DE2342710A1

DE2342710A1 - Verfahren und stromversorgungsanordnung zum lichtbogenschweissen mit werkstoffuebergang unter kurzschlussbildung

Info

Publication number: DE2342710A1
Application number: DE19732342710
Authority: DE
Inventors: August Frederick Manz
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1972-08-24
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1974-03-07
Also published as: ATA732973A; ES418124A1; GB1447374A; FR2196872B1; FR2196872A1; JPS4965355A; IT990313B; BR7306493D0; CA1004734A; CH580463A5; DE2342710B2; US3809853A; AT328042B

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHAKD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 · ELFENSTRASSE 32 O O / O "7 1 Π

^L-^9O56-^e 23. Aug. 1973

UNION CARBIDE CORPORATION 27Ο Park Avenue, New York, N.Y-. 1ΟΟ17, V,St.A.

Verfahren und Stromversorgungsanordnung zum Lichtbogenschweißen mit WerkstoffÜbergang unter Kurzschlußbildung

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Stromversorgungsanordnung zum Metall-Lichtbogenschweißen mit im Schwei'ßstromkreis liegendem Werkstück, bei dem Werkstoff auf das Werkstück im Verlauf von Kurzschlußintervallen übergeht.

Das Lichtbogenschweißen mit Werkstoffübergang unter Kurzschlußbilaung ist durch eine Folge von sich wiederholenden Kurzschlüssen zwischen dem abschmelzenden Elektrodendraht und dem Werkstück gekennzeichnet. Bei herkömmlichen Anordnungen steigt, sobald die Elektrode in physikalischen Kontakt mit dem Werkstück kommt, der Strom mit hoher Geschwindigkeit an, bis ausreichend Energie erzeugt wird, um die das Ende der Elektrode und das Werkstück veroindende schmelzflüssige Brücke elektromagnetisch zu unterbrechen, Der Wert, auf den der Strom ansteigt, bis eine zwangsweise Unterbrechung des Kurzschlusses erfolgt, wird als elektromagnetischer Stoßstromwert bezeichnet. Die Unterbrechung ist von einer plötzlichen Freisetzung einer erheblichen Energiemenge begleitet, die bewirkt, daß flüssiges Metall im Bereich der Arbeitsstelle versprengt wird,

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 ■ KABEL: ELECTR1CPATENT MÜNCHEN

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eine Erscheinung, die in der einschlägigen Technik als Spritzerbildung bekannt ist. Eine solche Spritzerbildung stellt nicht nur einen Verlust an Schweißgut dar. Die Spritzer sind auch schwierig zu beseitigen und gelangen in das Innere des Brenners, bis sie diesen schließlich verstopfen.

Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, die Spritzerbildung beim Schweißen zu unterbinden oder mindestens in tragbaren Grenzen zu halten, ohne das Betriebsverhalten in anderer Weise nachteilig zu beeinflussen. So ist es bekannt (US-PS 3 275 797), die Größe des Kurzschlußstromes im Augenblick des unter Kurzschlußbildung erfolgenden WerkstoffÜbergangs auf einen Wert zu begrenzen, der unter dem Lichtbogenstrom liegt- Da in einem solchen Falle der Kurzschlußstrom an einem Anstieg bis auf den Wert des elektromagnetischen Stoßstrorrs gehindert wird, steht für eine explosionsartige Verdampfung des flüssigen Metalls keine ausreichende Energie zur Verfügung, Statt dessen soll der Werkstoff-Übergang allein auf Grund der Oberflächenspannung und der Schwerkraft stattfinden. Mit Hilfe dieses Verfahrens konnte zwar die Spritzerbildung in gewisserr Umfang unterbunden werden; das Verfahren war aber im Betrieb zu unberechenbar, um einen praktischen Einsatz zu erlauben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißverfahren und eine dafür geeignete Stromversorgungsanordnung zu schaffen. die nicht nur die Spritzerbildung wesentlich herabsetzen,sondern auch zu einem in hohem Grade verläßlichen und reproduzierbaren

