DE202012012992U1

DE202012012992U1 - Vorrichtung zum Impulsschweißen mit Wechselstromwellenform

Info

Publication number: DE202012012992U1
Application number: DE202012012992.9U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-08-26
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: WO2013068813A1; US20120097656A1; CN104053521A; US9162308B2; CN104053521B

Abstract

Impulsschweißvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Schweißleistungswandler (120), der eine Schweißwellenform (500, 700, 900, 1100) ausgibt, die mehrere Schweißzyklen aufweist, wobei jeder der Zyklen einen ersten Abschnitt, einen Spitzenimpulsabschnitt (1110) und einen Hintergrundabschnitt (1130) hat, und wobei der Leistungswandler (120) die Schweißwellenform in eine Elektrode (E) und mindestens ein Werkstück (W) einspeist, um das mindestens eine Werkstück (W) zu schweißen; und ein Wechselstromschweißmodul (1010), das sowohl den Spitzenimpulsabschnitt (1110) als auch den Hintergrundabschnitt (1130) mit einer ersten Polarität in das Werkstück (W) einspeist und den ersten Abschnitt mit einer zweiten Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, in das Werkstück (W) einspeist, wobei in jedem der Schweißzyklen der erste Abschnitt vor dem Spitzenimpulsabschnitt (1110) und nach dem Hintergrundabschnitt (1130) eintritt.

Description

PRIORITÄT
Diese US-Patentanmeldung ist eine Teilweiterbehandlung der, und beansprucht die Priorität der, US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/267,153, eingereicht am 6. Oktober 2011, mit dem Titel METHOD OF CONTROL AN ARC WELDING SYSTEM TO REDUCE SPATTER, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird und die die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/405,895, eingereicht am 22. Oktober 2010, und der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/413,007 eingereicht am 12. November 2010, beansprucht, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Vorrichtungen und Systeme gemäß der Erfindung betreffen das Schweißen, und betreffen insbesondere Vorrichtungen und Systeme zum Impulsschweißen mit einer Wechselstromwellenform.
AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verbesserung des Schweißspritzerverhaltens und der Wärmezufuhr in Schweißsystemen der allgemeinen Art, wie sie jeweils in den US-Patenten Nr. 6,215,100 und 7,304,269 beschrieben sind, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen werden.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Beim elektrischen Lichtbogenschweißen ist ein häufig verwendeter Schweißprozess das Impulsschweißen, das in erster Linie eine Volldrahtelektrode mit einem äußeren Schutzgas verwendet. Das MIG-Schweißen arbeitet mit voneinander beabstandeten Impulsen, die zuerst das Ende einer vorangeschobenen Drahtelektrode schmelzen und dann das schmelzflüssige Metall vom Ende des Drahtes durch den Lichtbogen zum Werkstück treiben. Eine kugelförmige Masse schmelzflüssigen Metalls wird während jeder Impulsperiode des Impulsschweißprozesses transferiert. Während bestimmter Impulsperioden, speziell in Anwendungen, bei denen die Schweißelektrode sehr nahe am Werkstück arbeitet, berührt schmelzflüssiges Metall das Werkstück, bevor es sich vollständig von der vorangeschobenen Drahtelektrode löst. Dies erzeugt einen Kurzschluss zwischen der vorangeschobenen Drahtelektrode und dem Werkstück. Es ist wünschenswert, den Kurzschluss rasch zu beseitigen oder aufzuheben, um die Konsistenz zu erreichen, wie sie für ein richtiges Impulsschweißen erforderlich ist. Jedoch kann das Aufheben eines Kurzschlusses zum Entstehen unerwünschter Schweißspritzer führen. Solche Schweißspritzer verursachen Ineffizienzen im Schweißprozess und können zur Folge haben, dass schmelzflüssiges Metall über das Werkstück spritzt und später möglicherweise zum Beispiel mittels eines Schleifwerkzeugs entfernt werden muss.
Weitere Einschränkungen und Nachteile herkömmlicher, traditioneller und vorgeschlagener Lösungsansätze erkennt der Fachmann durch Vergleichen solcher Lösungsansätze mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im übrigen Teil der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die Zeichnungen dargelegt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Impulsschweißvorrichtung und eines Verfahrens zum Impulsschweißen, die verbessert sind. Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1 und 8 erfüllt. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Impulsschweißvorrichtung, die einen Schweißleistungswandler aufweist, der eine Schweißwellenform mit mehreren Schweißzyklen ausgibt, wobei jeder der Zyklen einen ersten Abschnitt, einen Spitzenimpulsabschnitt und einen Hintergrundabschnitt aufweist. Der Leistungswandler speist die Schweißwellenform in eine Elektrode und mindestens ein Werkstück ein, um das mindestens eine Werkstück zu schweißen. Das Schweißgerät hat außerdem ein Wechselstromschweißmodul, das den Spitzenimpulsabschnitt und den Hintergrundabschnitt in das Werkstück mit einer ersten Polarität und den ersten Abschnitt in das Werkstück mit einer zweiten Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, einspeist. In jedem der Schweißzyklen findet der erste Abschnitt vor dem Spitzenimpulsabschnitt und nach dem Hintergrundabschnitt statt. Weitere Ausführungsformen und/oder Strukturelemente der Erfindung lassen sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen herleiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben dargelegten und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden offenkundiger, indem im Detail beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen Folgendes zu sehen ist:
1 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Lichtbogenschweißsystems, das ein Umschaltmodul in einem Schweißstromrückkopplungspfad enthält;
2 veranschaulicht ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts des Systems von 1, das das Umschaltmodul in dem Schweißstromrückkopplungspfad enthält;
3 veranschaulicht ein schematisches Schaubild eines Ausführungsbeispiels des Umschaltmoduls von 1 und 2;
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verhindern von Schweißspritzern in einem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißprozess unter Verwendung des Systems von 1;
5 veranschaulicht ein Beispiel einer herkömmlichen gepulsten Ausgangsstromwellenform, die aus einem herkömmlichen gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät resultiert, das nicht das Umschaltmodul der 1–3 gemäß dem Verfahren von 4 verwendet;
6 veranschaulicht den entdeckten Prozess explodierender Schweißspritzer unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsvideotechnologie in einem Freiflug-Transferprozess mit einer Fadenverbindung;
7 veranschaulicht ein Beispiel einer gepulsten Ausgangsstromwellenform, die aus dem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät von 1 resultiert, das nicht das Umschaltmodul der 1–3 gemäß dem Verfahren von 4 verwendet;
8 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verhindern von Schweißspritzern in einem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißprozess unter Verwendung des Systems von 1;
9 veranschaulicht ein Beispiel einer gepulsten Ausgangsstromwellenform, die aus dem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät von 1 resultiert, das das Umschaltmodul der 1–3 gemäß dem Verfahren von 8 verwendet;
10 veranschaulicht ein Beispiel eines zusätzlichen Schweißsystems gemäß einer zusätzlichen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Durchführen eines Wechselstromschweißens befähigt ist;
11 veranschaulicht ein Beispiel einer Schweißwellenform, die durch das System in 10 generiert werden kann; und
12 veranschaulicht ein Beispiel einer weiteren Schweißwellenform, die durch das in 10 gezeigte System generiert werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Folgenden unter Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen das Verständnis der Erfindung erleichtern und sind nicht dafür gedacht, den Geltungsbereich der Erfindung in irgend einer Weise einzuschränken. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich stets auf gleiche Elemente.
Während eines Lichtbogen-Schweißprozesses, wenn die Distanz zwischen der Spitze der Elektrode und dem Werkstück relativ klein ist, kann schmelzflüssiges Metall über einen Kontakttransferprozess (zum Beispiel einen Oberflächenspannungstransfer- oder STT-Prozess) oder einen Freiflug-Transferprozess (zum Beispiel einen gepulsten Schweißprozess) mit einer Fadenverbindung transferiert werden. In einem Kontakttransferprozess stellt eine schmelzflüssige Metallkugel an der Spitze der Schweißelektrode einen Kontakt zu dem Werkstück (d. h. einen Kurzschluss) her und beginnt, in die Schmelzpfütze auf dem Werkstück hinein zu „netzen”, bevor die schmelzflüssige Metallkugel beginnt, sich im Wesentlichen von der Spitze der Elektrode zu trennen.
