DE2337856A1 - Schweissteuerverfahren - Google Patents

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Dr. F. Zumsneln sen. - D-. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

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Schweißsteuerverfahren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Schweißgeschwindigkeitjdes Schweißstromes usw. durch ein Messen des Schweißgeräusches.

Es gibt verschiedene Verfahren, einen Schweißvorgang automatisch zu steuern. Bei diesen. Verfahren wird im allgemeinen die Lichtbogenspannung oder der Schweißstrom, der der Länge eines Lichtbogens entspricht, gesteuert. Jedoch sind solche Steuerverfahren nicht zufriedenstellend. Beispielsweise kann das Verfahren der, Steuerung der Lichtbogenspannung nicht beim Aluminiumschweißen und beim Plasma-Lichtbogenschweißen verwandt werden. Bei anderen Schweißsteuerverfahren wird der Schweißvorgang entsprechend der Helligkeit eines Lichtbogens, die in enger Beziehung zum Schweißergebnis steht, oder entsprechend der Flammenform gesteuert. Es ist sehr schwierig, das erste Verfahren auf einen

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gewöhnlichen Schweißlichtbogen anzuwenden, da die Änderung der Helligkeit des Lichtbogens zu gering ist. Wenn dieses Verfahren auf ein Plasma-Schweißen angewandt wird, ist es erforderlich, einen Helligkeitsdetaktor auf der Rückseite eines Grundmetalls anzubringen. Bei dem Schweiß steuerverfahren, das die Flammenform ausnutzt, wird die Änderung des Winkels der durch das Grundmetalll/führenden Flamme an der Rückseite nach Ausbildung eines V-Loches als schweißsteuernder Faktor verwandt. Ähnlich wie bei dem Schweißverfahren, das durch die Helligkeit eines Lichtbogens gesteuert wird, muß bei diesem Schweißsteuerverfahren ein Detektor an der Rückseite eines Grundmetalls angebracht werden. Daher ist dieses Steuerverfahren ebenfalls nicht einfach.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein relativ einfaches und betriebssicheres Verfahren zum Steuern eines Schweißvorganges zu entwickeln, dessen Steuerung durch die herkömmlichen Steuerverfahren unmöglich oder schwia-ig ist.

Im allgemeinen wird der Schweißraupenfehler des öfteren durch das instabile Verhalten eines Lichtbogens verursacht. Es ist

bekannt, daß ein stabiler Lichtbogen ein kontinuierliches, einheitliches Geräusch erzeugt, wohingegen ein instabiler Lichtbogen ein spezielles, diskontinuierliches Geräusch aussendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Schweißbedingungen die verschiedenen Zustände durch Informationen gesteuert werden, die durch Messen der Intensität und der Höhe des Geräusches erhalten werden.

Erfindungsgemäß ist es sehr einfach, ein MIG-Schweißen von Aluminiummaterial oder ein Plasma-Lichtbogenschweißen einer dicken Platte oder einen anderen Schweißvorgang zu steuern, der durch die herkömmlichen Schweißsteuerverfahren schwierig zu steuern ist.

Der große Fehler einer Schweißraupe beim Aluminiumschweißen

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liegt im Oberflächenfehler der Raupe, der durch das sogenannte Faltenvrerfen verursacht wird. Wenn ein Faltenwerfen auftritt, wird die Oberfläche der Raupe mit vielen grauen Runzeln, wie Elefantenhaut, überzogen, und Überlappungen werden auf der Oberfläche beobachtet; Es ist bekannt, daß beim Faltenwerfen ein besonderes Reißgeräusch erzeugt wird.

Es ist andererseits ebenfalls bekannt, daß sich das Geräusch des Bogens merklich ändert, wenn beim Ausbilden eines V-Loches eine mangelnde Durchdringung und ein Niederschmelzen auftritt, und wenn beim Verfahren ohne V-Loch eine heftige, unregelmäßige Bewegung in einem Schmelzbad verursacht wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden solche abnormen Geräusche gemessen.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Ergebnis einer Frequenzanalyse eines Beispiels für ein Geräusch eines stabilen Lichtbogens beim Plasma-Lichtbogenschweißen.

Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer Frequenzanalyse eines Beispiels für ein Geräusch eines instabilen Lichtbogens beim Plasma-Lichtbogenschweißen.