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SchweiBbetrieb führen. Außerdem sollen die L.icM hog^e'-e: gie und damit die der SchweiBung zugeführte Wa^r<ve τ:ιοη Peers? ί bn.?: ^r-^F iu8t werden können, um die Fließfähigkeit des Sr^weiSbades beherrschen zu können.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum i.i .ht rogenschweißen, bei dem ein Lichtbogen zwischen einer abschmej ze?"den Elektrode und einem Werkstück gebildet, die Elektrode ständig mit solcher Geschwindigkeit in Richtung auf das Werkstuck vorgeschoben wird, daß die Elektrode mit dem Werkstück wiederholt in Kurzschlußkontakt kommt, und bei dem der wahrend des Kurzschiußjnt e;; να] ' s flieBende Stoßstrom zu einem Schmelzen und einer gegenseitige·"» Trennung der einander berührenden Teile und damit zum Wiederzürden des Lichtbogens führt.

Erfindungsgemäß wird der Kurzschlußschweißstrom a if ei re unterhalb des Stoßstromwertes liegende Größe begrenzt; werden die Kurzschlußzeitintervalle überwacht, wird eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn jedes Kurzschlußzeitintervalls ein Bezugszeitsignal erzeugt, wird der Schweißstrom bei Ermitteln dieses Bezug?- signals innerhalb eines Kurzschlußzeitintervalls au^f den Stoßstromwert erhöht und wird der Schweißstrom auf Grund eine¹" Ermittlung des Endes des Kurzschlußintervalls auf eine unterhalb des Stoßstromwertes liegende Größe vermindert.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung können die Lichtbogenzeit Intervalle überwacht werde" <jnd kann eine

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vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn jedes Lichtbogenzeitintervalls ein Bezugszeitsignal erzeugt, der Schweißstrom auf Grund einer Ermittlung dieses Bezugssignals innerhalb eines Lichtbogenzeitintervalls vermindert und der Schweißstrom bei Ermitteln des Endes des Lichtbogenintervalls auf den Stoßstromwert erhöht werden.

Vorzugsweise wird die Große des Stroms sowohl während des Lichtbogenintervalls als auch während des KurzschluSintervalls überwacht; falls das Lichtbogenintervall über ein Bezugslichtbogenzeitintervall hinausreichen sollte, wird der Strom auf einen vorbestimmten Wert abgesenkt, bis ein Kurzschluß hergestellt ist; die Grc3e des Stroms wird im Augenblick des unter Kurzschlußbildung erfolgenden WerkstoffÜbergangs auf einen Wert begrenzt, der unter dem Stoßstromwert liegt, bei dem die Tröpfchen aus geschmolzenem Metall elektromagnetisch auseinandergetrieben würden; falls das KurzschluSzeit: ter-oll ein Bezugskurzschlußzeitinter/al1 überschreiten sollte, wird der Strom bis auf den erforderlichen elektromagnetischen StoSstromwert erhöht, um den Kurzschluß zu beseitigen .

Die Erfindung jrrfafit ferner eirx- Str cmversorgungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Ein Ausf vhrung-jfce ispi öl der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung nc:*r" erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 typische Kurven für den Verlauf des Stroms und der Spannung in Abhängigkeit von der Zeit für das herkömmliche Lichtbogenschweißverfahren mit Werkstoffübergang unter Kurzschlußbildung,

Figur 2 ein schematisches Schaltbild einer mit einer Elektrode und dem Werkstück verbundenen Stromversorgungsanordnung nach der Erfindung,

Figur 3 die Strom-Spannungs-Kennlinien einer Stromversorgungsanordnung nach der Erfindung und

Figuren 4a und b typische Kurven für den Verlauf der Spannung und des Stroms in Abhängigkeit von der Zeit bei dem Verfahren und der Stromversorgungsanordnung nach· der Erfindung.

