Ansteuerungsunterschied zwischen dem ziehenden und schiebenden Vorschubsystemen entsteht.

Des weiteren wird in der DD-PS 134 334 ein Verfahren beschrieben, wo zwei oder mehrere, gemeinsam auf einen Elektrodendraht wirkende intermittierende Vorschubsysteme zur Stabilisierung der Lichtbogenparameter verwendet und durch eine spezielle Abgleichung beider als Schwinganker ausgebildete Vorschübe gesichert werden.

Alle bisher genannten Verfahrenslösungen haben den Nachteil, daß ein hoher Konstruktions-, Geräte- und steuerungstechnischer Aufwand erforderlich ist.

Andere diskontinuierlich wirkende Vorschübe sind auf mechanische Mechanismen und/oder elektromechanische Schwingungssystemprinzipien zurückzuführen (DD-PS 133614), deren Funktionssicherheit durch hohe Verschleißerscheinungen beeinträchtigt werden.

Um die nachteilige Umwandlung mechanischer Drehbewegung in oszillierende Bewegungen zu umgehen benutzt die DD-PS 210 861 einen speziellen Schrägrollenvorschub.

Bekannt ist weiterhin ein Drahtvorschubantrieb zum intermittierenden Schweißen, der mit der Antriebswelle eines Elektromotors gekoppelten Welle mit einem Exzenter versehen und über einen Kulissenstein mit einer durch ein Schwenklager verbundenen Kurbelschleife derart im Eingriff steht, daß das Ende der Kurbelschleife in die Ausarbeitung eines Mitnehmers formschlüssig eingreift, der von je einem oder zwei paar Federelementen in der erforderlichen Lage am Elektrodendraht und zur Kurbelschleife gehalten wird, wobei dem Mitnehmer ein zweiter Mitnehmer vor- oder nachgeordnet ist und beide Mitnehmer auswechselbar ausgebildet sind (DD-PS 138518).

Alle bisher bekannten Lösungen haben neben den vorbeschriebenen Nachteilen den gemeinsamen Mangel, daß der zu große Wärmeeintrag beim Auftragsschweißen, insbesondere beim Einsatz für Vergütungsstoffe nicht verhindert wird. Des weiteren wird beschrieben, daß keine spürbare Verringerung des Wärmeeintrages nur durch eine Synchronität zwischen Werkstoffübergang und Schwingsystem möglich ist.

Bei den bisher bekannten pulsierend arbeitenden Drahtvorschubgeräten erreicht man das Pulsieren nur durch bestimmte mechanische Manipulation der Antriebselemente, beispielsweise mittels Exzenterscheiben, am Drahtführungssystem. Der Nachteil dieser mechanischen Systeme ist der hohe mechanische Verschleiß, die geringe Variation der Impulsintensität (Tastverhältnis), die geringe Langzeitstabilität sowie die nur mäßig genaue Reproduzierbarkeit des Drahtführungsprozesses. Die Frequenz und das Tastverhältnis können hierbei nicht unterschieden werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, speziell für un- und niedriglegierte Vergütungsstähle, ein Verfahren zum Auftragschweißen mit intermittierendem Drahtvorschub zu finden, das eine minimale Wärmeeinwirkung in das Werkstück gewährleistet und sich durch einfache Anlagentechnik, hohe Verfügbareit. geringe Kosten und niedrigen Elektroenergieverbrauch auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum periodischen Drahtvorschub einer endlosen Elektrode beim Auftragschweißen zu entwickeln, indem eine rein elektronische Vorschubsteuerung die Parameterwahl für Frequenz, Tastverhältnis und Vorschubgeschwindigkeit kombiniert und/oder unabhängig voneinander reproduzierbar ermöglicht. Das zu entwickelnde Verfahren soll eine einfache Anlagentechnik mit hoher Verfügbarkeit bei niedrigem Energieverbrauch aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur bestehenden Schweißanlage eine Drahtvorschubeinrichtung, bestehend aus einem 24-V-Gleichstrommotor mit starr gekoppeltem Getriebe, einem Rollenvorschubpaar und einem elektronisch regelbaren Steuergerät, welches das erforderliche Steuersignal für den Drahtführungsprozeß erzeugt, entwickelt wurde, um die mittlere Stromstärke gegenüber der kontinuierlichen Drahtvorschubtechnik deutlich zu reduzieren, so daß kombiniert und/oder unabhängig voneinander die Frequenz, das Tastverhältnis und die Drahtvorschubgeschwindigkeit mit guter Reproduzierbarkeit veränderbar gemacht und in weiten Grenzen variiert werden kann. Kernstück des Steuergerätes ist ein Rechteckgenerator, der mittels Operationsverstärkers aufgebaut ist. An den beiden Eingängen befinden sich die Potentiometer für Frequenz und Tastverhältnis. Durch einen nachfolgenden Monoflop (MMV) mit Leistungstransistor wird eine weitgehend lastunabhängige Pulsbreitensteuerung realisiert, wobei mit einem weiteren Potentiometer die Geschwindigkeitsänderung erfolgt. Gesteuert wird der Drahtvorschub durch den Prozeßablauf über einen entsprechenden Relaiskontakt. So kann in nachfolgenden Bereichen die Geschwindigkeit von 26 bis 40 mm/s, die Frequenz von 5 bis 30Hz und das Tastverhältnis von 1:0,1 bis 1:2,6 variiert werden.

