DE2435020A1

DE2435020A1 - Arc-welding thin oxidised material, esp. aluminium - using micro-plasma arc fed with rectangular wave alternating current

Info

Publication number: DE2435020A1
Application number: DE2435020A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Hildebrandt
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1974-07-20
Filing date: 1974-07-20
Publication date: 1976-02-05

Abstract

In a process for arc-welding thin parts, esp. oxide-coated parts using a micro-plasma arc, a rectangular wave alternating welding current is fed between a non-consumable electrode and the parts. The amplitudes of the current half-waves are 0.1 to 20 amps and the energy of the positive half-wave is >=3 x that of the negative half-wave. The energy of the positive half-wave is pref. adjusted to 4 x that of the negative half-wave which is pref. supplied by a trigger pulse. The frequency of the A. C. is pref. 5 Hz - 2 KHz, and both the plasma- and protective-gas are pref. argon. Used e.g. for welding aluminium sheet, 0.5-0.7 mm thick, to obtain good welds.

Description

Kennwort: Wechselstromschweißen I Verfahren zum Zusammenschweißen von dünnen, insbesondere oxydbehafteten Werkstücken mittels eines Lichtbogens, insbesondere eines Mikroplasmalichtbogens -Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenschweißen von dünnen, insbesondere oxydbehafteten Werkstücken mittels eines Lichtbogens, insbesondere ikroplasmalichthoges, bei dem zwischen einer nicht absehmelzenden Elektrode und den zu verschweißenden Werkstücken ein Schweiwechselstrom zugeführt wird, der einen rechteckförmigen Verlauf aufweist Beim Zusammenschtieif3en von oxydbehafteten Werkstücken, wie beispielsweise Alumini, besteht das Problem, daß der Oxydfilm beseitigt werden muß. Bisher hat man versucht, diesen Oxydfilm dadurch zu zerstören, daß das Werkstück als Kathode dient ( die Elektrode also immer positiv gepolt ist ). Diese positive Polung der Elektrode führt jedoch zu eine starken thermischen Belastung der Elektrode, was insbesondere bei sogenannten Feinschweißungen mittels eines WIG- und Plasmalichtbogens v6n Nachteil ist Es hat sich gezeigt, daß durch die starke thermische Belastung das Elektredenende stark angeschmolzen wird und dadurch die üblicherweise vorhandene spitze Form der Elektrode sich zu einer Kugel ausbildet Die damit verbundene Vergrößerung des Elektrodenendes bewirkt Jedoch eine Verengung des Gasrustrittsquerschntts der Düse (Plaamadüse), wodurch wiederum ein instabiler Lichtbogen hervorgerufen wird. In diesen Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß bei Plasmaschweißbrennern zum Feinachweißen der Abstand zwischen Elektrodenende und Düse also der Abstand, welcher den wirksamen Gasaustrittsquerschnitt bestimmt, nur wenige Zehntelmillimeter beträgt.Password: AC welding I Welding procedure of thin, in particular oxide-coated workpieces by means of an electric arc, in particular a microplasma arc -The present invention relates to a method for Welding together thin, in particular oxide-based workpieces by means of a Arc, especially ikroplasmalichthoges, in the case of the one between a non-sloughing A welding alternating current is supplied to the electrode and the workpieces to be welded which has a rectangular course Workpieces such as aluminum have a problem that the oxide film is eliminated must become. So far, attempts have been made to destroy this oxide film by Workpiece serves as cathode (the electrode is always positively polarized). These However, positive polarity of the electrode leads to a high thermal load of the electrode, which is particularly important for so-called fine welding using a TIG and plasma arc has a disadvantage. It has been shown that due to the strong thermal load the Electredenende is strongly melted and thereby the usually existing pointed shape of the electrode is formed into a sphere the However, the associated enlargement of the electrode end causes a narrowing of the gas outlet cross section of the nozzle (Plaama nozzle), which in turn creates an unstable Arc is caused. In this context it is pointed out that For plasma welding torches, the distance between the end of the electrode for precision welding and nozzle is the distance that determines the effective gas outlet cross-section, is only a few tenths of a millimeter.

Es leuchtet somit ohne weiteres ein, daß geringfügige Vergrößerungen des Elektrodenendes eine Beeinflussung des Gasdurchflusses und damit Instabilitäten des Lichtbogens hervorruft.It is therefore readily apparent that slight enlargements the end of the electrode affects the gas flow and thus instabilities of the arc.

Um die Stabilität des Plasmalichtbogens beim Schweißen von Leichtmetallen zu verbessern, ist es aus der DOS 2 046 227 bekannt, als Schweißstrom einen rechteckförmigen Schweißw;echselstrom zu verwenden.About the stability of the plasma arc when welding light metals To improve it, it is known from DOS 2 046 227 that a rectangular welding current is used as a welding current Alternating welding current to be used.

