DE2053710A1

DE2053710A1 - Schweißvorrichtung zum Lichtbogen schweißen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung einer nicht abschmelzen den Schweißelektrode

Info

Publication number: DE2053710A1
Application number: DE19702053710
Authority: DE
Inventors: Bjoern Sejer Dipl Ing Kopenhagen Johansen
Original assignee: Atomenergikommissionen
Current assignee: Atomenergikommissionen
Priority date: 1969-11-06
Filing date: 1970-11-02
Publication date: 1971-05-13
Also published as: FR2069052A5

Description

PATENTANWÄLTE

Λ U O O / I U

ATOMENERGIKOMMISSIONEN, Kopenhagen, Dänemark

Schweissvorrichtung zum Lichtbogenschweissen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung einer nicht abschmelzenden Schweisselektrode

Zum Lichtbogenschweissen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung einer nicht abschmelzenden Schweisselektrode haben bisher zwei prinzipiell verschiedene Verfahren zur Erzeugung des Lichtbogens zwischen der Schweisselektrode und einem Werkstück Anwendung gefunden.

Nach dem ersten dieser Verfahren wird die Schweisselektrode in Berührung mit dem Werkstück gebracht und daraufhin zurückgezogen, wobei der Lichtbogen entsteht. Nach dem anderen Verfahren wird entweder mit Hilfe einer Hochfrequenzanlage oder durch eine Kondensatorentladung ein Funken zwischen der Schweisselektrode und dem Werkstück erzeugt, der das Gas ionisiert, so dass der Lichtbogen entstehen kann.

Das erste Verfahren ist mit dem Mangel behaftet, dass das Elektrodenmaterial mit dem Material des Werkstückes verunreinigt werden kann und umgekehrt. Ausserdem sind die bei Schweissautomaten zu treffenden Massnahmen zum Bewegen der Elektrode in bezug auf das Werkstück schwierig und kostspielig. Bei dem anderen Verfahren wird der Länge der Verbindungsleitungen von der Sbhweissmaschine zur Arbeitsstelle eine Grenze gesetzt und es wird nur dann eine zuverlässige Zündung des Lichtbogens erreicht, wenn sich die Elektrode in einem gewissen kurzen Abstand vom Werkstück befindet. Ausserdem kann es unter Anwendung einer normalen Hochfrequenzanlage, insbesondere wenn die Schutzgasatmosphäre aus Helium besteht, schwierig sein, den Lichtbogen zu zünden, wenn nicht besondere Maosnahmen getroffen werden.

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Es ist bekanntgeworden, zur Behebung dieser Mängel zuerst einen Hilfslichtbogen zwischen der Sfhweisselektrode und einer Hilfselektrode zu erzeugen und diesen Hilfslichtbogen daraufhin in die gewünschte Bahn zwischen der Schweisselektrode und dem Werkstück zu überführen. Eine solche Vorrichtung ist z.B. von der Beschreibung zum dänischen Patent Nr. 90.772 her bekannt.

Die vorliegende Erfindung betrifft übereinstimmend hiermit eine Schweissvorrichtung zum Lichtbogenschweissen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung einer nicht abschmelzenden Schweisselektrode, bei welcher Vorrichtung zuerst ein Hilfslichtbogen zwischen der Schweisselektrode und einer Hilfselektrode erzeugt wird, woraufhin dieser Lichtbogen vor oder bei Beginn der Schweissung zu der zwischen der Schweisselektrode und dem zu schweissenden Werkstück befindlichen Strecke tiberführt wird.

Die Erfindung bezweckt, eine Schweissvorrichtung zu schaffen, bei der mit Hilfe einfacher Mittel eine automatische Zündung des Hilfslichtbogens erzielt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemässe Schweissvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in die mechanische Verbindung zwischen der Schweisselektrode und der Hilfselektrode ein bewegungserzeugendes Organ eingeschaltet ist, welches derart eingerichtet und angebracht ist, dass es in kaltem Zustand bewirkt, dass die Schweisselektrode und die Hilfselektrode einander berühren, und dass es von einem elektrischen Hilfsstrom erhitzt wird, der zwecks Zündung des Hilfslichtbogens dazu gebracht wird, die Berührungsstelle zwischen der Schweisselektrode und der Hilfselektrode zu durchfHessen, welche Erhitzung eine solche thermische Änderung der Form des bewegungeerzeugenden Organs bewirkt, dass die Schweisselektrode und die Hilfselektrode auseinandergezogen werden. Bei dieser Vorrichtung wird dadurch kein Schaden verursacht, dass sich die Schweisselektrode und die Hilfselektrode berühren, da diese Elektroden aus ein und demselben Material, z.B. WoIfran, gefertigt sein können. Ausser-

