DE2046235A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zünden von Schweißlichtbögen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Zünden von SchweißlichtbögenInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
- B23K9/0672—Starting the arc without direct contact between electrodes
- B23K9/0678—Ionization of the arc gap by means of an auxiliary arc
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Description
(T 012) T
18, 9. 1970
Sehn Ar
Sehn Ar
Verfahren und Vorrichtung zum Zünden
von Schweißlichtbögen
von Schweißlichtbögen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Zünden eines Schweißlichtbogens beim Schutzgasschweißen
mit nichtabschmelzender Elektrode, vorzugsweise aus Wolfram.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird der Schweißlichtbogen mittels eines Pilotlichtbogens gezündet. Wenn eine sichere Zündung
erreicht werden soll, muß der Pilotlichtbogen während des Schweißvorganges jedoch immer brennen, da dessen häufige Wiederzündung
einen erheblichen Aufwand erfordert. Dies ist nachteilig,
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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT λ,
ι da unter der genannten Voraussetzung laufend eine große Gasmenge
in Richtung auf die Schweißelektrode strömen muß. Bei bekannten Verfahren dieser Art werden etwa 2-4 Liter pro Minute
an Gas und etwa 10 Ampere an elektrischem Strom für die Versorgung des Pilotlichtbogens verbraucht.
Es ist auch bekannt, beim Plasma-Schneiden den Schneidlichtbogen mittels eines sehr hohen Pilotstromes von 30-70 Ampere
zu zünden, wozu dann kein Gas erforderlich ist. Dieses Verfahren weist Jedoch den Nachteil eines besonders hohen Pilotstromes auf,
was wie bei den zuerst genannten bekannten Verfahren große Kosten zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln,
bei dem diese Nachteile vermieden sind, und das insbesondere den Schweißlichtbogen sicher zündet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schweißlichtbogen mittels eines nichtübertragenen Plasmalichtbogens gezündet wird.
Der erfindungsgemäß verwendete nichtübertragene Plasmalichtbogen, in der Literatur oft auch als nichtdurchgeführter Lichtbogen bezeichnet,
erwärmt die Spitze der Schweißelektrode, wodurch deren ZUndWilligkeit zunimmt. Insbesondere wird die Strecke zwischen
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j LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
der Spitze der Schweißelektrode und dem Werkstück durch den
, Plasmalichtbogen und die von ihm ausgehende Strahlung ionisiert
und dadurch die ZUndvrilligkeit in erheblichem Maße gesteigert.
! Eine weitere Verbesserung der ZUndwilligkeit ergibt sich dadurch,
daß das vom Plaemalichtbogen erzeugte Plasma auf die Schweißelektrode,
vorzugsweise auf deren Spitze, gerichtet wird.
Es ist vorteilhaft, wenn der Plasmalichtbogen mit einer Stromstärke
von höchstens 3 Ampere betrieben wird. Bei dieser Verfah-
! rensweise ergeben sich die günstigsten ZUndbedingungen bei geringen
Kosten an elektrischer Energie.
Die Sicherheit beim Zünden des Schweißlichtbogens kann in vorteilhafter
Weise dadurch noch verbessert werden, daß der Schweiß- ! lichtbogen zusätzlich mittels eines auf die Schweißelektrode
! übertragenen Plasmalichtbogens gezündet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den besonderen Vorteil auf, daß die Menge des Arbeitegases für den oder die Plasmalichtbögen
ι höchstens 1 Liter pro Minute beträgt und das Arbeitsgas ausschließlich
während der Zündung zugeführt wird. Die durchschnitt- ] liehe Zündzeit beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa
1I 1 Sekunde, so daß sich insgesamt ein sehr geringer Verbrauch an
• A 209813/1503
Arbeitsgas und Strom zum Betrieb des Plasmalichtbogens ergibt.
Bei zusätzlicher Verwendung eines übertragenen Plasmalichtbogens
ergeben sich die günstigsten Bedingungen dann, wenn jeder Plasmalichtbogen
mit einer Stromstärke von höchstens 2,5 Ampere betrieben wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Zündverfahren
beim Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode
verwendet wird und dabei der oder die Plasmalichtbögen nach jedem zufälligen Erlöschen des Schweißlichtbogens während
eines Schweißvorganges automatisch eingeschaltet und sowohl nach der Erstzündung als auch nach jeder Wiederzündung automatisch
abgeschaltet werden. Dadurch ergaben sich ein kontinuierlicher
Schweißbetrieb und als Folge davon qualitativ gute Schweißnähte .
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß am Schweißbrenner eine aus einer Elektrode und einer von dieser
durch hitzebeständige Isolierkörper getrennte^Elnschnürdüse bestehende Plasma-Zündeinrichtung angeordnet ist, wobei die
Längsachse der Elektrode der Plasma-Zündeinrichtung auf die Spitze der Schweißelektrode gerichtet ist.
