DE102008017172B4 - Device for joining with a short-circuiting MSG process - Google Patents

Device for joining with a short-circuiting MSG process Download PDF

Info

Publication number
DE102008017172B4
DE102008017172B4 DE102008017172.7A DE102008017172A DE102008017172B4 DE 102008017172 B4 DE102008017172 B4 DE 102008017172B4 DE 102008017172 A DE102008017172 A DE 102008017172A DE 102008017172 B4 DE102008017172 B4 DE 102008017172B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
short
electrode
polarity
control means
joining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008017172.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008017172A1 (en
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jaeckle & Ess System De GmbH
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE102008017172A1 publication Critical patent/DE102008017172A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008017172B4 publication Critical patent/DE102008017172B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/093Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits the frequency of the pulses produced being modulatable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical

Abstract

Vorrichtung zum kurzschlussbehafteten Fügen mit einem MSG-Prozess mit kontinuierlichem Drahtvorschub und abschmelzender Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit einer Messung einer bei einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess zyklisch variierenden physikalischen Größe (U, I), die Rückschlüsse auf einen Kurzschlussbeginn (K, K, K) und/oder ein Kurzschlussende (A, A, A) zulässt, einen Polaritätswechsel ohne eine zusätzliche Regelung des Drahtvorschubs an der Elektrode einleiten, wobei die Steuermittel dazu ausgelegt sind, bei Auftreten eines Kurzschlusses eine positive Polarität an die Elektrode zu legen, und wobei die Steuermittel derart ausgebildet sind, nach Ende eines Kurzschlusses eine negative Polarität an die Elektrode zu legen.Device for short-circuited joining with a MSG process with continuous wire feed and melting electrode, characterized in that control means are provided which, depending on a measurement of a cyclically varying in a short-circuited MSG process physical variable (U, I), the conclusions of a Start short circuit (K, K, K) and / or a short-circuit end (A, A, A), initiate a polarity change without additional control of the wire feed to the electrode, wherein the control means are adapted to a positive polarity when a short circuit occurs to lay the electrode, and wherein the control means are adapted to apply a negative polarity to the electrode after the end of a short circuit.

Description

Stand der TechnikState of the art

Metallschutzgasschweißen und -löten (MSG-Schweißen und -Löten oder zusammengefasst MSG-Fügen) werden als Technik schon seit langer Zeit zum Verschweißen und Verlöten von zwei oder mehreren Fügepartnern sowie zum Auftragen von Schweißzusätzen und Loten verwendet. Dazu wird in einer Schutzgasatmosphäre ein Zusatzwerkstoff in Form eines Fülldrahtes, Massivdrahtes oder in Bandform in einem von einer elektrischen Energiequelle erzeugten Lichtbogen abgeschmolzen. Der Lichtbogen brennt hierbei zwischen dem Grundwerkstoff und dem abschmelzenden nachgeführten Draht, der die Elektrode darstellt.Metal arc welding and brazing (MSG welding and brazing or summarized MSG joining) have long been used as a technique for welding and brazing two or more joining partners as well as for applying welding consumables and brazing alloys. For this purpose, a filler material in the form of a cored wire, solid wire or in strip form is melted in an arc generated by an electrical energy source in a protective gas atmosphere. In this case, the arc burns between the base material and the melting-off tracking wire, which represents the electrode.

Je nach verwendetem Zusatzwerkstoff und Schutzgas spricht man von Metallinertgasschweißen und -löten (MIG-Schweißen, MIG-Löten) oder von Metallaktivschweißen und -löten (MAG-Schweißen, MAG-löten). Zusammenfassend werden diese Verfahren als MSG-Prozesse bezeichnet.Depending on the filler material used and the inert gas used, one speaks of metal inert gas welding and soldering (MIG welding, MIG brazing) or of metal active welding and brazing (MAG welding, MAG brazing). In summary, these methods are referred to as MSG processes.

Abhängig von Verfahrensparameter ergeben sich verschiedene Unterscheidungsmerkmale und Verfahren.Depending on process parameters, different distinguishing features and procedures arise.

Es werden Kurzlichtbogen, Übergangslichtbogen, Sprühlichtbogen, Langlichtbogen, Rotationslichtbogen und Impulslichtbogen unterschieden.There are short arc, transition arc, spray arc, long arc, rotation arc and pulsed arc.