Das herkömmliche Metall-Lichtbogenschweißverfahren mit Werkstoffübergang unter Kurzschlußbildung ist in Figur 1 an Hand der Kurven dargestellt, die den Verlauf der Spannung und des Stroms in Abhängigkeit von der Zeit zeigen. In dem Augenblick, in dem die Elektrode mit dem Werkstück mechanisch in Kontakt kommt und die Stromquelle kurzgeschlossen wird, fällt die Spannung sofort nahezu auf Null ab, worauf der Strom unbegrenzt ansteigt, bis die die Elektrode und das Werkstück verbindende schmelzflüssige Brücke unterbrochen wird. Die Geschwindigkeit des Stromanstiegs ist nur durch den Innenscheinwiderstand der Stromquelle und einen

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gegebenenfalls in Reihe mit der Stromquelle geschalteten Hilfsscheinwiderstand begrenzt. Wenn der Kurzschluß beseitigt ist, springt die Spannung auf die volle Leerlaufspannung oder infolge des Scheinwiderstandes auf eine etwas darüber liegende Spannung, wobei der Lichtbogen erneut gezündet wird. Der zur zwangsweisen Unterbrechung der schmelzflüssigen Brücke erforderliche Mindeststrom, der vorliegend als "Stoßstrom" bezeichnet wird, hangt von zahlreichen Faktoren ab, so unter anderem von der Stromdichte, der Lichtbogenenergie, dem Einfluß der Schwerkraft und der Oberflächenspannung und dergleichen; er liegt jedoch stets über einem Wert von ungefähr 300 A.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das herkömmliche Verfahren dadurch grundlegend geändert, daß die Größe des Stroms während des Kurzschlusses, außer unter bestimmten, im folgenden näher erläuterten Umständen, auf einen vorbestimmten Wert unterhalb des Stoßstromwertes begrenzt wird, der, wie oben ausgeführt, mindestens ungefähr 3OO A beträgt. Der Stoßstromwert kann für jede beliebige Schweißanlage durch eine einfache Messung bestimmt werden. Vorzugsweise werden ferner sowohl die Lichtbogen- als auch die Kurzschlußzeitintervalle überwacht, wodurch die Lichtbogenenergie und die Wärmezufuhr zur Schweißung eingestellt werden können, um bei allenfalls sehr geringfügiger Spritzerbildung Schweißleistungen sicherzustellen, die den unter Anwendung des herkömmlichen Verfahrens erzielten Schweißleistungen mindestens ebenbürtig sind.

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Bei der in Figur 2 veranschaulichten Anordnung wird eine abschmelzende Elektrode E von einer Spule 10 aus in Richtung auf ein zu schweißendes Werkstück W vorgeschoben. Die Stromversorgungsano'· dnung umfaßt beispielsweise eine herkömmliche Schweiß-

'-omr;>l!p ?O, die in Serie mit zwei Widerständen R. und R "■■sehen di-" Elektrode E und das Werkstück W geschaltet ist.

F: np. Detektorsteuerung 22 ist über Rückführleitungen 24, 26 an -)i : Elektrode und das Werkstück angeschlossen, um das Vor Ii ejH·) eines Kurzschlusses bzw. das Vorhandensein eines Lichtbogens «ju ermitteln. Bei jedem Übergang von einem Kurzschluß zu einem ,Lichtbogen und umgekehrt geht ein Ausgangsimpuls gleichzeitig an Schaltungsstufen 28, 3O, 32 und 34. Detektorschaltungen zu^r Unterscheidung zwischen einem kurzgeschlossenen und einem offe-"-r> st rnmkr-aj ς sind bekannt. Die Kurzschluß- und die Lichtbogen-

