DE1540887A1

DE1540887A1 - Halbautomatisch und kontinuierlich arbeitender Elektrobogen-Schweissapparat

Info

Publication number: DE1540887A1
Application number: DE19651540887
Authority: DE
Inventors: Noriaki Kagawa; Yutaka Kasamatsu; Yoshio Kimura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1964-04-02
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1970-01-08
Also published as: BE661904A; GB1102225A; US3303322A; SE347893B; NL133623C; NL6504186A

Description

Patentanwalt■ Dipl.-Phys. GERHARD LIEDL · 8 München 22, Steinsdorfstraße

r«le(on »34 42 F'er-icVoSer Oi Yi

α A'r-C

Dr. Expl.

. KOBE STEEL MOlRKS, LTD. No.36-1 Wakinohamacho l-chome, Pukiai-ku_f KOBE / Japan

Halbautomatisch und kontinuierlich arbeitender ™

Elektrobogezi-Schweißapparat

Die Erfindung bezieht sich auf einen halbautomatisch und kontinuierlich arbeitenden Elektrobogen-Soiiweißapparat. Eq werden nach der Erfindung solche halbautomatisch arbeitenden Maschinen zu einem einzigen Generator elektrisch

BADORiQiNAL

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parallel geschaltet und es wird nacheinander automatisch ein elektrischer Bogen mit jeweils einer speziellen, umhüllten Elektrode erzeugt. Bei dieser Einrichtung kann der Wirkungsgrad und die Produktivität des Schweißgeherators merklich vergrößert werden, ohne daß die Bedienungsperson stärker belastet wäre.

Zur Zeit werden halbautomatische Sehweißnaschinen nach drei GeSichtspunkten eingeteilt, und zwar ob die Schweißelektrode vertikal ("Schwerkraft-Schweiusung"), horizontal oder geneigt in Beziehung auf dae zu schweißendeMaterial gehalten wird. Gewöhnlich ist eine Bedienungsperson gleichzeitig für mehrere Maschinen, verantwortlich.

Fach dem Stand der Technik ist jede halbautomatisch arbeitende Schweißmaschine mit einem zugehörigen Schweißgenerator verbunden und wenn eine Bedienungsperson für mehrere Maschinen verantwortlich ist, muß sie die Maschinen periodisch überprüfen, d.h. aufgebrauchte Schweißelektroden ersetzen und mit diesen Schweißelektroden einen Elektrobogen erzeugen ("ziehen"). Wenn eine Bedienungsperson für mehrere Maschinen verantwortlich ist, kommt es oft vor, daß während des Austausches einer Schweißelektrode an einer Maschine der Schweißbogen an einer oder mehreren Elektroden der anderen Maschine erlischt, so daß eine Menge Leerzeit für jede Maschine

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entsteht, was zu einer geringen Produktivität und demnach zu erhöhten Kosten führt. Ein anderer Fachteil der Einrichtungen nach dem Stand der Technik iet darin zu sehen, daß viele Bedienungspersonen beim Ersetzen der Schweißelektrode und Erzeugen des neuen Bogens nicht ihren Sicherheitshelm odor ihren Kandschirii benutzen, weil dadurch ihre Arbeit erschwert wird. Bein Erzeugen des Lichtbogens, der bekanntlich

i von stärken Strahlen begleitet ist, drehen solche Leute ihren Kopf weg oder schlierten die Augen. Die J'olge davon ist, daß die Schweißelektrode nicht richtig aufgesetzt wird, daß der Strom gelegentlich'.kurzgeschlossen wird oder daß der Elektrobogen nicht gleichmäßig erzeugt wird, wodurch zusfitzliehe Arbeit bzw. Qualitätsunterschiede der Schweißnaht entstehen.

