DE202019100751U1

DE202019100751U1 - welding system

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Publication number: DE202019100751U1
Application number: DE202019100751.6U
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Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: FR3078910A3; FR3078910B3; SE543555C2; FI12431U1; SE1930081A1; DK201900019U3

Abstract

Schweißsystem, umfassend eine Stromversorgung (1), eine Steuervorrichtung (2) zum Steuern der Stromversorgung und eine mit der Stromversorgung verbindbaren WIG-Schweißelektrode (4), dadurch gekennzeichnet, dass das System zusätzlich Mittel zum Messen der Zeit umfasst und dass die Steuervorrichtung (2) dazu angeordnet ist, den elektrischen Strom, der zur Schweißelektrode (4) geleitet werden soll, in Abhängigkeit der Zeit gleichmäßig zu ändern.Welding system comprising a power supply (1), a control device (2) for controlling the power supply and a TIG welding electrode (4) connectable to the power supply, characterized in that the system additionally comprises means for measuring the time and in that the control device (2 ) is arranged to uniformly change the electric current to be conducted to the welding electrode (4) as a function of time.

Description

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Schweißsystem, das eine Stromversorgung, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Stromversorgung und eine WIG-Schweißelektrode umfasst, die mit der Stromversorgung verbunden werden kann.The invention relates to a welding system comprising a power supply, a control device for controlling the power supply and a TIG welding electrode, which can be connected to the power supply.

STAND DER TECHNIK UND ZIEL DER ERFINDUNGSTATE OF THE ART AND OBJECT OF THE INVENTION

Beim Zusammenschweißen von Teilen steigt die Temperatur in der Schweißnaht typischerweise an. Der Temperaturanstieg wiederum hat viele negative Auswirkungen, sowohl auf die Schweißnaht selbst als auch auf die Kristallstruktur und die Festigkeit der zu verschweißenden Teile. Der sichtbarste negative Effekt des Temperaturanstiegs der Schweißnaht ist, dass die Oberfläche der Schweißnaht mit steigender Temperatur absinkt. Außerdem steigt die Temperatur der Schweißnaht oft so hoch an, dass die Oberfläche der Schweißnaht zu stark absinkt, wodurch die Qualität der Schweißnaht nicht mehr akzeptabel ist. Dann muss die Schweißung unterbrochen werden, bis die zu verschweißenden Teile ausreichend abgekühlt sind. Dies verursacht natürlich Kosten, da die Arbeit unterbrochen wird. Zusätzlich kann die Temperatur so hoch ansteigen, dass ein Loch in das zu verschweißende Material gebrannt wird oder sich unerwünschte Wölbungen auf der anderen Seite der Schweißnaht bilden. Solche Fehler verschlechtern die Eigenschaften des Schweißteils erheblich und sind daher unerwünscht. In bestimmten Anwendungen, wie z.B. beim Zusammenbau von Schiffen oder Ölbohranlagen durch Schweißen, sind solche Fehler nicht akzeptabel.When parts are welded together, the temperature in the weld typically increases. In turn, the rise in temperature has many negative effects on the weld itself as well as on the crystal structure and strength of the parts to be welded. The most visible negative effect of the increase in temperature of the weld is that the surface of the weld decreases with increasing temperature. In addition, the temperature of the weld often rises so high that the surface of the weld decreases too much, whereby the quality of the weld is no longer acceptable. Then the weld must be interrupted until the parts to be welded have cooled sufficiently. This of course causes costs as the work is interrupted. In addition, the temperature may rise so high that a hole is burned in the material to be welded or undesirable bulges form on the other side of the weld. Such errors significantly degrade the properties of the weldment and are therefore undesirable. In certain applications, such as When assembling ships or oil rigs by welding, such errors are unacceptable.