Mit Hilfe der variierbaren und minimierbaren Parameterwahl wird eine jeweils für den Vergütungswerkstoff erforderliche hohe Lichtbogenstabilität und ein gleichmäßiger Werkstoff übergang erreicht, so daß durch die dabei erreichbare geringe Wärmeeinbringung und gleichmäßige Wärmeausbildung in der Wärmeeinflußzonj, beispielsweise bei gleichbleibender Oberflächen- und Nahtqualität zwischen Anfang und Ende einer spiralförmigen Auftragsschweißung von un- und niedriglegierten Vergütungswerkstoffen, eine geringere Schichtdicke als bisher aufgetragen werden kann. Gleichzeitig werden bisher aufgetretene Festigkeitsunterschiede in Fügeteilen bzw. Werkstücken vermieden und geringere Mengen an Zusatzwerkstoffen beim Auftragsschweißen eingesetzt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem A'jsführungsbeispiel erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnungen zeigen

M Fig. 1: Blockschaltbild bei konventioneller MAG-Technik

Fig. 2: Wärmeeinflußzone bei intermittierender Technik Fig. 3: Wärmeeinflußzone bei intermittierender Technik

In der Figur 1 ist das Beispiel eines elektronisch regelbaren Steuergerätes zum intermittierenden Drahtvorschub für ein Verfahren zum Schutzgasschweißen mit endloser Elektrode, speziell für un- und niedriglegierte Vergütungsstähle durch eine kombinierte und/oder unabhängige Einstellbarkeit der drei in weiten Grenzen variierbaren Parameter Frequenz, Tastverhältnis und Geschwindigkeit eines Drahtvorschubmotors mit starrer Kraftübertragung dargestellt. Das Steuergerät erzeugt dabei das erforderliche Steuersignal für den Drahtführungsprozeß auf elektronischem Weg. Die Fig. 1 zeigt den Leitungszugang 1 und Leitungsabgang 2 der Schweißmaschine von und zum Relaiskontakt 12 des Steuergerätes. Die angeordneten Potentiometer für das Tastverhältnis 3 und für die Frequenz 4 werden manuell je nach den Schweißerfordernissen eingestellt. Beide unabhängig voneinander einstellbaren Potentiometer 3 und 4 fließen ein in den Rechteckgenerator 5, der das Kernstück des Steuergerätes darstellt. Die Aufnahme der zugeführten 220 V übernimmt der Netztransformator 6, und über den Diodenspeicher 7 wird der Rechteckgenerator 5 versorgt. Der Rechteckgenerator 5 wird mittels Operationsverstärkers 8 aufgebaut. Der Potentiometer für die Geschwindigkeit 9 wird ebenfalls wie 3 und 4 manuell eingestellt. Der Motor 11 wird über den vorhandenen Relaiskontakt 12 und den Leistungstransistor 10 gesteuert. In den Figuren 2 und 3 wird optisch die minimale Wärmeeinwirkung, insbesondere Wärmeeinfluß- (WEZ) und Vermischungszone (V) bei Beginn a und Ende b der Auftragsschweißung der konventionellen MAG-Technik (Fig. 2) und intermittierender Technik (Fig. 3) dargestellt.

Claims (2)

1. Verfahren zum Auftragschweißen mit einem elektronisch regelbaren Steuergerät zum intermittierenden Drahtvorschub, dadurch gekennzeichnet, daß um die mittlere Stromstärke gegenüber der kontinuierlichen Drahtvorschubtechnik deutlich zu reduzieren, kombinierte und/ oder unabhängig voneinander einstellbare Potentiometer für die Geschwindigkeit (9) in den Bereichen von 26 bis 40mm/s, die Frequenz (4) von 5 bis 30Hz, das Tastverhältnis (3) von 1:0,1 bis 1:2,6 eingesetzt und benutzt, so daß diese für den Drahtführungsprozeß mit guter Reproduzierbarkeit veränderbar und in weiten Grenzen variierbar gemacht werden, damit für den Vergütungswerkstoff die erforderliche hohe Lichtbogenstabilität und ein gleichmäßiger Werkstoffübergang erzielt wird und durch geringe Wärmeeinbringung sowie gleichmäßiger Wärmeausbildung die Wärmeeinflußzone niedrig gehalten und bei gleichbleibender Oberflächen- und Schweißnahtqualität zwischen Anfang und Ende einer spiralförmigen Auftragschweißung, beispielsweise bei un- und niedriglegierten Vergütungswerkstoffen, eine geringe Zusatzwerkstoffschichtdicke als bisher beim MAG-Schweißverfahren, aufgetragen wird.

2. Verfahren zum Auftragschweißen mit einem elektronisch regelbaren Steuergerät zum intermittierendem Drahtvorschub nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur bestehenden Schweißanlage eine Drahtvorschuheinrichtung, bestehend aus einem 24-V-Gleichslrommotor mit starr gekoppeltem Getriebe, einem Rollenvorschubpaar und einem elektronisch regelbaren Steuergerät, welches das erforderliche Steuersignal für den Drahtführungsprozeß erzeugt, zugeordnet wird.