DE1615366C3

DE1615366C3 - Device for pulse arc welding

Info

Publication number: DE1615366C3
Application number: DE19671615366
Authority: DE
Inventors: Franz 8023 Pullach Tajbl
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1967-08-14
Filing date: 1967-08-14
Publication date: 1975-03-27
Also published as: FR1576981A; DE1615366A1; CH474317A; DE1615366B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen mit einem einen Transformator aufweisenden Schweißgleichrichter und einer zu diesem parallelgeschalteten Impulseinheit mit einer Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung. The present invention relates to an apparatus for pulse arc welding with a a welding rectifier having a transformer and a pulse unit connected in parallel to this with a device for pulse width adjustment.

Damit wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er bei Vorrichtungen zum Impuls-Lichtbogenschweißen beispielsweise aus der BE-PS 667 903 bekannt ist.Thus, reference is made to a state of the art, as is the case with devices for pulse arc welding for example from BE-PS 667 903 is known.

Bei dieser bekannten Vorrichtung weist die Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung steuerbare Halbleiterbauelemente (Thyristoren) auf. Dadurch wird es möglich, durch Phasenanschnittsteuerung die Breite der Impulse je nach Schweißaufgabe einzustellen. Bei der Verwendung derartiger Impulsbreitensteuerungen wurde jedoch festgestellt, daß während des Schweißens auftretende Spannungsspitzen sowie Hochfrequenzeinflüsse zu einer Fehlsteuerung der Halbleiterbauelemente führen können, so daß die Stromdurchlässigkeit des Thyristors und damit die Impulsbreite nicht mehr ausschließlich von der Einstellung der Thyristor-Ansteuereinheit bestimmt und das Schweißergebnis auf Grund der unkontrollierten Impulsbreiten ungünstig (Porenbildung u.^dgl.) beeinflußt werden. Die genannten Hochfrequenzeinflüsse sind beispielsweise dann besonders stark, wenn in einer Werkstätte relativ dicht beieinander Schweißungen mit einem Impulslichtbogengerät und Schweißungen mit einem einen Hochfrequenzzündgenerator aufweisenden WIG- oder Plasmaschweißgerät ausgeführt werden.In this known device, the device for setting the pulse width is controllable Semiconductor components (thyristors). This makes it possible to use phase control to control the The width of the impulses can be set depending on the welding task. When using such pulse width controls however, it was found that voltage peaks occurring during welding as well High frequency influences can lead to a malfunction of the semiconductor components, so that the Current permeability of the thyristor and thus the pulse width are no longer solely dependent on the setting the thyristor control unit and the welding result due to the uncontrolled Impulse widths are unfavorably influenced (pore formation and the like). The mentioned high frequency influences are particularly strong, for example, when welds are relatively close together in a workshop with a pulsed arc device and welding with a high-frequency ignition generator having TIG or plasma welding equipment.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, werden deshalb in der Praxis den steuerbaren Halbleitern zusätzliche Bauteile, wie Drosseln, Abschirmungen u. dgl., zugeordnet, wodurch jedoch der Aufbau wieder aufwendiger wird und darüber hinaus nicht mit absoluter Sicherheit vorausgesehen werden kann, ob die getroffenen Schutzmaßnahmen ausreichend sind. Darüber hinaus ist es aus der DT-AS 1 127 013 bekannt, bei Lichtbogenschweißtransformatoren zur Senkung der Leerlaufspannung eine Steuerung mit Rücklaufmagnetverstärkern (sogenannten Ramey-Verstärkern) zu verwenden.In order to avoid these difficulties, the controllable semiconductors are therefore additional Components such as chokes, shields and the like are assigned, which, however, re-establishes the structure becomes more complex and, moreover, it cannot be foreseen with absolute certainty whether the protective measures taken are sufficient. It is also from DT-AS 1 127 013 known, with arc welding transformers to lower the open circuit voltage with a control To use return magnetic amplifiers (so-called Ramey amplifiers).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen der eingangs genannten Art mit einer Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung '*ζ\ι versehen, die gegen eventuell auftretende S'törimpulse und -spannungen unempfindlich ist.The object of the present invention is to provide a device for pulse arc welding type mentioned with a device for pulse width adjustment '* ζ \ ι provided against possibly occurring interfering impulses and voltages is insensitive.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Einrichtung einen einstellbaren Rücklaufmagnetverstärker aufweist:This object is achieved in that, according to the invention, the device has an adjustable one Return solenoid amplifier has:

