DE2435023A1

DE2435023A1 - Welding current source generating rectangular-wave AC - for precision welding using tungsten-inert gas or plasma

Info

Publication number: DE2435023A1
Application number: DE2435023A
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

Welding current source for generating a rectangular-wave current, esp. for precision welding using the tungsten-inert gas or plasma process, has a trigger device for starting or stabilising the positive current half-wave. The current buil-up time is similar to the trigger pulse build-up time. The welding current is pref. adjustable using controllable power transistors, a separate driving transistor being provided for each of twelve power transistors. Each power- and driving- transistor pref. form a Darlington circuit. A stable and quietly-burning arc is formed and good quality welds obtd.

Description

Kennwort: Wechselstromschweißstromquelle Wechselstromschweißstromquelle Die Erfindung betrifft eine Schweißstromquelle zur Erzeugung eines rechteckförmigen cheißstromve £Iaufes, insbesondere für das Feinschweißen nach deui WIG oder Plasmaverfahren, mit einem Zündgerät zur Zündung bzw.Password: AC welding power source AC welding power source The invention relates to a welding power source for generating a rectangular one cheißstromve £ runs, especially for fine welding according to German TIG or plasma processes, with an ignition device for ignition or

Stabilisierung der positiven Stromhalbwelle.Stabilization of the positive current half-wave.

Beim Zusammenschweißen von oxydbehafteten Werkstücken, wie beispielsweise Aluminium, 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 einer starken thermischen Belastung der Elektrode, was insbesondere bei sogenannten Feinschweißungen mittels eines WG- und Plasmalichtbogens von Nachteil ist. Es hat sich gezeigb, daß durch die starke thermische Belastung das Elektrodenende stark angeschmolzen wird und dadurch die üblicherweise vorhandene spitze Form der Elektrode sich zu einer Kugel ausbildet.When welding together oxide-based workpieces, such as Aluminum, there is a problem that the oxide film must be removed. So far has one tries to destroy this oxide film by using the workpiece as a cathode (the electrode is always positive polarized), this positive polarity of the electrode however, leads to a strong thermal load on the electrode, which in particular disadvantageous for so-called fine welding using a WG and plasma arc is. It has been shown that the electrode end due to the high thermal load is strongly melted and thereby the usually existing pointed shape of the Electrode is formed into a ball.

Die damit verbundene Vergrößerung des Elektrodenendes bewirkt jedoch eine Verengung des Gasaustrittsquerschnitts der Düse (Plasmadüse), wodurch wiederum ein instabier Lichtbegen hervorgerufen wird. in diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß bei Plasmaschweißbrennern zum Feinscheißen der Abstand zwischen Elektrodenerde und Düse also der Abstand, welcher den wirksamen Gasaustrittsquerschnitt bestimmt, nur wenige Zehntelmillimeter beträgt.However, the associated enlargement of the electrode end causes a narrowing of the gas outlet cross-section of the nozzle (plasma nozzle), which in turn an unstable arc of light is caused. in this regard it is pointed out pointed out that with plasma welding torches for fine shitting the distance between Electrode earth and nozzle so the distance that the effective gas outlet cross-section determined, 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 Plasmalichtbogeens beim Schweißen von Leichtmetallen zu verbessern, ist es aus der DOS 2 046 227 bekannt, als Schweißstrom einen rechteckförmigen Schweißwechselstrom 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 To use welding alternating current.

Die Verwendung eines derartigen Schweißstromes, insbesondere zum Schweißen von dünnen Blechen (0,01 - 3 mm) und niedrigen Stromstärken zeigte jedoch, daß der Lichtbogen weiterhin instabil ist, und daß werner, 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 (0.01-3 mm) and low currents showed that the Arc is still unstable, and that werner, 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 cs, eine Schweißstromquelle der eingangs genannten ArtX mittels der ein stabil er und ruhig brennender Lichtbogen und damit einwandreie Schweißnähte zu erreichen sind.The object of the present invention is cs, a welding power source the ArtX mentioned at the beginning by means of a stable and steady burning arc and thus perfect weld seams can be achieved.

x zu schaffen Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Stromanstiegszeit der Stromquelle etwe im Bereich der Zündimpulsanstiegszeit liegt. x to create According to the invention, this object is achieved suggested that the current rise time of the power source is in the range of the ignition pulse rise time lies.