In einem Freiflug-Transferprozess löst sich die schmelzflüssige Metallkugel von der Spitze der Elektrode und „fliegt” über den Lichtbogen zu dem Werkstück. Wenn jedoch die Distanz zwischen der Spitze der Elektrode und dem Werkstück relativ kurz ist, so kann die schmelzflüssige Metallkugel, die über den Lichtbogen fliegt, einen Kontakt zu dem Werkstück (d. h. einen Kurzschluss) herstellen, während ein dünner Faden aus schmelzflüssigem Metall immer noch die schmelzflüssige Metallkugel mit der Spitze der Elektrode verbindet. In einem solchen Freiflugtransferszenario mit Fadenverbindung neigt der dünne Faden aus schmelzflüssigem Metall zum Explodieren, wodurch Schweißspritzer entstehen, wenn die schmelzflüssige Metallkugel einen Kontakt zu dem Werkstück herstellt, wie in 6 im vorliegenden Text veranschaulicht, weil es in dem Faden zu einem raschen Stromanstieg kommt.
1 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Lichtbogenschweißsystems 100, das ein Umschaltmodul 110 in einem Schweißausgangsrückkopplungspfad enthält und Schweißausgänge 121 und 122 bereitstellt. Das System 100 enthält einen Leistungswandler 120, der in der Lage ist, eine Eingangsleistung zu einer Schweißausgangsleistung zu konvertieren. Der Leistungswandler 120 kann zum Beispiel ein Leistungswandler vom Wechselrichtertyp oder ein Leistungswandler vom Zerhackertyp sein. Das System 100 enthält des Weiteren eine Drahtzuführvorrichtung 130, die in der Lage ist, einen Schweißelektrodendraht E zum Beispiel durch einen (nicht gezeigten) Schweißbrenner zu führen, der den Schweißelektrodendraht E mit dem Schweißausgang 121 verbindet.
Das System 100 enthält außerdem einen Stromnebenschluss 140, der zwischen dem Leistungswandler 120 und dem Schweißausgang 121 wirkverbunden ist, um einen Schweißausgangsstrom zu einem Stromrückkopplungssensor 150 des Systems 100 zu leiten, um den durch den Leistungswandler 120 erzeugten Schweißausgangsstrom abzufühlen. Das System 100 enthält des Weiteren einen Spannungsrückkopplungssensor 160, der zwischen dem Schweißausgang 121 und dem Schweißausgang 122 wirkverbunden ist, um die durch den Leistungswandler 120 erzeugte Schweißausgangsspannung zu erfühlen. Als eine Alternative könnte das Umschaltmodul 110 in den abgehenden Schweißstrompfad eingebunden werden, zum Beispiel zwischen dem Leistungswandler 120 und dem Stromnebenschluss 140, oder zwischen dem Stromnebenschluss 140 und dem Schweißausgang 121.
Das System 100 enthält außerdem eine Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170, die mit dem Stromrückkopplungssensor 150 und dem Spannungsrückkopplungssensor 160 wirkverbunden ist, um erfühlten Strom und erfühlte Spannung in Form von Signalen 161 und 162 zu empfangen, die für den Schweißausgang repräsentativ sind. Das System 100 enthält des Weiteren einen Wellenformgenerator 180, der mit der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 wirkverbunden ist, um Befehlssignale 171 von der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 zu empfangen, die dem Wellenformgenerator sagen, wie er das Schweißwellenformsignal 181 in Echtzeit anpassen soll. Der Wellenformgenerator 180 erzeugt ein Ausgangsschweißwellenformsignal 181, und der Leistungswandler 120 ist mit dem Wellenformgenerator 180 wirkverbunden, um das Ausgangsschweißwellenformsignal 181 zu empfangen. Der Leistungswandler 120 generiert einen modulierten Schweißausgang (zum Beispiel Spannung und Strom) durch Konvertieren einer Eingangsleistung zu einer Schweißausgangsleistung auf der Basis des Ausgangsschweißwellenformsignals 181.
Das Umschaltmodul 110 ist zwischen dem Leistungswandler 120 und dem Schweißausgang 122 wirkverbunden, der während des Betriebes mit dem Schweißwerkstück W verbunden ist. Die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 ist ebenfalls mit dem Umschaltmodul 110 wirkverbunden, um ein Umschaltbefehlssignal (oder ein Austastsignal) 172 an das Umschaltmodul 110 zu senden. Die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Logikschaltungen, einen programmierbaren Mikroprozessor und Computerspeicher enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 das erfühlte Spannungssignal 161, das erfühlte Stromsignal 162 oder eine Kombination von beiden verwenden, um während jeder Impulsperiode festzustellen, wann ein Kurzschluss zwischen der vorangeschobenen Elektrode E und dem Werkstück W eintritt, wann ein Kurzschluss kurz vorm Aufheben steht, und wann der Kurzschluss tatsächlich aufgehoben wurde. Solche Regimes zum Bestimmen, wann ein Kurzschluss eintritt und wann der Kurzschluss aufgehoben ist, sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden zum Beispiel in US-7,304,269 beschrieben, das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird. Die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 kann dem Wellenformgenerator 180 befehlen, das Wellenformsignal 181 zu modifizieren, wenn der Kurzschluss eintritt und/oder wenn der Kurzschluss aufgehoben wird. Wenn zum Beispiel festgestellt wird, dass ein Kurzschluss aufgehoben wurde, so kann die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 dem Wellenformgenerator 180 befehlen, einen Plasmaverstärkungsimpuls (siehe Impuls 750 von 7) in das Wellenformsignal 181 einzubinden, um das Eintreten eines weiteren Kurzschlusses unmittelbar nach der Aufhebung des vorangegangenen Kurzschlusses zu verhindern.
2 veranschaulicht ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts des Systems 100 von 1, der das Umschaltmodul 110 in dem Schweißstromrückkopplungspfad enthält. Der Leistungswandler 120 kann eine Wechselrichterstromquelle 123 und eine Freilaufdiode 124 enthalten. Der Schweißausgangspfad hat eine inhärente Schweißstromkreisinduktivität 210 aufgrund der verschiedenen elektrischen Komponenten innerhalb des Schweißausgangspfades. Das Umschaltmodul 110 ist so gezeigt, dass es einen elektrischen Schalter 111 (zum Beispiel einen Leistungstransistorschaltkreis) parallel zu einem Widerstandspfad 112 (zum Beispiel einem Netzwerk aus Widerständen mit hoher Nennleistung) aufweist.
Während einer Impulsperiode der Schweißwellenform wird, wenn kein Kurzschluss vorliegt, dem elektrischen Schalter 111 befohlen, durch das Umschaltbefehlssignal 172 von der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 geschlossen zu werden. Wenn der elektrische Schalter 111 geschlossen ist, so bildet der elektrische Schalter 111 einen sehr widerstandsarmen Pfad in dem Ausgangsschweißrückkopplungspfad, wodurch Schweißstrom durch den Schalter 111 ungehindert zum Leistungswandler 120 zurückfließen kann. Der Widerstandspfad 112 ist nach wie vor in dem Schweißausgangsrückkopplungspfad vorhanden, aber der größte Teil des Stroms fließt durch den widerstandsarmen Pfad, der durch den geschlossenen Schalter 111 gebildet wird. Wenn jedoch ein Kurzschluss detektiert wird, so wird dem elektrischen Schalter 111 durch das Umschaltbefehlssignal 172 von der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 befohlen, sich zu öffnen. Wenn der elektrische Schalter 111 geöffnet ist, so kann kein Strom mehr durch den Schalter 111 fließen und muss deshalb durch den Widerstandspfad 112 fließen, wodurch der Pegel des Stroms aufgrund des durch den Widerstandspfad 112 erzeugten Widerstands reduziert wird.
3 veranschaulicht ein Schaubild einer beispielhaften Ausführungsform des Umschaltmoduls 110 von 1 und 2. Das Umschaltmodul 110 enthält den Transistorschaltkreis 111 und das Widerstandsnetzwerk 112, wie gezeigt. Das Umschaltmodul 110 kann eine Leiterplatte zum Montieren der verschiedenen elektrischen Komponenten des Moduls 110 enthalten, einschließlich beispielsweise des Transistorschaltkreises 111, des Widerstandsnetzwerks 112, LEDs und Statuslogikschaltungen.
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Verhindern von Schweißspritzern in einem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißprozess unter Verwendung des Systems 100 von 1. Schritt 410 repräsentiert einen Betrieb, wobei der Schalter 111 des Umschaltmoduls 110 ein Öffnungsschalter ist (kein Kurzschlusszustand). In Schritt 420, wenn kein Kurzschluss detektiert wird, bleibt der Schalter 111 geschlossen (kein Kurzschlusszustand). Wenn jedoch ein Kurzschluss detektiert wird, dann wird in Schritt 430 dem Schalter 111 befohlen, während des Kurzschlussintervalls (d. h. dem Zeitraum, während dem die Elektrode mit dem Werkstück kurzgeschlossen ist) eine Öffnungs- und Schließsequenz zu durchlaufen.