Das WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Lichtbogenschweißen) ist ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem elektrischer Strom zum Bilden eines Lichtbogens verwendet wird, der, umgeben von einem von der Schweißelektrode kommenden Schutzgas, zwischen der Elektrode und dem zu verschweißenden Teil brennt. Die Elektrode besteht typischerweise aus nichtabschmelzendem Wolfram und das Schutzgas ist beispielsweise Argon. Das WIG-Schweißen kann somit ohne Schweißzusatz oder alternativ mit Schweißzusatz durchgeführt werden. Der Schweißzusatz kann beispielsweise ein 1,5-3 mm dicker Metalldraht sein (normalerweise aus dem gleichen Material wie das zu verschweißende Material). Der Schweißzusatz kann abhängig von dem Verfahren entweder von Hand oder mit einer Maschine zugeführt werden.TIG welding (tungsten inert gas arc welding) is an arc welding method in which electric current is used to form an arc which, surrounded by a protective gas coming from the welding electrode, burns between the electrode and the part to be welded. The electrode is typically non-consumable tungsten and the shielding gas is argon, for example. The TIG welding can thus be carried out without welding filler or alternatively with welding filler. For example, the weld filler may be a 1.5-3 mm thick metal wire (usually of the same material as the material to be welded). The welding filler can be supplied either manually or with a machine, depending on the method.

Das WIG-Schweißen wird typischerweise in anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel beim Schweißen von Edelstahl oder Aluminium. Beim WIG-Schweißen besteht zudem die hohe Gefahr, dass ein Loch in das zu verschweißende Material eingebrannt wird, wenn die Temperatur beim Schweißen zu hoch ansteigt.TIG welding is typically used in demanding applications, such as welding of stainless steel or aluminum. In TIG welding, there is also a high risk that a hole in the material to be welded is burned when the temperature rises too high during welding.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Schweißsystem zu erhalten, mit dem die Probleme des Standes der Technik vermieden werden und ein System erhalten wird, mit dem es möglich ist, auch dünne Teile zuverlässig und effizient zu schweißen und ein gewünschtes, sauberes und starkes Endergebnis zu erzielen.It is therefore an object of the invention to obtain a welding system which avoids the problems of the prior art and obtains a system with which it is possible to reliably and efficiently weld even thin parts and a desired, clean and strong one To achieve the final result.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Schweißsystem, das eine Stromversorgung, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Stromversorgung und eine mit der Stromversorgung verbindbare WIG-Schweißelektrode umfasst. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass das System außerdem Mittel zum Messen der Zeit umfasst und dass die Steuervorrichtung dazu angeordnet ist, den zur Schweißelektrode zu führenden elektrischen Strom in Abhängigkeit der Zeit gleichmäßig zu ändern.The invention relates to a welding system comprising a power supply, a control device for controlling the power supply and a connectable to the power supply TIG welding electrode. Characteristic of the invention is that the system also comprises means for measuring the time and that the control device is arranged to uniformly change the electrical current to be supplied to the welding electrode as a function of time.

In einem erfindungsgemäßen System wird der Schweißstrom somit so optimiert, dass die Temperatur des zu verschweißenden Materials nicht zu stark ansteigt, oder alternativ so, dass die Temperatur des zu verschweißenden Materials abhängig von dem zu verschweißendem Zielobjekt ausreichend hoch bleibt.In a system according to the invention, the welding current is thus optimized so that the temperature of the material to be welded does not increase too much, or alternatively so that the temperature of the material to be welded remains sufficiently high depending on the object to be welded.

Das System ermöglicht auch solche Materialien zu verschweißen, mit denen es bisher nahezu unmöglich war, zu arbeiten. Insbesondere das Schweißen von Aluminium wird wesentlich einfacher und das Schweißen einer längeren, gleichmäßigen Schweißnaht gelingt einfacher als bei Systemen des Standes der Technik. Durch Verwenden des Systems ist es auch möglich, Objekte zu verschweißen, bei denen die Schweißspuren auf der anderen Seite des Schweißgutes nicht sichtbar sein dürfen. Außerdem ermöglicht das System ein längeres ununterbrochenes Schweißen, wodurch die Kosten sinken und die Arbeit schneller abläuft. Zudem werden weniger zu verschweißendes Material und weniger möglicher Schweißzusatz benötigt, da es durch den Temperaturanstieg nicht zerstört wird. Darüber hinaus wird sogar 20 % weniger Energie verbraucht als zuvor.The system also makes it possible to weld those materials with which it was almost impossible to work. In particular, aluminum welding becomes much easier, and welding a longer, even weld is easier than with prior art systems. By using the system, it is also possible to weld objects in which the welding traces on the other side of the weld metal must not be visible. In addition, the system allows longer, continuous welding, which reduces costs and makes work faster. In addition, less material to be welded and less welding consumables needed because it is not destroyed by the temperature rise. In addition, even 20% less energy is consumed than before.