Mit einer derartigen Stromquelle wird überraschenderweise ein selbst bei kleinen Stromstärken (0,1-5 Ampere) stabil und ruhig brennender Licht-bzw. Plasmabogen bewirkt, wodurch die gewünschten Schweißnahtgüten erreichbar sind.With such a power source, surprisingly, a self at low currents (0.1-5 amps) stable and quiet burning light or. Plasma arc causes, whereby the desired weld seam quality can be achieved.

Ferner sind bei dieser Stromquelle die Energie der negativen Halbwelle derart einstellbar, daß durch die Energie lediglich der Oxydfilm auf der Werkstückoberfläche beseitigt wird, jedoch kein Schweißen stattfindet. Auch ist damit die L'.lektrodenbelastunggeriiiger und damit die Elektrodenstar.dzeit größer.Furthermore, with this power source, the energy is the negative half-wave adjustable in such a way that the energy only causes the oxide film on the workpiece surface is eliminated, but no welding takes place. This also means that the electrode load is lower and thus the electrode start time is greater.

Die einstellbare hohe Energie der positiven, schweißenden Halbwelle führt die an sich noch vorhandene WechselstromschweiC*ang fast auf eine reine Gleichstromschweißung zurück.The adjustable high energy of the positive, welding half-wave the alternating current welding that is still present leads almost to a pure direct current welding return.

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 Erfindung wird vorgeschlagen, daß mittels der Stromquelle die Amplituden der Stronhalbwellen 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 Development of the invention is proposed that by means of the power source The amplitudes of the current half-waves are adjustable and the ratio of the positive to the negative amplitude is freely selectable.

Betreffend der Einstellbarkeit des Tastverhältnisses der positiven zur negativen Halbwelle wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dieses größer als 3 zu 1, vorzugsweise größer als 5 zu 1 ist.Regarding the adjustability of the duty cycle of the positive for the negative half-wave it is proposed according to the invention that this be greater than 3 to 1, preferably greater than 5 to 1.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eist die Stromquelle ein Zündgerät auf mit dem der Beginn der negativen Halbwelle mittels eines Zündimpulses eingeleitet werden kann. Dadurch wird die Stabilität des Lichtbogens ebenfalls unterstützt, Wesentlich ist, daß die erfindungsgemäße -den rechteckförmigen Schweißtromverlauf erzeugende Stromquelle sehr schnell ist. Darunter wird gemäß der Erfindung eine Stromquelle verstanden, bei der die Stromanstiegszelten etwa im Bereich der Zündimpulsansteigszeiten liegen. Unter der Stromanstiegszeit der Stromquelle wird die,genige Zeit verstanden, nach welcher der Strom einen Wert (Amplitude) erreicht hat, der zum Weiterbrennen des gezündeten Lichtbogens in der negativen Halbwelle ausreichend ist. BevcrzugtiRterbei eine Stromquelle, deren Stromanstiegszeiten etwa im Bereich von 0,1 bis 20 Mikrosekunden liegen. Das Zündgerät weist bevorzugt eine Impulsanstiegszeit von etwa o,8 - 20 Mikro sekunden, vorzugsweise 1-10 Mikrosekunden auf.In an advantageous development of the invention, the power source is an ignition device with which the beginning of the negative half-wave by means of an ignition pulse can be initiated. This also supports the stability of the arc, It is essential that the rectangular welding current curve according to the invention generating power source is very fast. Among them is according to the invention one Understood power source, in which the current increase tents approximately in the area of the ignition pulse rise times lie. The current rise time of the power source is understood as the sufficient time after which the current has reached a value (amplitude) that allows it to continue burning of the ignited arc in the negative half-wave is sufficient. Retired a power source whose current rise times are roughly in the range of 0.1 to 20 microseconds lie. The ignition device preferably has a pulse rise time of about 0.8-20 Microseconds, preferably 1-10 microseconds.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Stromquelle wird erSindungsgemäß vorgeschlagen, daß der rechteckförmige Schweißstrom durch ansteuerbare Leistungstransistoren verarXderbar und daß jedem Leistungstransistor ein gesonderter Treibertransistor zugeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Stromquelle sehr schnell, also die Stromanstiegszeiten klein sind.In an advantageous embodiment of the power source, it is according to the invention proposed that the square-wave welding current through controllable power transistors verarXderbar and that each power transistor has a separate driver transistor assigned. This ensures that the power source is very fast, so the Current rise times are small.