Die Öffnungs- und Schließsequenz in Schritt 430 beginnt durch Öffnen des Schalters 111, wenn der Kurzschluss erstmals detektiert wird. Der Schalter 111 bleibt für einen ersten Zeitraum offen (zum Beispiel die ersten 10% des Kurzschlussintervalls). Dies verringert den Ausgangsstrom rasch, so dass der Kurzschluss nicht sofort aufgelöst wird, was eine große Menge an Schweißspritzern verursachen würde. Nach dem ersten Zeitraum wird der Schalter erneut geschlossen, und der Ausgangsstrom wird während eines zweiten Zeitraums angehoben, um zu veranlassen, dass der schmelzflüssige Kurzschluss beginnt, eine Verengung zu bilden, wenn er versucht, sich von der Elektrode zu lösen und den Kurzschluss aufzuheben. Während dieses zweiten Zeitraums ward, während der Strom ansteigt, ein dv/dt-Detektionsregime ausgeführt, um vorauszusehen, wann der Kurzschluss aufgehoben werden wird (d. h. wann die Verengung reißt). Ein solches dv/dt-Regime ist dem Fachmann allgemein bekannt. Der Schalter 111 wird dann erneut geöffnet, kurz bevor der Kurzschluss aufgehoben wird (beispielsweise während der letzten 10% des Kurzschlussintervalls), um rasch den Ausgangsstrom erneut zu senken, um übermäßige Schweißspritzerbildung zu vermeiden, wenn die Verengung tatsächlich reißt (d. h. wenn der Kurzschluss tatsächlich aufgehoben wird)
In Schritt 440 bleibt der Schalter 111 offen, wenn der Kurzschluss (der Kurzschluss zwischen der Elektrode und dem Werkstück) immer noch vorhanden ist. Wenn hingegen der Kurzschluss aufgehoben wurde, dann wird in Schritt 450 der Schalter 111 erneut geschlossen. In dieser Weise durchläuft der Schalter 111 während eines Kurzschlusszustands eine Öffnungs- und Schließsequenz, und der durch den Schweißausgangspfad fließende Strom wird reduziert, wenn der Schalter offen ist, was zu weniger Schweißspritzern führt. Das Verfahren 400 wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 implementiert. Des Weiteren ist das System 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Lage, mit einer Rate von 120 kHz zu reagieren (d. h. das Umschaltmodul 110 kann mit dieser hohen Rate ein- und ausgeschaltet werden), was ausreichend Reaktionsfähigkeit auf die Detektion eines Kurzschlusses und die Detektion des Aufhebens des Kurzschlusses bedeutet, um das Verfahren 400 in einer effektiven Weise zu implementieren.
Gemäß einer etwas einfacheren alternativen Ausführungsform wird nicht die oben mit Bezug auf 4 beschriebene Öffnungs- und Schließsequenz durchlaufen, sondern der Strom des Schweißstromkreispfades wird verringert, nachdem ein Kurzschluss zwischen der vorangeschobenen Drahtelektrode und dem Werkstück detektiert wurde, indem der Schalter 111 für mindestens einen bestimmten Zeitraum geöffnet wird, wodurch der Widerstand in dem Schweißstromkreispfad aufgehoben wird. Für die meisten Impulsperioden ist der bestimmte Zeitraum eine Dauer, die eine Aufhebung des Kurzschlusses erlaubt, ohne zuerst den Strom des Schweißstromkreispfades erhöhen zu müssen. Wenn während einer bestimmten Impulsperiode der Kurzschluss aufgehoben wird, bevor der bestimmte Zeitraum in der gewünschten Weise abgelaufen ist, so schreitet der Prozess zum nächsten Teil der Impulsperiode voran. Wenn jedoch der Kurzschluss nicht innerhalb der zuvor festgelegten Periode aufgehoben wird, dann wird sofort nach einem bestimmten Zeitraum der Schalter 111 erneut geschlossen, wodurch der Strom des Schweißstromkreispfades erneut ansteigt und den Kurzschluss aufhebt. In einer solchen alternativen Ausführungsform wird der Schalter 111 einfach für mindestens einen Teil des bestimmten Zeitraums in Reaktion auf die Detektion des Kurzschlusses geöffnet. In den meisten Impulsperioden braucht der Strom nicht erhöht zu werden, um den Kurzschluss aufzuheben.
Des Weiteren kann als eine Option, wenn der Kurzschluss zwischen der vorangeschobenen Drahtelektrode und dem Werkstück detektiert wird, eine Geschwindigkeit der vorangeschobenen Drahtelektrode verlangsamt werden. Das Verlangsamen der Geschwindigkeit der vorangeschobenen Drahtelektrode hilft dabei, den Kurzschluss leichter aufzuheben, weil nicht so viel Material zu dem Kurzschluss hinzugefügt wird, wie anderenfalls hinzugefügt werden würde. Um die Geschwindigkeit der vorangeschobenen Drahtelektrode zu verlangsamen, kann ein Motor einer Drahtzuführvorrichtung, die die Drahtelektrode voranschiebt, abgeschaltet werden, und eine Bremse kann an den Motor angelegt werden. Die Bremse kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine mechanische Bremse oder eine elektrische Bremse sein.
5 veranschaulicht ein Beispiel einer herkömmlichen gepulsten Ausgangsstromwellenform 500, die aus einem herkömmlichen gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät resultiert, das nicht das Umschaltmodul 110 der 1–3 gemäß dem Verfahren 400 von 4 oder dem oben beschriebenen einfacheren alternativen Verfahren verwendet. Wie aus der Wellenform 500 von 5 zu erkennen ist, kann, nachdem ein Spitzenimpuls 510 abgefeuert wurde, ein Kurzschluss eintreten, der beispielsweise am Zeitpunkt 520 beginnt und beispielsweise bis zum Zeitpunkt 530 dauert, wenn der Kurzschluss aufgehoben wird. Die Zeitpunkte 520 und 530 definieren ein Kurzschlussintervall 540. Wie in 5 zu erkennen ist, werden Spitzenimpulse 510 in regelmäßigen Intervallen während der mehreren Impulsperioden oder Zyklen des Schweißprozesses abgefeuert. Während eines bestimmten Zyklus oder einer bestimmten Impulsperiode kann ein Kurzschlusszustand eintreten oder auch nicht. Wenn in einem herkömmlichen System ein Kurzschluss eintritt, so ist der Widerstand im Schweißausgangspfad im Vergleich zur Induktivität sehr gering. Strom fließt selbst dann noch weiter, wenn die Stromquelle ausgeschaltet ist.
Wenden wir uns erneut 5 zu. Während des Kurzschlussintervalls 540 tendiert der Ausgangsstrom aufgrund des fehlenden Lichtbogens zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W zum Ansteigen (der Widerstand wird sehr gering), und auch aufgrund der Tatsache, dass die Schweißstromkreisinduktivität 210 bewirkt, dass der Strom im Schweißausgangspfad weiter fließt, selbst wenn der Leistungswandler 120 auf einen Minimumpegel zurückgeführt wird. Der Strom tendiert zum Ansteigen, bis der Kurzschluss aufgehoben wird (d. h. bis sich der schmelzflüssige metallische Kurzschluss von der Elektrode E löst). Bei solchen höheren Stromstärken neigen jedoch die höheren Stromstärken dazu, das schmelzflüssige Metall explodieren zu lassen, wenn der Kurzschluss abreißt oder aufgehoben wird, was zu Schweißspritzern führt.
6 veranschaulicht den Prozess explodierender Schweißspritzer, der mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsvideotechnologie in einem Freiflug-Transferprozess mit einer Fadenverbindung beobachtet wurde. Ein hoher Spitzenimpuls (zum Beispiel 510) bewirkt, dass eine Kugel aus schmelzflüssigem Metall 610 in Richtung des Werkstücks W herausgedrückt wird, wodurch ein schmaler Faden 620 zwischen der Kugel 610 und der Elektrode E entsteht. Wenn die Kugel 610 über den Lichtbogen in Richtung des Werkstücks W fliegt, wird der Faden 620 schmaler, und letztendlich kommt es zu einem Kurzschluss zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W durch den Faden 620. Dieser Zustand tritt im Allgemeinen bei nahezu jeder Impulsperiode in einer Operation ein, wo die Schweißelektrode sehr nahe am Werkstück operiert. Insbesondere wurde entdeckt, dass bei einem Freiflugtransfer-Impulsschweißprozess der Faden 620 einen einsetzenden Kurzschluss erzeugt und eine große Menge Strom durch den schmalen Faden 620 zu fließen beginnen kann. Die zunehmende Stromstärke führt letztendlich dazu, dass der relativ dünne schmelzflüssige Faden 620 explodiert, wodurch Schweißspritzer 630 entstehen, wie in 6 gezeigt. Jedoch kann durch Integrieren des Umschaltmoduls 110 und des Verfahrens 400 (oder der einfacheren Alternative), wie oben im vorliegenden Text beschrieben, das Entstehen von Schweißspritzern 630 weitgehend reduziert werden.
