DE1565041C3

DE1565041C3 - Method and circuit arrangement for magnetic field arc pre-welding

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Publication number: DE1565041C3
Application number: DE19651565041
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Sciaky, David, Chicago, Π1. (V.St.A.)
Priority date: 1964-02-12
Filing date: 1965-02-10
Publication date: 1977-05-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogen-Preß-Schweißen metallischer Werkstücke mit einem zwischen den Werkstückenden als Elektroden durch ein Magnetfeld bewegten Lichtbogen.The invention relates to a method for arc pressure welding metallic workpieces with an electrode between the workpiece ends Magnetic field moving arc.

Verfahren zum Preßschweißen von Metallen mit einem Lichtbogen, der zwischen den Werkstücken durch ein Magnetfeld über die Stoßflächen getrieben wird, so daß diese gleichmäßig anschmelzen, sind bekannt Meistens werden auf diese Art Stumpfstöße von Rohren verschweißt, jedoch sind auch Stumpfstöße zwischen massiven Stäben — vorwiegend kreisförmigen, aber auch anderen Querschnitts — möglich. Gewöhnlich bilden die beiden Werkstücke Anode und Kathode eines Gleichstromkreises. Über den Enden der Werkstücke sind Magnetspulen angebracht, die entweder elektrisch in Reihe mit den Werkstücken geschaltet sind oder in einem eigenen Stromkreis liegen. Das Magnetfeld der Spulen und das Magnetfeld um den Lichtbogen erzeugen eine resultierende Magnetkraft, die den Lichtbogen quer zu seiner Längsachse mit großer Geschwindigkeit verschiebt.Process for pressure welding metals with an electric arc between the workpieces is driven by a magnetic field over the abutting surfaces, so that they melt evenly It is known that butt joints of pipes are usually welded in this way, but butt joints are also used between solid bars - mainly circular, but also other cross-sections - possible. Usually the two workpieces anode and cathode form a direct current circuit. Over the ends of the Workpieces are attached to magnetic coils, which are either connected electrically in series with the workpieces are or are in their own circuit. The magnetic field of the coils and the magnetic field around the Arcs produce a resultant magnetic force which the arc transversely to its longitudinal axis with high speed moves.

Infolge der unterschiedlichen Wärmeentwicklung an Anode und Kathode ergeben sich Schwierigkeiten beim Schweißen von Werkstücken gleichen Querschnittes. Durch Verwendung von Wechselstrom hat man sie zu vermeiden gesucht; es ist jedoch dann wesentlich schwieriger, einen stetigen Lichtbogenumlauf und damit eine gleichbleibende Erhitzung auf dem Verlauf der gesamten Schweißzone zu erzielen.As a result of the different heat development at the anode and cathode, difficulties arise with Welding workpieces with the same cross-section. By using alternating current you have them trying to avoid; However, it is then much more difficult, a steady arc circulation and thus to achieve constant heating over the entire welding zone.

Es ist weiterhin schon bekannt gewesen, daß sich beim Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen zwei Verfahrensabschnitte unterscheiden lassen und daß die Steuerung des Schweißstromes nach einem bestimmten Programm in gewissen Fällen vorteilhaft sein kann. So muß zu Beginn des Schweißvorganges, nachdem der Lichtbogen durch Berühren und Auseinanderziehen der unter Spannung stehenden Werkstücke gezündet wurde, eine geringe Schweißstromstärke eingehalten werden, damit sich keine Blasen oder Krater auf den Stoßflächen bilden — und zwar so lange, bis das durch die Spulen erzeugte magnetische Feld den Lichtbogen in vollen Umlauf versetzt hat. Mit wachsender Bewegungsgeschwindigkeit des Bogens kann man die Intensität des Schweißstromes steigern und somit die Enden der zu verschweißenden Werkstücke schnell auf die erforderliche Schmiedetemperatur bringen.It has also been known that when welding with a magnetically moving arc can distinguish between two process sections and that the control of the welding current according to one certain program can be beneficial in certain cases. So at the beginning of the welding process, after the arc by touching and pulling apart the live workpieces ignited, a low welding current strength must be maintained so that there are no bubbles or Form craters on the impact surfaces - until the magnetic field generated by the coils denies Has put the arc in full circulation. With increasing speed of movement of the bow you can increase the intensity of the welding current and thus the ends of the welded Bring workpieces quickly to the required forging temperature.