Bevorzugt sind dabei Leistungstransistor und Treibertransistor als Darlington-Stufe ausgebildet.Power transistor and driver transistor are preferred as Darlington level trained.

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

Es veranschaulicht: Fig. 1 eine Darstellung einer Stromquelle zum Plasmaschweißen gemäß der Erfindung Fig. 2 den erreichbaren Verlauf der Schweißenergie Fig. 3 den Verlauf der rechteckförmigen Schweißspannung der Stromquelle Fig. 4 den Verlauf des rechteckförmigen Schweißstromes der Stromquelle In Fig. 1 weist der schematisch dargestellte Plasmabrenner 10 eine nichtabsohmelzende Spitzenelektrode ll, 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. Das Werkstück ist mit 16 bezeichnet.It illustrates: FIG. 1 a representation of a power source for Plasma welding according to the invention Fig. 2 shows the achievable course of the welding energy Fig. 3 shows the course of the square-wave welding voltage of the power source Fig. 4 the Course of the square-wave welding current of the power source The plasma torch 10 shown schematically has a non-consumable tip electrode ll, 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. That Workpiece is denoted by 16.

Die Elektrode li ist mit dem Minuspol einer Pilot-Lichtbogen stromquelle 17 verbunden, deren Pluspol an der Brennerdüse 18 des t'lasmabrenners 13 angeschlossen ist. Ferner sind an Elektrode 11 und Werkstück 16 Plasmahauptlichtbogenstromquellen '9,20 angeschlossen, die zur Erzeugung der rechteckförmigen Schweißstrominlpulse dient. Zur Erstzündung des mit 21 bezeichneten Filot-Lichtbogen.s ist ein Zündgerät 22 und zur Zündung des Plasmahauptlichtbogens 23 ein Zündgerät 24 vorgesehen. Es ist selbstverständlich auch möglich nur ein Zündgerät für die Zündung des Pilot- und des Hauptlichtbogens vorzusehen, welches zuerst den Pilotlichtbogenstromkreis und dann in den Hauptlichtbogenstromkreis einschaltbar ist Bevorzugt wird als Zündgerät ein elektronisches Zündgerät verwendet9 wie es beispielsweise in der DAS 1 615 363 beschrieben ist.The electrode left is connected to the negative pole of a pilot arc power source 17 connected, the positive pole of which is connected to the burner nozzle 18 of the torch 13 is. Furthermore, plasma main arc current sources are at electrode 11 and workpiece 16 '9, 20 connected, which are used to generate the rectangular welding current input pulses serves. An ignition device is used for the initial ignition of the Filot arc designated by 21 22 and an ignition device 24 is provided for igniting the main plasma arc 23. It it is of course also possible to have just one igniter for igniting the pilot and the main arc, which is the pilot arc circuit first and can then be switched into the main arc circuit. The preferred ignition device an electronic ignition device is used9, for example in DAS 1 615 363 is described.

Die Pilot-Lichtbogenstromquelle 17 ist als Konstantspannungsstromquelle mit einer Leerlaufspannung von 100 Volt ausgebildet und weist einen Drehstromtransformator 25 mit nachgeschaltetem Gleichrichter 26 aur, 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 power source 17 is a constant voltage power source designed with an open circuit voltage of 100 volts and has a three-phase transformer 25 with a downstream rectifier 26 aur, 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 Hauptllchtbogenstromquellen 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 Halbleitereinheiten 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 each semiconductor units 31 or