7 veranschaulicht ein Beispiel einer gepulsten Ausgangsstromwellenform 700, die aus dem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät 100 von
1 resultiert, das das Umschaltmodul 110 der 1–3 gemäß dem Verfahren 400 von 4 verwendet. Wie aus der Wellenform 700 von 7 zu erkennen ist, kann, nachdem ein Spitzenimpuls 710 abgefeuert wurde, ein Kurzschluss eintreten, der beispielsweise am Zeitpunkt 720 beginnt und beispielsweise bis zum Zeitpunkt 730 dauert, wenn der Kurzschluss aufgehoben wird. Die Zeitpunkte 720 und 730 definieren ein Kurzschlussintervall 740. Wie in 7 zu erkennen ist, werden Spitzenimpulse 710 in regelmäßigen Intervallen während der mehreren Impulsperioden oder Zyklen des Schweißprozesses abgefeuert. Während eines bestimmten Zyklus kann ein Kurzschlusszustand eintreten oder auch nicht. Wenn jedoch die Distanz zwischen der Spitze der Elektrode und dem Werkstück relativ klein ist, so kann ein Kurzschluss fast bei jedem Zyklus eintreten.
Wenden wir uns erneut 7 zu. Während des Kurzschlussintervalls 740 wird der Schalter 111 des Umschaltmoduls 110 geöffnet, wenn der Kurzschluss erstmals eintritt, und erneut, wenn der Kurzschluss kurz vorm Aufheben steht, wodurch veranlasst wird, dass der Ausgangsstrom durch den Widerstandspfad 112 fließt, wodurch wiederum veranlasst wird, dass der Strompegel verringert wird. Beispielsweise kann das Umschaltsignal 172 ein Logiksignal sein, das von High zu Low geht, wenn ein Kurzschluss detektiert wird, wodurch der Schalter veranlasst wird, sich zu öffnen. Gleichermaßen kann, wenn der Kurzschluss aufgehoben wird, das Umschaltsignal 172 von Low zu High gehen, um den Schalter 111 wieder zu schließen. Wenn der Schalter 111 geöffnet ist, so belastet der Widerstandspfad 112 den Schweißausgangspfad, wodurch der freilaufende Strom rasch auf gewünschte Pegel fallen kann. Der Strom tendiert zum Abnehmen, bis der Kurzschluss aufgehoben ist, und bei solchen reduzierten Stromstärken tendiert das schmelzflüssige Metall, wenn der Kurzschluss abreißt oder aufgehoben wird, dazu, in einer nicht-explodierenden Weise abgekniffen zu werden, wodurch Schweißspritzer beseitigt oder zumindest in ihrer Menge reduziert werden. Des Weiteren ist in der Wellenform 700 von 7 der Plasmaverstärkungsimpuls 750, der dafür verwendet wird, einen weiteren Kurzschluss verhindern zu helfen, der unmittelbar nach dem gerade aufgehobenen Kurzschluss eintreten würde, ausgeprägter und möglicherweise effektiver.
8 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 800 zum Verhindern von Schweißspritzern in einem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißprozess unter Verwendung des Systems 100 von 1. Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren 800 durch die Steuereinheit 170 ausgeführt. Die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 verfolgt die Zeitpunkte des Eintretens der Kurzschlüsse und/oder des Aufhebens der Kurzschlüsse und stellt eine Schätzung bereit, wann das Kurzschlussintervall 940 (die Zeit zwischen dem Eintreten eines Kurzschlusses und dem Aufheben des Kurzschlusses) (siehe 9) während mindestens der nächsten Impulsperiode eintreten wird. Anhand dieser Schätzung kann eine Austastlücke 960 (siehe 9) bestimmt werden, die verwendet wird, um das Austastsignal 172 zu erzeugen.
In Schritt 810 des Verfahrens 800 detektiert das System 100 das Eintreten von Kurzschlüssen und/oder das Aufheben jener Kurzschlüsse während der sich wiederholenden Impulsperioden der gepulsten Schweißwellenform gemäß bekannten Techniken. In Schritt 820 werden die Zeiten des Eintretens der detektierten Kurzschlüsse und/oder des Aufhebens innerhalb der Impulsperioden verfolgt (zum Beispiel durch die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170). In Schritt 830 werden die Stelle und die Dauer des Kurzschlussintervalls 940 (siehe 9) für eine nächste Impulsperiode auf der Basis der Verfolgungsergebnisse geschätzt. In Schritt 840 wird eine überlappende Austastlücke 960 für mindestens die nächste Impulsperiode auf der Basis der geschätzten Stelle des Kurzschlussintervalls für die nächste Impulsperiode bestimmt. In Schritt 850 wird ein Austastsignal (eine Art von Umschaltsignal) 172 generiert (zum Beispiel durch die Steuereinheit 170), um während der nächsten Impulsperiode in das Umschaltmodul 110 eingespeist zu werden.
9 veranschaulicht ein Beispiel einer gepulsten Ausgangsstromwellenform 900, die aus dem gepulsten elektrischen Lichtbogenschweißgerät 100 von 1 resultiert, das das Umschaltmodul 110 der 1–3 gemäß dem Verfahren 800 von 8 verwendet. Wie aus der Wellenform 900 von 9 zu erkennen ist, kann, nachdem ein Spitzenimpuls 910 abgefeuert wurde, ein Kurzschluss eintreten, der zum Beispiel am Zeitpunkt 920 beginnt und zum Beispiel bis zum Zeitpunkt 930 dauert, wo der Kurzschluss aufgehoben wird. Die Zeitpunkte 920 und 930 definieren ein Kurzschlussintervall 940. Wie in 9 zu erkennen ist, werden Spitzenimpulse 910 in regelmäßigen Intervallen während des Schweißprozesses abgefeuert. Während eines bestimmten Zyklus kann ein Kurzschlusszustand eintreten oder auch nicht. Jedoch können während eines Schweißprozesses, wo die Lichtbogenlänge relativ kurz ist (d. h. wo die Drahtelektrode relativ nahe am Werkstück betrieben wird), Kurzschlüsse in fast jeder Impulsperiode eintreten.
Gemäß dem Verfahren 800 werden die Zeitpunkte des Eintretens des Kurzschlusses und/oder Aufhebens des Kurzschlusses innerhalb der Impulsperiode von Impulsperiode zu Impulsperiode bestimmt und verfolgt. In dieser Weise kann die Steuereinheit 170 die Stelle des Kurzschlussintervalls schätzen, das wahrscheinlich in den nächsten oder bevorstehenden Impulsperioden eintreten wird. Jedoch kann am Beginn eines gepulsten Schweißprozesses, bevor verwertbare Verfolgungsinformationen verfügbar sind, die Stelle des Kurzschlussintervalls eine gespeicherte Standardstelle sein, die beispielsweise anhand experimenteller Daten oder gespeicherter Daten eines früheren Schweißprozesses ermittelt wurde. Das Austastsignal 172 kann angepasst oder modifiziert werden, um eine Austastlücke 960 innerhalb des Austastsignals 172 zu bilden, die das geschätzte Kurzschlussintervall 940 für die nächste oder die nächsten Impulsperioden zeitlich überlappt. Idealerweise beginnt die Austastlücke 960 kurz vor dem Kurzschlussintervall 940 der nächsten Impulsperiode (zum Beispiel vor dem Zeitpunkt 920) und endet kurz nach einem Kurzschlussintervall 940 der nächsten Impulsperiode (zum Beispiel nach einem Zeitpunkt 930), daher die zeitliche Überlappung. In einer Ausführungsform werden nur die Zeitpunkte des Eintretens eines Kurzschlusses verfolgt, aber nicht das Aufheben der Kurzschlüsse. In einer solchen Ausführungsform wird die Dauer der Austastlücke anhand experimenteller Erkenntnisse so eingestellt, dass sie lange genug dauert, damit der Kurzschluss aufgehoben werden kann.