Die Verwendung eines derartigen Schweißstromes, insbesondere zum Schweißen von dünnen Blechen (O;O1 3 mm) und niedrigen Stromstärken zeigte tJedo^h, daß der Lichtbogen weiterhin instabil ist, und daß ferner, die erzielbaren Schweißnähte nicht den gewünschten Erfordernissen, insbesondere in Bezug auf die Schweißnahtoberfläche sowie die Werkstückoberfläche beidseitig der Schweißnaht entsprechen.The use of such a welding current, especially for welding of thin sheets (0.13 mm) and low currents showed tJedo ^ h that the Arc is still unstable, and that furthermore, the achievable welds does not meet the desired requirements, especially with regard to the weld seam surface as well as the workpiece surface correspond to the weld seam on both sides.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schweißverfahren der eingangs genannten Art, insbesondere ein Mikroplasmafeinschweißverfahren zu schaffen, bei dem sich ein stabiler und ruhig brennender Lichtbogen einstellt und mit dem ferner einwandfreie Schweißnähte zu erreichen sind.The object of the present invention is to provide a welding method of type mentioned at the beginning, in particular to create a microplasma fine welding process, in which a stable and calmly burning arc is established and with the Furthermore, perfect weld seams can be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird genuß der Erfindung sJorgeschlaCen, daß die Amplituden der rechteckförmigen Stromhalbwellen zwischen 0,1 und 20 A. und die Energie der positiven Stromhalbwelle den auf mindestens dreifachen Wert der Energie der negativen Halbwelle eingestellt ist.To solve this problem, enjoyment of the invention is taken care of, that the amplitudes of the square-wave current half-waves between 0.1 and 20 A. and the energy of the positive current half-wave to at least three times the value of Energy of the negative half-wave is set.

Durch die besondere Fcrqi des Schweißwechselstromes wird überraschenderweise ein selbst bei kleinen Stromstärken (0,1-5Ampere) stabil und ruhig brennender Licht-bzl. Plasmabogen beairiot, wodurch die gewünschten Schweißnahtgüten erreichbar sind.Surprisingly, the special nature of the welding alternating current a steady and steady burning light resp. Plasma arc beairiot, whereby the desired weld seam quality can be achieved.

Dabei ist bevorzugt die Energie der negativen Halbwelle derart eingestellt, daß durch die Energie lediglich der Oxydfilm auf der Werkstückoberfläche beseitigt wird jedoch kein Schweißen stattfindet. Auch ist de Elektrodenbelastung geringer und damit die Elektrodenstandzeit größer. Die hohe Energie der positiven, schweißenden Halbwelle führt die an sich noch vorhandene Wechselstriomschweißung fast auf eine reine Gleichstromschweißung zurück.The energy of the negative half-wave is preferably set in such a way that that the energy only removes the oxide film on the workpiece surface however, no welding will take place. The electrode load is also lower and thus the electrode service life is longer. The high energy of the positive, sweaty ones Half-wave leads the still existing AC welding almost to one pure direct current welding back.

Besonders günstig ist es, wenn die Energie der positiven Halbwelle mindestens dreimal so groß ist, wie die Energie der negativen Halbwelle. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfind0ing wird vorgeschlagen, daß die Amplituden der Stromhalbwellen verstellbar sind und das Verhältnis der positiven zur negativen Amplitude frei wählbar ist.It is particularly favorable if the energy of the positive half-wave is at least three times as large as the energy of the negative half-wave. In advantageous Further development of the invention it is proposed that the amplitudes of the current half-waves are adjustable and the ratio of the positive to the negative amplitude is freely selectable is.

Betreffend dem Tastverhältnis der positiven zur negativen Halbwelle wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dieses größer als 3:1, vorzugsweise größer als 5:1 ist.Concerning the duty cycle of the positive to the negative half-wave it is proposed according to the invention that this be greater than 3: 1, preferably greater than is 5: 1.

In vozeilhafte, Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Beginn der negativen Halbwelle> mittels eines Zündimpulses eingeleitet wird. Dadurch wird die Stabilität des Lichtbogens ebenfalls untersützt. Wesentlich ist dabei, daß die verwendete - den rechteckförmigen Schweißstromverlauf erzeugende Stromquelle sehr schnell ist. Darunter wird gemäß der Erfindung eine Stromquelle verstanden, bei der die Stromanstiegszeiten etwa in; Bereich der Zümdimpulsanstiegszeiten liegen. Unter der Stromansiiegszeit der Stromquelle wird die Jenige Zeit verstanden, nach welcher der Strom einen Wert' (Amplitude) erreicht hat, der zum Weiterbrennen des gezündeten Lichtbogens in der negativen Halbwelle ausreichend ist.In an advantageous development of the invention, it is proposed that the beginning of the negative half-wave> is initiated by means of an ignition pulse. This also supports the stability of the arc. Is essential while that the used - generating the rectangular welding current curve Power source is very fast. According to the invention, this includes a power source understood, in which the current rise times are approximately in; Range of the pulse rise times lie. The current rise time of the current source is understood to be the time after which the current has reached a value '(amplitude), which makes it possible to continue burning of the ignited arc in the negative half-wave is sufficient.