Jedoch ist allein die Berücksichtigung dieser zwei Verfahrensabschnitte zu grob und nicht ausreichend, um während des gesamten Schweißvorganges an den Werkstücken, die auch ungleiche Querschnitte aufweisen können, eine zum ordnungsgemäßen Schweißen erforderliche Wärmeentwicklung zu erzielen.However, just taking these two procedural steps into account is too crude and insufficient to during the entire welding process on workpieces that also have unequal cross-sections can generate the amount of heat required for proper welding.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Wärmeentwicklung an den Werkstücken so zu steuern, daß sowohl gleiche wie ungleiche Werkstücke miteinander einwandfrei verschweißt werden können.The object of the invention is therefore to control the heat generation on the workpieces in such a way that that both identical and dissimilar workpieces can be perfectly welded to one another.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Lichtbogenstrom in Impulsen wechselnder Polarität der Schweißstelle zugeführt und der Magnetstrom synchron zum oder unabhängig vom Lichtbogenstrom gesteuert wird, daß die Breite der Stromimpulse jeder Polarität so bemessen wird, daß die Werkstückenden gleichzeitig auf Schweißtemperatur gebracht werden, daß die Lichtbogenstrom-Amplituden bei der Berührungszündung von Null auf einen Wert erhöht werden, bei dem sich noch keine Schweißkrater bilden, daß, nachdem der Lichtbogen in eine umlaufende Bewegung versetzt und stabilisiert ist, die Lichtbogenstrom-Amplituden bei gleichbleibendem Werkstückabstand auf einen solchen Wert erhöht werden, daß die Werkstückenden noch ohne Spritzer anschmelzen, und daß nach Erreichen der Schweißtemperatur und beim Zusammenfügen der Werkstücke die Schweißstrom-Amplituden kurzzeitig auf einen Wert erhöht werden, der trotz verminderten Widerstandes der Schweißstelle ausreichend Wärme zum Nachglühen liefert.This object is achieved according to the invention in that the arc current alternates in pulses Polarity of the welding point supplied and the magnetic current synchronous or independent of Arc current is controlled so that the width of the current pulses of each polarity is dimensioned so that the Workpiece ends are brought to welding temperature at the same time that the arc current amplitudes can be increased from zero to a value at which there are no weld craters form that, after the arc is set in a rotating motion and stabilized, the arc current amplitudes with the same workpiece distance increased to such a value that the Melt the workpiece ends without spatter, and that after reaching the welding temperature and at Joining the workpieces the welding current amplitudes are briefly increased to a value, which provides sufficient heat for afterglow despite the reduced resistance of the welding point.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Magnetstrom während der Zündungs- und Beschleunigungsphase des Lichtbogens auf einem höheren Wert und nach Stabilisierung des Lichtbogens in der Schweißphase auf 35-einem niedrigeren Wert gehalten wird.An expedient development of the method according to the invention is that the magnetic current during the ignition and acceleration phases of the arc at a higher value and gradually Stabilization of the arc in the welding phase is kept at a lower value.

Für die Erfindung ist weiter kennzeichnend, daß bei einer zur Verbindungsebene symmetrischen Massenverteilung der Werkstückenden die Breiten der Impulse jeder Polarität gleich bemessen werden.Another characteristic of the invention is that in the case of a mass distribution which is symmetrical to the connection plane of the workpiece ends, the widths of the impulses of each polarity are dimensioned to be the same.

Kennzeichnend für die Erfindung ist auch, daß bei einer zur Verbindungsebene unsymmetrischen Massenverteilung der Werkstückenden die Breiten der Impulse jeder Polarität unterschiedlich bemessen werden.It is also characteristic of the invention that in the case of a mass distribution which is asymmetrical to the connection plane of the workpiece ends, the widths of the pulses of each polarity can be measured differently.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke und die Magnetspulen in Reihe an einen Impulsgenerator angeschlossen sind, dessen Eingangsstrom durch ein Programmsteuergerät über Transduktoren steuerbar ist und daß eine Vorschubeinrichtung für die Werkstücke vorgesehen ist, deren Bewegung über ein Elektromagnetventil ebenfalls durch das Programmsteuergerät steuerbar istAn advantageous circuit arrangement for implementation the method according to the invention is characterized in that the workpieces and the magnetic coils connected in series to a pulse generator, the input current of which passes through a program controller can be controlled via transducers and that a feed device is provided for the workpieces whose movement can also be controlled by the program control device via a solenoid valve

Die Zeichnung gibt eine Reihe von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnungen mit den zugehörigen Strom- und Bewegungsdiagrammen wieder.The drawing gives a number of exemplary embodiments of the circuit arrangements designed according to the invention with the associated current and movement diagrams again.