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Die Plasma-Zündeinrichtung kann auch nach Art eines an sieh
bekannten Plasma-Schweißbrenners aufgebaut sein.
Zweckmäßigerweise ist die Schutzgasdüse des Schweißbrenners
an ihrem unteren Ende mit einem Wulst versehen, in dem die Plasma-Zündeinrichtung eingeschraubt ist. Dieser Wulst aus Metall
hat den weiteren Vorteil, daß durch ihn die beim Schweißen entstehende Wärme schnell von der Schutzgasdüse wegjgeleitet wird.
Zweckmäßigerweise bestehen die Isolierkörper aus Keramik, yas
ein besonders gut hitzebeständiges Material ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die ZufUhrungsleitungen für Arbeitsgas und elektrischen
Strom für die Plasma-Zündeinrichtung durch ein Isolierstück aus Tetrafluoräthylen geführt, welches an dem der Einschnürdüse abgewandten
Ende der Plasma-Zündeinrichtung angeordnet ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
beschrieben.
Es zeigt:
./■
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Pig. 1 einen Schweißbrenner/(wiG) mit einer Plasma-Zündeinrichtung
in einem Längsschnitt,
Fig. 2 die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem Schweißstromkreis und einem Zündstromkreis.
In Fig. 1 ist das untere Ende eines Schweißbrenners 1 dargestellt.
Dieses weist eine zylinderförmige Schutzgasdüse 4 auf, in deren
Längsachse eine Wolfram-Schweißelektrode 3 angeordnet ist. Die Schutzgasdüse 4 ist mit einem Wulst 2 versehen, welcher zur besseren
Ableitung der beim Schweißen entwickelten Wärme dient. Die Spitze der Wolfram-Schweißelektrode 3 ragt etwas über den unteren
Rand der Schutzgasdüse 4 hinaus.
Seitlich an dem Schweißbrenner 1 ist die Plasma-Zündeinrichtung 5 angeordnet. Diese wie ein Plasma-Schweißbrenner aufgebaute
Plasma-Zündeinrichtung 5 besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse
11, das an dem der Wolfram-Sohweißelektrode j5 zugewandten
Ende mit einer EinschnUrdüse 6 versehen ist. In der Längsachse des zylinderförmigen Gehäuses 11 ist eine Elektrode 7 angeordnet.
Das spitze Ende der Elektrode 7 weist etwas in einen erweiterten Teil des rohrförmigen Kanals 8 der EinschnUrdüse 6 hinein. Die
Elektrode 7 ist gegen das Gehäuse 11 und die EinschnUrdüse 6 mittels eines Isolierkörpers 15 aus Keramik elektrisch isoliert.
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Dieser Isolierkörper 13 weist Öffnungen für die Zufuhr des Arbeitsgases
auf.
Die Elektrode 7 der Plasma-Zündeinrichtung 5 ist mittels eines Spannkonus 9 und einer Spannzange 10 in dem Gehäuse 11 zentriert,
und zwar dadurch, daß ein zylinderförmiger Isolierkörper 14 aus Tetrafluoräthylen mittels einer mit dem Gehäuse 11 verschraubten
Überwurfmutter 12 auf die Spannzange 10 gepreßt wird. Der Isolierkörper 14 aus Tetrafluoräthylen weist außerdem einen Kanal
l6 für die Zufuhr des Arbeitsgases und ein Kabel 15 für die Zufuhr
des elektrischen Stromes für die Elektrode 7 auf. Der Strom wird bei brennendem Plasmalichtbogen von der Elektrode 7 über
die Einschnürdüse 6 und ein Kabel 17 wieder abgeführt.
,' Die Plasma-Zündeinrichtung 5 ist so angeordnet, daß die Längs-
achse ihrer Elektrode 6 auf die Spitze der V.'olfram-Schweißelek-
,' trode 3 gerichtet ist.
ι· In Fig. 2 ist eine Gleichstromquelle l8 dargestellt. Der Minuspol
der Gleichstromquelle l8 ist über eine Hochfrequenzdrossel 22 mit der Wolfram-Schweißelektrode 3 des Schweißbrenners 1 ver-
\ bunden. Unter der Spitze der Wolfram-Schweißelektrode 3 ist ein
Werkstück 24 angeordnet, welches mit dem Pluspol der Gleichstromquelle l8 verbunden ist. Parallel zur Lichtbogenstrecke
zwischen der Wolfram-Schweißelektrode 3 und dem Werkstück 24 ist
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ein Hochfrequenz-Generator 20 geschaltet.
Die an dem Schweißbrenner 1 erfindungsgemäß angeordnete Plasma-Zündeinrichtung
5 ist über ihre Elektrode 7 und das Kabel 15 sowie eine Hochfrequenzdrossel 23 mit dem Minuspol einer weiteren
Gleichstromquelle 19 verbunden. Die EinschnUrdüse 6 der Plasma
-Zündeinrichtung 5 ist über ein Kabel 17 mit dem Minuspol der
weiteren Gleichstromquelle 19 verbunden. Die Plasmalichtbo^enstrecke
der Plasma-Zündeinrichtung 5 ist mit einem weiteren Hochfrequenz-Generator
21 überbrückt.