Durch den einstellbaren Rücklaufmagnetverstärker (auch unter der Bezeichnung »Magnetverstärker mit Rückstellkreis« bzw. »Ramey-Schaltung« bekannt — s. Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, Bd. VI, Verlag für Radio-Photo-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde, 1960, S. 529 bis 531) wird vorteilhaft eine einfache und insbesondere robuste Impulsbreitensteuerung erreicht. So beeinflussen beispielsweise auftretende Spannungsspitzen — bedingt durch Einschaltvorgänge der Schweiß-Stromquelle, Kurzschlüsse während des Schweißens sowie plötzliche Änderungen der Schweißparameter — nicht die durch die Einstellung der Ramey-Schaltung vorgegebene Impulsbreite.With the adjustable return magnetic amplifier (also known as »magnetic amplifier with reset circuit "or" Ramey circuit "known - see manual for high-frequency and electrical technicians, Vol. VI, Verlag für Radio-Photo-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde, 1960, p. 529 to 531), a simple and, in particular, robust pulse width control is advantageously achieved. So influence for example occurring voltage peaks - caused by switching on of the Welding power source, short circuits during welding, as well as sudden changes in Welding parameters - not the pulse width specified by the setting of the Ramey circuit.

Auch ist die Ramey-Schaltung unempfindlich gegen Hochfrequenzfremdeinflüsse.The Ramey circuit is also insensitive to external high-frequency influences.

Auf Grund der Verwendung der Ramey-Schaltung sind demnach zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht erforderlich und ist darüber hinaus stets gewährleistet, daß eventuell auftretende Störungen keine Veränderung einer eingestellten Impulsbreite bewirken.Due to the use of the Ramey circuit, additional protective measures are therefore not required required and it is always guaranteed that any malfunctions do not change a set pulse width.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Hauptwicklung des Rücklaufmagnetverstärkers und ein Einweggleichrichter in Serie im Impulsstromkreis angeordnet sein und der Rücklaufmagnetverstärker über einen Drehtransformator mit einem diesem nachgeschalteten Übersetzungstransformator mit der Primärseite desTransformators verbunden sein.In an advantageous development of the invention, the main winding of the flyback magnet amplifier and a half-wave rectifier be arranged in series in the pulse circuit and the flyback magnet amplifier via a rotary transformer with a downstream translation transformer connected to the primary side of the transformer.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen näher erläutert.The invention is explained in connection with an exemplary embodiment shown schematically in the drawing a device for pulse arc welding explained in more detail.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Schweißgleichrichter üblicher Bauart bezeichnet, während 2 eine Impulseinheit ist. Der Schweißgleichrichter 1 erzeugt einen Haltestrom, dessen Stromstärke einen Wert besitzt, der gerade ausreicht, den Lichtbogen aufrechtzuerhalten und höchstens das Elektrodenende etwas abzuschmelzen, jedoch noch keinen Schweißgutübergang zuläßt. Mit Hilfe der Impulseinheit 2 werden diesem Haltestrom Stromimpulse einer festen Frequenz überlagert, deren Stromstärke Werte erreicht, bei denen das Schweißgut im Lichtbogen kurzschlußfrei und sprühregenartig übergeht.In the drawing, 1 denotes a welding rectifier of conventional design, while 2 is a pulse unit is. The welding rectifier 1 generates a holding current, the current strength of which has a value which is just enough to maintain the arc and at most the end of the electrode a little melt away, but does not yet allow the weld metal to transition. With the help of the pulse unit 2 superimposed on this holding current current pulses of a fixed frequency, the current strength of which reaches values, in which the weld metal passes over short-circuit-free and like a drizzle in the arc.