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dem wird die Anwendung einer hohen Frequenz oder einer hohen Spannung vermieden. Der Strom für den Hilfslichtbogen kann einem gewöhnlichen Schweissstromgenerator, und zwar eventuell über einen Schalter oder einen Widerstand, entnommen werden»

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schweissvorrichtung und

Fig. 2 ein Diagramm eines Teiles einer zweiten Ausführungsform einer solchen Schweissvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Schweissstromgenerator 1 mit einer ersten Anschlussklemme 2, die mit einem zu schweissenden Werkstück 3 verbunden ist, und einer zweiten Anschlussklemme 4 gezeigt, an die eine Schweisselektrode 5 angeschlossen ist.

Der Übersichtlichkeit halber sind Elektrodenhalter und Vorschubmittel für die Schweisselektrode sowie die Organe zur Herstellung der Schutzgasatmosphäre in der Umgebung der Schweissstelle auf der Zeichnung nicht eingezeichnet.

Zur Erzeugung eines Schweisslichtbogens zwischen der Schweisselektrode 5 und dem Werkstück 3 umfasst die Vorrichtung eine Hilfselektrode 6, die am einen Ende eines Bimetallstreifens 7 sitzt, dessen andere Ende in der Vorrichtung festgespannt und über einen Schalter Ö mit der Anschlussklemme 2 des Schweissstromgenerators verbunden ist.

Der Bimetallstreifen 7 ist in einer solchen Weise angebracht, dass er in kaltem Zustand die Hilfselektrode 6 in Kontakt mit der Schweisselektrode 5 hält. Wird der Schalter Ö geschlossen und der Schweissstromgenerator dazu gebracht, eine Spannung an die Anschlussklemmen 2 und 4 zu legen, fliesst ein Strom von der Anschlussklemme 4 durch die Schweisselektrode 5, die Hilfselektrode 6, den Bimetallstreifen 7 und den Schalter Ö zur Klemme 2. Hierdurch wird der Bimetallstreifen 7 erhitzt und

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biegt sich derart, dass die Hilfselektrode 6 von der Schweisselektrode 5 fortbewegt wird, wobei an der Trennstelle ein Hilfslichtbogen entsteht. Wird der Schalter Ö dann geöffnet, springt der Lichtbogen in die gewünschte Bahn zwischen der Schweisselektrode 5 und dem Werkstück 3.

Der Schalter Ö kann automatiach betätigt werden, z.B. durch die Schwankungen, die in der Spannung auftreten, oder mit Hilfe einer Fotozelle, die das vom Lichtbogen ausgesendete Licht auffängt. Gleichzeitig mit dem Schalter S kann ein Umschalter in der Schweissmaschine betätigt werden. Hierdurch kann erzielt ) werden, dass der Hilfslichtbogen mit einer anderen Stromstärke als der Hauptlichtbogen arbeitet. Zwischen der Hilfselektrode 6 und der Klemme 2 des Schweissstromgenerators kann ferner ein Widerstand eingeschaltet sein, der bewirkt, dass der Hilfslichtbogen bei einem schwächeren Strom erzeugt wird als der Hauptlichtbogen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich der Bimetallstreifen selbst im Stromkreis des Hilfsstromes. Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform wird der Bimetallstreifen dagegen nicht vom Hilfsstrom durchflossen, was unter gewissen Umständen zweckmässig sein kann.

" In Fig. 2 sind diejenigen Elemente, die den in Fig. 1 gezeigten Elementen entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Hilfselektrode 6 ist hier mit dem einen Ende eines Heizdrahtes 9 verbunden, dessen andere Ende in Verbindung mit dem Schalter steht. Der Heizdraht 9 ist so angeordnet, dass die vom Hilfsstrom erzeugte Hitze wenigstens teilweise an den Bimetallstreifen 7 abgegeben wird. Durch geeignete Anordnung des Heizdrahtes und des Bimetallstreifens relativ zueinander kann eine gewisse Verzögerung der Erhitzung des Bimetallstreifens und damit der Trennung von Hilfselektrode und Schweisselektrode erzielt werden. Eine solche Verzögerung kann zweckdienlich sein, weil dadurch soviel Zeit gewonnen wird, dass der Hilfsstrom