Bevorzugt ist hierbei eine Stromquelle, deren Stromanstiegszeiten etwa im Bereich von 0,1 bis 20 Mikrosekunden liegen.In this case, a current source whose current rise times are preferred is preferred are approximately in the range of 0.1 to 20 microseconds.

Das Zündgerät weist bevorzugt eine Impulsansteigszeit von etwa 0>8 - 20 Mikrosekunden vorsugsweise 1-10 Mikrosekunden auf.The ignition device preferably has a pulse rise time of approximately 0> 8 - 20 microseconds, preferably 1-10 microseconds.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Mikrorlaslnaschweißbrenner hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß selbst bei kleinsten Stronstärken (0>1-5 Ampere) ein scharf gebündelt er Lichtbogen auch dann erreicht wird, wenn als Plasmagas und als Schutzgas Argon verwendet wird. Bisher war man der Auffassung -siehe auch DAS 1 565 o65- das bei derartig niedrigen Stromstärken selbst bei Verwendung eines Gleichstromes als Schweißstrom ein gebündelter Lichtbogen nur dann erreichbar ist, wenn das Schutzgas aus einem Argon-Wasserstoff-Gemisch und das Plasmagas aus Argon besteht.When using the inventive method in conjunction with a Microrlaslnaschweißbrenner it has surprisingly been shown that even with even the smallest currents (0> 1-5 amps) a sharply bundled arc is achieved when argon is used as the plasma gas and the protective gas. Until now one was of the opinion -see also DAS 1 565 o65- that with such low currents even when using a direct current as the welding current, a bundled arc can only be achieved if the protective gas consists of an argon-hydrogen mixture and the plasma gas consists of argon.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert.In the following description, the invention is based on a Embodiment and with reference to further advantageous features explained.

Es veranschaulicht: Fig. 1 eine Darstellung einer Plasmaschweißeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2 den erfindungsgemäßen Verlauf der Schweiß energie Fig. 3 den~Vertauf der verwendeten rechteckförmigen ; Schweißspanm,ung Fig. 4 den Verlauf des verendeten recheckfö.rmigen Schweißstromes In Fig. 1 weist der schematisch dargestellte Plasmabrenner 10 eine nichtabschmelzende Spitzenelektrode 11, beispielsweise eine Wolfram Elektrode auf. Die Elektrode 11 ist über ein Keramikzentrierstück 12 im Brennerkörper 13 befestigt. Im Brennerkörper 13 sind Kanäle 14 für die Zufuhr des Plasmagases und Kanäle 15 für die Zuführung des Schutzgases vorgesehen.It illustrates: FIG. 1 a representation of a plasma welding device for carrying out the method according to the invention, FIG. 2 shows the course according to the invention the welding energy Fig. 3 the ~ Vertauf of the rectangular shape used; Welding chip, approx FIG. 4 shows the course of the rectangular welding current that has ended in FIG the plasma torch 10 shown schematically has a non-consumable tip electrode 11, for example a tungsten electrode. The electrode 11 is over a ceramic centering piece 12 fastened in the torch body 13. In the burner body 13 are channels 14 for the supply of the plasma gas and channels 15 are provided for the supply of the protective gas.

Das Werkstück ist mit 16 bezeichnet.The workpiece is labeled 16.