Im einzelnen zeigtIn detail shows

F i g. 1 eine erste vereinfachte Ausführungsform einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Schaltungsanordnung,F i g. 1 shows a first simplified embodiment of a method for carrying out the method according to the invention trained circuit arrangement,

F i g. 2 den effektiven Lichtbogenstrom und die gegenseitigen Abstände der Schweißstücke in Abhängigkeit von der Zeit,F i g. 2 the effective arc current and the mutual spacing of the welding pieces as a function from the time,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform einer Schaltan-Ordnung, F i g. 3 another embodiment of a switching arrangement,

Fig.4 den zeitlichen Verlauf des Stromes in der Schaltanordnung F i g. 3,4 shows the time course of the current in the Switching arrangement F i g. 3,

Fig.5 eine Ausführungsform einer Schaltanordnung mit besonderen Lichtbogen- und Magnet-Stromkreisen,5 shows an embodiment of a switching arrangement with special arc and magnet circuits,

Fig.6 den effektiven Lichtbogenstrom, den effektiven Magnetstrom sowie den Abstand der Schweißstükke über der Zeit in einer Schaltanordnung nach F i g. 5,Fig. 6 the effective arc current, the effective Magnetic current and the distance between the weldments over time in a switching arrangement according to FIG. 5,

Fig.7 eine vierte Ausführungsform einer Schaltanordnung, 7 shows a fourth embodiment of a switching arrangement,

Fig.8 den zweiten Verlauf des Stromes in der Schaltanordnung nach F i g. 7.8 shows the second course of the current in the Switching arrangement according to FIG. 7th

Eine nach F i g. 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Schweißmaschine weist das dreiphasige Netz 1 auf, das einen Schweißtransformator 2 speist, dessen Sekundärwicklung durch Leiter 3 mit dem Impulsgenerator 5 verbunden ist.One according to FIG. 1 has a welding machine designed to carry out the method according to the invention the three-phase network 1, which feeds a welding transformer 2, the secondary winding of which through conductor 3 is connected to the pulse generator 5.

Der am Generatorausgang erzeugte Gleichstrom fließt Ober den Leiter 6, die Spule 8, das Schweißstück 20, die Schweißstelle 69, das Schweißstück 21, die Spule 9 und den Leiter 7 — oder umgekehrt, je nach Polung.The direct current generated at the generator output flows over the conductor 6, the coil 8, the welding piece 20, the welding point 69, the welding piece 21, the coil 9 and the conductor 7 - or vice versa, depending on the polarity.

Die Spulen 8,9 sind jeweils in gleicher Weise in bezug auf die Schweißstücke 20, 21 so angeordnet, daß ihr Magnetfeld zusammen mit dem Magnetfeld des Lichtbogens eine resultierende Kraft ergibt, die den Lichtbogen an der Peripherie der Werkstücke in einen stetigen Umlauf versetztThe coils 8, 9 are each related in the same way on the weldments 20, 21 arranged so that their magnetic field together with the magnetic field of the Arc results in a resulting force that turns the arc on the periphery of the workpieces into a constant circulation

Die in F i g. 1 veranschaulichte Schaltungsanordnung weist ein Programmsteuefungsgerät 22 beliebiger Ausführung auf, das elektronisch oder elektromagnetisch eine bestimmte Folge von Steuerungsimpulsen und -vorgängen auslöst und zu einem genau bestimmten Schweißzyklus, der den verschiedenartigen Faktoren, die die Qualität der Schweißung beeinflussen, Rechnung trägtThe in F i g. 1 illustrated circuit arrangement has a program control device 22 of any desired Execution on that electronically or electromagnetically a certain sequence of control pulses and processes and to a precisely defined welding cycle, which takes into account the various factors which influence the quality of the weld