In dieser Weise braucht das tatsächliche Eintreten eines Kurzschlusses während der nächsten Impulsperiode nicht detektiert zu werden, bevor der Schalter 111 des Umschaltmoduls 110 geöffnet werden kann. Im Verlauf des gepulsten Schweißprozesses kann die Stelle des Kurzschlussintervalls driften oder sich verändern, während beispielsweise die Distanz zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück driftet oder sich verändert. Weil jedoch in dieser Ausführungsform die Stelle des Kurzschlussintervalls im zeitlichen Verlauf verfolgt wird, kann die Stelle des Austastsignals angepasst werden, um das Kurzschlussintervall effektiv zu verfolgen und vorauszusagen. Durch Öffnen des Schalters 111 während der Austastlücke 960 sinkt der Strom, und es wird erwartet, dass der Faden während der Austastlücke 960 entsteht und reißt.
Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, dass unter Verwendung des Umschaltmoduls 110, wie im vorliegenden Text beschrieben, in einem bestimmten gepulsten Schweißszenario der Schweißausgangsstrompegel am Punkt des Aufhebens des Kurzschlusses von etwa 280 A auf etwa 40 A reduziert werden kann, was einen erheblichen Unterschied bei der Menge der entstehenden Schweißspritzer ausmacht. Im Allgemeinen hat es den Anschein, als reduziere das Verringern des Stroms auf unter 50 A signifikant Schweißspritzer. Außerdem können die Vorschubgeschwindigkeiten (zum Beispiel 60–80 Inch/Minute) und die Abscheidungsraten aufrecht erhalten werden.
Andere Mittel und Verfahren zum Verringern des Schweißausgangsstrompegels während des Zeitraums, wo ein Kurzschluss zwischen einer Schweißelektrode und einem Werkstück vorliegt, sind ebenfalls möglich. Zum Beispiel kann in einer alternativen Ausführungsform die Steuerungstopologie einer Schweißstromquelle dafür konfiguriert sein, während der Kurzschlussdauer den Ausgangsstrom auf einen stark geregelten Pegel zu steuern. Die Stromquelle kann den Kurzschlussstrom während eines Kurzschlussintervalls auf einen niedrigeren Pegel (zum Beispiel unter 50 A) steuern, um die Schweißspritzer zu reduzieren. Zum Beispiel kann, wobei wir uns 1 zuwenden, das Umschaltmodul 110 deaktiviert oder eliminiert werden, wodurch Strom ungehindert in dem Schweißausgangsstromkreispfad fließen kann. Die Steuereinheit 170 ist dafür konfiguriert, dem Wellenformgenerator 180 zu befehlen, einen Abschnitt des Ausgangsschweißwellenformsignals 181 des Schweißprozesses während der Austastlücke zu modifizieren, um den Schweißausgangsstrom durch den Schweißausgangsstromkreispfad zu verringern. Darum reduziert die Steuereinheit 170 in dieser alternativen Ausführungsform den Strom während der Austastlücke durch den Wellenformgenerator 180 und den Leistungswandler 120, anstatt über das Umschaltmodul 110. Eine solche alternative Ausführungsform kann recht gut funktionieren, wenn die Induktivität 210 des Schweißstromkreises hinreichend niedrig ist.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät und ein Verfahren zum Ausführen eines Impulsschweißprozesses offenbart werden, um Schweißspritzer zu reduzieren. Das Schweißgerät erzeugt einen Strom zwischen einer vorangeschobenen Elektrode und einem Werkstück. Das Schweißgerät enthält eine Kurzschlussdetektionsfähigkeit zum Detektieren eines Kurzschlusszustands bei Eintreten eines Kurzschlusses zwischen der vorangeschobenen Elektrode und dem Werkstück. Das Schweißgerät wird gesteuert, um den Strom zwischen der vorangeschobenen Elektrode und dem Werkstück während der Kurzschlussdauer zu verringern, um Schweißspritzer aus schmelzflüssigem Metall zu verringern, wenn der Kurzschluss aufgehoben wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verringern von Schweißspritzern in einem gepulsten Lichtbogen-Schweißprozess. Das Verfahren enthält das Verfolgen von Zeitpunkten des Eintretens von Kurzschlussintervallen während Impulsperioden eines gepulsten Lichtbogen-Schweißprozesses unter Verwendung einer Steuereinheit eines Schweißsystems. Das Verfolgen kann auf das Detektieren des Eintretens von Kurzschlüssen während Impulsperioden des gepulsten Schweißprozesses und/oder das Detektieren des Aufhebens von Kurzschlüssen während Impulsperioden des gepulsten Schweißprozesses gestützt werden. Das Verfahren enthält des Weiteren das Schätzen einer zeitlichen Stelle eines Kurzschlussintervalls für mindestens eine nächste Impulsperiode des Impulsschweißprozesses auf der Basis des Verfolgens. Das Verfahren enthält außerdem das Bestimmen einer Austastlücke für mindestens eine nächste Impulsperiode auf der Basis des Schätzens. Das Verfahren kann des Weiteren das Generieren eines Austastsignals für mindestens eine nächste Impulsperiode auf der Basis der Austastlücke enthalten. Das Verfahren kann des Weiteren das Erhöhen eines Widerstands eines Schweißstromkreispfades des Schweißsystems während der Austastlücke in Reaktion auf das Austastsignal enthalten, um einen Schweißstrom durch den Schweißstromkreispfad während der Austastlücke zu verringern. Das Erhöhen des Widerstands kann das Öffnen eines elektrischen Schalters eines Umschaltmoduls enthalten, das in dem Schweißstromkreispfad angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der elektrische Schalter mit einem Widerstandspfad innerhalb des Umschaltmoduls parallel geschaltet. Das Verfahren kann das Verringern eines Schweißstroms durch einen Schweißstromkreispfad des Schweißsystems während der Austastlücke für mindestens eine nächste Impulsperiode durch Modifizieren eines Abschnitts einer Wellenform des Schweißprozesses während der Austastlücke enthalten, wobei die Wellenform durch einen Wellenformgenerator des Schweißsystems generiert wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Austastlücke zeitlich breiter als, und überlappt zeitlich, ein erwartetes Kurzschlussintervall von mindestens einer nächsten gepulsten Periode.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum Verringern von Schweißspritzern in einem gepulsten Lichtbogen-Schweißprozess. Das System enthält eine Steuereinheit, die dafür konfiguriert ist, Zeitpunkte des Eintretens von Kurzschlussintervallen während Impulsperioden eines gepulsten Lichtbogen-Schweißprozesses eines Schweißsystems zu verfolgen. Die Steuereinheit ist des Weiteren dafür konfiguriert, eine zeitliche Stelle eines Kurzschlussintervalls für mindestens eine nächste Impulsperiode des gepulsten Schweißprozesses auf der Basis des Verfolgens zu schätzen. Die Steuereinheit ist des Weiteren dafür konfiguriert, eine Austastlücke für mindestens eine nächste Impulsperiode auf der Basis des Schätzens zu bestimmen. Die Steuereinheit kann auch dafür konfigurierten sein, ein Austastsignal für mindestens eine nächste Impulsperiode auf der Basis der Austastlücke zu generieren. Gemäß einer Ausführungsform ist die Austastlücke zeitlich breiter als, und überlappt zeitlich, ein erwartetes Kurzschlussintervall von mindestens einer nächsten Impulsperiode. Das System kann des Weiteren ein Umschaltmodul enthalten, das in einem Schweißstromkreispfad des Schweißsystems angeordnet ist und mit der Steuereinheit wirkverbunden ist. Das Umschaltmodul ist dafür konfiguriert, einen Widerstand des Schweißstromkreispfades des Schweißsystems während der Austastlücke in Reaktion auf das Austastsignal zu erhöhen, um einen Schweißstrom durch den Schweißstromkreispfad während der Austastlücke zu verringern. Das Umschaltmodul enthält einen elektrischen Schalter und einen Widerstandspfad in Parallelschaltung. Die Steuereinheit kann dafür konfiguriert sein, einem Wellenformgenerator des Schweißsystems zu befehlen, einen Schweißstrom durch einen Schweißstromkreispfad des Schweißsystems während der Austastlücke für mindestens eine nächste Impulsperiode durch Modifizieren eines Abschnitts einer Wellenform des Schweißprozesses während der Austastlücke zu verringern. Die Steuereinheit kann des Weiteren dafür konfiguriert sein, das Eintreten von Kurzschlüssen während Impulsperioden des gepulsten Schweißprozesses zu detektieren und das Eintreten des Aufhebens von Kurzschlüssen während Impulsperioden des gepulsten Schweißprozesses zu detektieren.