Es können kurzschlussbehaftete Lichtbogenprozesse erzeugt werden, die zwei unterschiedliche Phasen, die sog. Lichtbogenbrennphase und die Kurzschlussphase aufweisen. In der Lichtbogenbrennphase wird die Elektrode, ein Zusatzwerkstoff aufgeschmolzen und berührt aufgrund eines wachsenden Tropfenvolumens am aufschmelzenden Zusatzwerkstoff und der weiteren Drahtzufuhr das Werkstück. Es kommt zum Kurzschluss. In dieser Kurzschlussphase wird der Tropfen durch einen ansteigenden Kurzschlussstrom noch weiter eingeschnürt und auch aufgrund der Oberflächenspannung in das Schmelzbad abgezogen. Durch eine durch die Trennung des Tropfen von dem noch festen Draht entstehende Lücke zündet der Lichtbogen erneut.Short-circuited arc processes can be generated which have two different phases, the so-called arc burning phase and the short-circuit phase. In the arc burning phase, the electrode, a filler material is melted and touched due to a growing drop volume at the melting filler material and the other wire feed the workpiece. It comes to a short circuit. In this short-circuit phase, the drop is further constricted by an increasing short-circuit current and also drawn off into the molten bath due to the surface tension. Through a by the separation of the drop from the still fixed wire resulting gap ignites the arc again.

Charakteristisch für diesen Prozess ist ein Wechsel zwischen einer Lichtbogenbrennphase und einer Kurzschlussphase von jeweils sich durch den Prozess ergebenden Zeitdauern der Phasen. Der oben beschriebene Tropfenübergang beim Kurzlichtbogenprozess findet ausschließlich in der Kurzschlussphase statt. Bei anderen Lichtbogenarten treten mehr oder weniger große Anteile des Werkstoffübergangs auch in der Lichtbogenbrennphase auf.Characteristic of this process is a change between an arc-burning phase and a short-circuit phase of each of the phases resulting in the process through the process. The drop transition described above in the short arc process takes place exclusively in the short-circuit phase. In other types of arc occur more or less large shares of the material transition in the arc burning phase.

Bislang werden kurzschlussbehaftete MSG-Prozesse überwiegend mit Gleichstrom betrieben. Dabei ist die Elektrode positiv und das Werkstück negativ gepolt. Es gibt jedoch auch Ausführungsformen, um einen Kurzlichtbogenprozess mit wechselnder Polarität zu realisieren. Die Polaritätswechsel werden durch eine Frequenz von außen vorgegeben.So far, short-circuiting MSG processes are mainly operated with direct current. The electrode is positive and the workpiece is negatively polarized. However, there are also embodiments to realize a short arc process with alternating polarity. The polarity changes are specified by a frequency from the outside.

Kurzschlussbehaftete MSG-Prozesse, die mit rein negativ gepolter Elektrode durchgeführt werden, sind nur für Fülldrähte bekannt. Bei Massivdrähten entsteht ein instabiler Prozess, der für sämtliche Fügeaufgaben nicht geeignet ist.Short-circuited MSG processes that are performed with a purely negatively polarized electrode are known only for flux cored wires. Solid wires create an unstable process that is not suitable for all joining tasks.

Der Prozess mit positiv gepolter Elektrode bringt beobachtungsgemäß mehr Wärme in das Werkstück (Schmelzbad) als der Prozess mit negativ gepolter Elektrode und kann geringere Mengen an Zusatzwerkstoff abschmelzen. Dafür lässt sich eine konstante Tropfenablösung bei einer positiv gepolten Elektrode erreichen.The process with a positively polarized electrode leads, according to observation, more heat into the workpiece (molten bath) than the process with negatively polarized electrode and can melt off smaller amounts of filler material. For a constant droplet detachment can be achieved at a positively polarized electrode.

Aus der AT 501 489 A1 ist ein Schweißprozess mit ausgeprägter Drahtzuführungsregelung bekannt. Eine Schweißstromregelung ist in der EP 1 658 919 A2 offenbart. Hier findet ein Wiederzünden während eines Polaritätswechsels statt. Ein Schweißprozess mit zwei Elektroden ist in der US 2006/0207983 A1 beschrieben.From the AT 501 489 A1 is a welding process with pronounced wire feed control known. A welding current control is in the EP 1 658 919 A2 disclosed. Here a reignition takes place during a polarity change. A welding process with two electrodes is in the US 2006/0207983 A1 described.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kurzschlussbehafteten MSG-Prozess mit abschmelzender Elektrode zu verbessern.The invention has for its object to improve a short-circuiting MSG process with consumable electrode.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterentwicklungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims advantageous and expedient developments of the invention are given.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess mit kontinuierlichem Drahtvorschub und abschmelzender Elektrode aus. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass Steuermittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit einer Detektion einer bei einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess zyklisch variierenden physikalischen Größe, die Rückschlüsse auf einen Kurzschlussbeginn und/oder ein Kurzschlussende zulässt, einen Polaritätswechsel an der Elektrode einleiten. Dadurch werden die Vorteile einer plusgepolten Elektrode bezüglich einer regelmäßigen Tropfenablösung und die Vorteile einer negativ gepolten Elektrode bezüglich einer höheren Abschmelzleistung bei einem kälteren Werkstück verbunden, ohne eine zusätzliche Regelung außer der selbsttätigen inneren Regelung des Lichtbogenprozesses selbst zu verwenden. Eine zusätzliche Regelung des Drahtvorschubs an der Elektrode erfolgt nicht. Ein Polaritätswechsel wird nur bestimmt von einer zyklisch variierenden physikalischen Größe, die lediglich erfasst werden muss.The invention is based on a device for joining with a short-circuiting MSG process with continuous wire feed and consumable electrode. The essence of the invention resides in the provision of control means which initiate a polarity change at the electrode as a function of detection of a cyclically varying physical variable in the case of a short-circuited MSG process, which allows conclusions to be drawn on shorting and / or shorting. This combines the advantages of a plus-pole electrode for regular droplet detachment and the advantages of a negatively poled electrode for higher deposition rate on a colder workpiece, without additional control beyond the automatic internal control of the arc process itself use. An additional control of the wire feed to the electrode does not take place. A polarity change is only determined by a cyclically varying physical quantity, which only has to be detected.

