DE4023155A1

DE4023155A1 - Wechselstrom-schutzgaslichtbogenschweissverfahren mit verbrauchbarer elektrode und vorrichtung dafuer

Info

Publication number: DE4023155A1
Application number: DE4023155A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Mita; Tsuneo Shinada; Takayuki Kashima
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2010-07-21
Also published as: US5225660A; DE4023155C2; US5349159A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtbogenschweißen, insbe sondere auf ein Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit verbrauchbarer Elektrode und eine Vorrichtung dafür.

Der Stand der Technik lehrt ein Schweißverfahren, bei dem ein Gleichstrom von einer Elektrode (hiernach als Draht bezeichnet) mit posi tiver Polarität so zu einem Grundmetall geleitet wird, daß der mittlere Schweißstrom durch Variieren der Periode des Grundstroms gesteuert wird, während sein Spitzenstrom, seine Spitzenstromdauer und Grund strom festgehalten werden, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift 56-165564 offengelegt ist. Es ist dann möglich, die an der Spitze des Drahtes gebildeten Tröpfchen auf einen Schmelzpool zu übertragen, wo durch ein Schweißen ermöglicht wird, das weniger von Spritzen beein trächtigt wird.

Um eine verbesserte Lichtbogenstabilität für einen kleinen, mittle ren Schweißstrom zu erhalten, legt die japanischen Offenlegungsschrift 59-50672 ein Schweißverfahren offen, bei dem ein erster elektrischer Puls das Tröpfchen von dem Draht transportiert und ein zweiter elektri scher Puls das Verschwinden des Lichtbogens verhindert, das dem Bren nen des Drahtes an der Spitze aufgrund des ersten Pulses folgt.

In einem Schweißverfahren mit sogenannter umgekehrter Polarität, bei dem der Draht eine positive Polarität und das Grundmetall eine nega tive Polarität erhält, wird ein im wesentlichen gerader Lichtbogen zwi schen der Drahtspitze und einem Punkt der Oberfläche (Kathodenpunkt) des Grundmetalls unmittelbar unterhalb der Drahtspitze im Falle eines ho hen Schweißstroms erzeugt, während der Kathodenpunkt und folglich der Lichtbogen selbst weit auf der Oberfläche des Grundmetalls im Falle eines kleinen Schweißstroms umherschweift, so daß der Lichtbogen verschwin den kann, wenn er zu lang wird.

Aus diesen Gründen kann der mittlere Schweißstrom im besagten ersten Stand der Technik nicht kleiner gemacht werden als ein bestimm ter Grenzwert, und ein Verschwinden des Lichtbogens konnte im besagten zweiten Stand der Technik nicht hinreichend verhindert werden.

Die japanische Offenlegungsschrift 57-130770 legt ein Verfahren zum Übertragen des Tröpfchens in den Schmelzpool synchron mit der Spitze des Schweißstroms, der von einer positiven Elektrode (Draht) auf ein negatives Grundmetall geleitet wird und periodisch zwischen einem Maximum (Stromspitze) und einem Minimum (Grundstrom) variiert wird, offen.

Für ein weiteres Verständnis wäre es angebracht, hier eine allge meine Beziehung zwischen der Polarität des Drahts und dem Verhalten des Lichtbogens zu beschreiben. Wenn der Draht eine positive Polarität be sitzt, wird ein ziemlich unbewegliches, positives Ende des Lichtbogens an dem unteren Ende des auf der Drahtspitze gebildeten Tröpfchens geformt. Als Ergebnis ist der Lichtbogens gut gebündet.

Wenn auf der anderen Seite der Draht eine negative Polarität er hält, wird ein von dem Tröpfchen divergierender Lichtbogen gebildet, da bewegliche, negative Enden des Lichtbogens dann über die gesamte Ober fläche des Tröpfchens gebildet werden. Wenn daher die Polarität des Drahts von plus nach minus geändert wird, nimmt der Druck des Lichtbo gens, wie in Fig. 14 gezeigt, von Kurve a nach Kurve b ab, so daß ein Schmelzen des Grundmetalls unterdrückt wird: Wenn jedoch der Draht nur auf minus gehalten wird, wird ein viel zu großes Tröpfchen gebildet, da die geschmolzene Drahtmenge durch die Polarität des Drahtes, wie in Fig. 15 gezeigt, gesteuert wird, und daher wird der Lichtbogen instabil.

Es sollte festgehalten werden, daß die Verwendung eines Wechsel stroms, der das Wechseln der Polaritäten Plus und Minus für den Draht ermöglicht, eine stabile Lichtbogenkonfiguration ermöglicht, während er das Schmelzen des Grundmetalls verhindert.

In einem Schweißverfahren mit sogenannter umgekehrter Polarität, bei dem der Draht positiv und das Grundmetall negativ gehalten wird, weist der Lichtbogen einen größeren Druck auf verglichen mit dem Schweißen mit positiver Polarität, bei dem der Draht negativ und das Grundmetall positiv gehalten wird, und erzeugt folglich ein tieferes Ein dringen in das Grundmetall und möglicherweise ein Abschmelzen des Me talls, wenn es eine dünne Metallplatte ist. Dies ist der Fall bei Metallen wie Aluminium mit einem niedrigen Schmelzpunkt.

Beim Metall-Inertgas-(MIG)-Schweißen mit Kupferdraht muß exzessi ves Schmelzen des Grundmetalls mit großer Sorgfalt vermieden werden, da es eine Infiltration des Kupfers in das Grundmetall bewirkt und in Schweißbrüchen resultiert.

Ein Unterdrücken des Schmelzens des Grundmetalls ist ebenfalls wünschenswert zur Verringerung der Verdünnungsrate im Falle von Auf tragschweißen von verschiedenen Metallen.