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verringern von Schweißspritzern in einem gepulsten Lichtbogen-Schweißprozess. Das Verfahren enthält das Detektieren eines Kurzschlusses während einer Impulsperiode eines gepulsten Lichtbogen-Schweißprozesses unter Verwendung einer Steuereinheit eines Schweißsystems. Das Verfahren enthält des Weiteren das Erhöhen eines Widerstands eines Schweißstromkreispfades des Schweißsystems für einen ersten Zeitraum, um einen Schweißstrom durch den Schweißstromkreispfad in Reaktion auf das Detektieren des Kurzschlusses zu verringern. Das Verfahren enthält außerdem das Verringern des Widerstands des Schweißstromkreispfades des Schweißsystems für einen zweiten Zeitraum unmittelbar nach einem ersten Zeitraum zum Erhöhen des Schweißstroms durch den Schweißstromkreispfad. Das Verfahren enthält des Weiteren das Erhöhen des Widerstands des Schweißstromkreispfades des Schweißsystems für einen dritten Zeitraum unmittelbar nach einem zweiten Zeitraum zum Verringern des Schweißstroms durch den Schweißstromkreispfad in Erwartung des Aufhebens des Kurzschlusses. Das Erhöhen des Widerstands kann das Öffnen eines elektrischen Schalters eines Umschaltmoduls enthalten, das in dem Schweißstromkreispfad angeordnet ist. Das Verringern des Widerstands kann das Schließen eines elektrischen Schalters eines Umschaltmoduls enthalten, das in dem Schweißstromkreispfad angeordnet ist. Das Verfahren kann des Weiteren Folgendes enthalten: Detektieren, dass ein Kurzschluss aufgehoben wurde, und Verringern des Widerstands des Schweißstromkreispfades des Schweißsystems in Reaktion auf das Detektieren, dass der Kurzschluss aufgehoben wurde.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verringern von Schweißspritzern in einem gepulsten Lichtbogen-Schweißprozess. Das Verfahren enthält das Detektieren eines Kurzschlusses zwischen einem Werkstück und einer vorangeschobenen Drahtelektrode während einer Impulsperiode eines gepulsten Lichtbogen-Schweißprozesses unter Verwendung einer Steuereinheit eines Schweißsystems. Das Verfahren enthält des Weiteren das Verringern eines Stroms eines Schweißstromkreispfades des Schweißsystems für mindestens einen Abschnitt eines bestimmten Zeitraums in Reaktion auf das Detektieren des Kurzschlusses, wobei, während der meisten Impulsperioden des gepulsten Lichtbogen-Schweißprozesses, der bestimmte Zeitraum von einer Dauer ist, die es erlaubt, den Kurzschluss aufzuheben, ohne zuerst den Strom des Schweißstromkreispfades erhöhen zu müssen. Das Verringern des Stroms kann das Erhöhen eines Widerstands des Schweißstromkreispfades enthalten. Das Erhöhen des Widerstands kann das Öffnen eines elektrischen Schalters eines Umschaltmoduls enthalten, das in dem Schweißstromkreispfad angeordnet ist, wobei das Umschaltmodul den elektrischen Schalter in Parallelschaltung mit einem Widerstandspfad enthält. Das Verfahren kann des Weiteren enthalten, den Strom des Schweißstromkreispfades des Schweißsystems unmittelbar nach dem bestimmten Zeitraum zu erhöhen, wenn der Kurzschluss nicht aufgehoben wurde. Das Erhöhen des Stroms kann das Verringern eines Widerstands des Schweißstromkreispfades enthalten. Das Verringern des Widerstands kann das Schließen eines elektrischen Schalters eines Umschaltmoduls enthalten, das in dem Schweißstromkreispfad angeordnet ist, wobei das Umschaltmodul den elektrischen Schalter in Parallelschaltung mit einem Widerstandspfad enthält. Das Verfahren kann des Weiteren das Verlangsamen einer Geschwindigkeit der vorangeschobenen Drahtelektrode in Reaktion auf das Detektieren des Kurzschlusses zwischen der Elektrode und dem Werkstück enthalten. Das Verlangsamen der Geschwindigkeit der vorangeschobenen Drahtelektrode kann das Ausschalten eines Motors einer Drahtzuführvorrichtung, die die Drahtelektrode voranschiebt, und das Anlegen einer Bremse an den Motor enthalten. Die Bremse kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine mechanische Bremse oder eine elektrische Bremse sein.
10–12 zeigen eine weitere Vorrichtung und ein weiteres Verfahren zum Impulsschweißen zum Erreichen einer verbesserten Leistung, Schweißspritzerkontrolle und Wärmezufuhr. Genauer gesagt, verwenden die in den 10–12 gezeigten Ausführungsformen eine Wechselstromschweißwellenform, die im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
10 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Schweißsystems 1000, das in Bauweise und Betrieb den Systemen 100, die im vorliegenden Text beschrieben sind, insofern ähnelt, als das System 1000 in der Lage ist, Impulsschweißen (einschließlich der im vorliegenden Text besprochenen Ausführungsformen) zum Schweißen eines Werkstücks W zu verwenden. Das System 1000 hat ähnliche Komponenten wie oben besprochen, einschließlich des Wellenformgenerators 160, des Leistungswandlers/Wechselrichters 120, des Nebenschlusses 140, des Umschaltmoduls 110, der Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170, der Spannungsrückkopplung 160, der Stromrückkopplung 150 usw. Jedoch verwendet diese beispielhafte Ausführungsform auch ein Wechselstromschweißmodul 1010. Das Modul 1010 ist dafür konstruiert und konfiguriert, in der Lage zu sein, ein Wechselstromschweißsignal während des Schweißens an das Werkstück anzulegen. In dem in 10 gezeigten System 1000 ist das Modul 1010 als eine von dem Leistungswandler/Wechselrichter 120 separate Komponente gezeigt und kann sogar ein separates Modul sein, das mit einer Stromsversorgung außerhalb eines Gehäuses des Leistungswandlers/Wechselrichters 120 gekoppelt ist. Jedoch kann das Modul 1010 in anderen beispielhaften Ausführungsformen integral mit dem Leistungswandler/Wechselrichter 120 ausgebildet sein, so dass sie innerhalb eines einzelnen Gehäuses angeordnet sind. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann der Leistungswandler/Wechselrichter 120 von einer beliebigen Art eines bekannten Stromversorgungsmoduls sein, das für Schweißanwendungen verwendet wird und in der Lage ist, ein Schweißsignal auszugeben, und kann, wie gezeigt, mindestens einen Transformator enthalten. Die Konfiguration des Wechselstromschweißmoduls 1010, wie in 10 gezeigt, soll beispielhaft sein, und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die Verwendung der gezeigten Konfiguration beschränkt, sondern es können auch andere Schaltkreise verwendet werden, um ein Wechselstromschweißsignal bereitzustellen, wie im Folgenden beschrieben. Das in 10 gezeigte Modul 1010 ähnelt in seiner Bauweise dem Wechselstromschweißstromkreis, der im US-Patent Nr. 6,215,100 beschrieben ist, das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird, und insbesondere in Bezug auf 4 des hier aufgenommenen Patents beschrieben ist. Weil der Betrieb und die Bauweise dieses Stromkreises ausführlich in dem hier aufgenommenen Patent besprochen werden, wird diese Besprechung im vorliegenden Text nicht wiederholt, da sie durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen ist. Jedoch wird im Interesse der Klarheit angemerkt, dass der Wellenformgenerator oder die Steuereinheit 160, wie in 10 gezeigt, die Steuereinheit 220 verkörpern können, die in 4 des Patents 6,215,100 gezeigt ist. Des Weiteren kann, obgleich die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 als ein von der Steuereinheit 180 separates Modul gezeigt ist, die Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit 170 in anderen Ausführungsformen integral mit der Steuereinheit 180 ausgebildet sein. Außerdem kann, wie in 10 gezeigt, in einigen Ausführungsformen die Stromrückkopplung 150 direkt mit der Steuereinheit 190 gekoppelt sein, so dass diese Rückkopplung durch die Steuereinheit 180 für die Steuerung des Moduls 1010 verwendet werden kann, so wie es allgemein im Patent 6,215,100 beschrieben ist.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung braucht das Umschaltmodul 110 nicht in Ausführungsformen vorhanden zu sein, die ein Wechselstrommodul 1010 verwenden. Der Grund dafür ist, dass die Schalter Q1 und Q2 in einer ähnlichen Weise wie das oben beschriebene Umschaltmodul 110 verwendet werden können. Das heißt, die Schalter Q1 und/oder Q2 können in einer ähnliches Weise während eines polaritätskonstanten Abschnitts der Wellenform so gesteuert werden, dass das Umschaltmodul 110 nicht verwendet wird.