Somit ist eine gesonderte Regelung der Lichtbogenlänge wie bei einem Prozess mit aufgeprägter Frequenz nicht notwendig.Thus, a separate control of the arc length as in a process with imposed frequency is not necessary.

Der Lichtbogenprozess kann bis auf die sich ändernde Polarität sozusagen seinen „natürlichen Gegebenheiten“ im Wesentlichen frei folgen.The arc process can, so to speak, follow its "natural conditions" essentially freely, except for the changing polarity.

Vorzugsweise wird ein Polaritätswechsel an der Elektrode innerhalb eines Zyklusses durchgeführt. Ein Zyklus ergibt sich aus einer Gesamtzeit von Kurzschlussphase und darauffolgender Lichtbogenbrennphase. Die Zyklusdauer ist dabei eine Funktion der nachstehenden Faktoren:

  1. A. Charakteristik der Spannungskennlinie der Energiequelle zum Fügen mit dem MSG-Prozess
  2. B. Verhalten der Übergangswiderstände zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück sowie dem Kontaktrohr und der Elektrode
  3. C. Veränderungen in der Legierung der Drahtelektrode und/oder des Werkstücks
  4. D. Veränderungen in der Oberflächenbeschaffenheit der Bauteile und der Drahtelektrode.
  5. E. Änderungen des Abstands eines Kontaktrohres zum Werkstück
  6. F. Änderungen in der Schweiß- bzw. Lötgeschwindigkeit
  7. G. Änderungen der Schutzgaszusammensetzung
  8. H. Änderungen der Umgebungsfaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Luftbewegungen etc.
Preferably, a polarity change is performed on the electrode within a cycle. One cycle results from a total time of short-circuit phase and subsequent arc-burning phase. The cycle time is a function of the following factors:
  1. A. Characteristic of the voltage characteristic of the energy source for joining with the MIG process
  2. B. Behavior of the contact resistances between the wire electrode and the workpiece and the contact tube and the electrode
  3. C. Changes in the alloy of the wire electrode and / or the workpiece
  4. D. Changes in the surface finish of the components and the wire electrode.
  5. E. Changes in the distance of a contact tube to the workpiece
  6. F. Changes in welding or soldering speed
  7. G. Changes in the protective gas composition
  8. H. Changes in environmental factors such as temperature, humidity, air movements, etc.

Da alle diese Faktoren Änderungen unterworfen sind, ergeben sich immer unterschiedlich lange Lichtbogenbrenn- und Kurzschlussphasen und damit unterschiedlich lange Zyklusdauern. Je kleiner die Differenz der einzelnen Zyklusdauern zueinander ist, desto gleichmäßiger ist der Prozess. Exakt gleiche Zyklusdauern können sich demnach nicht einstellen.Since all these factors are subject to changes, there are always different lengths of arc burning and short-circuit phases and thus different lengths of cycle times. The smaller the difference between the individual cycle durations, the smoother the process. Exactly the same cycle times can not be set accordingly.

Um die unterschiedlichen Phasenzeiten und damit die innere Regelung des Prozesses nutzen zu können, werden die Umpolzeitpunkte und die Verweildauern in den einzelnen Polaritäten erfindungsgemäß durch charakteristische Merkmale innerhalb eines Zyklusses bestimmt. Das heißt, wenigstens ein Umpolzeitpunkt richtet sich nach einem wiederkehrenden Ereignis innerhalb einer Zyklusdauer. Der andere Umpolzeitpunkt kann nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit erfolgen oder durch ein anderes wiederkehrendes Ereignis innerhalb derselben Zyklusdauer ausgelöst werden.In order to be able to use the different phase times and thus the inner regulation of the process, the Umpolzeitpunkte and the residence times in the individual polarities are inventively determined by characteristic features within a cycle. That is, at least one Umpolzeitpunkt depends on a recurring event within a cycle duration. The other Umpolzeitpunkt can take place after a determinable time or triggered by another recurrent event within the same cycle duration.