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

Jedem der Leistungstransistoren 33.1 bis 33.9 ist ein gesonderter Treibertransistor 34.1 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 36.1 - 36.III 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 34.1 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 36.1 - 36.III 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 Leerlauf spannung 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 rechteckförmiger. Stromes sind Steuereinheiten vorgesehen, die um 180 Grad phasenverschobene rechteckfrmige Steuersignale an die Treibertransistoren 34.I bis 34.X bzw. 36.1 - 36 III abgeben. Der Aufbau der Steuereinheit sowie deren Funktionsweise wird nachstehend erläutert.To create the rectangular. Control units are provided the 180 degree phase shifted rectangular control signals to the driver transistors Submit 34.I to 34.X or 36.1 - 36 III. 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 38 entladbaren Kondensator 39 besteht werden sägezahnförmige Impulse'deren Frequenz mittels des Widerstandes 40 einstellbar ist 1erzeugt. Diese Signale werden einem Umformer 41 zugeftAhrt, 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 44 welcher in an sich bekannter Weise mit Schalttransistoren 45 aufgebaut ist, nachgeschaltet. Im Schmitt-Trigger werden die Trapezimpulse in rechteckförmige Ausgangs signale 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 16 verbunden.By means of a sawtooth generator 37, which essentially consists of a If there is a capacitor 39 which can be discharged via a DIAC 38, sawtooth-shaped pulses are produced Frequency adjustable by means of the resistor 40 is generated. These signals are to a converter 41, which has 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 44, which is constructed in a manner known per se with switching transistors 45, connected downstream. In the Schmitt trigger, the trapezoidal pulses are converted into rectangular 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 16 connected.

Ferner wird das-Ausgangssignal der Verstärkerstufe 46 über einen, mit den Treibertransistoren 36.1 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 36.1 to 36.3 lying 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 lIalbwelle 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 of the positive half-wave allows.

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 Nullpunkt 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 Ausfünrungsbeispiel ist als Verzögerungsglied eine Zenerdiode 52 vorgesehen. Das so gebildete rechteckförmige Ausgangssignal wird über einen Schmitt-Trigger 53, welcher entsprechend dem Schmitt-Trigger 44 aufgebaut ist, einerVerstärkerstufe 54 zugeführt. Das Potentiometer 55 der Verstärkerstufe 54 dient zur Verstellung der Amplitude der positiven Stromhalbwellen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 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 led> which advantageously ensures that the second control signal only then takes effect at the power stage 31 when the negative half-wave reaches its zero point 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 triggered via a Schmitt trigger 53, which is constructed in accordance with 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 Schnelligkeit der Stromquelle also der Strom&nstiegs-tind Strornabfallszeiten ist es besonders vorteilhaft, wenn jedem der Leistungstransistoren 35.1 - 35.3 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 Stromanstiegszeiten erreicht, die etwa im Bereich der -Zündimpulsanstiegszeiten liegen. Die in Fig. 1 mit 56 bezeichnete Zenerdiodenkette ist vorgesehen, damit. je nach dem welche.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 The power source so the power rise and fall times it is special advantageous if each of the power transistors 35.1-35.3 or 33.1-33.9 a separate driver transistor 36.1-36.111 or 34.1-34.IX is assigned. By this measure, current rise times are advantageously achieved, which are approximately in Range of ignition pulse rise times. The Zener diode chain denoted by 56 in FIG is provided so. depending on which one.

der Stromquelle 19 oder 20 wirksam ist die jeweils richtigen Schweißstromverläufe erreichbar sind.the power source 19 or 20 is effective in each case the correct welding current curves are attainable.

Mit der in Fig. 1 darÖestellten Stromquelle ist der in Fig. 2 veranschaulichte Schweißstromenergieverlauf erreichbar. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Halbwelle5y, also die Halbwelle, während der die Elektrode 11 positiv ist und während der die Oxydfilmentfernung erfolgt, einen Energieinhalt -schraffiert gekennzeichnet- auf, der mindestens dreimal so klein ist, wie der Inhalt der schweißenden Halbwelle 58.With the power source illustrated in FIG. 1, that illustrated in FIG Welding current energy curve achievable. As can be seen from Fig. 2, the half-wave 5y, so the half-wave during which the electrode 11 is positive and during which the Oxide film removal takes place, an energy content - marked hatched - on, which is at least three times as small as the content of the welding half-wave 58.

Wie aus der Beschreibung von Fig. 1 hervorgeht, wird von den Stromquellen 19,20 her gesehen für die positive und die negative tromhalbwelle 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 current half-wave, a rectangular one 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 zugefwXrte 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 -durch die Spannungs änderung- vom vom Zündgerät über die Trigger-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 erzielt.Rather, measurements showed that the arc only lasted for a short time (for example 0.04 microseconds) burns, then -by the voltage change- is automatically re-ignited by the igniter 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 the workpiece surface achieves an excellent cleaning effect.

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.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.

ein rechteckförmiger Einzeldauerimpuls 63 ist. is a rectangular single duration pulse 63.