Fig. 3 erläutert ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 1, bei der die Ordinate die relative Stärke des Geräusches des Lichtbogens und die Abszisse die Frequenz des Geräusches des Lichtbogens zeigt, erzeugt ein stabiler Lichtbogen ein Geräusch, dessen Frequenz von 70 Hz bis 3,5 kHz reicht. In diesem Frequenzbereich weist der lauteste Ton 300 Hz auf, wie es mit 2 in Fig. 1 bezeichnet ist. Der zweitlauteste Ton ist die zweite Harmonische mit 600 Hz, die mit 3 bezeichnet ist. Ähnlich sind mit 4,5 6 und 7 die dritte, vierte, fünfte und sechste Harmonische jeweils bezeichnet. Andere Experimente zei-

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gen, daß der Ton 1 ein Geräusch ist, das vom Schweißwagen oder ähnlichem hervorgerufen wird. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, zeigt das Geräusch eines instabilen Lichtbogens die gleiche Neigung wie das in Fig. 1 dargestellte Geräusch eines stabilen Lichtbogens. Wie es aus diesen Figuren jedoch klar zu ersehen ist, zeigt das instabile Geräusch einen gegenüber der Charakteristik der in Fig. 1 dargestellten Kurve unterschiedliche Charakteristik im Frequenzbereich von 3,5 kHz bis 4,5 kHz. Normalerweise kann ein Mensch Töne mit Frequenzen im Bereich von 20 bis 20 000 Hz hören. Es ist daher offensichtlich, daß das abnorme Geräusch durch Hören unterschieden werden kann. Damit ist es möglich, einen Lichtbogen leicht stabil zu halten, indem ein Mechanismus verwandt wird, der die verschiedenen Faktoren des Schweißvorganges durch Messen des Lichtbogengeräusches steuert, das 3 bis 5 kHz aufweist und lauter als ein gegebener Geräuschpegel ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls auf andere Schweißverfahren, wie das MIG-Schweißen von Aluminium usw. angewandt werden.

Da - wie es oben dargestellt" wurde - sich das besondere Geräusch eines- instabilen Lichtbogens von dem tiefen, kontinuierlichen Geräusch eines stabilen Lichtbogens unterscheidet, ist es relativ einfach, ein solches besonderes Geräusch festzustellen. Im folgenden wird eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Aufnehmen eines solchen besonderen Geräusches beim Plasma-Schweißen anhand von Fig. 3 näher erläutert.

In Fig. 3 sind mit 11 und 12 ein Schweißbrenner und ein Grundmetall bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißsteuerverfahren wird ein Mikrofon 13 verwandt, um das Geräusch des Lichtbogens in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Vorzugsweise wird ein scharf gerichtetes Mikrofon verwandt, um nicht andere Geräusche als das Lichtbogengeräusch aufzunehmen. Das resultie-

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rende elektrische Signal wird durch ein Filter 14 geleitet, so daß das bestimmte Signal von 3 bis 5 kHz aufgenommen wird, das beispielsweise zur Steuerung des Schweißvorganges notwendig ist. Das so aufgenommene Signal wird mit einer bestimmten Signalhöhe verglichen, die vorher durch ein Experiment bestimmt ist. Wenn die Amplitude des Signales größer als die vorher bestimmte Höhe ist, wird das Signal durch den Verstärker 16 verstärkt, um ein verstärktes Steuersignal zu erhalten. Die Schweißgeschwindigkeit wird durch einen Steuerkreis 17t der Plasmagasdurchsatz durch einen Steuerkreis 18 und der Schweißstrom durch einen Steuerkreis 19 gesteuert. Die verschiedenen Schweißfaktoren werden im Schweißwagen 10 und im Schweißbrenner 11 durch den Ausgang der Steuerkreise 17_f18 und 19 über eine Steuereinrichtung 9 gesteuert. Die Beziehung zwischen den Schweißfehlern und der Stärke und der Höhe des Geräusches des Lichtbogens oder der Schweißsteuerfaktoren hängt vom Schweißverfahren und der Art des zu schweißenden Gegenstandes ab.

Es ist daher vorteilhaft, vorher experimentell die notwendigen Schweißbedingungen herauszufinden.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

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   Schweißsteuerverfahren, dadurch gekennzeichnet, das während des Schweißvorganges die Stärke und die Höhe eines Geräusches geraessen werden, daß von einem Lichtbogen, einem Schmelzbad oder einer Scbmelzraupe unmittelbar nach dem Schweißen erzeugt wird, daß Signale ausgesandt werden, die dem abnormen Schweißgeräuscli entsprechen, und daß die verschiedenen Schweißfaktoren, wie die Schweißgeschwindigkeit, der Schweißstrom, der Durchsatz des verdichteten Gases, die Drahtzuführgeschwindigkeit usw. durch diese Signale eingestellt und gesteuert werden, um den Schweißvorgang optimal zu halten.

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