In der japanischen Offenlegungsschrift 1-186279 wird ein Wech selstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit sich verbrauchender Elektrode und eine Vorrichtung dafür offengelegt, bei dem die Wechsel stromfrequenz geeignet für eine bestimmte Drahtzuführrate gewählt wird, zusammen mit einer Periode und einem Wert für den Strom mit umge kehrter Polarität, der für das Schutzgas und die Materialeigenschaften und den Durchmesser des verwendeten Drahts geeignet ist, wobei die Werte für die Ströme mit normaler und inverser Polarität basierend auf der detektierten Lichtbogenspannung zum Konstanthalten der Lichtbogen länge gesteuert werden.

Das oben erwähnte Schweißverfahren nach dem Stand der Technik hat jedoch folgende Nachteile. Das Schweißverfahren nach dem Stand der Technik verwendet rechteckförmigen Wechselstrom, der nicht perfekt rechteckförmig ist, wie in Fig. 21 durch die gepunktete Kurve gezeigt, sondern eher trapezförmig ist, wie durch die durchgezogene Kurve ge zeigt. Das ist in der Tatsache begründet, daß bei tatsächlichen Schweiß verfahren die Induktanzen und Widerstände des Stromkabels, das übli cherweise 10 bis 20 m lang ist, die Wellenformen beeinträchtigen. In Fig. 21 stellen die Ordinate und die Abzisse jeweils den Strom und die Zeit dar. Die Figur zeigt, daß die Lichtbogenpolarität direkt ist, wenn der Schweißdraht negativ (EN) ist, während die Polarität umgekehrt ist, wenn der Schweißdraht positiv (EP) ist. I_EP ist der Wert oder die Höhe der rechteckigen Stromkurve in der umgekehrten Polarität; T_EP ihre Dauer, während I_EN die Höhe der Kurve in der direkten Polarität ist; und T_EN ihre Dauer, wobei angenommen wird, daß I_EP<I_EN.

Bei solchen trapezförmigen Stromkurven ist es nicht möglich, einen Wechselstrom aufrecht zu erhalten, wenn die Periode T_EN verkürzt wird und die Wechselstromfrequenz erhöht wird, um die Forderung nach einer erhöhten Drahtzuführrate zu erfüllen, da das für die Umkehrung der Po larität erforderliche Zeitintervall dann nicht sichergestellt ist, was zu einem Gleichstrom führt, wie in Fig. 22 gezeigt. Weiterhin wird die Periode T_EN ihre Konstanz verlieren, wenn der Strom von Wechselstrom zu Gleich strom wechselt, da die Flanken der trapezförmigen Kurve von der Länge und der Anordnung des verwendeten Schweißkabels beeinflußt werden.

Weiterhin ändert sich bei einem Schweißsteuerungsverfahren, bei dem die Bogenlängr konstant zu halten ist, wie bei dem oben erwähnten Stand der Technik, die Stromkurvenform wie in den Fig. 23 und 24 gezeigt. Wenn die Bogenlänge kürzer wird, wird der elektrische Strom er höht, um mehr Draht zu schmelzen, um die Bogenlänge wieder herzustel len, und wenn die Bogenlänge zu groß wird, wird der Strom verringert um weniger Draht zu schmelzen, um die Bogenlänge wieder herzustellen, so daß die Amplitude des Stroms sich mit der Bogenlänge ändert. Folglich sind die Wechselstromintervalle Gleichstromintervallen vermischt, wie in Fig. 25 gezeigt, während die Periode T_EN der Kurve mit direkter Polarität verkürzt wird.

Da Wechsel- und Gleichstromkonfigurationen äußerst verschieden sind, wird die Koexistenz von Wechsel-und Gleichstromlichtbögen zu Fluktuationen beim Eindringen und Schmelzen des Drahts führen, was Schweißfehler wie Überlappung und fehlende Verbindung verursacht. Au ßerdem würde eine plötzliche Änderung der Lichtbogenkonfiguration die Schweißer durcheinander bringen und die Durchführbarkeit des Schwei ßens deutlich mindern.

In einem Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit nicht verbrauchbarer Elektrode, wie es in der japanischen Offenlegungs schrift 1-100672 offengelegt ist, wird entweder eine Polarität EP (bei der die Elektrode positiv ist) oder eine Polarität EN (bei der die Elek trode negativ ist) aufrecht erhalten, bis ein Lichtbogen gezündet ist, aber der Strom wird unmittelbar nach dem Zünden des Lichtbogens von Gleichstrom zu Wechselstrom geschaltet. Diese Veröffentlichung behandelt nicht Schweißverfahren, bei denen der Lichtbogen durch Berühren der Elektrode auf dem Grundmetall gezündet wird, da ein Hochfrequenz-Wech selstrom in dem Wechselstromschweißverfahren mit nicht verbrauchbarer Elektrode verwendet wird.

Bei einem kommerziellen Gleichstrom-Schutzgaslichtbogenschweißap parat mit verbrauchbarer Elektrode wird die Ausgangsleistung für die Lichtbogenzündung höher als der normale Ausgangsleistungswert einge stellt.

Obwohl ein solches Gleichstrom-Schweißverfahren mit verbrauchba rer Elektrode die Lichtbogenzündung mit der verbrauchbaren Elektrode in Kontakt mit dem Grundmetall behandelt, ist es auf Gleichstromschweißen beschränkt und kein Umschalten der Polarität wird verwendet.

Es sollte festgestellt werden, daß, da das Eindringen bei der EN- Polarität geringer ist als bei der EP-Polarität, das Umschalten der Draht polarität unmittelbar nach dem Zünden des Lichtbogens leicht zu Schweißmängeln und/oder Überlappungen im Bogenzündbereich führt. Da der Strom auf Null gebracht und dann in umgekehrter Polarität erhöht wird, kann ein solches Umschalten der Polarität den anfänglichen Bogen zerstören und einen Bogen wiederzünden, wodurch ein an sich schon in stabiler Zündungsbogen noch instabiler wird.