Das Schweißsystem umfasst somit eine Stromversorgung, die auch als Schweißtransformator bezeichnet werden kann. Die Stromversorgung ändert den Strom des Stromnetzes basierend auf der Steuerung der Steuereinrichtung so, dass er zum Schweißen geeignet ist. Die Leistung der Stromversorgung kann beispielsweise 4-8 kW und der daraus zu gewinnende Strom kann beispielsweise 3-220 A betragen.The welding system thus includes a power supply, which may also be referred to as a welding transformer. The power supply changes the power of the power grid based on the control of the controller so as to be suitable for welding. The power of the power supply can be, for example 4-8 kW and the resulting For example, the current to be obtained may be 3-220 A.

Außerdem umfasst das Schweißsystem eine Steuervorrichtung zum Steuern der Stromversorgung, die so angeordnet ist, dass sie den zur Schweißelektrode zu führenden elektrischen Strom in Abhängigkeit der Zeit gleichmäßig ändert. Der elektrische Strom wird somit linear in Abhängigkeit der Zeit verändert, und die Änderungsgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von dem zu schweißenden Material und dessen Dicke gewählt. Die Änderungsgeschwindigkeit hängt also unter anderem von der Wärmeleitfähigkeit des Materials ab. Das System umfasst somit Mittel zur Zeitmessung, wie zum Beispiel eine Uhr. So werden Start- und Endwerte des elektrischen Stroms (d.h. die Größe des elektrischen Stroms zu Beginn des Schweißens und die Größe des elektrischen Stroms am Ende des Schweißens) sowie die Zeit, die zum Schweißen aufgewendet werden soll, auf das System eingestellt.In addition, the welding system includes a control device for controlling the power supply, which is arranged to uniformly change the electric current to be supplied to the welding electrode in response to the time. The electric current is thus varied linearly as a function of time, and the rate of change is chosen as a function of the material to be welded and its thickness. The rate of change thus depends inter alia on the thermal conductivity of the material. The system thus comprises time measuring means, such as a clock. Thus, start and end values of the electric current (i.e., the magnitude of the electric current at the beginning of welding and the magnitude of the electric current at the end of welding) and the time to be used for welding are set to the system.

Das Schweißsystem umfasst ferner eine WIG-Schweißelektrode, die mit der Stromversorgung verbunden werden kann. Jede als solche bekannte WIG-Schweißelektrode kann mit dem erfindungsgemäßen System verbunden werden. Außerdem ist es möglich, auch andere Arten von Schweißelektroden zu verwenden, wie beispielsweise MIG-Elektroden oder Stabelektroden. Das Schweißsystem eignet sich somit für das Schweißen, bei dem kein Schweißzusatz verwendet wird, und für das Schweißen, bei dem ein Schweißzusatz verwendet wird. Die Schweißelektrode kann auch als Lötkolben, Stab oder Düse bezeichnet werden.The welding system further includes a TIG welding electrode that can be connected to the power supply. Each TIG welding electrode known as such can be connected to the system according to the invention. In addition, it is possible to use other types of welding electrodes, such as MIG electrodes or stick electrodes. The welding system is thus suitable for welding, in which no welding filler is used, and for welding, in which a welding filler is used. The welding electrode may also be referred to as a soldering iron, rod or nozzle.