Es ist weiterhin denkbar, dass ein Polaritätswechsel nicht in jedem Zyklus vorgenommen wird.It is also conceivable that a polarity change is not made in each cycle.

Erfindungsgemäß sind die Steuermittel dazu ausgelegt, bei Auftreten eines Kurzschlusses eine positive Polarität an die Elektrode zu legen.According to the invention, the control means are designed to apply a positive polarity to the electrode when a short circuit occurs.

Der Polaritätswechsel kann unmittelbar bei der Kurzschlussdetektion oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit vorgenommen werden.The polarity change can be made directly at the short-circuit detection or after a predetermined delay time.

Außerdem legen die Steuermittel nach Ende eines Kurzschlusses eine negative Polarität an die Elektrode, die unmittelbar zum Detektionszeitpunkt oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit eingeleitet werden kann.In addition, after the end of a short circuit, the control means applies a negative polarity to the electrode, which can be initiated immediately at the detection time or after a predetermined delay time.

Dieser Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass charakteristische wiederkehrende Merkmale bei einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess zum Einen der Beginn der Kurzschlussphase (entspricht dem Ende der Lichtbogenbrennphase) und zum Anderen das Ende der Kurzschlussphase (entspricht dem Beginn der Lichtbogenbrennphase) sind. Beide Ereignisse führen dazu, dass sich physikalische Größen des Lichtbogenprozesses ändern.This approach is based on the finding that characteristic recurring features in a short-circuited MSG process are on the one hand the beginning of the short-circuit phase (corresponds to the end of the arc firing phase) and on the other hand the end of the short-circuit phase (corresponds to the beginning of the arc firing phase). Both events cause physical quantities of the arc process to change.

Als Signalgeber für einen Umpolvorgang kann eine derartige physikalische Größe gemessen werden. Die Folgen sind Umpolvorgänge innerhalb eines Zyklusses, die keine feste Frequenz aufweisen, sondern prozessabhängig der inneren Regelung des Lichtbogenprozesses unterworfen sind.As a signal generator for a Umpolvorgang such a physical size can be measured. The consequences are Umpolvorgänge within a cycle, which have no fixed frequency, but process dependent are subject to the internal control of the arc process.

Vorzugsweise ist die zu messende physikalische Größe die Lichtbogenspannung. Ausgewertet werden kann ein Spannungsanstieg, ein Spannungsabfall oder ein Über- oder Unterschreiten eines Spannungschwellwertes. Aus dem Spannungsverlauf lässt sich der Kurzschlusszeitpunkt oder auch das Auflösen des Kurzschlusses bestimmen.Preferably, the physical quantity to be measured is the arc voltage. An increase in voltage, a voltage drop or a voltage threshold value can be evaluated. From the voltage curve, the short-circuit time or the dissolution of the short circuit can be determined.

Ebenfalls als physikalische Größe für den Vorgang des Umpolens kann der Stromverlauf erfasst werden. Auch hier lässt sich ein Stromverlaufsgradient oder das Über- oder Unterschreiten eines Stromschwellwertes auswerten.Also as a physical variable for the process of polarity reversal, the current profile can be detected. Here, too, a current gradient or the overshoot or undershoot of a current threshold value can be evaluated.

Für die Einleitung eines Polaritätswechsels kann auch eine Größe herangezogen werden, die sich aus dem Strom und/oder der Spannung ableitet. Beispielsweise wird ein Leistungsschwellwert oder ein Leistungsgradient bestimmt und ausgewertet. Ebenso denkbar ist die Auswertung eines Impedanzschwellwertes oder eines Impedanzverlaufsgradienten. For the initiation of a polarity change, it is also possible to use a variable which derives from the current and / or the voltage. For example, a power threshold or a power gradient is determined and evaluated. Also conceivable is the evaluation of an impedance threshold or an impedance gradient.