Die Erfindung ist ausgerichtet, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden. Denn es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Schutz gaslichtbogenschweißverfahren mit verbrauchbarer Elektrode und eine Vorrichtung dafür zur Verfügung zu stellen, das frei ist von einem Um herwandern des Lichtbogens oder unerwünschten Verschwinden des Lichtbogens bei einem kleinen Schweißstrom und das ein Schweißen hoher Qualität und verbesserte Schweißhandhabung zur Verfügung stellen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Schutzgaslichtbogen schweißverfahren mit verbrauchbarer Elektrode und eine Vorrichtung dafür mit einer unterdrückter Infiltration in das Grundmetall zur Verfü gung zu stellen, wodurch eine verbesserte Durchführbarkeit beim Schwei ßen von Metall mit niedriger Schmelztemperatur und beim Auftragsschwei ßen erreicht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Wechselstrom-Gleich strom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauchbarer Elektrode zur Verfügung zu stellen, der sowohl mit Gleich- als auch mit Wechsel strömen betreibbar ist, aber ein Vermischen von Gleich- und Wechselströ men ausschließt, wodurch eine verbesserte Handhabung beim Schweißen erreicht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum glatten Zünden eines stabilisierten Lichtbogens zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgaben beim Schutzgaslichtbogenschweißen mit verbrauch barer Elektrode können erfindungsgemäß durch Anlegen eines Wechsel stroms, wie in Fig. 1 gezeigt, an einen Draht und ein Grundmetall gelöst werden, wobei die Periode T_EN, während der der Draht negativ gehalten wird, verringert/vergrößert wird in Abhängigkeit von der Drahtzuführ rate, unter den Bedingungen, daß die Periode T_EP, während der der Draht positiv gehalten wird, der Wert des Stroms I_EP während T_EP und der Stromwert I_EN während der Periode T_EN konstant gehalten werden, mit I_EP höher als ein vorgegebener, kritischer Ausgangswert und I_EN niedriger als ein vorgegebener, kritischer Ausgangswert.

Während der Periode T_EP ist der Strom I_EP hoch und der Katho denpunkt des Lichtbogens wird auf dem Grundmetall direkt unter der Drahtspitze gebildet. Als Ergebnis wird ein praktisch gerader Bogen zwi schen ihnen erzeugt. Auf der anderen Seite ist der Strom während der Periode T_EN niedrig. Nichtsdestoweniger wird der Bogen praktisch gerade erzeugt, da der Kathodenpunkt des Bogens auf der Drahtspitze gebildet wird, wodurch er kein Umherwandern oder unerwünschtes Verschwinden des Lichtbogens zeigt.

Durch Variation der Länge der Periode T_EN kann der mittlere Schweißstrom variiert werden, und die an der Drahtspitze gebildeten Tröpfchen können synchron mit der Periode T_EP in den Schmelzpool be wegt werden.

Zum Lösen der zweiten, obigen Aufgabe legt das erfindungsgemäße Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit verbrauchbarer Elektrode einen Wechselstrom zwischen der verbrauchbaren Elektrode und dem Grundme tall an und umfaßt einen Schritt zum periodischen Wiederholen einer Se quenz einer ersten positiven Elektrodenperiode, während der ein Strom mit einem ersten Wert höher als ein bestimmter, kritischer Strom erzeugt wird, einer zweiten positiven Elektrodenperiode, während der der Strom des ersten Werts auf einen zweiten, niedrigeren Wert reduziert wird, und einer dritten negativen Elektrodenperiode, während der ein Strom mit einem dritten Wert erzeugt wird, wobei die verbrauchte Elektrode nega tiv gehalten wird, und einen Schritt zum Erzeugen eines Stroms mit einem vierten Wert, der höher ist, als der erste Stromwert, bis die Bogenspan nung einen vorbestimmten Wert übersteigt, für den Fall, daß die Bogen spannung zwischen der verbrauchbaren Elektrode und dem Grundmetall unter den vorgegebenen Wert während der ersten positiven Elektrodenpe riode fällt.

Die negative Elektrodenperiode kann vorteilhafterweise verlän gert/verkürzt werden, abhängig von der Drahtzuführrate und den vorge gebenen Lichtbogenspannung.

Außerdem umfaßt der Schutzgaslichtbogenschweißapparat nach der vorliegenden Erfindung eine Gleichstromquelle, eine Ausgangseinstellvor richtung zum Einstellen des Ausgangs der Stromquelle auf wenigstens vier verschiedene Werte, eine Stromsteuerungsvorrichtung, zum Steuern der Gleichstromquelle (mittels der Ausgangseinstellvorrichtung), einen In verter zum Umwandeln des Ausgangs der Gleichstromquelle in Wechsel strom, eine Periodeneinstellvorrichtung, die mit dem Inverter verbunden ist, zum Einstellen der positiven Elektrodenperiode und der negativen Elektrodenperiode, eine Periodensteuerungsvorrichtung zum Bereitstellen von periodischen Signalen, die die negativen und positiven Perioden an zeigen, für die Stromsteuerungsvorrichtung und den Inverter, eine Span nungsdetektiervorrichtung zum Detektieren der Lichtbogenspannung zwi schen der verbrauchbaren Elektrode und dem Grundmetall, eine Schalt vorrichtung zum Auswählen von zwei der vier Stromwerte, die von der Ausgangseinstellvorrichtung eingestellt worden sind, basierend auf dem detektierten Wert der Spannungsdetektionsvorrichtung.