Die Elektrode 11 ist mit dem Minuspol einer Pilot-Lichtbogenstromquelle 17 verbunden, deren Pluspol an der Brennerdüse 18 des Plasmabrenners 10 angeschlossen ist. Ferner sind an Elektrode 11 und Werkstück 16 Plasmahauptlichtbogenstromquellen 19,20 angeschlossen, die zur Erzeugung des rechteckförmigen Schweißstromes dien.Zur ErstziuXdung des mit 21 bezeici'ineten Pilot-Lichtbogens ist ein Zündgerät 22 und zur Zündung des Flasmahauptlichtbogens 23 ein Zündgerät 24 vorgesehen. Es ist selbstverständlich auch möglich nur ein Zündgerät für die Zündung des Pilot- und des Haupt lichtbogens vorzusehen, welches zuerst den Pilotlichtbogenstromkreis und dann in den Hauptlichtbogenstromkreis einschaltbar ist. Bevorzugt wird als Zündgerät ein elektronisches Zündgerät verwendet, wie es beispiels weise in der DAS 1 615 363 beschrieben ist.The electrode 11 is connected to the negative pole of a pilot arc power source 17, the positive pole of which is connected to the torch nozzle 18 of the plasma torch 10 is. Furthermore, plasma main arc current sources are at electrode 11 and workpiece 16 19.20 connected, which serve to generate the square-wave welding current The first ignition of the pilot arc denoted by 21 is an ignition device 22 and an ignition device 24 is provided for igniting the main plasma arc 23. It goes without saying it is also possible to have just one igniter for igniting the pilot and main arc provide which first the pilot arc circuit and then into the main arc circuit can be switched on. An electronic ignition device is preferably used as the ignition device, as described, for example, in DAS 1 615 363.

Die Pilo-TIichtbogenst-romquelle 17 ist als KonstantspP.nnungs stromquelle mit einer Leerlaufspannung von 100 Volt ausgebildet und weist einen Drehstromt:ransformator 25 mit nachgeschaltetem Gleichrichter 26 auf, dessen Ausgangsseite über die Widerstände 27, die Kondensatoren 28 sowie die HF-Sperrdrossel 29 an dem Plasmabrenner angeschlossen ist. Zur Einstellung des Pilot-Lichtbogenstromes zwischen etwa 1 und 4 Ampere dient der Widerstand 30.The pilot arc current source 17 is a constant voltage voltage source with an open circuit voltage of 100 volts and has a three-phase transformer 25 with a downstream rectifier 26, the output side of which via the resistors 27, the capacitors 28 and the HF blocking reactor 29 are connected to the plasma torch is. It is used to set the pilot arc current between approximately 1 and 4 amps the resistance 30.

Die Hauptlichtbogenstromquellen 19 und 20 sind bevorzugt als Halbleiterstromquellen aufgebaut. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stromquelle 19 zur Steuerung der positiven Halbwelle und die Stromquelle 20 zur Steuerung der negativen Halbwelle Jeweils Halbleltereinheiten 31 bzw.The main arc power sources 19 and 20 are preferred as semiconductor power sources built up. It is particularly advantageous if the power source 19 is used for control purposes the positive half-wave and the current source 20 for controlling the negative half-wave Half-length units 31 or

32 auftqeisen. Die Einheit 31 für die positive Halbwelle besteht aus 9 Leistungstransistoren 33.1 bis 33.9, deren Jeweilige Verlustleistung zirka 150 Watt beträgt und die in der veranschaulichten Schaltung mit maximal 4 Ampere betrieben werden.32 pieces. The unit 31 for the positive half-wave consists of 9 power transistors 33.1 to 33.9, whose respective power loss is around 150 Watts and operated in the illustrated circuit with a maximum of 4 amps will.

Jedem der Leistungstransistoren 33.1 bis 33.9 ist ein gesonderter Treibertransistor 31F.I bis 34.X zugeordnet. Die Einheit 32 für die negative Halbwelle weist dagegen nur drei Leistungstransistoren 35.1 bis 35.3 auf, denen jeweils ein Treibertransistor 36*I - 36.111 zugeordnet ist. Die Transistoren der Einheit 32 entsprechen in ihren Kennwerten denen der Einheit 31.Each of the power transistors 33.1 to 33.9 is a separate one Driver transistor 31F.I to 34.X assigned. The unit 32 for the negative half-wave however, has only three power transistors 35.1 to 35.3, each of which has one Driver transistor 36 * I - 36.111 is assigned. The transistors of unit 32 correspond in their characteristic values to those of unit 31.

Die Leistungstransistoren 33.1 bis 33.9 sind mit der Stromquelle 19 und die Leistungstransistoren 35.1 bis 35.3 mit der Stromquelle 20 verbunden, wobei die Quelle 19 für maximal 30 Ampere und 100 Volt Leerlaufspannung und die Quelle 20 für maximal 9 Ampere und 130 Volt Leerlaufspannung ausgelegt ist.The power transistors 33.1 to 33.9 are connected to the current source 19 and the power transistors 35.1 to 35.3 connected to the current source 20, wherein the source 19 for a maximum of 30 amps and 100 volts open circuit voltage and the source 20 is designed for a maximum of 9 amps and 130 volts open circuit voltage.