Das Programmsteuergerät 22 steuert einerseits über gleichstromvormagnetisierte Drosseln (Transduktoren) 4 die Stromstärke im Netz 3 und demgemäß die Stärke des bei 69 gebildeten Lichtbogens sowie des durch die Spulen 8, 9 erzeugten, den Umlauf des Lichtbogens bewirkenden magnetischen Feldes.The program control device 22 controls on the one hand via direct current biased chokes (transducers) 4 the current strength in the network 3 and accordingly the strength of the arc formed at 69 as well as the through the Coils 8, 9 generated the magnetic field causing the arc to circulate.

Andererseits ist das Programmsteuergerät 22 mittels elektrischer Leiter 26 mit einem elektrogesteuerten Ventil 25 so verbunden, daß ein Arbeitsmittel unter Druck auf die eine oder andere Stirnfläche eines Kolbens 24i im Zylinder 24 wirkt. Die Kolbenstange 242 des Kolbens 24i ist mittels des zweiarmigen, bei 661 gelagerten Hebels mit Schrumpfringen, Klemmflanschen, KJemmschellen od. dgl. 67 auf dem Schweißstück 20 verbunden.On the other hand, the program control device 22 is electrically controlled by means of electrical conductors 26 Valve 25 connected so that a working medium under pressure on one or the other end face of a Piston 24i in cylinder 24 acts. The piston rod 242 of the piston 24i is by means of the two-armed lever mounted at 661 with shrink rings, clamping flanges, KJemmschellen od. The like. 67 connected to the welding piece 20.

Das Schweißstück 20, das meistens ein Rohr ist, läuft auf Walzen, Rädern oder Rollen 68, die eine axiale Verschiebung des Schweißstückes 20 unter Annäherung oder Entfernung vom zweiten Schweißstück 21 ermöglichen.The welding piece 20, which is mostly a pipe, runs on rollers, wheels or rollers 68, which are axial Displacement of the welding piece 20 while approaching or moving away from the second welding piece 21 enable.

Das gleichzeitig auf die Stromstärke des elektrischen Lichtbogens und des magnetischen Feldes sowie auf die Verlagerung der Schweißstücke einwirkende Programmsteuergerät muß demgemäß so ausgebildet sein, daß eine automatische Programmfolge der Steuerphasen, so, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind, entsteht.The same time on the current strength of the electric arc and the magnetic field as well as on the The program control device that affects the displacement of the weldments must therefore be designed in such a way that that an automatic program sequence of the control phases, as shown in FIG. 2 is shown.

In dem Diagramm der F i g. 2 sind die zeitlichen Verfahrensabschnitte als Abszissen dargestellt, während die hiervon abhängigen Lichtbogenstromstärken und Spaltweiten als Ordinaten wiedergegeben sind. Kurve 10 zeigt die Abstandsveränderungen der beiden Schweißstücke 20, 21 während der Schweißung und Kurve 12 stellt die Stromstärkenveränderung der durch den Impulsgenerator 5 erzeugten Gleichstromschübe dar.In the diagram of FIG. 2, the procedural stages in time are shown as abscissas, while the dependent arc currents and gap widths are shown as ordinates. Curve 10 shows the changes in distance between the two weldments 20, 21 during welding and Curve 12 represents the change in the current intensity of the direct current pulses generated by the pulse generator 5 represent.

Im Zeitpunkt Null (0) berühren sich beide Schweiß-At the point in time zero (0), both welding

stücke und die Lichtbogenstromstärke ist gleichfalls Null (0). Zu Beginn der Schweißung bewirkt das Programmsteuerungsgerät 22 zunächst den Stromfluß zwischen den beiden Schweißstücken und bestimmt seine Stärke, weiter beeinflußt es das Ventil 25. spieces and the arc current is also zero (0). This is what happens at the start of the weld Program control device 22 first determines the current flow between the two weldments and its strength, further it affects the valve 25. s