Die Amplituden 64 bzw. 65 der Halbwellen sind bevorzugt zsche 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 3j vorzugsweise 1 zu 5. Die Schweißstromanstiegszeit 69 (0,1-20 Mikrosekunden) liegt:twa im Bereich der Anstiegszeit (0,8-20 Mikrosekunden) 70 des zu Beginn jeder negativen Halbwelle eingeleiteten Zürdimpulses 71. Je nach der Größe der Induktivitäten im Schweißkreis ist es selbstverständlich, daß die Einzel impulse 61 nicht immer bis auf O zurückfallen -in Fig. 4 rechts angedeutet- im Gegensatz zu dem in der Fig. 3 zu dem Schweißstromverlauf gemäß Fig 4 zugehörigen Spanüungsverlauf.The amplitudes 64 and 65 of the half waves are preferably 0.1 and 20 amperes and the frequency 66 preferably adjustable between 5 hertz and 2 kilohertz. The pulse duty factor, that is to say the ratio of time 67 to time 68, is at least 1 to 3j preferably 1 to 5. The welding current rise time 69 (0.1-20 microseconds) lies: roughly in the range of the rise time (0.8-20 microseconds) 70 of the beginning of each negative half-wave introduced Zürdimpulses 71. Depending on the size of the inductances In the welding circuit it goes without saying that the individual pulses 61 are not always falling back to O - 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.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind während der negativen Halbwelle stets auf Nul' zurück gehende Spannungseinzelimpulse 72 vorhanden. Untersuchungen haben ergeben, daß während einer ifalbwellendauer ron 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-wave Individual voltage pulses 72 which go back to zero 'are present. Have investigations show that during a half-wave duration of ron 1.4 msec. approx. 18 such individual voltage pulses are created using values such as those in the example below 1 are given.

Bei Einhaltung der erfindungsgemäß angegebenen Werte und Verhältnisse wird ein einwandfreies Wechselstrom-Feinlichtr bogen 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 in.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 in.

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

Brenner: Mikroplasmabrenner-Düsenbohrung 1 mm Brennerelektrode: Wol.fram-Spitzenelektrode Pilotlichtbogenstromquelle: Konstantstromquelle, Leerlaufspannung 100 V Hauptlichtbogen- Arbeitsspanung 25 V stromquelle: Kcns'cant3tromqueile Leerlaufspannung-Halbwelle 73 - 130 V Leerlaufspannung-Halbwelle 74 - 100 V Arbeitsspannung -Halbv1elle 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 2: Werkstück: Aluminiumblech 0,7 mm Schweißart: Bördelschweißung Schweißverfahren: Mikroplasmaschweißung Plasmagas: Ar -0,6 1/min Schutzgas: Ar - 6,o 1/min Brenner: Mikroplasmabrenner-Düsenbohrung 1 mm Brennerelektrode: Wolrram-Spitzenelektode Pilotlichtbogenstromquelle: Konstantstromquelle, Leerlaufspannung 100 V Arbeitsspannung 25 V Hauptlichtbogen-Stromquelle: Konstantstromquelle LeerlauSspannung-Halbwelle 73 - 130 V Halbwelle 74 - 100 V Arbeitsspannung Halbwelle 73 - 100 V Arbeitsspannung Halbwelle 74 - 25 V Hauptlichtbogenstrom: Rechteckförmig 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 Pilot arc current source: constant current source, open circuit voltage 100 V main arc Working voltage 25 V power source: Kcns'cant3tromqueile 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 2: 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, o 1 / min Torch: micro plasma torch nozzle bore 1 mm torch electrode: tungsten tip electrode Pilot arc current source: constant current source, Open circuit voltage 100 V Working voltage 25 V Main arc power source: constant current source No-load 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 Gaszusammensetzungen 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

1. Welding power source for generating a rectangular welding current curve, especially for fine welding according to the TIG or plasma process, with a Ignition device for the ignition or stabilization of the positive current half-wave, thereby characterized in that the current rise time of the power source is approximately in the region of the ignition pulse rise time lies.

2. Welding power source according to claim 1, wherein the welding current through controllable power transistors is changeable, characterized in that each Power transistor (33.1 - 33.9 or 35.1 - 35.3) a separate driver transistor (34.I-34.X or 36.I - 36.III) is assigned.

3. Welding power source according to claim 2, characterized in that each power transistor and the driver transistor designed as a Darlington stage are