DE2755232A1

DE2755232A1 - Schweisstromquelle zum verschweissen sich mit unterschiedlichem luftspalt gegenueberliegender werkstuecke

Info

Publication number: DE2755232A1
Application number: DE19772755232
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Altstetter; Franz-Josef Dipl Ing Ganowski; Norbert Pache
Original assignee: Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
Current assignee: KUKA AG
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1977-12-10
Publication date: 1979-06-13
Also published as: FR2411059A1; SE7812555L; ES475694A1; JPS54107452A; IT1100618B; BR7808037A; IT7830658A0; GB2010029A

Description

Ol Karlsruhe, 07.12.1977 Z_JP/_Z/p₂

INDUSTRIE-WERKE KARLSRUHE AUGSBURG Aktiengesellschaft

Gartenstraße 71 7500 Karlsruhe 1

Schweißstromquelle zum Verschweißen sich mit unterschiedlichem Luftspalt gegenüberliegender Werkstücke

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schweißstromquelle zur Anwendung beim Verschweißen von sich mit unterschiedlichem Luftspalt gegenüberliegenden Werkstücken.

Beim Schweißen mit dem elektrischen Lichtbogen wird die hohe Temperatur des elektrischen Lichtbogens zum Anschmelzen des Werkstoffes ausgenutzt. Da nun für den elektrischen Lichtbogen Spannungen in der Größenordnung bis max. 100 Volt bei Stromstärken bis 1000 Ampere benötigt werden, müssen die aus dem Ortsnetz zur Verfügung stehenden Ströme, die

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bei 220 bzw. 380 Volt anstehen, umgeformt werden. Der Umformung dieser elektrischen Größen dienen sogeannnte Schweißstromquellen.

Da nun mit ein und derselben Schweißstromquelle bei unterschiedlichen Randbedingungen sowohl hinsichtlich der zu verschweißenden Werkstücke als auch hinsichtlich der elektrischen bzw. elektronischen Verhältnisse zu arbeiten ist, können diese Schweißstromquellen auch innerhalb gewisser Grenzen verändert, d.h. nachgeregelt werden.

Als Parameter, die bei der Regelung einer Schweißstromquelle zu berücksichtigen sind, sollen beispielsweise genannt werden: Form einer Schweißnaht, Luftspalt zwischen den zu verschweißenden Werkstücken, Abstand zwischen Schweißbrenner und Werkstück, Art des Umgebungsgases.

Von den genannten Parametern beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit dem Luftspalt zwischen den miteinander zu verschweißenden Werkstücken. Der speziellere Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist bei dem unter dem Begriff Magnetarc-Schweißen bekanntgewordenen Schweißverfahren zu suchen, wie es beispielsweise in der DT-PS 23 21 070 beschrieben ist.

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Bei diesem Schweißverfahren ist es bisher an sich erforder-

Teile

lieh, daß die Enden der miteinander zu verschweißenden parallel zueinander geführt sind. Bei einer Abweichung von dieser Parallelführung, das gleichbedeutend ist mit einem ungleichen Luftspalt, besteht die Gefahr, daß der zwischen den Werkstücken brennende Lichtbogen abreißt. Es versteht sich von selbst, daß diese Unzulänglichkeit das Anwendungsspektrum des Magnetarc-Schweißverfahrens einengt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht mithin darin, das Magnetarc-Schweißverfahren universeller anwendbar zu machen. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die erwähnte Unzulänglichkeit des Abreißens eines Lichtbogens auch bei den anderen Elektro-Schweißverfahren bekannt ist, so daß die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende allgemeine Aufgabe darin besteht, eine Schweißstromquelle zu konzipieren, die ein kontinuierliches und qualitativ gleichbleibendes Schweißen auch bei veränderlichem Luftspalt ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schweißstromquelle eine solche Arbeitskennlinie hat, daß bei einer Nachregelung der Schweißspannung in Abhängigkeit von der Breite des Luftspalts der Schweißstrom annähernd konstant bleibt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert:

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Fig. 1 a zeigt zwei auch bisher problemlos zu verschweißende Rohrenden;

Fig. 1 b zeigt zwei aufgrund der vorliegenden Erfindung verschweißbare Rohrenden;

Fig. 2 zeigt die Arbeitskennlinie der erfindungsgemäß vorgesehenen bzw. ausgebildeten SchweiBstromguelle;

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild der der Erfindung zugrundeliegenden Schweißstranque He.

In Fig. 1 a sind zwei Rohrenden dargestellt, die einerseits sowohl jeweils eben abgelängt sind, als auch sich im definierten Luftspalt-Abstand gegenüberliegen. Die Verschweißung derartig ausgebildeter und angeordneter Rohrenden ist seit langem problemlos.

In Fig. 1 b sind zwei Rohrenden dargestellt, die wohl - in Bezug auf die Zeichnung - am unteren Spalt ohne weiteres miteinander verschweißbar sind. Wird jedoch der Lichtbogen radial am Umfang der Rohrenden herumgeführt, so reißt er gegebenenfalls dann ab, wenn der Luftspalt ein bestimmtes MaB überschrei· tet, wenn also die elektrische Energie zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens nicht ausreicht. Auf jeden Fall ist aufgrund des unterschiedlichen Luftspalts die Qualität der Schweißnaht ungleich.

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In Fig. 2 ist die - ausgezogen gezeichnete - Arbeitskennlinie einer erfindungsgemäßen Schweißstromquelle dargestellt, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß bei zunehmendem Luftspalt und damit zunehmendem Widerstand die Schweißspannung bei im wesentlichen gleichbleibendem Schweißstrom erhöht wird. (Gestrichelt ist die Arbeitskennlinie einer konventionellen Schweißstromquelle dargestellt.) Die erfindungsgemäße Schweißstromquelle ist mithin durch einen extrem hohen Spannungsabfall bei geringen Stromänderungen charakterisiert. Dies wird dadurch erreicht, daß der Schweißstromtransformator so gewickelt ist, daß zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung ein hohes Streufeld entsteht. (Man spricht diesbezüglich auch von einer weichen Kopplung.)

Auf dieser Grundlage lassen sich nun Rohrenden der in Fig. 1 dargestellten Art miteinander verschweißen. Aufgrund des im wesentlichen konstanten Schweißstroms bei unterschiedlichen Spannungen läßt sich auch die für eine Anwendung bei automatischen Schweißanlagen erforderliche gleichbleibende Schweißqualität von Schweißteil zu Schweißteil erzielen.

In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild der der Erfindung zugrundeliegenden Schweißstromquelle dargestellt. Die links dargestellten Eingangsklemmen einer Gleichrichteranordnung G sind mit der Sekundärseite eines primärseitig von einer Wechselspannung gespeisten Transformators T verbunden. Dieser

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Transformator ist so dimensioniert, daß er eine extrem hohe Leerlaufspannung zuläßt. Die am Ausgang der Gleichrichteranordnung G anstehende Schweißgleichspannung dient der Zündung und Aufrechterhaltung eines Lichtbogens L, wobei nun im Stromkreis zwischen Gleichrichteranordnung G und Lichtbogen L ein Widerstand R liegt, der als Arbeitswiderstand für den elektrischen Lichtbogen dient. Dieser Widerstand wirkt im Sinne einer Versteilerung der Kennlinie, d.h. einer Erhöhung des Spannungsabfalls.

Die Wirkungsweise dieser Konfiguration ist nun so, daß aus einer Luftspaltveränderung und sich daraus ergebender Widerstandsänderung am Lichtbogen eine solche Schweißspannungsänderung resultiert, daß der Lichtbogen aufrechterhalten bleibt.

Obwohl nun also aufgrund der Veränderung des Luftspalts sich der Gesamtwiderstand geändert hat, fließt über den Lichtbogen im wesentlichen stets der gleiche Schweißstrom. Damit lassen sich nun ungleiche Luftspalte zwischen den zu verschweißenden Werkstücken mit gleicher Schweißqualität verschweißen.

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Leerseite

Claims

Karlsruhe, 07.12.1977 ZJP/Z/fe PATENTANSP Rl) CHE

1. \ Über einen Transformator gespeiste Schweißstromquelle zur Anwendung beim Verschweißen von sich mit unterschiedlichem Luftspalt gegenüberliegenden Werkstücken,

gekennzeichnet

durch eine solche Arbeitskennlinie, daß bei einer Änderung des Luftspalts der Schweißstrom annähernd konstant bleibt.

2. Schweißstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Transformator so gewickelt ist, daß aus geringen Stromänderungen hohe Spannungsänderungen resultieren.

3. Schweißstromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß im Stromkreis zum Lichtbogen ein Widerstand angeordnet ist.

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