Die Schweißstücke 20,21 entfernen sich voneinander, so daß zwischen ihnen der Lichtbogen gezogen wird. Die Stromstärke wird aber zwischen den Zeitpunkten 13 und 14 auf die Größe 31 begrenzt; um eine Schweißblasen- und/oder -kraterbildung auf dem einen oder anderen Schweißstück so lange zu verhindern, bis das durch die Spulen 8,9 erzeugte magnetische Feld den elektrischen Lichtbogen in Umlauf versetzt hat. Von diesem Zeitpunkt ab kann die Lichtbogenstärke zwischen den Zeitpunkten 14 und 15 auf den Wert 32 gebracht werden; anschließend wird der Schweißvorgang zwecks Erzielung der Schweißhitze mit der gleichen Stromstärke 32 zwischen den Zeitpunkten 15 und 16 fortgesetzt.The welding pieces 20, 21 move away from one another, so that the arc is drawn between them. The current strength is limited to the size 31 between times 13 and 14; around a To prevent weld blisters and / or crater formation on one or the other work piece until the magnetic field generated by the coils 8,9 has set the electric arc in circulation. from From this point in time, the arc strength between points in time 14 and 15 can reach the value 32 to be brought; then the welding process to achieve the welding heat with the same amperage 32 between times 15 and 16 continued.

Sobald die Stoßflächen der Werkstücke die Schweißtemperatur im Zeitpunkt 16 erreicht haben, wirkt das Programmsteuergerät 22 auf das Ventil 25 so ein, daß das gespannte Druckmittel auf den Kolben 24 zur Wirkung kommt, so daß eine Annäherung des Schweißstückes 20 an das Schweißstück 21 einsetzt. In dem Zeitpunkt, von dem ab das Programmsteuergerät 22 die Annäherung der Schweißstücke 20, 21 bewirkt, wirkt es auch auf die Transduktoren 4 ein; die Lichtbogenstromstärke wird zwischen den Zeitpunkten 17 und 18 auf den Wert 33 erhöht, um auf diese Weise die sich aus der Annäherung der Schweißstücke ergebende Reduzierung der Lichtbogenstromstärke auszugleichen. Sobald sich die Schweißstücke im Zeitpunkt 17 gegenseitig berühren, schaltet das Programmsteuerüngsgerät 22 entweder unmittelbar oder nach einer bestimmten Zeitspanne den Schweißstrom im Zeitpunkt 18 ab.As soon as the joint surfaces of the workpieces have reached the welding temperature at time 16, this takes effect Program control device 22 on the valve 25 so that the pressurized pressure medium on the piston 24 to Effect comes, so that an approach of the welding piece 20 to the welding piece 21 begins. In the point in time from which the program control device 22 causes the welding pieces 20, 21 to approach, it also acts on the transducers 4; the arc amperage will be between the times 17 and 18 increased to the value 33, in order in this way to result from the approach of the welding pieces to compensate for the resulting reduction in the arc amperage. As soon as the weldments are in the Touching each other at time 17, the program control unit 22 either switches immediately or after a certain period of time, the welding current is cut off at time 18.

Zur Vereinfachung des Ausführungsbeispiels wurde diesem ein stark vereinfachtes Bewegungsablaufgesetz zugrunde gelegt. Das Bewegungsablaufgesetz kann jedoch wesentlich verwickelter sein. So ist es ohne weiteres möglich, den verschiedenartigsten Einflußgrößen, wie Beschaffenheit des Werkstückes, Form, Querschnitt der Schweißstücke, den verschiedenartigsten Werkstoffen usw. Rechnung zu tragen.To simplify the exemplary embodiment, a greatly simplified law of motion sequence has been incorporated into it based on. However, the law of motion sequence can be much more complicated. So it is without further possible, the most diverse influencing variables, such as the nature of the workpiece, shape, Cross-section of the weldments, the most diverse materials, etc. to be taken into account.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Lichtbogenstrom vorzugsweise in Form von Impulsen verlaufen soll, wobei jeweils sehr kurze Impulsbreiten zu verwirklichen sind, um an beiden Schweißstücken gleichbleibende bzw. äquivalente Erhitzungen zu erzeugen und den Umlauf des Lichtbogens gleichförmig zu gestalten.It should be noted that the arc current should preferably be in the form of pulses, very short pulse widths have to be achieved in order to keep the pulse width constant on both weldments to generate or equivalent heating and to make the circulation of the arc uniform.