Zur Erzeugung des rechteckförmigen Stromes sind Steuereinheiten vorgesehen, die um 180 Grad phasenverschobene rechteckförmige Steuersignale an die Treibertransistoren 34.1 bis 34.X bzw. 36.1 - 36.111 abgeben. Der Aufbau der Steuereinheit sowie deren Funktionsweise wird nachstehend erläutert.Control units are provided to generate the square-wave current, the 180 degree phase-shifted square-wave control signals to the driver transistors Submit 34.1 to 34.X or 36.1 - 36.111. The structure of the control unit as well as its How it works is explained below.

Mittels eines Sägezahngenerators 37, welcher im wesentlichen aus einem über einen DIAC 38entladbaren Kondensator 39 besteht werden sägezhnförmige Impulse deren Frequenz mittels des Widerstandes 40 einstellbar ist erzeugt. Diese Signale werden einem Umformer 41 zugeführt, welcher ein Potentiometer 42 mit nachgeschaltetem Transistor 43 aufweist und mit welchem die Sägezahnimpulse in Trapezimpulse wählbarer Breite (Potentiometer 42) umgeformt werden. Dem Umformer ist ein Schmitt-Trigger 4 welcher in an sich bekannter Weise mit Schalttransistoren 45 aufgebaut ist, nachgeschaltet. Im Schnzitt-rrigger werden die Trapezimpulse in rechteckförmige Ausgangssignale umgewandelt, welche in einer Verstärkerstufe 46 verstärkt und als Steuersignale für die negative Halbwelle der Einheit 32 zugeführt werden. Das Potentiometer 47 des Verstärkers 46 dient zur Einstellung der Amplituden der Steuerimpulse. Der Ausgang 48 der Einheit 32 ist über HF-Sperrdrosseln 49 mit der Elektrode 11 und dem Werkstück 15 verbunden.By means of a sawtooth generator 37, which essentially consists of a There are sawtooth-shaped pulses via a DIAC 38 discharging capacitor 39 the frequency of which is adjustable by means of the resistor 40 is generated. These signals are fed to a converter 41, which is a potentiometer 42 with a downstream Has transistor 43 and with which the sawtooth pulses can be selected into trapezoidal pulses Width (potentiometer 42) can be reshaped. The converter is a Schmitt trigger 4, which is constructed in a manner known per se with switching transistors 45, connected downstream. In the cutting rrigger, the trapezoidal pulses are converted into square-wave output signals converted, which amplified in an amplifier stage 46 and used as control signals are fed to the unit 32 for the negative half-wave. The potentiometer 47 of the amplifier 46 is used to adjust the amplitudes of the control pulses. The exit 48 of the unit 32 is connected to the electrode 11 and the workpiece via HF blocking chokes 49 15 connected.

Ferner wird das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 46 über einen, mit den Treibertransistoren 3601 bis 36.3 parallel liegenden Transistor 50 einem Opto -Koppier 51 zugeführt.Furthermore, the output signal of the amplifier stage 46 is with the driver transistors 3601 to 36.3 parallel transistor 50 a Opto-Coupler 51 supplied.

Durch den Transistor 50 wird das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 46 um 180 Grad gedreht und der Opto -Koppler 51 mit diesem gedrehten Signal angesteuert. Durch den Opto-Koppler wird ein galvanisch getrenntes, um 180 Grad verschobenes Steuersignal für die Leistungseinheit 31 der positiven Halbwelle ermöglicht.Through the transistor 50, the output signal of the amplifier stage 46 rotated 180 degrees and the opto-coupler 51 controlled with this rotated signal. The opto-coupler creates a galvanically separated one that is shifted by 180 degrees Control signal for the power unit 31 allows the positive half-wave.

Das Ausgangssignal des Opto-Kopplers 51 wird über ein Verzögerungsglied geführt, welches vorteilhaft gewährleistet, daß das zweite Steuersignal erst dann an der Leistungsstufe 31 wirksam wird, wenn die negative Halbwelle ihren NullpwSkt erreicht hat. Ferner ist es durch das Verzögerungsglied vorteilhaft möglich, den Beginn der positiven Halbwelle vor oder nach dem Nulldurchgang der negativen Halbwelle anzusetzen. Beim Ausführungsbeispiel ist als Verzögerungsglied eine Zenerdiode 52 vorgesehen. Das so gebildete rechteck förmige Ausgangssignal wird über einen Schmitt-Trigger 53, welehor entsprechend dem Schmitt-Trigger 44 aufgebaut ist, einer Verstärkerstufe 54 zugeführt. Das Potentiometer 55 der Verstärkerstufe 54 dient zur Verstellung der Amplitude der positiven Stromhalbwellen. Das Ausgangssignal des Verstärkeres 54, welches als Steuersignal für die positive Halbwelle maßgebend ist, wird der Einheit 31 zugeführt, welche mit der Elektrode und dem Werkstück 16 verbunden ist.The output signal of the opto-coupler 51 is via a delay element out, which advantageously ensures that the second control signal only then at the power stage 31 becomes effective when the negative half-wave reaches its NullpwSkt has reached. Furthermore, it is advantageously possible through the delay element, the Beginning of the positive half-wave before or after the zero-crossing of the negative half-wave to apply. In the exemplary embodiment, a Zener diode 52 is used as the delay element intended. The rectangular output signal formed in this way is via a Schmitt trigger 53, which is constructed according to the Schmitt trigger 44, an amplifier stage 54 supplied. The potentiometer 55 of the amplifier stage 54 is used for adjustment the amplitude of the positive current half-waves. The output of the amplifier 54, which is decisive as the control signal for the positive half-wave, is the Unit 31, which is connected to the electrode and the workpiece 16, is supplied.