Mit dem erfindungsgemäßen System ist es möglich, auch das sogenannte bidirektionale Schweißen durchzuführen, das normalerweise nicht möglich ist. Tatsächlich wird das Schweißen in der Regel nur in eine Richtung durchgeführt, da die Schweißnaht und das sie umgebende Material so heiß sind, dass die Schweißnaht nicht sofort wieder mit der Schweißelektrode behandelt werden kann, da dies zu einer Beschädigung der Schweißnaht führen würde. Das bidirektionale Schweißen ist vor allem bei schwierigen Zielobjekten erforderlich, was bedeutet, dass die zu verschweißende Stelle zunächst in eine erste Richtung geschweißt werden kann und es danach möglich ist, ein wenig zurückzufahren, um beispielsweise die Schweißnaht zu verbessern. Das erfindungsgemäße System ermöglicht dies, da die Temperatur der Schweißnaht nicht über eine kritische Grenze steigt.With the system according to the invention it is possible to carry out the so-called bidirectional welding, which is normally not possible. In fact, welding is typically done in one direction only because the weld and the surrounding material are so hot that the weld can not immediately be re-treated with the welding electrode, as this would damage the weld. Bidirectional welding is particularly required on difficult targets, which means that the spot to be welded can first be welded in a first direction, and then it is possible to back down a little to improve, for example, the weld. The system according to the invention makes this possible because the temperature of the weld does not rise above a critical limit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung so angeordnet, dass sie den elektrischen Strom, der zu der Schweißelektrode geleitet werden soll, in Abhängigkeit der Zeit gleichmäßig verringert. Dies ist der typischste Fall, da auf diese Weise eine Überhitzung der Schweißnaht und des sie umgebenden Materials beim Schweißen unter normalen Bedingungen vermieden wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung so angeordnet, dass sie den Strom, der zu der Schweißelektrode geleitet werden soll, in Abhängigkeit der Zeit gleichmäßig erhöht. Dies ist beispielsweise beim Schweißen unter Wasser notwendig, da das Wasser die Temperatur des zu verschweißenden Materials effizient senkt, weshalb es notwendig ist, den elektrischen Strom zu erhöhen, damit ein längeres Schweißen möglich ist.According to one embodiment of the invention, the control device is arranged to uniformly reduce the electric current to be conducted to the welding electrode as a function of time. This is the most typical case as it avoids overheating of the weld and surrounding material during welding under normal conditions. According to a further embodiment of the invention, the control device is arranged so that it increases the current which is to be conducted to the welding electrode uniformly as a function of time. This is necessary, for example, when welding under water, since the water efficiently lowers the temperature of the material to be welded, which is why it is necessary to increase the electric current, so that a longer welding is possible.

Das Schweißsystem kann zusätzlich einen Temperatursensor umfassen, der mit der Schweißelektrode verbunden ist. Mittels eines Temperatursensors ist es möglich, die Temperatur des zu verschweißenden Materials zu überwachen und so die Steuerung des Systems zu erhöhen. So ist es beispielsweise möglich, die Steuervorrichtung so anzuordnen, dass, wenn der Temperatursensor anzeigt, dass die Temperatur einen vordefinierten Grenzwert überschritten (entsprechend, unterschritten) hat, der elektrische Strom schneller als vordefiniert verändert (erhöht, entsprechend verringert) wird, um ein gutes Schweißergebnis zu erzielen.The welding system may additionally include a temperature sensor connected to the welding electrode. By means of a temperature sensor, it is possible to monitor the temperature of the material to be welded and thus to increase the control of the system. Thus, for example, it is possible to arrange the control device so that when the temperature sensor indicates that the temperature has exceeded (predefined) the predefined threshold, the electric current changes (increases, decreases accordingly) faster than predefined To achieve welding results.