F i g. 4 zeigt den in Betracht kommenden Verlauf des Lichtbogenstromes, wobei die Umhüllende mit der Kurvenform 12 der F i g. 2 übereinstimmt. Die Impulsbreiten sind mit 63,64 bezeichnet.F i g. 4 shows the curve of the arc current under consideration, the envelope with the Waveform 12 of FIG. 2 matches. The pulse widths are labeled 63.64.

Die Frequenz der schematisch veranschaulichten Richtungswechsel der Gleichstromschübe kann ebenfalls veränderlich ausgebildet werden, so daß es möglich wird, die jeweils in Betracht kommende, optimale Frequenz einzustellen. Auch hierzu vermag das Programmsteuerungsgerät 22 zu dienen, so daß beispielsweise auch während eines Schweißvorganges selbst die Frequenz den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend eingestellt werden kann. F i g. 3 zeigt, in welcher Weise dabei vorzugehen ist. Es sind zwei Impulsgeneratoren 41, 42 nach dem Schaltbild der Fig.3 angeordnet und mit den Spulen 8, 9 auf den beiden Schweißstücken 20,21 verbunden. Beide über die elektrischen Leiter 1 dreiphasig gespeisten Impulsgeneratoren sind wieder dem Einfluß des Programmsteuergerätes 22 unterworfen, das sie wechselweise mit der jeweils ausgewählten Frequenz in Betrieb setzt und dem Lichtbogenstrom den jeweils benötigten oder bestimmten Größenwert gibt. Dies wird besonders einfach durch Verwendung von Silizium- oder Gas-Thyratronen oder anderen, bekannten Schaltungselementen erreicht.The frequency of the schematically illustrated change of direction of the direct current thrusts can also can be designed to be variable, so that it is possible to use the optimal one Frequency to be set. The program control device 22 can also be used for this purpose, so that For example, even during a welding process, the frequency itself depends on the respective conditions can be adjusted accordingly. F i g. 3 shows how to proceed. There are two Pulse generators 41, 42 arranged according to the circuit diagram of Figure 3 and with the coils 8, 9 on the two weldments 20,21 connected. Both pulse generators fed in three phases via the electrical conductor 1 are again subject to the influence of the program control device 22, which they alternate with the respectively selected frequency puts into operation and the arc current the respectively required or determined Size value gives. This is made particularly easy by using silicon or gas thyratrons or other known circuit elements achieved.

Der Strom zur Erzeugung des magnetischen Feldes und zum Speisen des Lichtbogens weist beispielsweise den in F i g. 4 dargestellten Verlauf auf. Die Fließzeiten annähernd gleichbleibender Stromstärke in jeweils einer Richtung (Impulsbreiten) sind mit 63 bzw. 64 bezeichnet.The current for generating the magnetic field and for feeding the arc has for example the in F i g. 4 shown. The flow times of approximately constant current strength in each case one direction (pulse widths) are denoted by 63 and 64, respectively.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 3 sind die das magnetische Feld erzeugenden Spulen in Reihe mit den beiden Schweißstücken, zwischen denen der elektrische Lichtbogen steht, geschaltet. Man kann jedoch auch die Schweißmaschine so ausbilden, daß die Spulen von einer besonderen Stromquelle aus gespeist werden. Der Vorteil einer derartigen Ausführungsform besteht darin, daß die Ströme zur Erzeugung des elektrischen Lichtbogens und des magnetischen Feldes unabhängig voneinander gesteuert werden können.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 3 are the magnetic field generating coils in Series with the two weldments between which the electric arc is connected. One can however, also train the welding machine in such a way that the coils are fed from a special power source will. The advantage of such an embodiment is that the currents for generating the electric arc and magnetic field can be controlled independently.

In Fig.5 ist eine entsprechende Schaltanordnung gezeigt. In diesem Fall weist die Stromversorgung einen mit einem Impulsgenerator 55 verbundenen Zusatztransformator auf. Die Transduktoren 54 sind in die Leitungen 53 eingeschaltet, die den Transformator 52 mit dem Impulsgenrator 55 verbinden. Die Transduktoren 54 sind ebenfalls mittels des Programmsteuerungsgerätes 22 gesteuert, und der im Impulsgenrator 55 erzeugte Strom wird den in Reihe angeordneten Spulen 8,9 zugeführt. Andererseits ist der Impulsgenrator 5 mit den Schweißstücken 20, 21 unmittelbar über die Leitungen 7 verbunden.In Figure 5 is a corresponding circuit arrangement shown. In this case, the power supply has an additional transformer connected to a pulse generator 55 on. The transducers 54 are connected to the lines 53 which the transformer 52 connect to the pulse generator 55. The transducers 54 are also controlled by means of the program control device 22, and that in the pulse generator 55 Generated current is fed to the series arranged coils 8,9. On the other hand, the pulse generator 5 is with the weldments 20, 21 are connected directly via the lines 7.