Wie in 10 gezeigt, hat das Modul 1010 zwei Schalter Q1 und Q2, die zum Steuern des Stromflusses durch die Induktionsspule L1 verwendet werden, so dass der Stromfluss durch die Elektrode E und das Werkstück W in einer solchen Weise gesteuert werden können, dass die Polarität des Signals während des Schweißens umgekehrt werden kann. Genauer gesagt, kann der Stromfluss durch die Schalter Q1 und Q2 so gesteuert werden, dass die Elektrode E während eines Teils der Schweißwellenform positiv ist und dann für den Rest der Wellenform auf negativ umgeschaltet wird. Wenn der Schalter Q1 geschlossen ist und der Schalter Q2 offen ist, so fließt der Strom in einer solchen Weise, dass die Elektrode E eine positive Polarität hat, und wenn der Schalter Q2 geschlossen ist und der Schalter Q1 offen ist, so hat die Elektrode E eine negative Polarität. Die Snubber 1011 und 1013 werden in einer ähnlichen Weise wie der oben beschriebene Widerstand 112 verwendet und können dafür verwendet werden, eine STT-artige Stromkreissteuerung zu implementieren.
Es können noch andere Wechselstromschweißstromversorgungen und Wechselstromschweißstromkreise verwendet werden, ohne vom Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wie in den 5, 7 und 9 der vorliegenden Anmeldung gezeigt, kann Impulsschweißen ausgeführt werden, wenn die gesamte Schweißform eine einzige Polarität (in der Regel positiv) hat. Das heißt, dass der Strom während des gesamten Schweißprozesses in einer einzigen Richtung fließt. In einigen Schweißanwendungen kann dieser unidirektionale Stromfluss von Nachteil sein. Das trifft besonders dann zu, wenn die Elektrode eine positive Polarität hat, weil der Schweißlichtbogen bei einem solchen Stromfluss gewöhnlich zwischen dem Vorderende der Elektrode und dem Werkstück W fokussiert wird. Das ist zwar generell wünschenswert, aber es kann unter Umständen auch einen höheren Energiebetrag erfordern, um überhaupt eine Kugel am Ende der Elektrode entstehen zu lassen, bevor es bei einem Schweißvorgang zu einem Tröpfchentransfer kommt.
11 zeigt eine beispielhafte Schweißwellenform 1100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, zeigt 11 einen einzelnen Schweißzyklus einer Wellenform 1100, wobei der Wellenformzyklus einen Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität 1150, einen Spitzenimpulsabschnitt 1110 und einen Hintergrundabschnitt 1130 hat. In der gezeigten Ausführungsform ist der Spitzenimpulsabschnitt 1110 der Abschnitt des Wellenformzyklus mit dem maximalen Strompegel für den Wellenformzyklus und repräsentiert in der Regel den Tröpfchentransferabschnitt der Wellenform. In bekannten Impulsschweißwellenformen wurden der Spitzenabschnitt 1110 und der Hintergrundabschnitt 1130 (zusammen als X gezeigt) in der Regel so verwendet, dass ein anschließender Spitzenimpulsabschnitt 1110' direkt auf den vorherigen Hintergrundabschnitt 1130 folgte. In solchen Ausführungsformen wurde der Hintergrundabschnitt 1130 verwendet, um das Schmelzen der Elektrode E zu beginnen, um die Bildung einer Kugel zu beginnen, bevor der Spitzenabschnitt 1110 eintrat. Eine Darstellung dieses Schmelzens ist in 7 von US-Patent Nr. 7,304,269 bei der römischen Ziffer I zu sehen. Wie gezeigt, beginnt das Ende der Elektrode E eine Kugel zu bilden, aber die Bildung ist relativ klein. Jedoch kann eine solche relativ kleine anfängliche Schmelzmenge in einigen Schweißanwendungen von Nachteil sein. Des Weiteren ist der Anstieg des Stroms (um das Schmelzen zu verstärken) vor dem Spitzenimpulsabschnitt 1110 aufgrund der erforderlichen zusätzlichen Energie und Wärmezufuhr zu dem Werkstück W während des Schweißens nicht immer wünschenswert. Darum verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Stromimpulse mit einer entgegengesetzten Polarität des Spitzenimpulsabschnitts 1110 und des Hintergrundes 1130.
Wie in 11 gezeigt, wird ein Stromimpuls 1150 mit einer entgegengesetzten Polarität unmittelbar vor dem Spitzenimpulsabschnitt 1110 verwendet. Wie bei I gezeigt, hat, weil der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt, der Lichtbogen A eine andere Form oder ein anderes Profil als der mit der anderen Polarität. Genauer gesagt, erzeugt der Strom mit einer negativen Polarität einen Lichtbogen A, der einen größeren Teil der Elektrode E umhüllt, anstatt aus dem Ende der Elektrode E heraus fokussiert zu werden. Oder anders ausgedrückt: Der Lichtbogen A ist am Werkstück W viel breiter und erstreckt sich entlang einer Länge der Elektrode E. Indem der Lichtbogen A an der Elektrode E nach oben verlängert wird, wird eine größere Oberfläche der Elektrode E erwärmt, und somit wird der Elektrode mehr Wärme zugeführt, ohne den Strom zu erhöhen. Aufgrund dessen wird das Schmelzen des Endes der Elektrode E verstärkt, und eine viel größere schmelzflüssige Kugel B wird am Ende der Elektrode E gebildet. Des Weiteren wird diese größere Kugel B ohne einen Anstieg des Energieverbrauchs seitens der Schweißstromversorgung gebildet. Somit verbrauchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weniger Energie pro Tröpfchentransfer als bekannte Systeme. Wie gezeigt, wird im Anschluss an den Impuls mit entgegengesetzter Polarität 1150 der Spitzenimpulsabschnitt 1110 unmittelbar implementiert. Der Effekt des Impulsspitzenabschnitts 1110 und des Hintergrundabschnitts 1130 ist in römischen Ziffern II bis VII gezeigt, woraufhin der Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität 1150 vor dem nächsten Impulszyklus wiederholt wird. Als Referenz zeigen die römischen Ziffern III und IV die Klemmkraft, die auf die Elektrode E während des Tröpfchentransfers wirkt. Darum sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Lage, den Energiebetrag zu verringern, der benötigt wird, um ein Tröpfchen zu übertragen und/oder eine Menge des Verbrauchsmaterials zu erhöhen, die je Impulszyklus transferiert wird.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Spitzenstrom 1170 des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1150 die gleiche Größenordnung wie der Hintergrundabschnitt 1130, aber er hat eine entgegengesetzte Polarität. Jedoch hat der Spitzenstrom 1170 des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1150 in anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Strompegel, der sich von dem des Hintergrundpegels 1130 unterscheidet. Wenn zum Beispiel außer Position geschweißt wird, wie zum Beispiel in einer vertikal aufwärtigen Schweißposition, so hat die Spitze mit entgegengesetzter Polarität 1170 eine Stromgrößenordnung, die größer ist als die des Hintergrundabschnitts 1130. In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität 1150 einen Spitzenstrom 1170 mit einer Größenordnung von mindestens 40 A. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Größenordnung im Bereich von 5 bis 60 A. In einer weiteren beispleihaften Ausführungsform liegt die Größenordnung im Bereich von 40 bis 80 A.