Bevorzugt sind die Verstärker 46 und 54 und gegebenenfalls die Leistungstransistoren/Treibertransistoren der Einheiten 31 und 32 als Darlington-Stufen aufgebaut. Im Bezug auf die Schneligkeit der Stromquelle also der Stromanstiegs-und Stromabfallszeiten ist es besonders vorteilhaft, wenn Jedem der Leistungstransistoren 35.1 - 5.3 bzw. 33.1 bis 33.9 ein gesonderter Treibertransistor 36.1 - 36.111 bzw. 34.1 bis 34.IX zugeordnet ist. Durch diese Maßnahme werden vorteilhaft Sbromanstiegszeiten erreicht, die etwa im Bereich der Zündimpulsanstiegszeiten liegen. Die in Fig. 1 mit 56 bezeichnete Zenerdiodenkette ist vorgesehen, damit Je nach dem welche der Stromquellenl9 bzw.20 wirksam istWdie Jeweils richtigen Schweißstromverläufe erreichbar sind.The amplifiers 46 and 54 and optionally the power transistors / driver transistors are preferred of units 31 and 32 constructed as Darlington stages. In terms of speed of the power source, i.e. the current rise and fall times, it is particularly advantageous if each of the power transistors 35.1 - 5.3 or 33.1 to 33.9 has a separate Driver transistor 36.1 - 36.111 or 34.1 to 34.IX is assigned. Through this Measure are advantageously achieved Sbromanstieg times that approximately in the range of Ignition pulse rise times lie. The Zener diode chain denoted by 56 in FIG is provided so that depending on which of the current sources 19 or 20 is effective Correct welding current curves can be achieved in each case.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung is'> der in Fig. 2 veranschaullchte Schweißstromenergieverlauf erreichbar. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Halbwelle 57, also die H2lbwelle, während der die Elektrode 11 positiv ist und ..rend der die Oxydfilmentfernung erfolgt, einen Energieinhalt -schraffiert gekennzeichnet- ruf, der mindestens dreimal so groß ist, wie der Inhalt dor schweißenden ifaibwelle 58.With the device shown in FIG. 1, that in FIG. 2 visualized welding current energy curve achievable. As can be seen from Fig. 2, shows the half-wave 57, that is to say the H2lbwave, during which the electrode 11 is positive is and ..rend of the oxide film removal takes place, an energy content -hatched marked call, which is at least three times as large as the contents of the welding ifaibwelle 58.

Wie aus der Beschreibung von Fig. 1 hervorgeht, wird von den Stromquellen 19,20 her gesehen für die positive und die negative Stromhaibwelle ein rechteckförmiger Dauerimpuls erzeugt. Bezogen auf den Lichtbogen, hat es sich Jedoch herausgestellt, daß nur der positive Dauereinzelimpuls die Schweißung bewirkt.As can be seen from the description of FIG. 1, the current sources 19.20 for the positive and negative Stromhaibwelle a rectangular shape Continuous pulse generated. In relation to the arc, however, it has been found that only the positive continuous single pulse causes the weld.

Der von der Stromquelle gelieferte negative Impuls wird in eine bestimmte Anzahl von Einzelimpulsen zerlegt. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die während der negativen Halbwelle dem Lichtbogen zugeführte Energie nicht ausreichend ist, den Lichtbogen nach der Erst zündung auch aufrechtzuerhalten.The negative pulse supplied by the power source is converted into a certain Number of individual pulses broken down. This is attributed to the fact that the during The energy supplied to the arc in the negative half-wave is not sufficient, to maintain the arc after the initial ignition.