Neben diesen Größen kann für eine Einleitung eines Polaritätswechsels ein optischer und/oder akustischer Effekt des kurzschlussbehafteten MSG-Prozesses ausgewertet werden. Bei dieser Vorgehensweise macht man sich den Umstand zunutze, dass z.B. bei Auftreten des Kurzschlusses der Lichtbogen erlischt und daher eine Helligkeitsänderung an der Fügestelle eintritt. Das Erlöschen und Wiederzünden eines Lichtbogens ist darüber hinaus an einer charakteristischen Akustik erkennbar, die daher ebenfalls Rückschlüsse auf die interessanten Zyklusänderungen im kurzschlussbehafteten MSG-Prozess bietet. In addition to these variables, an optical and / or acoustic effect of the short-circuiting MSG process can be evaluated for an initiation of a polarity change. This procedure makes use of the fact that, for example, when the short-circuit occurs, the arc extinguishes and, as a result, a brightness change occurs at the joint. In addition, the extinction and re-ignition of an arc can be recognized by its characteristic acoustics, which therefore also provides an indication of the interesting cycle changes in the short-circuited MSG process.

Wenigstens ein Umpolzeitpunkt soll sich erfindungsgemäß nach einem wiederkehrenden Ereignis richten. Ein darauffolgender Polaritätswechsel kann vorzugsweise auch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach einem durch eine physikalische Größe eingeleiteten Polaritätswechsel von Steuermitteln durchgeführt werden.At least one Umpolzeitpunkt should be directed according to the invention for a recurring event. A subsequent polarity change can preferably also be carried out after a predetermined period of time after a polarity change of control means initiated by a physical variable.

Analog dazu kann die Vorrichtung auch bei Energiequellen zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess eingesetzt werden, die mit einer äußeren Regelung arbeiten. Da bei diesen ebenfalls unterschiedlich lange Lichtbogenbrenn- und Kurzschlussphasen auftreten, wird die Detektion eines charakteristischen Merkmals als Signalgeber für einen Umpolvorgang notwendig.Similarly, the device can also be used in energy sources for joining with a short-circuiting MSG process, which operate with an external control. Since in these also differently long arc burning and short circuit phases occur, the detection of a characteristic feature as a signal generator for a Umpolvorgang is necessary.

Die Vorrichtung kann bereits eine Energiequelle zum Fügen mit dem MSG-Prozess mit umfassen.The device may already include an energy source for joining with the MSG process.

Es ist allerdings auch denkbar, dass die Vorrichtung keine Energiequelle mit umfasst, jedoch in Verbindung mit einer separaten Energiequelle verwendet wird. Damit ist es möglich, die Vorrichtung einer bestehenden Energiequelle nachzuschalten und somit als Nachrüstschaltung eine konventionelle Energiequelle zu verbessern.However, it is also conceivable that the device does not include an energy source, but is used in conjunction with a separate energy source. This makes it possible to connect the device of an existing energy source and thus to improve a conventional energy source as a retrofit circuit.

Figurenlistelist of figures

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnungen nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.Several embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings, indicating further advantages and details.

Es zeigen

  • 1 einen erfindungsgemäßen Strom- und Spannungsverlauf zwischen einer Elektrode und einem Werkstück bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess und
  • 2 in einem schematischen Schaltbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess.
Show it
  • 1 a current and voltage profile according to the invention between an electrode and a workpiece when using a device according to the invention for joining with a short circuit MSG process and
  • 2 in a schematic diagram of an inventive device for joining with a short-circuit subject MSG process.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 sind die sich ergebenden Strom- und Spannungsverläufe 1, 2 zwischen Elektrode und Werkstück bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess dargestellt.In 1 are the resulting current and voltage curves 1 . 2 between the electrode and the workpiece when using the device according to the invention for joining with a short-circuit subject MSG process.

In durchgezogener Linie ist der Stromverlauf 1 und in gepunkteter Linie der Spannungsverlauf 2 über die Zeit t aufgetragen.In a solid line is the current waveform 1 and in dotted line the voltage curve 2 applied over time t.

In einer Kurzschlussphase KS1 steht eine positive Polung an einer Elektrode an. Diese Polung erleichtert das Ablösen eines Tropfens vom Zusatzwerkstoff. Die Verweilzeit dieser Polung ist mindestens so lange wie es nötig ist, den Kurzschluss aufzulösen. Sie kann jedoch verlängert werden, um den Wärmeeintrag ins Schmelzbad bzw. ins Werkstück zu ändern. Das Auflösen des Kurzschlusses zum Zeitpunkt A1 wird erfasst durch die messbare Änderung einer zyklisch variierenden Messgröße, z.B. den Anstieg der Lichtbogenspannung U über einen vorgegebenen Spannungsschwellwert. Diese Prozessgröße wird als Auslösesignal verwendet, um einen Polaritätswechsel W2 an der Elektrode durchzuführen. Es ist jedoch auch möglich, den Stromverlauf I auszuwerten.In a short-circuit phase KS 1 , a positive polarity is applied to an electrode. This polarity facilitates the detachment of a drop from the filler material. The residence time of this polarity is at least as long as it is necessary to dissolve the short circuit. However, it can be extended to change the heat input into the molten bath or into the workpiece. The dissolution of the short circuit at the time A 1 is detected by the measurable change of a cyclically varying measured variable, for example, the rise of the arc voltage U over a predetermined voltage threshold. This process variable is used as a trigger signal to change the polarity W 2 at the electrode. However, it is also possible to evaluate the current I.