' romsteuerjng 30 bzw. 32 sind symbolisch durch funktionsmaßig äquivalente Schalter 51 bzw. 52 dargestellt. Die Schalter liegen "O^rma!erweise geschlossen parallel zu den Widerständen R_Q bzw, R. - Obwohl der Einfachheit halber Schalter veranschaulicht sind, -rr-f·]ssen die Stromsteuerungen vorzugsweise Festkörperschaltungskomponenten, beispielsweise Vierschichtschaltdioden oder Vierschichttrioden, die über herkömmliche logische Schaltungsanordnungen gesteuert werden. Die Betätigung der Schalter erfolgt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektorsteuerung 22 sowie .ι- r Ausgangssignale der Bezugszeitgeber 28 bzw. 30 in einer im • olgenden naher erläuterten vorbestimmten Abfolge. Spezielle logische Schaltungsanordnungen sind nicht veranschaulicht, da

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derartige Anordnungen zum Fachwissen des Elektronikingenieurs gehören. Des weiteren können auch zahlreiche andere Schaltungstechniken benutzt werden, um die Schalter 51, 52 in der erfindungsgemäß erforderlichen Weise zu betätigen. Beispielsweise kann die Detektorsteuerung 22 mit einem Operationsverstärker versehen sein, der ein Ausgangssignal mit positiver oder negativer Polarität abgibt, wobei eine positive Polarität den Kurzschlußzustand und eine negative Polarität einen offenen Stromkreis oder den Lichtbogenzustand darstellt. Das positive Ausgangssignal kann dann der Kurzschlußstromsteuerung 3O zugeführt werden, um den Schalter 51 zu öffnen. Wenn das Ausgangssignal der Detektorsteuerung 22 beim Übergang vom Kurzschluß- auf den Lichtbogenzustand negativ wird, wird die Kurzschlußstromsteuerung 3O gesperrt, das heißt der Schalter 51 in die normale Schließstellung zurückgebracht. Die Kurzschlußzeitdauer wird'durch den Kurzschlußbezugszeitgeber 28 begrenzt. Falls der Kurzschluß nicht innerhalb einer vorbestimmten Bezugszeitdauer beendet wurde, die mittels eines einstellbaren Steuergliedes 61 vorgegeben wird, übermittelt der Bezugszeitgeber 28 an die Kurzschlußstromsteuerung 3O einen Impuls, der den Schalter 51 in die normale Schließstellung zurückbringt. Der von der Stromquelle 20 zugeführte Strom steigt dann in der herkömmlichen Weise steil an, bis der Kurzschluß unterbrochen wird.

Nachdem der Kurzschluß behoben ist, steht die volle Leerlaufspannung der Schweißstromquelle 2O zur Verfügung, um den Lichtbogen erneut zu zünden. Die Lichtbogenzeitdauer wird mittels des Licht-

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bogenbezugszeitgebers 34 gesteuert. Kommt es nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls, das mittels eines einstellbaren Steuergliedes 62 vorgegeben wird, erneut zum Kurzschluß, wird auf Grund eines vom Bezugszeitgeber 34 an die Lichtbogenstromsteuerung 32 gehenden Impulses der Schalter 52 geöffnet, wodurch der Widerstand R. in den Schweißstromkreis gelegt wird. Die Lichtbogenstromsteuerung 32 spricht auf die Ausgangssignale sowohl der Detektorsteuerung 22 als auch des Lichtbogenbezugszeitgebers an; es müssen beide Signale vorhanden sein, um den Schalter 52 zu öffnen. Wenn der Widerstand R. im Stromkreis liegt, wird der von der Stromquelle·kommende Strom auf einen vorbestimmten Wert abgesenkt, was zur Folge hat, daß sich sofort wieder ein Kurzschluß ausbildet. Das Ausgangssignal der Detektorsteuerung 22 wird, nach Ermitteln des Kurzschlusses wieder positiv, wodurch die Lichtbogenstromsteuerung 32 gesperrt und der Schalter 52 freigegeben wird. Gleichzeitig wird die Kurzschlußstromsteuerung 3O betätigt und infolgedessen das Arbeitsspiel erneut eingeleitet. Der Widerstand R₅ bleibt also während der Kurzschlußzeitdauer im Stromkreis, falls.diese Zeitdauer nicht die am Bezugszeitgeber 28 eingestellte Zeitdauer übersteigt. Wird die Bezugszeitdauer überschritten, ohne daß der Kurzschluß beseitigt wurde, wird der Widerstand R unwirksam gemacht. Während der Lichtbogendauer liegt keiner der Widerstände R_Q, R. im Stromkreis, falls die Lichtbogenzeitdauer nicht die am Bezugszeitgeber 34 eingestellte Zeitdauer überschreitet. Wird diese Zeitdauer überschritten, wird der Widerstand R. in den Stromkreis eingeschaltet, bis der Kurzschluß erneut hergestellt ist.