Der Schweißgleichrichter 1 ist an eine Drehstromquelle 3 angeschlossen und besitzt einen Hauptschalter 4, mit dem das gesamte Gerät ein- und ausgeschaltet wird. Der Transformator 5 besitzt an seinen Primärwicklungen Anzapfungen, die in der Zeichnung bei 6 schematisch angedeutet sind. Mit Hilfe dieser Anzapfungen kann die Stromstärke des Haltestromes stufenlos oder auch in einer bestimmten Anzahl von Stufen eingestellt werden. Die Sekundärwicklungen des Transformators 5 sind mit einem Drehstrombrückengleichrichter7 verbunden, dessen Ausgangsseite zu Elektrode 8 und Werkstück 9 führt.The welding rectifier 1 is connected to a three-phase power source 3 and has a main switch 4, which is used to turn the entire device on and off. The transformer 5 has on his Primary windings taps, which are indicated schematically in the drawing at 6. With help of these taps the amperage of the holding current can be infinitely variable or also in a certain number can be set by levels. The secondary windings of the transformer 5 are with a Three-phase bridge rectifier 7 connected, the output side of which leads to electrode 8 and workpiece 9.

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Zwischen dem Netzschalter 4 und dem Transfor- fen wird, daß sich die Impulsbreite zur Periodenmator 5 ist der Anschluß der Impulseinheit 2 vorge- dauer des in den Leitungen 10, 11 fließenden Wechsehen, die damit an einer bestimmten Wechselspan- selstromes wie 1: 5 bis 1: 2 verhält. Insbesondere für nung liegt und über Leitungen 10 und 11 mit dem das Schweißen unter Argon oder argonhaltigen Schweißgleichrichter 1 verbunden ist. An diesen Lei- 5 Mischgasen ist eine Impulsbreite von Vorteil, die tungen 10, 11 liegt in der Impulseinheit 2 zunächst sich zu der genannten Periodendauer wie 1:4 bis ein Drehtransformator 12, mit dem die Impulshöhe 1:2,8 verhält. Bei der Wechselstromfrequenz von stufenlos eingestellt werden kann. Der Drehtransfor- 50 Hz bedeutet dies eine Impulsbreite von ungefähr 5 mator 12 ist sekundärseitig mit einem Ubersetzungs- bis 7 ms.Between the power switch 4 and the transformer, the pulse width becomes the period generator 5 is the connection of the pulse unit 2 in advance of the alternation flowing in the lines 10, 11, which behaves like 1: 5 to 1: 2 at a certain alternating current. Especially for voltage is and via lines 10 and 11 with the welding under argon or argon Welding rectifier 1 is connected. With these mixed gases, a pulse width is advantageous that lines 10, 11 is in the pulse unit 2 initially to the period duration mentioned such as 1: 4 to a rotary transformer 12, with which the pulse height is 1: 2.8. At the AC frequency of can be continuously adjusted. The rotary transform- 50 Hz this means a pulse width of about 5 mator 12 is on the secondary side with a translation of up to 7 ms.

transformator 13 verbunden, in dem die Stromim- io Im Schweißstromkreis und im Impulsstromkreistransformer 13 connected, in which the current im- io In the welding circuit and in the pulse circuit

pulse erzeugt werden. liegt noch eine Drossel 22, deren Induktion einstell-pulse can be generated. there is still a throttle 22, the induction of which is adjustable

Die Sekundärwicklung des Übersetzungstransfor- bar ist. Durch diese Drossel 22 werden Einschnürunmators 13 liegt im Impulsstromkreis. Dieser enthält gen des Haltestromes unmittelbar nach Auftreten der außer der Sekundärwicklung des Übersetzungstrans- Stromimpulse vermieden. Außerdem ist diese Drossel formators 13 einen Einweggleichrichter 14, die Elek- 15 22 so konstruiert, daß sie das Abreißen des Lichtbotrode 8, das Werkstück 9, die Drossel 22 und die gens durch eine induktive Spitze verhindert.
Hauptwicklung 16 einer Eisenkerndrossel 15. Die Beim Betrieb der beschriebenen Vorrichtung er-Eisenkerndrossel 15 besitzt außerdem eine Neben- zeugt demnach der Schweißgleichrichter 1 einen Haiwicklung 17. testrom, der ein Gleichstrom ist und dessen Strom-The secondary winding of the translation is transformable. This choke 22 constricts 13 is in the pulse circuit. This contains gene of the holding current immediately after occurrence of the except for the secondary winding of the translation trans- current pulses avoided. In addition, this choke formator 13 is a half-wave rectifier 14, the elec- tric 15 22 so constructed that it prevents the tearing off of the lightbotrode 8, the workpiece 9, the choke 22 and the gens by an inductive tip.
Main winding 16 of an iron core choke 15. The iron core choke 15 when the device described is operated also has a secondary test current, accordingly the welding rectifier 1 has a shark winding 17. This is a direct current and whose current