Der Polaritätswechsel kann entweder sofort oder, wie in 1 dargestellt, mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit tv erfolgen. Nach dem Polaritätswechsel W2 ist die Elektrode negativ gepolt. Die negative Polung wird dann bis zum Beginn der darauf folgenden Kurzschlussphase KS2 beibehalten. Der Beginn K2 der Kurzschlussphase ist gekennzeichnet durch die messbare Änderung einer zyklisch variierenden Prozessgröße, z.B. den Abfall der Lichtbogenspannung U unter einen vorgegebenen Spannungsschwellwert. Diese Prozessgröße kann daher als Auslösesignal verwendet werden, um einen erneuten Polaritätswechsel W3 an der Elektrode zur ursprünglichen positiven Polarität durchzuführen. Es beginnt ein neuer Zyklus Z2 .The polarity change can be either immediate or, as in 1 shown, done with a predetermined delay time tv. After the polarity change W 2 the electrode is negatively polarized. The negative polarity is then maintained until the beginning of the subsequent short-circuit phase KS 2 . The beginning K 2 of the short-circuit phase is characterized by the measurable change of a cyclically varying process variable, eg the drop of the arc voltage U below a predetermined voltage threshold. This process variable can therefore be used as a trigger signal to a renewed polarity change W 3 at the electrode to the original positive polarity. It starts a new cycle Z 2 ,

Falls der wieder auftretende Kurzschluss W3 früher auftritt als die Verzögerungszeit tv abgelaufen ist, findet kein Polaritätswechsel zur negativen Polung an der Elektrode statt.If the re-occurring short circuit W 3 occurs earlier than the delay time t v has elapsed, takes place no polarity change to the negative polarity at the electrode.

Da bei dieser Ausführungsform prozesstypisch unterschiedlich lange Lichtbogenbrenn- und Kurzschlussphasen auftreten, findet eine Ausregelung der Lichtbogenlänge nur durch die selbsttätige innere Regelung statt. Es ist somit keine gesonderte Regelung der Lichtbogenlänge nötig.Since, in this embodiment, arc welding and short-circuit phases of different process lengths occur in this embodiment, a compensation of the arc length takes place only by the automatic internal regulation. Thus, no separate regulation of the arc length is necessary.

Die erforderlichen Bauteile zur Erkennung der charakteristischen wiederkehrenden Ereignisse innerhalb einer Zyklusdauer oder innerhalb mehrerer Zyklusdauern sowie die erforderlichen Bauteile, um einen Polaritätswechsel vornehmen zu können, lassen sich entweder in einer Energiequelle integrieren oder sie können als ein separates Gerät ausgestaltet sein, um dieses mit einer bereits existierenden Energiequelle, mit der es möglich ist, kurzschlussbehaftete MSG-Fügeprozesse durchzuführen, zu verbinden.The components required to recognize the characteristic recurrent events within one cycle or within several cycle times, as well as the components required to perform a polarity change, can either be integrated in one energy source or they can be designed as a separate device to provide one with one existing energy source with which it is possible to perform short-circuiting MSG joining processes.

Bei der letzten Variante erfolgt eine Erweiterung einer existierenden Energiequelle, um einen weiteren Einstellparameter, der es möglich macht außer den schon vorhandenen Minimalparametern Spannungsstufe und zugehörige Drahtvorschubgeschwindigkeit die Wärmeeinbringung in das Schmelzbad bzw. das Werkstück durch einen Polaritätswechsel zu variieren.In the latter variant, an extension of an existing energy source to another setting parameter, which makes it possible to vary the heat input into the molten bath or the workpiece by a polarity change except the already existing minimum parameters voltage level and associated wire feed speed.

Die Vorrichtung kann auch in Verbindung mit einer Energiequelle zum Fügen mit einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess verwendet werden, die eine äußere Regelung nutzt. Da auch hier unterschiedliche lange Zykluszeiten auftreten, muss für die Umpolvorgänge ebenfalls auf ein charakteristisches Merkmal Bezug genommen werden.The device may also be used in conjunction with an energy source for joining with a short-circuited MSG process that utilizes external regulation. Since different long cycle times also occur here, a characteristic feature must also be referred to for the polarity reversal processes.

In 2 ist das schematische Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum kurzschlussbehafteten Fügen mit dem MSG-Prozess gezeigt.In 2 is the schematic block diagram of a device according to the invention for short-circuiting joining with the MSG process shown.