Fig. 11 zeigt eine Charakteristik der Ausgangsleitung, die in dem erfindungsgemäßen Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit verbrauchba rer Elektrode verwendet wird. Bei Verwendung eines Ausgangs-Wechsel stroms zwischen dem verbrauchbaren Draht, der eine Elektrode bildet, und dem Grundmetall, wenn der Lichtbogen in einem stabilen Zustand ist, wird die in Fig. 11 gezeigte negative Periode T_EN verkürzt/verlängert in Abhängigkeit von der Abnahme/Zunahme der Drahtzuführrate, unter der Bedingung, daß die folgenden fünf Parameter für vorgegebene Materialei genschaften und die Drahtgrößen konstant gehalten werden. Diese Para meter sind: eine erste Periode T_EP, während der die Polarität des Drahts positiv gehalten wird; der Strom I_EP durch den Draht höher als eine ge gebener, kritischer Strom (oder minimaler Strom, bei dem sich die Über tragung von Schweißmaterial von der Drahtspitze von Tröpfchenübertra gung zu Sprühübertragung ändert) während der Periode T_EP; eine zweite Periode T_ER, während der der Strom von I_EP auf einen Wert I_ER unter den kritischen Strom verringert wird; der Stromwert I_ER, wobei dieser Strom durch lineare oder stufenweise Verringerung von I_EP erhalten werden kann; der Ausgangsstromwert I_EN niedriger als der gegebene, kritische Strom über die Periode T_EN, während der die Drahtpolarität ne gativ gehalten wird.

Fig. 12 zeigt, daß, wenn die Lichtbogenspannung niedriger wird als der vorgegebene Wert V_J, der Stromwert von dem Wert I_EP auf einen hö heren Wert I_EP′, geschaltet wird, bis die Bogenspannung eine vorgegebene Spannung übersteigt. Die Änderung von I_EP zu I_EP′, kann in einem Schritt wie durch die durchgezogene Linie gezeigt, oder linear erfolgen, wie durch die gepunkteten Linie in Fig. 12 gezeigt.

Da die Konfiguration des Lichtbogens stark von der Polarität des Drahts beeinflußt wird, ist es notwendig, T_ER (d. h. die Periode, die für die Verringerung des Stroms erforderlich ist) so einzustellen, daß eine plötzliche Änderung in der Lichtkonfiguration vermieden wird.

Da die elektrischen Widerstände von Kupfer- und Aluminiumdrähten geringer sind als die von Eisendrähten, wird in diesen Metallen weniger Joulsche Wärme erzeugt. Daher muß, um eine glatte Lichtbogenzündung zu ermöglichen oder um einen Kurzschluß, der zum Beispiel durch äußere Störungen erzeugt wird, zu stoppen, unabhängig, von einem Abfallen der Lichtbogenspannung unter einen vorgegebenen Wert, ein Strom größer als ein normaler Ausgangswert erzeugt werden. In einem erfindungsgemäßen Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauchbarer Elektrode stellt die Ausgangseinstellvorrichtung den Ausgangswert der Gleichstromquelle auf erste bis vierte Werte I_EP, I_ER, I_EN, gezeigt in Fig. 11, und I_EP′, gezeigt in Fig. 12, ein. Die Periodeneinstellvorrichtung stellt erste und zweite po sitive Elektrodenperioden T_EP und T_ER, gezeigt in Fig. 11, und eine ne gative Elektrodenperiode T_EN ein. Die Periodensteuerungsvorrichtung stellt der Stromsteuerungsvorrichtung und dem Inverter T_EP-, T_ER- und T_EN-Signale zur Verfügung, worauf die Stromsteuerungsvorrichtung den Ausgangsstrom der Gleichstromquelle steuert und der Inverter den Gleichstromausgang in einen Wechselstromausgang umwandelt. Die Um schaltvorrichtung schaltet den eingestellten Ausgangsstrom von I_EP in I_EP′ um, wenn die von der Spannungsdetektiervorrichtung gemessene Lichtbogenspannung unter den in Fig. 12 gezeigten Wert V_j fällt.

Um die dritte Aufgabe zu lösen, umfaßt der Wechselstrom-Gleich strom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauchbarer Elektrode: eine Gleichstromquelle; einen Ausgangseinstellvorrichtung zum Einstellen des Ausgangs der Stromquelle auf zwei (einen höheren und einen tieferen Wert); einen Polaritätsinverter zum Umwandeln des Wechselstroms von der Gleichstromquelle in Gleichstrom; eine Einstellvorrichtung für positive und negative Perioden, die mit dem Polaritätsinverter verbunden ist, zum Ein stellen einer inversen Polaritätsperiode zum Bereitstellen des Stroms mit dem höheren Wert; eine Schweißstromsteuerungsvorrichtung zum Steuern des Wertes des Schweißstroms, d. h. des Ausgangs, der aus dem höheren und tieferen Wert besteht, durch Variation der positiven Polaritätsperiode; eine Synchronisationsvorrichtung zum Bereitstellen des Ausgangs von der Ausgangsstromeinstellvorrichtung in Synchronisation mit den von der posi tiv-negativ Periodeneinstellvorrichtung eingestellten Perioden; eine Pola ritätsfesthaltevorrichtung zum Festhalten der Polarität, bei der der Pola ritätsinverter arbeitet; eine Werteinstellvorrichtung zum Einstellen des Betriebswerts der Polaritätsfesthaltevorrichtung.

Der Stromkurvenausgang eines erfindungsgemäßen Wechselstrom- Gleichstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats mit verbrauchbarer Elek trode besteht aus zwei Bereichen; ein Bereich mit einem Stromwert I_EP und einer inversen Polaritätsperiode T_EP, während der der Schweißdraht positiv gehalten wird; und ein Bereich mit einem Stromwert I_EN und einer direkten Polaritätsperiode T_EN, während der der Schweißstrom negativ gehalten wird.

Durch Konstanthalten von I_EP, T_EP und I_EN wird der Schweißstrom (der ein Effektivstrom ist) so gesteuert, daß, wenn die Drahtzuführrate erhöht wird, der Schweißstrom erhöht wird, indem T_EN verringert wird, um die Wechselstromfrequenz zu erhöhen, aber daß, wenn die Zuführrate verringert wird, der Schweißstrom verringert wird durch Erhöhen von T_EN, wobei I_EP<I_EN.