Fig.6 zeigt das Arbeitsdiagramm einer derartigen Schaltanordnung. Außer den Kurven 10, 12, die die gegenseitige Verlagerung der Schweißstücke im Verhältnis zueinander sowie die Veränderungen der Lichtbogenstromstärke zeigen, ist eine dritte Kurve 56 veranschaulicht, die die Stromveränderungen in den Spulen 8, 9 darstellt. Dieser dritten Kurve 56 ist zu entnehmen, daß die Stromstärke in den Spulen 8, 9 zwischen den Zeitpunkten 0 und 14, d. h. zu Beginn der Schweißung, höher als während des eigentlichen Schweißvorganges ist, um die Größe des magnetischen Feldes zu steigern und dadurch den Umlauf des elektrischen Lichtbogens bei Beginn der Lichtbogenbildung rasch zu beschleunigen, wodurch in Verbindung mit einer Reduzierung der Stromstärke im Zeitpunkt der Zündung des Lichtbogens eine Schweißkraterbildung vermieden wird.6 shows the working diagram of such a switching arrangement. Except for curves 10, 12, which the mutual displacement of the weldments in relation to each other as well as the changes in Showing arc amperage, a third curve 56 is illustrated showing the changes in current in the Coils 8, 9 represents. It can be seen from this third curve 56 that the current intensity in the coils 8, 9 between times 0 and 14, i.e. H. at the beginning of the weld, higher than during the actual Welding process is to increase the size of the magnetic field and thereby the circulation of the electric arc rapidly accelerating at the onset of arcing, thereby connecting with a reduction in the current strength at the time the arc is ignited, weld crater formation is avoided.

Die Unabhängigkeit der Steuerung des magnetischen Feldes und des Lichtbogenstromes ermöglicht im übrigen sowohl die Beschleunigung wie die Verlangsamung des Lichtbogenumlaufes während des Schweißvorganges. The independence of the control of the magnetic field and the arc current enables the both the acceleration and the deceleration of the arc circulation during the welding process.

Die Schaltanordnung nach F i g. 7 entspricht derjenigen in Fig.3 mit dem Unterschied, daß zwei Impulsgeneratoren 61 und 62 hinzugekommen sind, die durch das Programmsteuerungsgerät 22 beeinflußt und mit den Spulen 8, 9 verbunden sind, während die Impulsgenratoren 41,42 mit den Schweißstücken 20,21 in Verbindung stehen. Da die Teilgeneratoren 41,42 und 61, 62 mittels des Programmsteuerungsgerätes 22 miteinander verbunden sind, ist es möglich, gleichzeitig Stromumkehrungen im Lichtbogen und in den SpulenThe switching arrangement according to FIG. 7 corresponds to that in Figure 3 with the difference that two Pulse generators 61 and 62 have been added, which are influenced by the program control device 22 and are connected to the coils 8, 9, while the pulse generators 41,42 with the weldments 20,21 keep in touch. Since the sub-generators 41, 42 and 61, 62 by means of the program control device 22 are connected to each other, it is possible to simultaneously reverse current in the arc and in the coils

durchzuführen, die Gleichsinnigkeit des Lichtbogenumlaufes während der Zeitspanne seines Auftretens zu erreichen und für eine gleichartige und gleichbleibende Erhitzung der beiden Schweißstücke zu sorgen. Darüber hinaus ermöglicht die Schaltung nach F i g. 7 infolge der Unabhängigkeit der Gleichrichter 41, 42, 61, 62 eine getrennte Steuerung der Lichtbogen- und Spulenströme. Außerdem ist zu beachten, daß der durch das Programmsteuerungsgerät 22 bestimmte, schubweise fließende Strom positive und negative Stromumkehrungen bzw. -wechsel gleicher Amplitudenbreite 63, 64 into carry out the coincidence of the arc circulation during the period of its occurrence and to ensure a similar and constant heating of the two weldments. About it In addition, the circuit according to FIG. 7 due to the independence of the rectifiers 41, 42, 61, 62 a separate control of the arc and coil currents. It should also be noted that the Program control device 22 determined, intermittently flowing current, positive and negative current inversions or change of the same amplitude width 63, 64 in