Auf gäbe der" Erfindung ist es,* die auf gezeigten' !lacht eile bekannter' Schweiiiapparate' zu beseitigen. ■ -'." ■ λ

Es soll' weiterhin'eine Schweißelektrode geschaffen werden, die iifi' besonderen .^äße für das'Schwei.igerät nach der Erfindung geeignet ist. "■

Die obenerwähnten Nachteile werden dadurch überwunden, daß zwei oder mehrere halbautomatisch arbeitende Elektrobogen-Schweißgeräte p-arallf3l su oixeit eirci;jen Schwci3generator

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geschaltet werden und-dammit oder nach dem Einsetzen einer neuen Schweißelektrode in jeder der Schweißmaschinen zwischen der Spitze der Schweißelektrode und dem Basiemetall eine spezielle Substanz eingelegt wird» welche die Bildung des Elektrobogens verzögert,

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung besprochen. Dabei zeigen:

Fig.l die Arbeiteweise von Schweiümeschinen nach dem Stand der Technik;

Pig.2 die Arbeitsweise eines Schweii3gerätes nach der vorliegenden Erfindung; ·

Pig.3 a) eine Schweißelektrode nach der Erfindung, bei der die Spitze mit einer speziellen, lichtbogenverzögernden Substanz überzogen ist und

b) eine Alternative hierzu, wobei die spezielle lichtbogenverzögernde Substanz als Pestkörper zwischen der Spitze der Schweißelektrode und dem Baeismetall eingelegt wird.

BAD ORIGINAL

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Die Art der Schaltung üblicher halbautomatischer Schweißmasohlnen ist in fig.l gezeigt. Jede-der halbautomatischen

Sohweißmaschinen W, ¥' ist mit einem zugehörigen Schweißgenerator 1 bzw. l^f verbunden. Wenn eine Bedienungsperson für mehrere halbautomatische Sohweißmaschinen verantwortlich ist, muß sie jede Schweißmaschine periodisch überprüfen und aufgebrauchte Schweißelektroden ersetzen.

Fig.2 zeigt die Schaltung von Schweißmaschinennach der Erfindung. Die einzelnen Schweißmaschinen■ Wl_f W2, V/3 sind parallel zueinander in Beziehung auf den Generator 1 ge-■ahalttt. Hiereu laufen Leitungen bzw. Leitungsstränge 3A, 3B, 30 von der Klemme höheren Potentials des Generators 1 »u den Sohweißelektrodenhaltern 21, 2B, 20. Das zu schweißende Werkstück 4 let, wie die andere Klemme des Generators 1, gterdet. .

- ■■■■"■■ ^: '■■ ' '

Ss wird b«iepieliw«is« die Schweißelektred· 5A in den Schweilelektredenhalter 2k eingesetzt und es wird eine Sehweißnaht auf dem Werkstück 4 erzeugt. Während düse Arbeit fortschreitet, werden Schweißelektroden 5B₁ 50 usw. in 41· HaIiNMr 2B,. 20 usw. eingesetzt, wobei eine spezielle liohtbofjenverzögernde Substanz 6 zwischen Werkstück 4 und Jeder der vorderen Enden der Elektroden 5B., 50.usw. liegt, wie ee Pig.3a zeigt. Diese lichtbogenverzögernde Substanz

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dient dazu, einen von den vorderen Enden der Schweißelektroden 5B bzw. 5C ausgehenden Bogen zu verhindern, solange ein Bogen mit der Schweißelektrode 5a besteht. Wenn die Schweißelektrode 5A aufgebraucht ist und der Bogen erlischt, dann wird automatisch ein Bogen mit einem der anderen Schweißelektroden 5B oder 50 erzeugt und das Schweißen wird mit dieser Elektrode fortgesetzt. Die Auswahl erfolgt je naoh dem, welche der beiden aus der Substanz 6 bestehenden Kappen den geringsten elektrischen Widerstand hat. Solange tin Bogen mit einer Schweißelektrode "brennt¹*, wird kein neuer Bogen mit einer anderen Schweißelektrode.erzeugt. Währenddessen können natürlich andere Schweißelektroden in die Maschine eingesetzt bzw. ausgetauscht werden und-es wird jedes Mal di· bogenvereögerade Substanz 6 zwischen dem vorderen Ende einer neu eingesetzten Elektrode und dem Werkstück 4-eingelegt bsw. vorgesehen. Wenn auf diese Weise vorgegangen wird, erfolgt.die Zündung eines elektrischen Bogens bei einer, der Sohaelzelektroden automatisch und aufeinanderfol-

gend und der Schweißgenerator wird bis zu 953* bis loo£ ausgenutzt.