Wenn der Schweißstrom erhöht wird und die direkte Polaritätsperiode kürzer wird als eine vorgegebene Periode TO, wie in Fig. 16 gezeigt, wird die inverse Polarität aufrecht erhalten ohne weitere Inversion der Polarität des Schweißdrahts. In einem Bereich mit hohem Strom, in dem T_EN kleiner als TO ist, wird der Schweißapparat so gesteuert, daß er ein Gleichstromschweißen mit umgekehrter Polarität durchführt.

Umgekehrt wird in einem Bereich mit niedrigen Strom, in dem die Periode T_EN läger ist als TO, Wechselstromschweißen durchgeführt. Daher wird unter Berücksichtigung von beeinflussenden Parametern, wie der Länge des verwendeten Kabels, der Modus des Schweißstroms in Abhängig keit von seinem eindeutig entweder als Gleichstrom oder als Wechselstrom bestimmt. Mit anderen Worten, der Gleichstrom- und Wech selstrommodus werden nicht unabhängig vom Fallen oder Steigen des Stroms miteinander vermischt.

Für den Fall, daß die Lichtbogenlänge durch eine Rückführung der Lichtbogenspannung zwischen dem Schweißdraht und dem Grundmetall ge steuert wird, daß sie konstant ist, findet das Umschalten vom Wechsel strom zum Gleichstrom an dem Punkt statt, an dem die Periode T_EN auf eine vorgegebene Periode TO abnimmt, wenn die Lichtbogenspannung an steigt, während das Umschalten von Gleichstrom zu Wechselstrom an dem Punkt stattfinet, an dem die Periode T_EN auf TO′ größer als TO zunimmt, wenn die Lichtbogenspannung abnimmt, wie in Fig. 17 gezeigt. Daher wird ein Wechselstromausgang bid zu einem höheren Wert aufrecht erhalten, wenn Wechselstromschweißen in Betrieb ist, und ein Gleichstromausgang wird bis zu einem niedrigen Wert aufrecht erhalten, wenn Gleichstrom schweißen in Betrieb ist, wodurch in großem Maße ein Vermischen des Wechsel- und Gleichstrommodus, d. h. die Diskontinuität der Bogenkonfigu ration verringert wird.

Hinsichtlich der vierten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfah ren zum Zünden eines Wechselstrombogens bei einem Wechselstrom- Schutzgaslichtbogenschweißen dadurch gekennzeichnet, daß der Schweiß ausgang vor dem Zünden und über eine vorgegebene Periode nach dem Zünden höher als der normale Ausgangswert eingestellt wird und daß die Polarität nur nach dem vorgegebene Intervall, wenn die Lichtbogenkonfi guration stabil geworden ist, umgeschaltet wird. Die Polarität wird danach entweder bei EP oder EN festgehalten, was für den Schweißzweck ge eignet ist, und der Ausgang wird nach der vorgegebenen Periode nach der Lichtbogenzündung auf den normalen Wert herunter geschaltet.

Die Lichtbogenzündung kann durchgeführt werden, mit dem Draht oder der verbrauchbaren Elektrode auf Polarität EP und dem Ausgang größer als der normale Schweißwert.

Fig. 1 zeigt eine beispielhaft Ausgangscharakteristik eines erfin dungsgemäßen Schutzgaslichtbogenschweißverfahrens mit verbrauchbarer Elektrode.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsbeispiel eines Schweißapparats nach der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen der Spannung V und der Pe riode T_EN beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Spannungsdetektionsschaltkreis zur Verwendung im ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Schweißapparats.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Drahtzuführrate und der Periode T_EN.

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel des Schweißapparates.

Die Fig. 9 und 10 zeigen die Charakteristik eines dritten Aus führungsbeispiels.

Fig. 11 zeigt eine beispielhafte Ausgangscharakteristik eines erfin dungsgemäßen Schutzgaslichtbogenschweißverfahrens mit verbrauchbarer Elektrode.

Fig. 12 zeigt die in dem Schweißapparat verwendete, externe Cha rakteristik.

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schutzgaslichtbogenschweißapparats mit ver brauchbarer Elektrode.

Fig. 14 zeigt die Verteilung des Lichtbogendrucks für positive und negative Drahtpolaritäten.

Fig. 15 zeigt die Schmelzcharakteristik für positive und negative Drahtpolaritäten.

Fig. 16 zeigt die I-T_EN-Charakteristik eines erfindungsgemäßen Wechselstrom-Gleichstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats mit ver brauchbarer Elektrode.

Fig. 17 zeigt die V-T_N-Charakteristik eines anderen erfindungsge mäßen Wechselstrom-Gleichstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats mit verbrauchbarer Elektrode.

Fig. 18 ist ein Blockdiagramm der Konstruktion eines fünften Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wechselstrom-Gleichstrom- Schutzgasschweißapparats mit verbrauchbarer Elektrode.

Fig. 19 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion eines anderen Ausführungsbeispiels eines anderen erfindungsgemäßen Wechselstrom- Gleichstrom-Schutzgasschweißapparates mit verbrauchbarer Elektrode zeigt.

Fig. 20 zeigt eine Wellenform, die mit den Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendbar ist.

Die Fig. 21 bis 25 zeigen die Modi der Schweißströme nach dem Stand der Technik.

Die Fig. 26, 27 und 28 zeigen jeweils ein Verfahren zum Zünden eines Wechselstromlichtbogens nach der Erfindung.

Die Fig. 29 und 30 zeigen Blockdiagramme eines erfindungsge mäßen Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats mit den in den Fig. 26 und 27 gezeigten Wechselstromlichtbogenzündungsverfahren.