Diese Eisenkerndrossel 15 ist Teil eines einstellba- 20 stärke am Transformator 5 bei 6 eingestellt werden ren Rücklaufmagnetverstärkers — nachfolgend als kann. Entsprechend dem Impuls-Lichtbogen-Schweiß-Ramey-Schaltung bezeichnet —, mit dessen Hilfe der verfahren wird die Stromstärke des Haltestromes so magnetische Fluß der Eisenkemdrossel 15 stufenlos eingestellt, daß der Lichtbogen gerade aufrechterhaleingestellt werden kann. Diese Schaltung besitzt zwei ten wird, ohne daß Schweißgut von der Elektrode 8 Stromkreise, die wahlweise durch den Umschalter 18 25 zum Werkstück 9 übergeht. Diesem Haltestrom werbenutzt werden können. In beiden Stromkreisen liegt den Stromimpulse überlagert, die in der Impulseinder Gleichrichter 19, der stets in derjenigen Halbpe- heit 2 erzeugt werden. Die Frequenz dieser Impulse riode des Wechselstromes einen Sromfluß in einem entspricht der Frequenz des mit den Leitungen 10, der beiden Stromkreise der Ramey-Schaltung er- 11 zwischen dem Netzschalter 4 und dem Transforlaubt, in der der Stromfluß im Impulsstromkreis ge- 30 mator 5 abgegriffenen Wechselstromes und beträgt rade durch den Gleichrichter 14 gesperrt ist. beispielsweise 50 Hz. Der Gleichrichter 14 ist so ge-This iron core choke 15 is part of an adjustable 20 strength on the transformer 5 at 6 can be set ren return magnet amplifier - hereinafter referred to as can. Corresponding to the pulse arc welding ramey circuit referred to -, with the help of which the procedure is the amperage of the holding current so The magnetic flux of the iron core choke 15 is continuously adjusted so that the arc is just maintained can be. This circuit has two th is without welding material from the electrode 8 Circuits, which optionally passes through the switch 18 25 to the workpiece 9. This holding current is used can be. In both circuits, the current impulses are superimposed, and the impulse in the other Rectifier 19, which is always generated in that half-pace 2. The frequency of these pulses Riode of the alternating current a current flow in a corresponds to the frequency of the lines 10, of the two circuits of the Ramey circuit 11 between the mains switch 4 and the transformer, in which the current flow in the pulse current circuit generator 5 tapped alternating current and is straight through the rectifier 14 is blocked. for example 50 Hz. The rectifier 14 is so

In der in der Zeichnung dargestellten Stellung α schaltet, daß bei jeder positiven Halbwelle ein Stromdes Umschalters 18 fließt der Strom von der Sekun- impuls zum Lichtbogen gelangt, während bei jeder därwicklung des Übersetzungstransformators 15 über negativen Halbwelle der Impulsstromkreis für den die Hauptwicklung 16 der Eisenkerndrossel 15, den 35 Stromdurchgang gesperrt ist. Die Breite der von der Einstellwiderstand 20, den Umschalter 18 und den Elektrode zum Werkstück übergehenden Stromim-Gleichrichter 19 zurück zur Sekundärwicklung des pulse hängt vom magnetischen Fluß der Eisenkern-Übersetzungstransformators 13. In der Stellung b des drossel 15 ab. Dieser wird während der einem Strom-Umschalters 18 fließt der Strom von der Sekundär- impuls vorhergehenden Halbwelle in einstellbarer wicklung des Übersetzungstransformators 13 über 40 Weise mit Hilfe der beschriebenen Ramey-Schaltung den Einstellwiderstand 21, die Nebenwicklung 17 der aufgebaut. Hierbei kann je nach der Stellung des Eisenkerndrossel 15, den Umschalter 18 und den Umschalters 18 der auf Grund des Durchganges von Gleichrichter 19 zurück zur Sekundärwicklung des Stromimpulsen schon vorliegende magnetische Fluß Übersetzungstransformators 13. Wie ersichtlich, fließt vergrößert oder verkleinert werden. Mit Hilfe der demnach der Strom, mit dessen Hilfe der magneti- 45 Einstellwiderstände 20,21 können auf diese Weise die sehe Fluß der Eisenkerndrossel 15 eingestellt wird, je Breite der Stromimpulse und damit der Effektivwert nach der Stellung des Umschalters 18 in der einen der Schweißstromstärke stufenlos eingestellt werden, oder in der anderen Richtung durch die Eisenkern- Das bevorzugte Anwendungsgebiet der erfindungsdrossel 15. Der Umschalter 18 dient demnach dazu, gemäßen Vorrichtung ist das Lichtbogen-Schutzgasden magnetischen Fluß der Eisenkerndrossel im 50 schweißen mit abschmelzender Elektrode, bei dem, Sinne einer Zu- oder Abnahme einzustellen, während wie gezeigt wurde, trotz niedriger Effektivwerte der mit Hilfe der Einstellwiderstände 20, 21 der Betrag Schweißstromstärke im Sprühbereich gearbeitet werder gewünschten Flußänderung eingestellt werden den kann. Die Vorrichtung kann jedoch auch bei ankann, deren Schweißverfahren mit Erfolg angewendet wer-In the position shown in the drawing α switches that with each positive half-wave a current of the switch 18 flows the current from the secondary pulse to the arc, while with each secondary winding of the translation transformer 15 over the negative half-wave of the pulse circuit for the main winding 16 of the iron core choke 15 35 current passage is blocked. The width of the current im rectifier 19 passing over from the setting resistor 20, the changeover switch 18 and the electrode to the workpiece back to the secondary winding of the pulse depends on the magnetic flux of the iron core translation transformer 13. In the position b of the throttle 15. This is during a current switch 18 the current flows from the secondary pulse preceding half-wave in adjustable winding of the translation transformer 13 over 40 ways with the help of the Ramey circuit described the setting resistor 21, the secondary winding 17 of the built up. Depending on the position of the iron core choke 15, the changeover switch 18 and the changeover switch 18, the magnetic flux translation transformer 13 already present due to the passage from the rectifier 19 back to the secondary winding of the current pulses can be increased or decreased. With the help of accordingly the current, with the help of which the magnetizing resistors 20,21 can be adjusted in this way the see flux of the iron core choke 15, depending on the width of the current impulses and thus the effective value according to the position of the switch 18 in the one of the welding current strength be continuously adjusted, or in the other direction through the iron core. The preferred field of application of the invention throttle 15. The switch 18 is therefore used, according to the device, the arc protective gas, the magnetic flux of the iron core choke in 50 weld with a melting electrode, in the sense of a Set the increase or decrease while, as has been shown, in spite of the low rms values that can be set to the desired flux change with the aid of the setting resistors 20, 21, the amount of welding current intensity in the spray area can be set. However, the device can also be used with ankann whose welding process is successfully used

AIs besonders günstig hat sich erwiesen, wenn die 55 den, beispielsweise beim Unterpulverschweißen,It has proven to be particularly beneficial if the 55 den, for example in submerged arc welding,

Einstellung der Einstellwiderstände 20, 21 so getrof- beim Plasmaschweißen sowie beim Plasmaschneiden.Adjustment of the setting resistors 20, 21 is done in the same way during plasma welding and plasma cutting.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

. 1. Device for pulse arc welding 'ßen with a transformer having Welding rectifier and a pulse unit connected in parallel to this with a device for pulse width adjustment, characterized in that the device has a adjustable return magnet amplifier (15 to 19).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the main winding (16) of the Return magnetic amplifier and a half-wave rectifier (14) arranged in series in the pulse circuit are.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the return magnetic amplifier (15 to 19) via a rotary transformer (12) with an oversize transformer connected downstream of this (13) is connected to the primary side of the transformer (5).