Der elektrische Widerstand der speziellen bogenverzögemden Sutetans 6 naoh der Erfindung ist bo eingeregelt, daß er bei der unbelasteten Spannung von gewöhnlich 6o bis 9o YoIt überwunden wird (fallende Kennlinie); wenn jedoch der Gene-

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rator belastet ist und die Spannung gewöhnlich auf 23

5o ToIt ablinkt, dann· fließt kein Strom über dies· Substanz.

Im unbelasteten Zustand des Generators, also bsi erhöhter Spannung, fließt ein kleiner Stroa -durch die Substanz 6 und* ein nicht leitender oxydierbarer Bestandteil der Substanz wird dabei verbrannt, so daß der Widerstand der Substanz ver- J ringert wird und das Entstehen eines Bogens stattfinden kann.

Diese spezielle bogenverzögernde Substanz 6 besteht aus einer Mlsöhungaus elektrisch leitenden Bestandteilen (5 bis 6o Gewichtsprozenten) , wie Eisenpulver, legiertes Eisenpulver, Graphit usw., aus elektrisch nichtleitenden Bestandteilen ^N (2o bis 85 Gewichtsprozent), wie Oxyden, Salzen usw., aus rasch oxydierbaren Bestandteilen (3 bis 2o Gewichtsprozenten), wie organischen Materialien und aus^y kittenden Bestandteilen (5 bl«2o Gewichtsprozenten), wie Wasserglas. Der elektri- " •oh« Widerstand der nach der angegebenen Segel erzeugten Subetana 1st so gewählt, daß der nichtleitende Bestandteil innerhalb von o,2 bis Io Sekunden (drvonfd) nach den Anlegen der unbelasteten Spannung verbrannt wird. Wenn die elektrisch leitenden Bestandteile in Her Substanz weniger als 5 Gewichts* procent einnehmen, ist es schwierig, einen £lektrobogen zu erzeugen, wenn dagegen die elektrisch leitenden Bestandteile über .60 Gewichtsprozente ansteigen, dann entsteht ein Bogen

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unmittelbar nach dem Aufsetzen der Schweißelektrode. IhLe Mitverwendung dee elektrisch nicht leitenden Bestandteiles geschieht natürlich zum Zwecke der Steuerung bzw. Einreguli erung der elektrischen Leitfähigkeit der. Subetana und eine Menge von 2o bis 85 Gewichtθproζenten hiervon genügt für diesen Zweck. Der oxydierbare Bestandteil wird deshalb .zugemischt, damit der elektrische Strom freier nach dem Verbrennen dieses oxydierbaren Bestandteiles fließt und sioh ein elektrischer Bogen ausbildet. Dafür werden mindestena 3 Gewichtsprozente benötigt, aber eine Menge, die 2o Gewichtsprozente übersteigt, ist unnötig.

Beispiele der Zusammensetzung der SpezialSubstanz·6 sind in der Tabelle I zusammengestellt:

BAD OHiGINAL

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Tabelle I

Elektr.leitendes
Material

L
01 hC
Ü

G-raphit

Eisen
pulver

Ferro-
Mangan

Ferro-
SiIislum

Elektrisch nioht-
leitendes Material

Koalin

Glim
mer

Talkum

Oxydierbares
Material

Dex
trin

"Xrabieehe
Paete"
(Paste
arabic)

Bindemittel

A
B
0
D

7
1
2 ο
5

3
38
So.

1
6
5

2

Kalium-
perchlorat
*

5
19

6
13

5
13

Stärke

3
2

5

Wasserglas

65
5
55
Io

mm
5
Io

Io
11
Io
Io

- Io -

Der Zeitablauf zwischen der Kontaktgebung der umhüllten Elektrode mit dem Basismetall und das Entstehen eines elektrischen Bogens ist "anhand von Testergebnissen in Tabelle II gezeigt, wobei die Testergebnisse durch Sätze von zehn Elektroden erhalten wurden und jeder Satz mit einer unterschiedlichen Mischung versehen wurde.