Fig. 31 zeigt ein Wechselstromlichtbogenzündungsverfahren nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt einen ersten Schweißapparat, der die Erfindung ver wendet, mit einer in Fig. 1 gezeigten Ausgangscharakteristik, der die hiernach aufgeführten Komponenten umfaßt:

Ein Eingangsgleichrichter 1 zum Gleichrichten eines Wechselstroms mit kommerzieller Frequenz in einen Gleichstrom.

Ein MOS-FET-Typ Eingangsinverter 2 zum Umwandeln des Gleich stroms in einen hochfrequenten Wechselstrom mit etwa 20 kHz.

Ein Pulsbreitensteuerungsschaltkreis 3 zum Steuern der Pulsbreite des hochfrequenten Wechselstroms.

Ein Schweißtransformator 4, dessen Eingang mit dem Eingangs inverter verbunden ist.

Ein Ausgangsgleichrichter 5, der mit dem Ausgang des Schweiß transformators 4 verbunden ist, zum Gleichrichten des hochfrequenten Wechselstroms in einen Gleichstrom.

Eine Reihenreaktanz 6 zum Glätten des Gleichstromausgangs des Ausgangsgleichrichters 5.

Ein Stromdetektor 7.

Ein Ausgangsinverter 8 zum Invertieren des Gleichstroms in Wech selstrom für Wechselstromschweißen, wobei der Inverter 8 von einem Trei berschaltkreis 12 auf der Basis eines Signals von der T_EP-Periodenein stellvorrichtung 9 und einem Rechteckwellengenerator 11, der durch die T_EN-Periodeneinstellvorrichtung 10 eingestellt wird, gesteuert wird.

Stromeinstellvorrichtungen 13 und 14 zum Einstellen des Stroms I_EP und I_EN, die von dem Ausgangsinverter 8 ausgegeben werden sollen.

Eine Schaltvorrichtung 15 zum Verbinden der Stromeinstellvorrich tung 13 und 14 mit dem Pulsbreitensteuerschaltkreis 3 über einen Fehler verstärker 16 auf eine solche Weise, daß die Stromeinstellvorrichtung 13 mit der Periodeneinstellvorrichtung 9 und die Stromeinstellvorrichtung 14 mit der T_EN-Periodeneinstellvorrichtung 10 synchronisiert sind durch ein Signal von dem Rechteckwellengenerator 11, wobei der Fehlerverstärker 16 ebenfalls mit dem Stromdetektor 7 verbunden ist, so daß der durch den Stromdetektor 7 detektierte Strom mit den durch die Stromeinstell vorrichtungen 13 und 14 jeweils eingestellten Strömen I_EP und I_EN ver glichen wird, um den Pulsbreitensteuerungsschaltkreis 3 so zu steuern, daß der mittlere, durch den Stromdetektor 7 gehende Strom den Strom I_EP und I_EN während des Schweißens entspricht. Mit anderen Worten steuert die Fehlerverstärker 16 den Pulsbreitensteuerungsschaltkreis 3, so daß der Ausgangsstromwert des Ausgangsinverters 8 konstant wird.

Ein Spannungsdetektionsschaltkreis, der mit dem Ausgang des Aus gangsinverters 8 verbunden ist.

Eine Spannungseinstellvorrichtung 18, die mit der T_EN-Periodenein stellvorrichtung 10 über einen Komparator 19 verbunden ist, zum Einstel len der für das Schweißen erforderlichen Spannung V, wobei das Einstel len der Spannung V die T_EN-Periodeneinstellvorrichtung 10 veranlaßt, eine entsprechende Periode T_EN einzustellen, die sich exponentiell mit V ändert, wie in Fig. 3 gezeigt.

Ein Komparator 19 zum Vergleichen der von dem Spannungsdetek tionsschaltkreis 17 detektierte Spannung mit der eingestellten Spannung V während des Schweißens, um dadurch die T_EN-Periodeneinstellvorrichtung 10 zum Anpassen von T_EN mit V zu steuern.

Ein Draht 20.

Eine Rolle 21 zum Zuführen des Drahtes 20.

Ein Motor 22, der von einem Motorsteuerungsschaltkreis 23 gesteu ert wird.

Eine Drahtzuführrateeinstellvorrichtung 24, die mit dem Motorsteue rungsschaltkreis 23 verbunden ist.

In der Zeichnung ist das Grundmetall mit 25 bezeichnet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Beispiel des obigen Spannungsde tektionsschaltkreises 17. Insbesondere zeigt Fig. 4 einen Schaltkreis, der in der Lage ist, aus der Spitzenladungswellenform eines Kondensators in dividuell die Spannung V_EP und V_EN zwischen dem Draht und dem Grundmetall jeweils während der Periode T_EP und T_EN zu detektieren. Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel zu Detektieren des Mittels von V_EP und V_EN.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Apparats wird nun hiernach be schrieben.

Vor dem Schweißen werden die Stromwerte I_EP und I_EN von den Stromeinstellvorrichtungen 13 und 14 und die Periode T_EP von der Perioden einstellvorrichtung eingestellt. Auch die Spannung V wird durch die Spannungseinstellvorrichtung 18 (die die Periode T_EN bestimmt) einge stellt. Die Zuführrate des Drahts 20 wird von der Drahtzuführratenein stellvorrichtung 24 eingestellt.

Während des Schweißens wird ein auf der Spitze des Drahts 20 sich bildendes Tröpfchen synchron mit der Periode T_EP in den Schmelzpool übertragen. Selbst während der Periode T_EN wird der Lichtbogen auf recht erhalten und einige Tröpfchen werden gebildet. In beiden Perioden ist der Lichtbogen im wesentlichen gerade.