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eine gewisse Erhitzung der Schweisselektrode bewirken kann, was die Erzeugung des Lichtbogens erleichtert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind auch andere Massnahmen zum Erzielen einer solchen Verzögerung getroffen. Der Bimetallstreifen 7 ist an einem Klotz 10 befestigt, der um eine Achse 11 schwenkbar ist. Mit Hilfe einer Feder 12 wird der Klotz 10 derart belastet, dass die Hilfselektrode 6 bei kaltem Bimetallstreifen gegen die Schweisselektrode 5 gehalten wird. Wenn die Erhitzung des Bimetallstreifens 7 beginnt und dieser Steifen sich deshalb biegt, wird der Klotz 10 zuerst um seine Achse 11 geschwenkt, wobei der Kontakt zwischen der Hilfselektrode und der Schweisselektrode ständig aufrechterhalten wird. Erst wenn die Schwenkung des Klotzes durch eine Stellschraube gehemmt wird, bewegt sich die Hilfselektrode von der Schweisselektrode fort und der Lichtbogen entsteht.

Eine zusätzliche Verzögerung kann durch geeignete Kühlung des Bimetallstreifens erreicht werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass man dein Klotz 10 eine grosse Wärmekapazität verleiht oder den Bimetallstreifen auf eine andere Weise mit einem Körper mit grosser Wärmekapazität verbindet. Ausserdem kann eine Kühlung mit Hilfe eines zirkulierenden Kühlmittels, das z.B. durch den Klotz 10 fliesst, benutzt werden. In Fig. 2 sind zwei Kühlmittelschläuche 14 und 15 für ein solches Kühlmittel gezeigt.

Die Erhitzung des Bimetallstreifens mit Hilfe eines Heizelementes kann natürlich auch bei der in Fig. 1 gezeigten AusfÜhrungsform Anwendung finden, und der Bimetallstreifen bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform liesse sich auch durch einen ihn durchfliessenden Strom erhitzen.

Bei den dargestellten Ausführungsformen ist das Organ, das die Bewegung der Hilfselektrode in bezug auf die Schweisselektrode bewirkt, ein Bimetallstreifen, dessen Eigenschaft, sich bei Erhitzung durchzubiegen, zur Veranlaesung der genannten Bewegung

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ausgenutzt wird. Als solches bewegungserzeugendes"Organ können jedoch auch andere Elemente eingesetzt werden, deren Form sich bei Erhitzen ändert. Beispielsweise kann man sich derthermischen Dehnung einer Stange bedienen.

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Claims

Patentansprüche

Schweissvorrichtung zum Lichtbogenschweissen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung einer nicht abschmelzenden Schweisselektrode, bei welcher Vorrichtung zuerst ein Hilfslichtbogen zwischen der Schweisselektrode und einer Hilfselektrode erzeugt und dieser Lichtbogen daraufhin vor oder bei Beginn der Schweissung zur Strecke zwischen der Schweisselektrode und dem zu schweissenden Werkstück überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die mechanische Verbindung zwischen der Schweisselektrode (5) und der Hilfselektrode (6) ein bewegungserzeugendes Organ (7) eingeschaltet ist, welches derart eingerichtet und angebracht ist, dass es in kaltem Zustand bewirkt, dass die Schweisselektrode (5) und die Hilfselektrode (6) einander berühren, und dass es von einem elektrischen Hilfsstrom erhitzt wird, der zwecks Zündung des Hilfslichtbogens dazu gebracht wird, die Berührungsstelle zwischen der Schweisselektrode (5) und der Hilfselektrode (6) zu durchfHessen, welche Erhitzung eine solche thermische Änderung der Form des bewegungserzeugenden Organs (7) bewirkt, dass die Schweisselektrode (5) und die Hilfselektrode (6) auseinandergezogen werden.
2. Schweissvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegungserzeugende Organ (7) im Stromkreis des Hilfsstromes liegt.
3. Schweissvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis des Hilfsstromes ein Widerstandselement (9), z.3. ein Heizdraht, eingeschaltet ist, der dazu eingerichtet ist, Hitze an das bewegungserzeugende Organ (7) abzugeben .
4· Schweissvorrichtr.ng nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3> dadurch gekennzeichnet, dass das bewegungserzeugende Organ (7) eine Bimetalleinheit umfasst.
5. Schweissvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegungserzeugende Organ(7)

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so eingerichtet oder angebracht ist, dass die Schweisselektrode (5) und die Hilfselektrode (6) erst dann auseinandergezogen werden, wenn der Hilfsstrom schon einige Zeit geflossen ist.
6. Schweissvorrichtung nach Anspruch 5, ge.ke.nnze.ichnet durch Mittel (14, 15) zum Kühlen des bewegungserzeugenden Organs (7) «

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