Tabelle II

Zeitintervall in Sekunden zur Erzeugung eines elektrischen Bogens bei Verwendung der speziellen boge'nverzögernden Substanz.

Mischung A	3.8	3.0	4.5	4.8	3.5	4.8	3.7	3.4	4.3	4.0
ⁿ B	3.9	4.2	3.1	4.5	3.8	3.8	4.2	2.9	3.8	3.2
« C	0.4	.0.6	0.7	0.6	0.6	o.7	o.5	0.7	0.9	0.5
ⁿ D	1.1	0.9	0.8	0.8	0.6	0.5	l.o	0.9	0.4	1.2

Bae Zwieohenfüfen der speziellen bogenverzögernden Substanz zwischen die Elektrode und das Werkstüok kann in der in Fig.3a aufgezeichneten und beschriebenen Weise erfolgen, wobei diese S^ezialsubatans 6 von vornherein als Kappe auf das vordere Ende der Schweißelektrode aufgebracht ist. Andererseits kann die Spezialsubetanz 6 auch in der in Fig.3b gezeigten Weise

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verwendet werden, wobei diese Substanz als fester Körper ausgebildet ist und als solcher zwischen das vordere Ende der Elektrode und dem Werkstück eingeklemmt wird. ·

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

Die Bedienungsperson kann eine verbrauchte Elektrode Jederzeit durch eine neue Elektrode ersetzen und das Schweißen mit einer anderen Elektrode geht weiter, d.h. es tritt keine Unterbrechung ein; da weiterhin während dieser Auswechsel-" arbeiten kein Lichtbogen erzeugt wird (dieser wird erst später beim Erlöschen eines anderen Lichtbogens erzeugt), vereinfacht sich die Arbeit der Bedienungsperson, die Anspannung beim "Ziehen" dee Lichtbogens entfällt und die Handarbeit und die Ermüdungserscheinungen der Bedienungsperson werden vergleichsweise verringert. _v

Leerzeiten des Schwc .«^generators werden vermieden bzw. zu einem Minimum verkürit, da die Erzeugung der elektrischen Bögen automatisch und kontinuierlich an aufeinander folgenden Schweißelektroden erfolgt, so *"3 die Leistung des ichweißgeneratorp zn 95$ bis l-oojG ausgenutzt wird.

Mit anderen Warten, es kan*i die Arb°it vrA die Serge mit dem Generator, so wie er heute besteht, verringert werd^r.

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Schwankungen der abgegebenen Leistung) und ein höherer VirkungBgrad dee Schweißens kann erzielt werden.

Eo kann deshalb die Anzahl der Sohweißgeneratoren und halbautomatischen Schweißmaschine!?, die yon einer Bedienungsperson EU bedienen sind, vergrößert werden.

BADOMWNAL

Claims

Patentansprüche

1. Halbautomatisch arbeitende Schweißeinrichtung,, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl halbautomatisch arbeitender Einzelschweißeinriohtungen (Wl, W2, W3) parallel zueinander in Beziehung auf einen Schweißgenerator (l) geschaltet sind

und daß Elektroden mit einer solchen Charakteristik verwen- ™ det werden, daß bei belastetem Schweißgenerator (l) kein Lichtbogen an diesen Elektroden entsteht, 'bei unbelastetem Generator jedoch ein Elektrobogen an der Elektrode des kleinsten Widerstandes entsteht.

2. Schweißelektrode für eine Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht zwischen vorderem Ende der Schweißelektrode und Werkstück (4), <iie aus einer Mischung von 5 bis 6o Gewichtsprozenten elektrisch μ leitenden Materials, von 2o bis 85 Gewichtsprozenten elektrisch nichtleitenden. Materials, 3 bis 2o Gewichtsprozenten oxydierbaren Materials und 5 bis 2o Gewichtsprozenten Bindemittel besteht.

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-/fit'

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