Wenn festgestellt wird, daß die von dem Detektionsschaltkreis 17 detektierte Spannung am Ausgang des Inverters 8 kleiner ist als die von der Spannungseinstellvorrichtung 18 eingestellte Spannung, aufgrund von zum Beispiel einer Verlängerung des Lichtbogens, arbeitet der Komparator 19, um die Periode T_EN länger zu machen als die eingestellte Periode T_EN, um die Menge des abschmelzenden Drahts zu verringern und die ur sprüngliche Lichtbogenlänge wieder herzustellen. Wenn auf der anderen Seite der Lichtbogen kürzer wird, wird die Periode T_EN verkürzt, um die ursprüngliche Bogenhälfte wiederherzustellen, wodurch eine konstante Bo genlänge aufrecht erhalten wird.

Die untenstehende Tabelle 1 zeigt beispielhafte Daten für Wechsel stromschweißen mit einem Metallseelendraht mit einem Durchmesser von 1,2 mm und einem Schutzgas aus 80% Ar und 20% CO₂.

Tabelle 1

Unter den obigen Bedingungen mit konstant gehaltenen Strömen I_EP und I_EN und konstant gehaltener Periode T_EP wurde günstiges Schweißen durch Variieren von T_EN für verschiedene Zuführraten erhalten.

Wenn auch in diesem Beispiel eine einzige Spannungseinstellvor richtung 18 verwendet wird, können zwei Spannungseinstellvorrichtungen 18 in Verbindung mit dem Spannungsdetektionsschaltkreis 17, wie in Fig. 4 gezeigt, der geeignet ist, unabhängig V_EP und V_EN zu detektieren, verwendet werden.

Beim Konstanthalten der Ausgangsspannung ist ein Steuerparameter nicht auf die Periode T_EN beschränkt, sondern er kann irgendwie von der Periode T_EP, dem Strom I_EP und dem Strom I_EN sein. Wenn außerdem beide Spannungen V_EP und V_EN detektiert werden, kann die Periode T_EN durch V_EP und T_EP durch V_EN gesteuert werden.

Fig. 6 zeigt ein zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Schweiß apparats. Die mit den in Fig. 2 gezeigten Komponenten identischen Kompo nenten sind in dieser Figur gleich gekennzeichnet.

In diesem Beispiel stellen die Spannungseinstellvorrichtungen 31 und 32 die Spannungen V_EP und V_EN ein, die vom Ausgangsinverter 8 ausgegeben werden sollen. Wie in Fig. 7 gezeigt, verbindet bei gegebenen Signalen von einem Rechteckwellengenerator 11 ein Schalter 15 die Span nungseinstellvorrichtungen 31 und 32 mit einem Pulsbreitensteuerungs schaltkreis 3 auf solche Weise, daß die Spannungseinstellvorrichtung 31 synchron mit der T_EP-Periodeneinstellvorrichtung 9 ist und die Span nungseinstellvorrichtung 32 synchron mit der T_EN-Periodeneinstellvor richtung 10 ist. Also ist der Ausgang der Ausgangsinverters 8 eine kon stante Spannung.

Eine Drahtzuführrateneinstellvorrichtung 24 ist mit der T_EN-Perioden einstellvorrichtung 10 verbunden. Wie in Fig. 7 gezeigt, ändert sich die Periode T_EN ungefähr exponentiell mit der Drahtzuführrate.

Der Betrieb dieses Beispiels ist folgender.

Vor dem Schweißen werden die Spannungen V_EP und V_EN durch die Spannungseinstellvorrichtungen 31 und 32 eingestellt; die Periode T_EP wird durch die T_EP-Periodeneinstellvorrichtung 9 eingestellt; und die Drahtzuführrate wird durch die Drahtzuführrateneinstellvorrichtung 24 eingestellt. Wie oben erwähnt, wird auch die Periode T_EN eingestellt, wenn die Drahtzuführrate eingestellt wird. Während des Schweißens an der Spitze des Drahts 20 gebildete Tröpfchen werden zum Schmelzpool syn chron mit der Periode T_EP übertragen, und selbst während der Periode V_EN wird der Lichtbogen aufrecht erhalten und ein paar Tröpfchen kön nen gebildet werden. In beiden Perioden ist der Lichtbogen praktisch ge rade.

Die Länge des Lichtbogens wird unter einer konstanten Span nungscharakteristik des Eingangsinverters 2 im wesentlichen konstant gehalten.

Die unten stehende Tabelle 2 zeigt Daten für ein beispielhaftes Wechselstromschweißen mit einem festen Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einem Schutzgas aus 80% Ar und 20% CO₂.

Tabelle 2

Unter den obigen Bedingungen mit konstant gehaltenen Spannungen V_EP und V_EN und konstant gehaltener Periode T_EP wurde günstiges Schweißen durch Variieren von T_EN für verschiedene Zuführraten erhal ten.

Wenn auch in diesem Beispiel die Periode T_EN in Übereinstimmung mit der Drahtzuführrate mittels der Drahtzuführrateneinstellvorrichtung 24, die mit der T_EN-Periodeneinstellvorrichtung 10 verbunden ist, verän dert wird, kann die Periode T_EN individuell für jede gegebene Drahtzu führrate basierend auf den aus der Beziehung in Fig. 7 erhaltenen und in Form eines Datenblatts gespeicherten Daten eingestellt werden.

Fig. 8 zeigt ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Schweiß apparats. Die mit den in Fig. 2 gezeigten Komponente identischen Kompo nenten sind in dieser Figur gleich numeriert.

In diesem Beispiel stellt eine Stromeinstellvorrichtung 35 den von dem Ausgangsinverter 8 auszugebenden Strom I_ER ein. Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, nimmt der Strom I_ER von I_EP auf einen niedrigeren Wert nur in der Periode T_ER (während der der Draht positiv gehalten wird) ab, die durch eine T_ER-Periodeneinstellvorrichtung 36 eingestellt wird.

Ein Schalter 37 ist geeignet, eine Stromeinstellvorrichtung 13 mit der T_EP-Einstellvorrichtung 9 und eine Stromeinstellvorrichtung 14 mit einer T_EN-Einstellvorrichtung 10 zu synchronisieren.