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Bei den Bezugszeitgebern 28 und 34 handelt es sich vorzugsweise um herkömmliche Festkörper-Zeitgeber, beispielsweise um monostabile Multivibratoren.

Figur 3 zeigt typische Stromspannungskennlinien für die Stromversorgungsanordnung nach Figur 2. Der Punkt A stellt den normalen Lichtbogenarbeitspunkt dar, bei dem keiner der Widerstände R und R₅ im Stromkreis liegt und bei dem der Strom den Wert Ι_Δ und die Spannung den Wert V- hat. Die Kennlinie 1 ist so gewählt, daß die gewünschten Lichtbogenbedingungen erhalten werden. Beim Kurzschluß wird der Widerstand R_g in den Stromkreis eingeschaltet; der Strom fällt auf den Kurzschlußstrom I ab, wobei der Punkt C den betreffenden Arbeitspunkt darstellt. Der Punkt C liegt im Schnittpunkt zwischen der Kurzschlußbelastungslinie und der Stromspannungskennlinie 3. Wenn die Lichtbogenzeitdauer die Bezugslichtbogenzeitdauer überschreitet, wandert der Arbeitspunkt zunächst vom Punkt A auf der Kennlinie 1 zum Punkt B auf der Kennlinie 2 und dann, nach Eintritt des Kurzschlusses, zum Punkt C auf der Kennlinie 3. Ist die Kurzschlußzeitdauer langer als die eingestellte Bezugszeitdauer für den Kurzschlußzustand, wandert in entsprechender Weise der Arbeitspunkt vom Punkt C zum Punkt D sowie dann nach Wiederzünden des Lichtbogens zurück zum Punkt A. Es versteht sich, daß die Kennlinien 1, 2 bzw. 3 geändert werden können; insbesondere können die Kennlinien 2 und 3 vertauscht, näher zusammengelegt oder weiter auseinandergerückt werden, indem die Widerstände R. und R_ entsprechend eingestellt werden.

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Im Rahmen der Erfindung können, für R_g und/oder R. auch mehrere Widerstände und zugeordnete Schaltanordnungen vorgesehen werden, um während "der Kurzschluß- bzw. der Lichtbogenzeitintervalle variierende Stromwerte zu erhalten, solange nur im Augenblick des WerkstoffÜbergangs der Strom ausreichend niedrig ist, um die Spritzerbildung weitestgehend zu unterdrücken.

Die Figuren 4a und 4b zeigen die Änderungen von Spannung und Strom in Abhängigkeit von der Zeit für eine vorgegebene Einstellung der Widerstände R. und R_, die zu den Stromspannungskennlinien nach Figur 3 führt. Es sind vier Arbeitsspiele veranschaulicht, die willkürlich ausgewählt sind, um alle möglichen Bedingungen darzustellen. Die Spannungs- und Stromwerte sind nicht maßstabsgerecht aufgetragen.