Es zeigt die Verschaltung einer Energiequelle 1a zum Fügen mit dem MSG-Prozess mit einer Vorrichtung 2a, die zum Erzeugen von Polaritätswechseln notwendig ist. An einem Anschluss 5 wird ein Brennerschlauchpaket nicht dargestellt angeschlossen und ein Rückstromkabel 6 führt zu einem Werkstück (nicht dargestellt). Durch Leitungen 3 und 4 können zyklisch wiederkehrende physikalische Größen gemessen werden, die der Vorrichtung 2a als Signalgeber für Polungswechsel dienen.It shows the connection of an energy source 1a for joining with the MSG process with a device 2a which is necessary for generating polarity changes. At a connection 5 a torch hose package is not shown connected and a return current cable 6 leads to a workpiece (not shown). Through lines 3 and 4 cyclically recurring physical quantities can be measured, that of the device 2a serve as a signal generator for change of polarity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stromverlaufcurrent profile
1a1a
Energiequelleenergy
22
Spannungsverlaufvoltage curve
2a2a
Vorrichtungcontraption
33
Leitungmanagement
44
Leitungmanagement
55
Anschlussconnection
66
RückstromkabelRear power cable

Claims (9)

Vorrichtung zum kurzschlussbehafteten Fügen mit einem MSG-Prozess mit kontinuierlichem Drahtvorschub und abschmelzender Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit einer Messung einer bei einem kurzschlussbehafteten MSG-Prozess zyklisch variierenden physikalischen Größe (U, I), die Rückschlüsse auf einen Kurzschlussbeginn (K1, K2, K3) und/oder ein Kurzschlussende (A1, A2, A3) zulässt, einen Polaritätswechsel ohne eine zusätzliche Regelung des Drahtvorschubs an der Elektrode einleiten, wobei die Steuermittel dazu ausgelegt sind, bei Auftreten eines Kurzschlusses eine positive Polarität an die Elektrode zu legen, und wobei die Steuermittel derart ausgebildet sind, nach Ende eines Kurzschlusses eine negative Polarität an die Elektrode zu legen.Device for short-circuited joining with a MSG process with continuous wire feed and melting electrode, characterized in that control means are provided which, depending on a measurement of a cyclically varying in a short-circuited MSG process physical variable (U, I), the conclusions of a Start short circuit (K 1 , K 2 , K 3 ) and / or a short-circuit end (A 1 , A 2 , A 3 ), initiate a polarity change without additional control of the wire feed to the electrode, wherein the control means are adapted to occur when a short circuit to put a positive polarity to the electrode, and wherein the control means are designed such that after the end of a short circuit to put a negative polarity to the electrode. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu messende physikalische Größe der Stromverlauf (I) ist.Device after Claim 1 , characterized in that the physical variable to be measured is the current waveform (I). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu messende physikalische Größe der Spannungsverlauf (U) ist.Device after Claim 1 , characterized in that the physical quantity to be measured is the voltage curve (U). Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel dazu ausgelegt sind, für die Einleitung eines Polaritätswechsels eine Größe heranzuziehen, die sich aus dem Strom-(I) und/oder dem Spannungsverlauf (U) ableitet.Device after Claim 1 characterized in that the control means are adapted to use a size for the initiation of a polarity change, which derives from the current (I) and / or the voltage curve (U). Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ausgebildet sind, für die Einleitung eines Polaritätswechsels optische und/oder akustische Effekte des Prozesses auszuwerten.Device after Claim 1 characterized in that the control means are adapted to evaluate for the initiation of a polarity change optical and / or acoustic effects of the process. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ausgelegt sind, nach einem durch eine physikalische Größe (I, U) eingeleiteten Polaritätswechsel, die Polarität nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne erneut zu wechseln.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control means are designed, after a polarity change introduced by a physical quantity (I, U), to change the polarity again after a predetermined period of time has elapsed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel derart ausgebildet sind, einen Polaritätswechsel erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit (tv) vorzunehmen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control means are adapted to make a polarity change only after a delay time (t v ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Energiequelle zum Fügen mit dem MSG-Prozess bereits mit umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device already comprises an energy source for joining with the MSG process. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Verbindung mit einer separaten Energiequelle zum Fügen mit dem MSG-Prozess ausgelegt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is designed for connection to a separate energy source for joining with the MSG process.
DE102008017172.7A 2007-04-02 2008-04-02 Device for joining with a short-circuiting MSG process Expired - Fee Related DE102008017172B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007016185.0 2007-04-02
DE102007016185 2007-04-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008017172A1 DE102008017172A1 (en) 2008-10-09
DE102008017172B4 true DE102008017172B4 (en) 2018-10-31