Des Weiteren beträgt in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Dauer des Impulses mit entgegengesetzter Polarität 1150 mindestens 2,5 ms. In anderen beispielhaften Ausführungsformen hat der Impuls mit entgegengesetzter Polarität eine Dauer im Bereich von 100 μs bis 5 ms. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform liegt die Dauer im Bereich von 0,5 ms bis 5 ms. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform hat der Impuls mit entgegengesetzter Polarität 1150 eine Dauer im Bereich von 15 bis 50% des Schweißzyklus. Des Weiteren haben zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität 1150, der eine Dauer im Bereich von 25 bis 66% der Gesamtdauer des Hintergrundabschnitts 1130 und des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1150 des Zyklus hat. In 11 würde die oben erwähnte Referenzgesamtdauer die Summe des Hintergrundabschnitts 1130 und des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1150 sein, während sie in 12 die Summe der Dauer des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1201 und der Dauer des Hintergrundabschnitts (der nach dem Plasmaverstärkungsimpuls kommt) wäre. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität eine Dauer im Bereich von 25 bis 100% der Gesamtdauer des Hintergrundabschnitts und des Abschnitts mit entgegengesetzter Polarität. Es ist anzumerken, dass in jenen Ausführungsformen, wo der Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität des Zyklus fast die gesamte, oder die gesamte, Hintergrunddauer des Zyklus beansprucht, die Strompegel so ausgewählt werden sollten, dass die schmelzflüssige Kugel B, die durch den Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität gebildet wird, nicht so groß ist, dass sie während des restlichen Teils des Zyklus nicht beseitigt werden kann. Wenn die schmelzflüssige Kugel B zu groß wird, so kann es dem folgenden Spitzenimpuls unmöglich werden, sie zu beseitigen.
Des Weiteren wird angemerkt, dass es in einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist, dass der Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität des Zyklus unmittelbar vor dem Spitzenimpulsabschnitt liegt. Vielmehr kann ein intermittierender Stromabschnitt zwischen diese Abschnitte eingefügt werden. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung würde dieser intermittierende Stromabschnitt den Strompegel des Hintergrundes (zum Beispiel 1130 in 11) haben und hat eine relativ kurze Dauer. In anderen Ausführungsformen wäre der Strompegel an diesem Zwischenabschnitt niedriger als der Hintergrundabschnitt, um ein Umschalten der Polarität des Stroms zu gestatten. Die Dauer des intermittierenden Abschnitts sollte so gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Bildung und der Transfer der Kugel B nicht behindert werden.
12 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Wellenformzyklus der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, zeigt 12 sowohl einen Stromzyklus 1200 und einen Spannungszyklus 1220. In dieser Ausführungsform ähnelt Abschnitt Z des Zyklus dem, der oben und mit Bezug auf mindestens die Wellenform, die in 7 des US-Patents 7.304,269 gezeigt ist, das durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen ist, beschrieben wurde. Dementsprechend wird hier keine detaillierte Besprechung dieses Abschnitts Z der Wellenform wiederholt. Ähnlich der Darstellung in 11, ist vor dem Spitzenimpulsabschnitt 1205 ein Impulsabschnitt mit entgegengesetzter Polarität 1201 mit einer Stromgrößenordnung 1203 von entgegengesetzten Polarität (–) gezeigt. Der Spitzenimpulsabschnitt 1205 beginnt am Abschluss des Impulsabschnitts mit entgegengesetzter Polarität 1201; der Rest des Impulszyklus Z entspricht dann der vorherigen Beschreibung, mit mindestens einem Kurzschlussaufhebungsimpulsabschnitt, einem Plasmaverstärkungsabschnitt und einem Ausklingabschnitt. Ebenfalls in 12 gezeigt ist ein Spannungswellenformzyklus 1220, dergestalt, dass der negative Spannungsimpuls 1221, der eine Größenordnung 1223 hat, vor dem Spannungsspitzenimpuls 1225 gezeigt ist.
Obgleich der beanspruchte Gegenstand der vorliegenden Anmeldung anhand konkreter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente verwendet werden können, ohne vom Geltungsbereich des beanspruchten Gegenstandes abzuweichen. Außerdem können viele Modifizierungen vorgenommen werden, um eine konkrete Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren des beanspruchten Gegenstandes anzupassen, ohne von seinem Geltungsbereich abzuweichen. Es ist darum beabsichtigt, dass der beanspruchte Gegenstand nicht auf die konkret offenbarte Ausführungsform zu beschränken ist, sondern dass der beanspruchte Gegenstand alle Ausführungsformen enthält, die in den Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: elektrisches Lichtbogenschweißsystem
110: Umschaltmodul
111: elektrischer Schalter
112: Widerstandspfad
120: Leistungswandler
121: Schweißausgänge
122: Schweißausgänge
123: Stromquelle
124: Freilaufdiode
130: Drahtzuführvorrichtung
140: Stromnebenschluss
150: Stromrückkopplungssensor
160: Spannungsrückkopplungssensor
161: Signal
162: Signal
170: Hochgeschwindigkeits-Steuereinheit
171: Befehlssignale
172: Umschaltbefehlssignal
160: Wellenformgenerator
161: Wellenformsignal
210: Induktivität
220: Steuereinheit
400: Verfahren
410: Schritt
420: Schritt
430: Schritt
440: Schritt
450: Schritt
500: Wellenform
510: Spitzenimpulse
530: Zeitpunkt
540: Kurzschlussintervall
610: schmelzflüssiges Metall
620: schmaler Faden
630: Entstehung von Schweißspritzern
700: Wellenform
710: Spitzenimpuls
720: Zeitpunkt
730: Zeitpunkt
740: Kurzschlussintervall
750: Verstärkungsimpuls
600: Verfahren
810: Schritt
820: Schritt
630: Schritt
640: Schritt
850: Schritt
900: Wellenform
910: Spitzenimpulse
920: Zeitpunkt
930: Zeitpunkt
940: Kurzschlussintervall
960: Austastlücke
1000: Schweißsystem
1010: Schweißmodul
1011: Snubber
1013: Snubber
1100: Wellenform
1110: Spitzenimpulsabschnitt
1130: Hintergrundabschnitt
1150: Abschnitt mit entgegengesetzter Polarität
620: Zeitpunkt
1200: Stromzyklus
1221: negativer Spannungsimpuls
1225: Spannungsspitzenimpuls
1203: Stromgrößenordnung
1205: Impulsabschnitt
B: schmelzflüssige Kugel
Q1: Schalter
W: Werkstück
1170: Spitzenstrom
1220: Spannungszyklus
1223: Größenordnung
1201: Polaritätsabschnitt
1203: entgegengesetzte Polarität
A: Lichtbogen
E: Elektrode
Q2: Schalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6215100 [0003, 0055]
US 7304269 [0003, 0027, 0060, 0065]

Claims

Impulsschweißvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Schweißleistungswandler (120), der eine Schweißwellenform (500, 700, 900, 1100) ausgibt, die mehrere Schweißzyklen aufweist, wobei jeder der Zyklen einen ersten Abschnitt, einen Spitzenimpulsabschnitt (1110) und einen Hintergrundabschnitt (1130) hat, und wobei der Leistungswandler (120) die Schweißwellenform in eine Elektrode (E) und mindestens ein Werkstück (W) einspeist, um das mindestens eine Werkstück (W) zu schweißen; und ein Wechselstromschweißmodul (1010), das sowohl den Spitzenimpulsabschnitt (1110) als auch den Hintergrundabschnitt (1130) mit einer ersten Polarität in das Werkstück (W) einspeist und den ersten Abschnitt mit einer zweiten Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, in das Werkstück (W) einspeist, wobei in jedem der Schweißzyklen der erste Abschnitt vor dem Spitzenimpulsabschnitt (1110) und nach dem Hintergrundabschnitt (1130) eintritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt eine Spitzenstromgrößenordnung hat, die die gleiche wie eine Stromgrößenordnung des Hintergrundabschnitts ist, oder wobei der erste Abschnitt eine Spitzenstromgrößenordnung hat, die größer als eine Stromgrößenordnung des Hintergrundabschnitts ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Abschnitt eine Spitzenstromgrößenordnung von mindestens 40 A hat, und/oder wobei der erste Abschnitt eine Spitzenstromgrößenordnung im Bereich von 5 bis 60 A hat; und/oder wobei der erste Abschnitt eine Dauer von mindestens 2,5 ms hat; und/oder wobei der erste Abschnitt eine Dauer im Bereich von 100 μs bis 5 ms hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeder der Wellenformzyklen einen Kurzschlussaufhebungsabschnitt hat, der auf den Spitzenimpulsabschnitt folgt, und der Kurzschlussaufhebungsabschnitt die gleiche Polarität wie der Spitzenimpulsabschnitt und der Hintergrundabschnitt hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in jedem der Schweißzyklen der Spitzenimpulsabschnitt unmittelbar nach dem ersten Abschnitt eintritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder der Schweißzyklen eine Zyklusdauer hat und eine Dauer des ersten Abschnitts in jedem der Zyklen im Bereich von 15 bis 50% der Zyklusdauer liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Abschnitt eine erste Dauer hat und der Hintergrundabschnitt eine zweite Dauer hat, und in jedem der Zyklen die erste Dauer im Bereich von 25 bis 100% der Summe der ersten und der zweiten Dauer liegt.