Vielmehr zeigten Messungen, daß der Lichtbogen nur für eine kurze Zeit (beispielsweise 0,04 Mikrosekunden) brennt, dann dadurch die Spannungsänderung- vom Zündgerät über die Trsigger-Leitung 59 automatisch neu gezündet wird, wieder eine kurze Zeit brennt etc. bis die durch die Stromquelle bestimmte Zeitdauer der negativen Halbwelle erreicht ist. Dabei wird vorteilhaft bei einem geringen Temperaturanstieg der Werkstückoberfläche eine ausgezeichnete Reinigungswirkung rzielt.Rather, measurements showed that the arc only lasted for a short time Time (for example 0.04 microseconds) burns, then this causes the voltage change- is automatically reignited by the ignition device via the trigger line 59, again burns for a short time, etc. until the period of time determined by the power source negative half-wave is reached. It is advantageous if there is a slight rise in temperature excellent cleaning effect on the workpiece surface.

In Fig. 4 ist dieser Verlauf des Schweißstromes veranschaulicht.This course of the welding current is illustrated in FIG. 4.

Die negative Halbwelle 60, also die Halbwelle, während der die Elektrode positiv ist und die Oxydfilmentfernung erfolgt, besteht aus mehreren Einzelimpulsen 61, während die positive Halbwelle 62 ein rechteckförmiger Einzeldauerimpuls 63 ist.The negative half-wave 60, i.e. the half-wave, during which the electrode is positive and the oxide film is removed consists of several individual pulses 61, while the positive half-wave 62 is a rectangular single duration pulse 63 is.

Die amplituden 64 bzw. 65 der Halbwellen sind bevorzugt' zwischen 0,1 und 20 Ampere und die Frequenz 66 bevorzugt zwischen 5 Hertz und 2 Kilo Hertz einstellbar. Das Tastverhältnis, also das Verhältnis der Zeit 67 zur Zeit 68 beträgt mindestens 1 zu 3 vorzugsweise 1 zu 5. Die Schweißstromanstiegszeit 69 (0,1-20 Mikrosekunden) liegt@etwa im Bereich der Anstiegszeit (0,8-20 Mikrosekunden) 70 des zu Beginn Jeder negativen Halbwelle eingeleiteten Zündimpulses 71. Je nach der Größe der Induktivitäten im Schweißkreis ist es selbstverständlich, daß die Einzel impulse 61 nicht inner bis auf 0 zurückfallen -in Fig. 4 rechts angedeutet- im Gegensatz zu dem in der Fig. 3 zu dem Schweißstromverlauf gemäß Fig. 4 zugehörigen Spannungsverlauf.The amplitudes 64 and 65 of the half-waves are preferably between 0.1 and 20 amperes and the frequency 66 preferably between 5 hertz and 2 kilo hertz adjustable. The pulse duty factor, that is to say the ratio of time 67 to time 68, is at least 1 to 3, preferably 1 to 5. The welding current rise time 69 (0.1-20 microseconds) @ is roughly in the range of the rise time (0.8-20 microseconds) 70 of the beginning of each negative half-wave initiated ignition pulse 71. Depending on the size of the inductances in the welding circuit it goes without saying that the individual pulses 61 are not internal falling back to 0 - indicated on the right in FIG. 4 - in contrast to that in FIG 3 shows the voltage curve associated with the welding current curve according to FIG. 4.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind während der negativen Halbwellen stets auf Nuil zurück gehende Spannungseinzeelimpulse 72 vorhanden. Untersuchungen haben ergeben, daß während einer Halbwellendauer von 1,4 msec. ca. 18 derartige Einzelspannungsimpulse entstehen, wobei mit Werten gearbeitet worden ist, wie sie im nachstehenden Beispiel- 1 angegeben sind.As can be seen from Fig. 3, are always during the negative half-waves Individual voltage pulses 72 which go back to Nuil are present. Have investigations show that during a half-wave duration of 1.4 msec. approx. 18 such individual voltage pulses arise, whereby values have been used as shown in the following example 1 are given.

Bei Einhaltung der erfindungsgemäß angegebenen Werte und Venhältnisse wird ein einwandfreies Wechselstrom-Feinlichtbogen Schweißen ermöglicht.If the values and ratios specified according to the invention are adhered to flawless alternating current fine arc welding is enabled.

Im Nachfolgenden werden zwei Beispiele angegeben, bei denen ein ruhig und stabil brennender Lichtbogen sowie einwandfreie Schweißnähte erreicht werden.In the following two examples are given in which a quiet and stable burning arc as well as perfect weld seams can be achieved.

Beispiel 1: Werkstück: Reinaluminium 0,5 mm Schweißart: Stumpfstoßschweißung Schweißverfahren: Mikroplasmaschweißung Plasmagas: Ar 1,5 1/min.Example 1: Workpiece: Pure aluminum 0.5 mm Type of welding: Butt joint welding Welding process: micro plasma welding plasma gas: Ar 1.5 1 / min.

Schutzgas: Ar 6,0 1/min.Shielding gas: Ar 6.0 1 / min.