Family

ID=39736439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008017172.7A Expired - Fee Related DE102008017172B4 (en) 2007-04-02 2008-04-02 Device for joining with a short-circuiting MSG process

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT505377B1 (en)
DE (1) DE102008017172B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2272615B1 (en) * 2009-07-10 2016-08-31 Ewm Ag Conditioning for a melting electrode for arc welding or soldering using a protective gas
JP5408364B2 (en) 2011-06-03 2014-02-05 パナソニック株式会社 Arc welding control method and arc welding apparatus
DE102014217702A1 (en) 2014-09-04 2016-03-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for producing a weld on a workpiece by MIG / MAG welding
CN110076415B (en) * 2018-01-26 2021-11-19 株式会社达谊恒 Arc welding control method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1658919A2 (en) 2004-11-17 2006-05-24 Daihen Corporation Polarity switching short circuiting arc welding method
AT501489A1 (en) 2005-02-25 2006-09-15 Fronius Int Gmbh METHOD FOR CONTROLLING AND / OR REGULATING A WELDING DEVICE AND WELDING DEVICE
US20060207983A1 (en) 2005-03-15 2006-09-21 Lincoln Global, Inc. Pipe seam tack welding methods and apparatus using modified series arc welding

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3358080B2 (en) * 1997-09-20 2002-12-16 松下電器産業株式会社 Polarity switching control method and consumable electrode arc welding machine
JP3867414B2 (en) * 1997-09-20 2007-01-10 松下電器産業株式会社 Polarity switching control method and consumable electrode arc welding power source
JP4052267B2 (en) * 2004-03-11 2008-02-27 松下電器産業株式会社 Consumable electrode type AC arc welding machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1658919A2 (en) 2004-11-17 2006-05-24 Daihen Corporation Polarity switching short circuiting arc welding method
AT501489A1 (en) 2005-02-25 2006-09-15 Fronius Int Gmbh METHOD FOR CONTROLLING AND / OR REGULATING A WELDING DEVICE AND WELDING DEVICE
US20060207983A1 (en) 2005-03-15 2006-09-21 Lincoln Global, Inc. Pipe seam tack welding methods and apparatus using modified series arc welding

Also Published As

Publication number Publication date
AT505377B1 (en) 2012-06-15
AT505377A1 (en) 2008-12-15
DE102008017172A1 (en) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006050297B4 (en) Pulsed arc process
AT501489B1 (en) METHOD FOR CONTROLLING AND / OR REGULATING A WELDING DEVICE AND WELDING DEVICE
AT516636B1 (en) Torch for a welding machine
AT504197A1 (en) WELDING METHOD FOR CARRYING OUT A WELDING PROCESS
DE112013003613T5 (en) Method and system for starting and stopping a hot wire system
DE202012012992U1 (en) Apparatus for pulse welding with AC waveform
DE202012013076U1 (en) A system for controlling an arc welding system for reducing spatter
DE102008017172B4 (en) Device for joining with a short-circuiting MSG process
DE102017113620B4 (en) Arc welding method and apparatus having a pulsed arc operating phase and a short arc operating phase
DE102008058753A1 (en) Method and device for determining electrical welding circuit sizes
EP1922908B1 (en) Method for operation of a steam plasma burner and steam cutting device
DE112013001259T5 (en) Apparatus and method for starting a pulsed wire arc welding process prior to initiation of arcing
WO2018185101A1 (en) Method and device for marking a workpiece surface of a metal workpiece using a welding wire electrode
EP1354659B1 (en) Arc starting method between a workpiece and a consumable electrode
DE4032618C2 (en) Igniting arc in MIG-MAG welding process - using low current source to ignite arc as wire is drawn back from workpiece followed by high power source after arc has been struck
AT401629B (en) METHOD AND DEVICE FOR REFLOWING AN ARC IN A PROTECTIVE GAS WELDING METHOD
EP4153376B1 (en) Method of and device for monitoring a non-melting welding electrode of an automated arc welding device
EP3599046A1 (en) Method of arc welding with a melting welding wire
DE3523879C2 (en) Short arc welding process
EP1949997A1 (en) Soft bypass access
EP3906132B1 (en) Method and device for welding with a non-consumable electrode
EP4025372B1 (en) Method and device for conducting a multiple welding method
DE602004004630T2 (en) WELDING QUALITY CONTROL
AT409468B (en) Method and apparatus for igniting an arc between workpieces and a meltable electrode
DE3151077A1 (en) Method and apparatus for striking the arc in a partially or fully mechanised welding process with fusible electrode

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: JAECKLE & ESS SYSTEM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: SCHULER, VOLKMAR, PROF. DR.-ING., 89075 ULM, DE; RAUSCHER, TONI, 72531 HOHENSTEIN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DR. MUELLER PATENTANWAELTE, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee