DE1790312A1

DE1790312A1 - DEVICE FOR ARC WELDING WITH AC

Info

Publication number: DE1790312A1
Application number: DE19681790312
Authority: DE
Inventors: Max Gillitzer
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1968-01-12
Filing date: 1968-01-12
Publication date: 1976-08-26
Also published as: DE1690580C3; DE1690580B2; DE1790312B1; DE1790312C3; DE1690580A1

Description

Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mir 1,;'echselstrorrt Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit '#Jechselstrom und nicht abschmelzender Elektrode. insbesondere unter Schu':zgas, mit einem im Schweißstromareis liegenden Kondensator zur Unterdrtic"@ung einer während des Schweißens auftretenden Gleichstrom'comnonente des Schweißeaechselstromes.Device for arc welding me 1,; 'echselstrorrt The invention relates to a device for arc welding with '#JAC and non-consumable Electrode. especially under protection: zgas, with one lying in the welding current Capacitor for suppressing a direct current component that occurs during welding of welding alternating current.

Es ist bekannt, daß beim Lichtbogen: chweißen mit We2hse;r.strom bei einer Reihe von ;lerkstoffen im S 1-hs;ei.,3 stron'@-rreis ein Gleichri.chttingseffekjj auftritt, dessen Ursache eine verschieden große Elektronenemmissionsf2hig':;eit von :'er=@sttic@: und Elektrode ist.It is known that in the case of an arc: welding with We2hse; r.strom with a series of; lerkstoffen in S 1-hs; ei., 3 stron '@ - rreis a Gleichri.chttingseffekjjj occurs, the cause of which is a different size of electron-emitting ability from: 'er = @ sttic @: and electrode is.

Beim S^hweIßen von @lu;r@i nit:;z oder Aluminiumlegierungen beispielsweise[ ist im allgemeinen die Sch"@:eißstromstärfce in derjenigen üalbperiode. I in der die Elektrode negativ ist. größer als in der darauffolgenden, in der die Elektrode positiv ist. Der resultierende ele#,trische Strom im S ch@r;e@_ ßs trorri'@re:@_s kann als ein "lecht3elstro:n mit tiberlagerter G:Lei chstrom-_omponerii.e 2uf7efraßt @@:erden.When welding @lu; r @ i nit:; z or aluminum alloys, for example [ is generally the current strength in that half-period. I in the the electrode is negative. larger than in the subsequent one in which the electrode is positive. The resulting electrical current in the S ch @ r; e @ _ ßs trorri '@ re: @_ s can be called a "lecht3elstro: n with superimposed G: Lei chstrom-_omponerii.e 2uf7efraÃŸ @@:earth.

Die e Gleichstr-omkor- iponente ist aus verschiedenen Gründen «::erw;; nscht Vom G1_e:iahstro:@s.-..h:#:cißen von Aluminium her ist e=-: be:-_annt. daß eine v:eer@tlich bessere Schweißnaht erzi»14- *Gerden r=Fnn, -renn diee:;tr@,de positiv ist, als wenn dü:@j x,rrige7elirte der 0a11 ist. Durch den Gleichrichtungseffekt beim Wechselstromschweißen von Aluminium wird jedoch gerade diejenige Halbwelle des Schweißwechselstromes bevorzugt, bei der die Elektrode negativ ist. d.h. es fließt im Schweißstromkreis ein Wechselstrom, dem eine Gleichstromkomponente in der ungünstigen Richtung ifberlagert ist. Dies führt zu ähnlichen schlechten Schweißergebnissen, wie das Gleichstromschweißen von Aluminium mit negativer Elektrode. Weiterhin entstehen durch die Gleichstromkomponente im Schweißstromkreis nachteilige Rtic'_;wir::ungen auf den Schweiß-Transformator Ünd auf die üblicherweise im Schweißstrom<creis verwendeten Drosseln. Da der Kern des Schweißtransformators durch die Gleichstromkomponente teilgesättigt wird, ergibt sich eine größere primäre Stromaufnahme, die zur Folge hat daß der Transformator mit niedrigerer Leistung betrieben werden muB, um Beschädigungen desselben zu vermeiden. Auch die Drosseln im Schweißstromareis werden durch die Gleichstromkomponente teilgesättigt und verlieren dadurch weitgehend den ihnen zugedachten Einfluß auf den Schweißstrom.The e DC component is ":: exp ;;" for various reasons. nscht Vom G1_e: iahstro: @s .- .. h: #: cißen from aluminum is e = -: be: -_ annt. that a much better weld seam is achieved »14- * Gerden r = Fnn, -renn diee:; tr @, de is positive as if dü: @j x, rrige7elirte is the 0a11. Through the However, the rectification effect in AC welding of aluminum is just becoming that half-wave of the welding alternating current is preferred in which the electrode is negative is. i.e. an alternating current flows in the welding circuit, which is a direct current component is superimposed in the unfavorable direction. This leads to similar bad ones Welding results, such as direct current welding of aluminum with negative electrode. Furthermore, the direct current component in the welding circuit creates disadvantages Rtic '_; we :: ungen on the welding transformer and on the usually in the welding current <creis used chokes. Because the core of the welding transformer by the direct current component is partially saturated, there is a greater primary current consumption, which results has that the transformer has to be operated at a lower power in order to avoid damage to avoid the same. The chokes in the welding current are also due to the DC components are partially saturated and thereby largely lose what they were intended for Influence on the welding current.

Es sind verschiedene Mittel bekannt geworden, diese Gleichstromkomponente zu unterdrücken oder ganz zu beseitigen.Various means have become known to use this direct current component suppressed or eliminated entirely.

Es wurde beispielsweise vorgeschlagen (DBP 832 465, Fig. 1 bis 3) in der Schweißstrom<creis eine Gleichstromquelle so einzuschalten, daB die Gleichstromkomponente zumindest teilweise kompensiert wird. Wleiterhin ist es bekannt geworden (DBP 832 463. Fig- 4-) in den Schweißstromkreis zwei Einweg.,leichrichter umgekehrt parallel zueinander einzuschalten und im Stromkreis eines der beiden Gleichrichter einen Widerstand vorzusehen. Derartige Mittel arbeiten jedoch unbefriedigend, weil der Gleichrichtungseffekt des Lichtbogens v:ährend des S-rhweißens im allgemeinen stark schwankt und diese Schwankungen als unregelmäßig auftretende Gleichstromkomponenten teilweise erhalten bleiben. Besser bewährt hat sich das Einschalten von Kondensatoren in den Schweißstromkreis (DBP 832 463. Fig. 5), die eine völlige Unterdr1i-%ung der Gleichstrom'-omponente bewirken. Derartige Schaltungen mit Kondensatoren werden auch häufig angewende. .For example, it has been proposed (DBP 832 465, Figs. 1 to 3) Switch on a direct current source in the welding current in such a way that the direct current component is at least partially compensated. It has now become known (DBP 832 463. Fig- 4-) in the welding circuit two one-way., More easily reversed parallel to turn on each other and one of the two rectifiers in the circuit Provide resistance. However, such means work unsatisfactorily because of the The rectifying effect of the arc is generally strong during the welding process fluctuates and these fluctuations as irregularly occurring DC components partially preserved. Switching on capacitors has proven to be better in the welding circuit (DBP 832 463. Fig. 5), which is a complete suppression effect of the direct current component. Such circuits with capacitors are also frequently used. .

Während die Kondensatoren im Schweißstromkreis im Verlauf des eigentlichen Schweißvorganges bis zu einem gewisser. Grade brauchbare Mittel darstellen, die nachteiligen Wirkungen der Gleichstromkomponente zu beseitigen, sind sie jedoch beim Zünden des Wechselstromschweißlichtbogens störend. Bei kalter Elektrode und kaltem Werkstück tritt nämlich ebenfalls eine starke Gleichrichtung des Schweißwechselstromes auf, jedoch in der umgekehrten Richtung wie v:ährend des Schweißens mit heißer Elektrode, da zunächst die Elektronenemissionsfähigkeit des Werkstückes größer ist als die der kalten Elektrode. Dieser Gleichrichtungseffekt ist so lange vorhanden. bis die Elektrode eine genügend hohe Temperatur erreicht hat. Bei kalier Elektrode fließt demnach der Strom im Schweißstromkreis nahezu ausschließlich während derjenigen Halbwelle, bei der die Elektrode positiv ist. Dieser gleichgerichtete Wechselstrom im Schweißstromkreis wird jedoch durch einen in den Schweißstromkreis eingeschalteten Kondensator unterdrückt. wodurch die Zündung des Lichtbogens sehr erschwert wird. Unabhängig von diesen Zündschwierig:ceten hat sich darüber hinaus gezeigt, daß zwar einerseits die Verwendung eines Kondensators im Schweißstromkreis erhebliche Vorteile bringt, daß jedoch andererseits vielfach noch Störungen des Lichtbogens während der schlechter brennenden Halbwelle auftreten, die bisher nicht immer verhindert werden konnten..While the capacitors in the welding circuit in the course of the actual Welding process to a certain extent. Grade useful means represent that however, they are to eliminate adverse effects of the DC component annoying when igniting the alternating current welding arc. When the electrode is cold and A cold workpiece is also strongly rectified in the welding alternating current on, but in the opposite direction as v: uring welding with a hot electrode, because initially the electron emitting ability of the workpiece is greater than that the cold electrode. This rectification effect lasts for so long. until the Electrode has reached a sufficiently high temperature. When the electrode is calibrated, it flows accordingly the current in the welding circuit almost exclusively during those Half-wave in which the electrode is positive. This rectified alternating current in the welding circuit, however, is switched on by one in the welding circuit Capacitor suppressed. which makes it very difficult to ignite the arc. Regardless of this ignition difficulty: ceten has also shown that although on the one hand, the use of a capacitor in the welding circuit has considerable advantages brings that, however, on the other hand, often still disturbances of the arc during the worse burning half-wave occur, which so far has not always been prevented could become..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit We2hselstrom zu entwickeln, bei- welcher einerseits die Gleichstromkomponente des Sch=rleißwechselstromes beseitigt und andererseits eine sichere Zündung und eine Stabilisierung der schlechter brennenden Halbwelle des Lieht.-bogens erzielt wird.The invention is based on the object of providing a device for arc welding to develop with alternating current, both of which are the direct current components of the alternating current of wear and tear and, on the other hand, reliable ignition and a stabilization of the worse burning half-wave of the Lieht.-arc achieved will.

Die Erfindun. _--':eht dcrin. daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, der Kondensator ein spezialgepolter Kondensator ist, der sich bei Stromrichtung von der Gegenelektrode (Kathode) zur Anode des Kondensators nicht auflädt sowie bei umgekehrter Richtung auflädt, und dessen Anode mit der Schweißelektrode verbunden ist.The invention _-- ': eht dcrin. that in a device of the initially named type, the capacitor has a special polarity Capacitor is the direction of current from the counter electrode (cathode) to the anode of the capacitor does not charge and charges in the opposite direction, and its anode with the welding electrode connected is.

Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung besitzt in erster Linie zwei wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten Vorrichtungen mit einem gewöhnlichen Kondensator im Schweißstromkreis. Einerseits wird ein sicheres Zünden des Lichtbogens in kaltem Zustande der Elektrode, beispielsweise mit Hilfe einer überlagerten Hochfrequenz dadurch ermöglicht. daß die bei kalter Elektrode nahezu ausschließlich auftretenden Halbwellen des Schweißwechselstromes, bei denen die Elektrode positiv ist, ungehindert den Kondensator passieren können ohne daß dieser aufgeladen wird. Andererseits besitzt der spezialgepolte Kondensator eine stabilisierende Wirkung. Dieser Kondensator wird in derjenigen Halbwelle, in der die Elektrode negativ ist, positiv aufgeladen und bei der nächsten, an sich schlechter brennenden Halbwelle, bei der die Elektrode positiv ist, über den Lichtbogen entladen, wobei sich die Spannung des Kondensators zu der Spannung des Schweißtransformators addiert. Hierdurch wird die an sich schlechter brennende Halbwelle stabilisiert, während die andere, an sich besser brennende, jedoch filr die Qualität des Schweißvorganges ungünstigere Halbwelle dadurch, daß der Kondensator in der umgekehrten Richtung nicht aufgeladen wird, keine zusätzliche Untersti_it zung durch diesen erhält.The welding device according to the invention primarily has two significant advantages over the known devices with an ordinary Capacitor in the welding circuit. On the one hand, there is a safe ignition of the arc when the electrode is cold, for example with the aid of a superimposed high frequency thereby made possible. that those occurring almost exclusively when the electrode is cold Half-waves of the alternating welding current in which the electrode is positive, unhindered can pass the capacitor without it being charged. On the other hand, owns the specially polarized capacitor has a stabilizing effect. This capacitor is positively charged in the half-wave in which the electrode is negative and at the next half-wave that burns worse in itself, at which the electrode is positive, discharging across the arc, increasing the voltage of the capacitor added to the voltage of the welding transformer. This in itself makes it worse burning half-wave stabilized, while the other, better burning, however, the half-wave is less favorable for the quality of the welding process in that the capacitor is not charged in the opposite direction, no additional charge Receives support from them.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.Further details and advantages of the invention are based on the Described embodiments shown schematically in the figure.

Bei der in der Figur dargestellten erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist die Sekundärseite des Schweißtransformators 1 einerseits mit dem Werkstück 2 und andererseits liber den spezialgepolten Kondensator 3 mit der Elektrode 4. verbunden. An Elektrode 4 und Werkstück 2 liegt außerdem ein Zündgerät 5, beispielsweise ein HochfrequenzzUndgerät oder ein Impulsgenerator.In the welding device according to the invention shown in the figure is the secondary side of the welding transformer 1 with the workpiece 2 on the one hand and on the other hand via the specially polarized capacitor 3 with the Electrode 4. connected. There is also an ignition device on electrode 4 and workpiece 2 5, for example a high-frequency terminal or a pulse generator.

Der Kondensator 3 wird durch einen Entladewiderstand 6 überbrückt, der den Kondensator 3 nach Abschalten des Lichtbogens entlädt. Der Kondensator 3 mit dem Widerstand 6 kann selbstverständlich auch in der Leitung zum Werkstück 2 liegen Der Kondensator 3 ist derart gepolt, daß er sich bei Stromrichtung von der-Kathode 7 zur Anode 8 nicht auflädt- In dieser Richtung besitzt der Kondensator nur einen geringen ohmischen Widerstand. Bei Stromrichtung von Anode 8 zur Kathode 7 lädt er sich jedoch auf. Die Anode 8 ist mit der Elektrode 4 verbunden.The capacitor 3 is bridged by a discharge resistor 6, which discharges the capacitor 3 after switching off the arc. The capacitor 3 with the resistor 6 can of course also be used in the line to the workpiece 2 The capacitor 3 is polarized in such a way that it is located in the direction of the current from the cathode 7 to anode 8 does not charge - in this direction the capacitor has only one low ohmic resistance. Charges in the direction of current from anode 8 to cathode 7 however, he is on. The anode 8 is connected to the electrode 4.