Brenner: Mikroplasmabrenner-Düsenbohrung 1 mm Brennerelektrode: Wolfram-Spitzenelektrode Pliotlichtbogenstromquelle: Konstantstromquelle, Leerlaufspannung 100 V Arbeitsspannung 25 V Hauptlichtbogen.-stromquelle: Konstantstrcrnquelle Leerlaufspannung-Halbwelle 73 - 130 V Leerlaufpannung-Halbwelle 74 - 100 V Arbeitsspannung -Halbwelle 73 - 100 V puls förmig Arbeitsspannung -Halbwelle 74 25 V konstant Hauptlichtbogenstrom: Rechteckförmig Halbwelle 61 - 5 A Effektiv Halbwelle 62 - 20 A Effektiv Tastverhältnis: 1:5 Energie: Halbwelle 57 - 100 W Halbwelle 58 - 400 W Beispiel Werkstück: Aluminiumblech 0,7 mm Schweißart: Bördelschweißung Schweißverfahren: Mikroplasmaschweißung Plasmagas: Ar - 0,6 1/min Schutzgas: Ar - 6,0 1/min Brenner: Mikroplasmabrenner-Düsenbohrung 1 man Brenne relektrode: Wolfram-Spitzenelektrode Pilotlichtbogen stromquelle: Konstantstromquelle, Leerlaufspannung 100 V Arbeitsspannung 25 V Hauptlichtbogenstromquelle: Konstant stromquelle Leerlaufspannung-Haibwelle 73. - 130 V Halbwelle 74 - 100 V Arbeitsspannung Halbwelle 73 - 100 V Arbeitsspannung Halbwelle 74 - 25 V Hauptlichtbogenstrom Rechte ckf örmig Halbwelle 61 - 2,8 A Effektiv Halbwelle 62 - 15 A Effektiv Tastverhältnis: 1 : 4 Energie: Halbwelle 58 - 60 w Halbwelle 58 -300 W Bei obigen Beispielen wurde ein Leichtmetallblech verschweißt. Torch: micro plasma torch nozzle bore 1 mm Torch electrode: tungsten tip electrode Pliot arc power source: constant current source, open circuit voltage 100 V working voltage 25 V main arc current source: constant current source open circuit voltage half-wave 73 - 130 V open circuit voltage half wave 74 - 100 V working voltage half wave 73 - 100 V pulsed working voltage - half-wave 74 25 V constant main arc current: Rectangular half-wave 61 - 5 A RMS half-wave 62 - 20 A RMS duty cycle: 1: 5 energy: half-wave 57 - 100 W half-wave 58 - 400 W Example workpiece: aluminum sheet 0.7 mm Welding type: Flange welding Welding process: Micro plasma welding Plasma gas: Ar - 0.6 1 / min shielding gas: Ar - 6.0 1 / min Torch: micro plasma torch nozzle bore 1 man burner electrode: tungsten tip electrode pilot arc power source: constant current source, Open circuit voltage 100 V Working voltage 25 V Main arc power source: constant power source open circuit voltage half wave 73. - 130 V half wave 74 - 100 V working voltage Half-wave 73 - 100 V Working voltage half-wave 74 - 25 V Main arc current Rectangular half-wave 61 - 2.8 A RMS half-wave 62 - 15 A RMS duty cycle: 1: 4 energy: half-wave 58 - 60 w half-wave 58 -300 W In the examples above, a light metal sheet welded.

Es ist selbstverständlich auch möglich, beliebig andere Werkstoffe, beispielsweise V2A-Stahlbleche nach der Erfindung zu verschweißen. Bei der Verwendung von Plasmabrennern sind selbstverständlich auch andere Gaszusammenset zungen von Plasmagas und Schutzgas möglich.It is of course also possible to use any other materials, For example, to weld V2A steel sheets according to the invention. When using of plasma torches are of course also other gas compositions of Plasma gas and protective gas possible.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1Procedure for snapping thin, in particular oxide-coated ones Workpieces by means of an arc, in particular a microplasma arc, the one between a non-consumable electrode and the electrode to be welded Workpieces are supplied with an alternating tail current which has a rectangular shape having, characterized in that the amplitudes of the current half-waves between 0, 1 and 20 amps and the energy of the positive current shark wave to at least the triple the value of the energy of the negative half-wave is set.

Method according to claim 1, characterized in that the energy the positive current half-wave to four times the energy of the negative half-wave is set.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the The beginning of each negative half-wave is initiated by means of an ignition pulse.

4. The method according to any one of claims 1 to i, characterized in that that the frequency of the square-wave alternating current can be set between 5 Hz and 2 KHz is.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that argon is used as a plasma gas and a protective gas.