Beim Schweißen für kleine Serien kann der Temperatursensor verwendet werden, um eine optimale Änderungsgeschwindigkeit für den elektrischen Strom zu definieren. Dabei ist es möglich, die Anfangs- und Endwerte des elektrischen Stroms zu definieren, die für genau die Materialien und Teile geeignet sind, die verschweißt werden sollen, wonach ein Temperatursensor nicht mehr benötigt wird.When welding for small series, the temperature sensor can be used to define an optimal rate of change for the electrical current. In doing so, it is possible to define the initial and final values of the electric current that are suitable for exactly the materials and parts that are to be welded, after which a temperature sensor is no longer needed.

Besonders bevorzugt ist die Steuervorrichtung so angeordnet, dass sie den Beginn und das Ende des Schweißvorgangs feststellt, wodurch die Vorrichtung eine neue Schweißung ab einem vordefinierten Wert des elektrischen Stroms automatisch startet und diesen vordefiniert ändert, ohne dass der Benutzer nach jedem Schweißen Änderungen an der Programmierung vornehmen muss.More preferably, the controller is arranged to detect the beginning and end of the welding operation, whereby the apparatus automatically starts and modifies a new weld from a predefined value of the electrical current without requiring the user to make any changes to the programming after each welding operation must make.

Der Schweißstrom kann so eingerichtet werden, dass er während eines vordefinierten Zeitraums verringert oder erhöht wird, beispielsweise um 10-20 %, 40-50 % oder 60-70 %. Die Länge des vordefinierten Zeitraums kann z.B. 1-500 s betragen.The welding current may be set to decrease or increase for a predefined period of time, for example 10-20%, 40-50% or 60-70%. The length of the predefined period may e.g. 1-500 s.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGURDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURE

1 zeigt schematisch ein Schweißsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Figur stellt eine Stromversorgung 1 und eine Steuervorrichtung 2 zum Steuern derselben dar. Die Stromversorgung 1 und die Steuervorrichtung 2 sind natürlich miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführungsform wurde die Verbindung mittels eines Drahtes durchgeführt, wobei jedoch die Verbindung auch drahtlos durchgeführt werden kann. Außerdem weist das Schweißsystem eine WIG-Schweißelektrode 4 auf, die in dieser Ausführungsform zur Verbesserung des Bedienkomforts an einem Griffteil 3 angeordnet ist. Die Schweißelektrode 4 ist über das Griffteil 3 mit der Stromversorgung 1 verbunden. 1 schematically shows a welding system according to an embodiment of the invention. The figure represents a power supply 1 and a control device 2 for controlling the same. The power supply 1 and the control device 2 are of course connected. In the illustrated embodiment, the connection was made by means of a wire, but the connection can also be made wirelessly. In addition, the welding system has a TIG welding electrode 4 auf, in this embodiment, to improve the ease of use of a handle part 3 is arranged. The welding electrode 4 is over the grip part 3 with the power supply 1 connected.

In dieser Ausführungsform verfügen sowohl die Steuervorrichtung 2 als auch die Stromversorgung 1 über eine Benutzeroberfläche, die es ermöglicht, sie zu programmieren. Die Benutzeroberfläche umfasst normalerweise ein Anzeige und Mittel zur Eingabe von Anweisungen, wie beispielsweise Tasten.In this embodiment, both the control device 2 as well as the power supply 1 through a user interface that allows you to program them. The user interface typically includes a display and means for entering instructions, such as keys.

Claims

Welding system comprising a power supply (1), a control device (2) for controlling the power supply and a TIG welding electrode (4) connectable to the power supply, characterized in that the system additionally comprises means for measuring the time and in that the control device (2 ) is arranged to uniformly change the electric current to be conducted to the welding electrode (4) as a function of time.

Welding system after Claim 1 , characterized in that the control device (2) is arranged to uniformly reduce the electric current to be supplied to the welding electrode (4) as a function of time.

Welding system after Claim 1 , characterized in that the control device (2) is arranged to evenly increase the electric current to be supplied to the welding electrode (4) as a function of time.

Welding system according to one of the preceding claims, characterized in that it additionally comprises a temperature sensor connected to the welding electrode.

Welding system according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (2) is arranged to uniformly change the electric current to be conducted to the welding electrode (4) by 10-70% for 1-500 seconds.