Zur Inbetriebnahme der beschriebenen Apparatur wird folgendermaßen
verfahren:
Zunächst wird mit Hilfe de& weiteren Hochfrequenz-Generators 21
die Plasma-Zündeinrichtung 5 gezündet. Sodann wird dieser Hochfrequenz-Generator
21 abgeschaltet, wonach der Hochfrequenz-
! Generator 20 eingeschaltet wird. Dann kann die Wolfram-Schweiß-
elektrode 3 eingeschaltet werden und der S :hweiß-Lichtbogen zündet.
Danach wird der Hochfrequenz-Generator 20 und der Plasma-Schweißbrenner 5 abgeschaltet.
Es iat selbstverständlich auch möglich, nur einen Hochfrequenz-Generator
zu verwenden, welcher nach Zündung der Plasma-Zündeinrichtung 5 auf die Wolfram-Schweißelektrode J>
umgeschaltet wird.
209813/1503 ,
Die Abmessungen der Plasma-Zündeinrichtung 5 sind äußerst gering.
So beträgt der Durohmesser der Elektrode 7 z.B. 0,5 mm und der
Kanal 8 der Einschnürdüse 6 rund 1 mm. Der Durchmesser des Gehäuses 11 beträgt etv/a 18 mm und die Gesamtlänge der Plasma-Zündeinrichtung
5 beträgt ca. 50 mm.
12 Patentansprüche
'2 Blatt Zeichnungen
'2 Blatt Zeichnungen
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Claims (12)
- PatentansprücheVerfahren zum berührungslosen Zünden eines S hwelßlichtbogens beim Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Schweißelektrode, vorzugsweise aus Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißlichtbogen mittels eines nichtübertragenen Plasmalichtbogens gezündet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Plasmalichtbogen erzeugte Plasma auf die Schweißelektrode i vorzugsweise auf deren Spitze, gerichtet wird.
- 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmalichtbogen mit einer Stromstärke von höchstens 3 Ampere betrieben wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, deß der Schweißlichtbogen zusätzlich mittels eines auf die Schweißelektrode (j5) übertragenen Plaemalichtbogens gezündet wird.209813/1503LINDE AKTIENGESELLSCHAFT'■
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenni!zeichnet, daß die Menge des Arbeitsgases für den oder die Plasmalichtbögen höchstens 1 Liter pro Minute beträgt und das Arbeitsgas ausschließlich während der Zündung zugeführt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Plasmalichtbogen mit einer Stromstärke von höchstens 2,5 Ampere betrieben wird.
- 7· Verfahren zum Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode, vorzugsweise aus Wolfram, unter Verwendung einesZündverfahrens für den Schweißlichtbogen nach einem oder mehireren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß derj oder die Plasmalichtbögen nach jedem zufälligen Erlöschen des Schweißlichtbogens während eines Schweißvorganges auto-' matisch eingeschaltet und sowohl nach der Erstzündung als auch nach jeder Wiederzündung automatisch abgeschaltet werden.
- 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß am Schweißbrenner (1) eine aus einer Elektrode (7) und einer von dieser durch hitzebeständige Isolierkörper (1?, 14) getrennte/Einschnürdüee (6) bestehende Plasma-Zündeinrichtung (5) angeordnet ist, wobei die Längsachse der Elektrode (7) der Plasma-Zündeinrichtung (5) auf die Spitze der Schweißelektrode (j5) gerichtet ist.209813/1503LINDEAKTIENGESELLSCHAFT
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Zündeinrichtung (5) nach Art eines an sich bekannten Plasma-Schweißbrenners aufgebaut ist.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasdüse (4) des Schweißbrenners (l) an ihrem unteren Ende mit einem Wulst (2) versehen ist, in dem die Plasma-Zündeinrichtung (5) eingeschraubt 1st.
- P 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper (13, 14) aus Keramik bestehen.
- 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (15, 16) für Arbeitsgas und elektrischen Strom für die Plasma-Zündeinrichtung (5) durch ein IsolierstUck (l4) aus Tetrafluoräthylen geführt sind, welches an dem der EinschnUrdUse (■') ^ abgewandten Ende der Plasma-Zündeinrichtung (5) angeordnet ist.209813/1503
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| DE19702046235 DE2046235A1 (de) | 1970-09-18 | 1970-09-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Zünden von Schweißlichtbögen |
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| FR7133634A FR2108266A5 (en) | 1970-09-18 | 1971-09-17 | Arc striking device - by auxiliary plasma torch for tig welding methods |
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Families Citing this family (2)
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Also Published As
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