Bei kalter Elektrode 4 und kaltem Werkstück 2 tritt während und nach dem Ziinden zunächst lediglich ein Halbwellenstrom auf, bei dem die Elektrode 4 positiv ist und der von der Sekundärseite des Schweißtransformators 1 über die Kondensatorstrec'.ke Kathode 7 - Anode B. Elektrode 4 und Werkstück 2 zur;l^:,- zur Sekundärseite des Schweißtransforina tors 1 fließt. Durch die Ermöglichung dieses Stromflusses .-ahn der Lichtbogen. leicht, beispielsweise mit Hilfe des Zt:ndperätes 5, gezündet werden, während der Zündvorgang erheblich erschlriert wäre. wenn, wie bei den be@;annten Schweißvorrichtungen, lediglich ein gewöhnlicher Kondensator, der diesen bleichgerichteten Wechselstrom unterdrückt, in den Schvreißstranl@:reis eingeschaltet wäre Sobald hinsichtlich der Temperatur im Bereich der Schweißstelle stationäre Verhältnisse vorliegen, oder auch schon vorher, wenn die Temperatur der Elektrode 4 genügend hoch st, tritt beim Schweißen vieler Werkstoffe eine Gleichstrom ko:nponente im S@;hweißstromkreis auf, die jedoch den Kondensator 3 nicht passieren kann, da sie vom Werkstück 2 zur Elektrode 4 gerichtet ist, Dariiberhinaus wird jedoch durch den e1 f indung 3gemUßen vorgesehenen Kondensator 3 im Gegensatz zu den bekannten Schweißvorrichtungen noch der jeni"r;e üalbwelleristrom gegenüber dem entgegengesetzten verstärkt und dadurch stabilisiert. welcher von der Elektrode 4 zum Werkstück 2 gerichtet und von Natur aus schwach ist. Dies geschieht dadurch, daß sich der Kondensator 3 nur einseitig auf - und entlädt und sich deshalb eine Spannung zur Spannung des Schweißtransformators 1 nur dann addiert, wenn die an sich schlechter brennende Halbwelle durch den Lichtbogen geht.When the electrode 4 and the workpiece 2 are cold, only a half-wave current initially occurs during and after the ignition, in which the electrode 4 is positive and which flows from the secondary side of the welding transformer 1 via the capacitor stretch cathode 7 - anode B. electrode 4 and Workpiece 2 to; l ^:, - to the secondary side of the welding transformer 1 flows. By making this flow of current possible. -Ahn the arc. can easily be ignited, for example with the aid of the ignition device 5, while the ignition process would be considerably more difficult. if, as with the be @; annten welding devices, only an ordinary capacitor, which suppresses this bleach-directed alternating current, would be switched on in the Schvreißstranl @: reis As soon as the temperature in the area of the welding point is stationary, or even before, if the temperature the electrode 4 st sufficiently high, many materials occurs when welding a DC ko: nponente in S @; hweißstromkreis, which, however, can the condenser 3 does not happen, because it is directed away from the workpiece 2 to the electrode 4, Dariiberhinaus but by the e1 In contrast to the known welding devices, the capacitor 3, which is provided in accordance with the invention, is reinforced and thereby stabilized in relation to the opposite, which is directed from the electrode 4 to the workpiece 2 and is naturally weak the capacitor 3 only charges and discharges on one side and therefore an S Voltage is only added to the voltage of the welding transformer 1 when the worse burning half-wave goes through the arc.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise der Kondensator 3. durch einen Entladewiderstand 6 überbrIfekt Dieser entlädt den Kondensator 3 nach Unterbrechung des Lichtbogens in ungefähr einer Sekunde.In the device according to the invention is in an advantageous manner the capacitor 3. bridged by a discharge resistor 6 This discharges the Capacitor 3 after interruption of the arc in about one second.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für alle Lichtbogenschweißverfahren mit .üechsels"t;rom. Sie kann demnach mit Vorteil verwendet vaerden beim Schweißen mit nicht abschmelzender Elektrode mit oder ohne Schutzgas und mit oder ohne Zusatzdrahu-_The device according to the invention is suitable for all arc welding processes with .üechsels "t; rom. It can therefore be used with advantage in welding with non-melting electrode with or without protective gas and with or without additional wire

Claims

A nspr ti che 1. Devices for arc welding with alternating current and non-consumable electrode, especially under protective gas, with a capacitor located in the welding circuit to suppress a direct current occurring during welding @: omponent of the alternating welding current, characterized in that the capacitor (3) is a is a specially polarized capacitor that differs from the. The cathode (7) to the anode (8) of the capacitor (3) does not charge and charges in the opposite direction and its anode (8) is connected to the welding electrode (4).