Während des Arbeitsspiels 1 sind der Lichtbogenstrom und die Spannung durch den Arbeitspunkt A auf der Kennlinie 1 der Figur 3 bestimmt. Das Lichtbogenintervall ist mit "normal" bezeichnet, das heißt die Elektrode E kommt mit dem Werkstück W innerhalb einer Zeitspanne in Kontakt, die kleiner als das Bezugslichtbogenzeitintervall ist. Sobald der Kurzschluß eintritt, wird der Widerstand R_ in den Stromkreis gelegt. Dadurch kommt es zu dem Stromwert I_p, der in diesem Falle kleiner als der Lichtbogenstromwert I. ist. Der Strom I- könnte statt dessen durch geeignete Einstellung des Widerstandes R_ auch auf jeden anderen vorbestimmten Wert gebracht werden, vorausgesetzt nur, daß der Widerstand R so gewählt ist, daB der Strom auf einen Wert unterhalb des Stoßstromwertes I_n im

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Augenblick des WerkstoffÜberganges begrenzt ist.

Die Größe des Stroms I_c bestimmt in erster Linie den Umfang der auftretenden Spritzerbildung, weil es sich bei der während des Kurzschlusses auftretenden Energie vorwiegend um Stromwärme (i R-Energie) handelt. Durch Verringerung des KurzschluBstromes kann infolgedessen die Spritzerbildung wesentlich verringert und bei einem ausreichend niedrigen Kurzschlußstrom während des WerkstoffÜberganges theoretisch vollständig vermieden werden. Bei Begrenzung der Energiezufuhr während des Kurzschlußintervalls ist jedoch für die Dauer des Lichtbogenintervalls mehr Energie erforderlich, wenn der Flüssigkeitsgrad des Schweißbades ähnlich demjenigen bei Anwendung von herkömmlichen Verfahren sein soll. Dies wird bei dem vorliegenden Verfahren automatisch erreicht, weil der normale Lichtbogenstrom verhältnismäßig hoch und im wesentlichen konstant ist, falls in den Stromkreis keine Hilfsinduktivität eingeschaltet ist. Dafür kann auch mit mehr als einem Widerstand R gesorgt werden. Anders als das herkömmliche Verfahren, bei dem der normale Lichtbogenstrom abfällt, um die Abschmelzgeschwindigkeit kleiner als die Vorschubgeschwindigkeit werden zu lassen und auf diese Weise für einen Kurzschluß zu sorgen, wird bei dem vorliegenden Verfahren der Kurzschlußzustand auf andere Weise sichergestellt, wie dies an Hand des Arbeitsspiels 2 in Figur 4 veranschaulicht ist.

Bei dem Arbeitsspiel 2 ist angenommen, daß die Energiezufuhr während eines Lichtbogenintervalls die Abschmelzgeschwindigkeit

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nicht unter die Vorschubgeschwindigkeit absinken läßt. Dazu kann es gekommen sein, wenn das Lichtbogenintervall das Bezugslichtbogenzeitintervall übersteigt. Das Bezugslichtbagenzeitintervall kann auch herangezogen werden, um die Gesamtenergiezufuhr während des Lichtbogenintervalls zu beeinflussen. Wenn das Bezugslichtbogenzeitintervall erreicht ist, wird, wie oben ausgeführt, der Widerstand R in den Stromkreis eingeschaltet, wodurch der Strom auf den Wert I_ fällt. Dies verringert die Energiezufuhr und die Abschmelzgeschwindigkeit. Die Größe des Widerstandes R. bestimmt, wie lange es dann dauert, bis ein Kurzschluß eintritt. Ist der Strom I_D hinreichend klein, tritt der Kurzschluß fast augenblicklich ein.