Fig.4 aufweisen kann. Dieser Stromvcrlauf ist von besonderem Vorteil bei der Schweißung unter sich symmetrisch ausgebildeter Werkstücke. Ist dies aber nicht der Fall, so kann die Entwicklung einseitig größerer Wärmemengen an einem der Schweißstücke erreicht werden, damit beide Schweißstücke gleiche oder annähernd gleiche Schweißhitzc annehmen. Das ist durch Eingriff in das Programmstcuerungsglicd in der Weise möglich, daß beispielsweise die positivenFig.4 may have. This flow is from Particular advantage when welding workpieces that are symmetrical among themselves. But it is If this is not the case, one-sided larger amounts of heat can develop on one of the weldments can be achieved so that both weldments assume the same or approximately the same welding heat. That is by intervening in the Programmstcuerungsglicd possible in such a way that, for example, the positive

ίο Impulsbreiten 65 in F i g. 8 langer ausgebildet werden als die negativen Impulsbreiten 64.ίο pulse widths 65 in FIG. 8 longer than the negative pulse widths 64.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

609 541/166609 541/166

Claims

Patent claims:

1. Method for arc pressure welding of metallic workpieces with a between the Workpiece ends as electrodes moving through a magnetic field arc, characterized in, that

a) the arc current is supplied to the welding point in pulses of alternating polarity and the Solenoid current is controlled synchronously or independently of the arc current;

b) the width (63, 64; 65, 66) of the current pulses of each polarity is dimensioned so that the Workpiece ends (20, 21) are brought to welding temperature at the same time;

c) the arc current amplitudes (12) upon contact ignition from zero to a value (31) are increased at which weld craters do not yet form;

d) after the arc is set in a rotating motion and stabilized, the Arc current amplitudes with constant workpiece spacing (10) are increased to such a value (32) that the Melt the ends of the workpiece without splashing;

e) after the welding temperature has been reached and when the workpieces are joined together, the Welding current amplitudes can be briefly increased to a value (33), despite the reduced Resistance of the welding point provides sufficient heat for afterglow (Fig. 2).

2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic current (56) during the Ignition and acceleration phase (0-14) of the arc at a higher value and after Stabilization of the arc in the welding phase (15 - 17) is kept at a lower value (Fig. 6).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at one to the connection level symmetrical mass distribution of the workpiece ends (20,21) the widths of the pulses of each polarity (63,64) can be measured in the same way (Fig. 4).

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at one to the connection level asymmetrical mass distribution of the workpiece ends, the widths of the pulses of each polarity (65,66) can be dimensioned differently (Fig. 8).

5. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that the workpieces (20,21) and the magnetic coils (8, 9) in series to a pulse generator (5) are connected, the input current of which is supplied by a program control device (22) via transducers (4) is controllable, and that a feed device (24) is provided for the workpieces, their movement can also be controlled by the program control device via an electromagnetic valve (25) (FIGS. 1, 2, 3).

6. Modification of the circuit arrangement according to claim 5, for carrying out the method according to Claim 4, characterized in that the pulse generator consists of two sub-generators (41, 42) is formed, the pulses each one polarity, but different width, at the same frequency generate, and which can be switched alternately to the welding circuit by the program control device

are (Fig. 3.8).

7. Modification of the circuit arrangement according to claim 5 for carrying out the method according to Claim 2, characterized in that the workpieces (20, 21) and the magnetic coils (8, 9) are attached each have their own, but can be controlled synchronously with one another by the program control device (22) Pulse generator (5 or 55) are connected (Fig. 5).

8. Modification of the circuit arrangement according to claim 7, for carrying out the method according to Claim 2 and 4, characterized in that the pulse generators for the workpiece connection and for the magnet coil connection, two can be switched on alternately by the program control unit Sub-generators (41, 42 or 61, 62) are formed according to claim 6 (Fig. 7).