Bei dem Arbeitsspiel 3 ist angenommen, daß der Übergang vom Lichtbogen auf den Kurzschluß normal erfolgt, daß jedoch keine ausreichende Enetgie zur Verfügung steht, um den Kurzschluß aufzuheben. Wenn der Kurzschlußstrom auf einem zu niedrigen Wert gehalten wird, ist keine Gewähr dafür gegeben, daß der Kurzschluß innerhalb jedes einzelnen Arbeitsspiels unter dem Einfluß von in erster Linie der Oberflächenspannung und der Schwerkraft behoben wird. Falls das Kurzschlußzeitintervall das Bezugskurzschlußzeit Intervall überschreitet, wird der Widerstand R unwirksam gemacht, so daß der Kurzschluß in der üblichen Weise beseitigt wird, wobei der abgegebene Strom bis zur Aufhebung des Kurzschlusses ansteigt. Der abgegebene Strom kann auch durch das Einspeisen eines Impulses erhöht werden. Es versteht sich, daß ein Kurzschlußstrom, der im Augenblick des Werkstoffübergangs

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eine zu geringe Größe hat, so daß der Kurzschluß innerhalb jedes Arbeitsspiels durch Steigerung des abgegebenen Stromes beseitigt werden muß, zu einer übermäßig starken Spritzerbildung führen würde.

Das Arbeitsspiel 4 zeigt den Fall, daß sowohl das Lichtbogenais auch das Kurzschlußintervall das betreffende Bezugsintervall übersteigt.

Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß im Rahmen des beschriebenen verbesserten Verfahrens zum Lichtbogenschweißen mit Werkstoffübergang unter Kurzschlußbildung jede herkömmliche Schweißstromquelie benutzt werden kann, mittels deren geeignete Stromspannungskennlinien erzielt werden können. Das Verfahren ist außerdem in gleicher Weise für Ein- oder Dreiphasenbetrieb geeignet. Während an Hand der Figur 2 eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erläutert wurde, können die einzelnen Verfahrensschritte auch in anderer Weise ausgeführt werden. Beispielsweise können die Stromwerte über Magnetverstärker auf der Wechselspannungsseite der Stromquelle anstatt auf der Gleichspannungsseite gesteuert werden. Auch können transistorisierte Schaltungen oder andere bekannte Schaltungseinrichtungen vorgesehen werden, um die Spannungs- und Stromwerte am Lichtbogen zu steuern.

Die Verringerung der Spritzerbildung erfolgt dadurch, daß am Abschluß jedes unter Kurzschlußbildung stattfindenden Werkstoff-

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Übergangs für einen begrenzten Strom gesorgt wird. Ausgehend von dieser Grundbedingung kann der Schweißer in relativ weiten Grenzen und auf flexible Weise die Wärmezufuhr einstellen und den Flüssigkeitsgrad des Schweißbades beeinflussen. Obwohl der abgegebene Strom zwecks Beseitigung des Kurzschlusses in denjenigen Fällen erhöht wird, in denen die Schwerkraft und die Oberflächenspannung unzureichend sind, kommt es dazu nur gelegentlich, so daß die Spritzerbildung nicht wesentlich verstärkt wird. Während die vorliegend vorgesehenen Bezugszeiten die Kurzschlußbzw, die Lichtbogenzeitintervalle darstellen, brauchen sie zeitlich nur mit dem Auftreten des Kurzschlußz^ustandes bzw. des Lichtbogenzustandes verknüpft zu sein, das heißt die Bezugszeiten können auf andere Weise ausgelöst werden und von jeder beliebigen Dauer sein, die mit der tatsächlichen Kurzschluß- und Lichtbogenzeitdauer nicht in Beziehung steht, vorausgesetzt, daß eine reproduzierbare zeitliche Beziehung zwischen den Bezugszeiten und dem Beginn der Kurzschlußperioden bzw. der Lichtbogenperioden besteht.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zum Lichtbogenschweißen, bei dem ein Lichtbogen zwischen einer abschmelzenden Elektrode und einem Werkstück gebildet, die Elektrode ständig mit solcher Geschwindigkeit in Richtung auf das Werkstück vorgeschoben wird, daß die Elektrode mit dem Werkstück wiederholt in Kurzschlußkontakt kommt,- und bei dem der während des Kurzschlußintervalls fließende Stoßstrom zu einem Schmelzen und einer gegenseitigen Trennung der einander berührenden Teile und damit zum Wiederzünden des Lichtbogens führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußschweißst.rom auf eine unterhalb des Stoßstromwertes liegende Größe begrenzt wird.die Kurzschlußzeitintervalle überwacht werden, eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn jedes Kurzschlußzeitintervalls ein Bezugszeitsignal erzeugt wird, der Schweißstrom bei Ermitteln dieses Bezugssignals innerhalb eines Kurzschlußzeitintervalls auf den Stoßstromwert erhöht wird und der Schweißstrom auf Grund einer Ermittlung des Endes des Kurzschlußintervalls auf eine unterhalb des Stoßstromwertes liegende Größe vermindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenzeitintervalle überwacht werden, eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn jedes Lichtbogenzeitintervalls ein Bezugszeitsignal erzeugt, der Schweißstrom auf Grund einer Ermittlung dieses Bezugssignals innerhalb eines Lichtbogen-

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Intervalls vermindert und der Schweißstrom bei Ermitteln des Endes des Lichtbogenintervalls auf den Stoßstromwert erhöht wird.
3. Stromyersorgungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Schweißstromquelle, die eine solche Stromspannungskennlinie hat, daß nach einem Kontakt zwischen Elektrode und Werkstück ein Stromstoß ausreichender Größe erzeugt wird, um den Kontakt zu unterbrechen und den Lichtbogen wieder zu zünden, gekennzeichnet durch eine in Reihe mit der Schweißstromquelle (2O) liegende Impedanzeinrichtung (Rg) ι die mit einer Überbrückungsschalteinrichtung (51) ausgestattet ist, einen Detektor (22)., der bei Vorliegen jedes Kurzschlußzeitintervalls ein Ausgangssignal liefert, einen Zeitgeber (28), der durch das Ausgangssignal des Detektors angestoßen wird und eine vorbestimmte Zeitspanne danach ein Signal abgibt, und eine Kurzschlußstromsteuerung (30), die bei Ermitteln eines Signals des Zeitgebers bei gleichzeitiger Ermittlung eines das Vorliegen eines Kurzschlusses kennzeichnenden Ausgangssignals des Detektors die Überbrückungsschalteinrichtung schließt und die auf Grund eines das Ende des Kurzschlusses anzeigenden Ausgangssignals des Detektors die Überbrückungsschalteinrichtung öffnet.
4. Stromvjersorgungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine in Reihe mit der Schweißstromquelle (2O) liegende zweite Impedanzeinrichtung (R.), die mit einer zweiten Über-

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brückungsschalteinrichtung (52) ausgestattet ist, einen zweiten Detektor (22), der in Abhängigkeit von dem Vorliegen jedes Lichtbogenzeitintervalls ein Ausgangssignal liefert, einen zweiten Zeitgeber (34), der durch das Ausgangssignal des zweiten Detektors angestoßen wird und eine vorbestimmte Zeitspanne danach ein Signal abgibt, und eine Lichtbogensteuerung (32), die bei Ermitteln eines Signals des zweiten Zeitgebers und gleichzeitiger Ermittlung eines das V/orliegen eines Lichtbogens kennzeichnenden, Ausgangssignals des Detektors die zweite Überbrückungsschalteinrichtung öffnet und die auf Grund eines das Ende des Lichtbogens anzeigenden Ausgangssignals des Detektors die zweite Überbrückungsschalteinrichtung schließt.
5. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsschalteinrichtung (51,52) zur Überbrückung mindestens eines Widerstandes (R_s» "a) ausgelegt ist.
6. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (22) ein Ausgangssignal in Form eines Impulses zu Beginn und am Ende jedes ermittelten Inter- · valls abgibt.
7. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (22) ein Ausgangssignal der einen Polarität während der Kurzschlußzeitintervalle und ein Ausgangssignal der anderen Polarität während der Lichtbogenzeitintervalle abgibt.'

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