Der Betrieb dieses Beispiels ist folgender:

Vor dem Schweißen werden die Ströme I_EP, I_ER, I_EN durch die Stromeinstellvorrichtungen 13, 35 und 14 eingestellt; die Perioden T_EP und T_ER werden mittels der T_EP-Periodeneinstellvorrichtung 9 und der T_ER-Periodeneinstellvorrichtung 36 eingestellt; die Spannung V wird mit tels der Spannungseinstellvorrichtung 18 und die Drahtzuführrate mittels der Drahtzuführrateneinstellvorrichtung 24 eingestellt.

Die meisten der Operationen während des Schweißens sind die glei chen wie beim ersten Beispiel, so daß hiernach nur unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben werden. Das dritte Beispiel hat ein geringeres Lichtbogenrauschens und eine höhere Lichtbogenstabilität als das erste Beispiel, wodurch eine bessere Handhabung zur Verfügung gestellt wird.

Tabelle 3 zeigt beispielhafte Daten für Wechselstrom-MIG-Schweißen mit einem festen Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einem Schutzgas von 100% Ar. Unter diesen Bedingungen werden günstige Er gebnisse erzielt wie in den Fällen der Tabellen 1 und 2.

Tabelle 3

Es ist möglich, Schweißbedingungen einheitlich festzulegen, indem eine Ausgangswerteinstellvorrichtung 51 und ein Funktionsgenerator 52 zur Verfügung gestellt werden, der die Zuführrate, die Ausgangsspan nung V und die Periode T_EN in Übereinstimmung mit dem Ausgangswert der Ausgangswerteinstellvorrichtung 51 anweist, wie in Fig. 8 gezeigt.

Im dritten Beispiel wird der Strom entweder linear oder in Schrit ten variiert. Das gleiche Ergebnis wie das in diesem Beispiel erhaltene kann auch im ersten und zweiten Beispiel verwendet werden, indem eine T_ER-Periodeneinstellvorrichtung und eine Spannungseinstellvorrichtung zum Einstellen der Spannung während der Periode T_ER zur Verfügung gestellt werden und die Spannung linear oder in Stufen variiert wird.

Es ist klar, daß die Konstanz des Stroms oder der Spannung des Ausgangs des Ausgangsinverters 8 im ersten und dritten Beispiel jeweils durch die Konstanz der Spannung während der EP-Perioden und die Kon stanz des Stroms während der EN-Perioden ersetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Schutzgaslichtbogenschweißen mit verbrauch barer Elektrode, wie es oben beschrieben ist, macht es möglich, Schweißen bei kleinen Strömen und synchrones Übertragen von auf der Drahtspitze gebildeten Tröpfchen in den Schmelzpool durchzuführen, da ein Wechsel stromausgang so zwischen Draht und Grundmetall angelegt wird, daß die positive Periode des Drahts und die Ausgangswerte während der negati ven und positiven Perioden konstant gehalten werden, während die nega tive Periode kürzer oder länger gemacht wird abhängig von der Zu-oder Abnahme der Drahtzuführrate. Außerdem schließt die Erfindung ein Ver schwinden des Lichtbogens im Bereich kleiner Ströme und Umherwandern des Lichtbogens aus, wodurch gute Handhabung und Schweißen mit hoher Qualität zur Verfügung gestellt wird.

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Wechsel strom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats.

In diesem Diagramm wandelt eine Gleichstromquelle 101 mit einem Eingangsinverterschaltkreis einen kommerziellen Wechselstrom in einen Gleichstrom um; der Gleichstromausgang der Gleichstromquelle wird über einen Stromdetektor 102 einem Ausgangsinverter 103 zur Verfügung ge stellt, wo der Strom wieder in Wechselstrom umgewandelt wird. Der Wech selstromausgang des Ausgangsinverters 103 wird über einen Spannungs detektor 104 zwischen den Draht, der als verbrauchbare Elektrode dient, und dem zu schweißenden Grundmetall angelegt. Der Schweißdraht wird durch einen Drahtzuführapparat 106 zugeführt.

Stromeinstellvorrichtungen 111, 112, 113 und 114 stellen die Strom werte I_EP′, I_EP, I_ER und I_EN des Ausgangs der Stromquelle, wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, ein. Ein Komparator 123 vergleicht den detek tierten Wert v des Spannungsdetektors 104 mit einem Referenzwert V_j einer Referenzspannungseinstellvorrichtung 122. Ein mit den Stromeinstell vorrichtungen 111 und 112 verbundener Schalter arbeitet in Abhängigkeit von dem Signal von dem Komparator 123 auf solche Weise, daß für vV_j die Stromeinstellvorrichtung 112 für I_EP ausgezählt wird und für v<V_j die Stromeinstellvorrichtung 111 für I_EP′ gewählt wird. Ein Stromauswahl schaltkreis 109 wählt sequentiell den Strom I_EP′ oder I_EP, I_ER und I_EN.

Periodeneinstellvorrichtungen 117, 118 und 119 stellen jeweils die Perioden T_EP, T_ER und T_EN ein, wie in Fig. 11 gezeigt. Basierend auf diesen Perioden weist ein Steuerschaltkreis 116 den Stromauswahlschalt kreis 109 an, I_EP und I_EP′ während T_EP, I_ER während T_ER nach T_EP und I_EN während T_EN nach T_ER auszuwählen. Ein Steuerschaltkreis 126 weist einen mit dem Ausgangsinterverterschaltkreis 103 verbundenen Steuerschalt kreis 103 ferner an, eine positive Polarität des Drahts 106 während T_EP und T_ER und eine negative Polarität während T_EN aufrecht zu erhalten.

Ein Stromfehlerverstärker 108 steuert die Gleichstromquelle, so daß der von dem Stromdetektor 102 detektierte, von der Gleichstromquelle 101 ausgegebene Strom dem durch den Auswahlschaltkreis 109 ausgewählten Stromwert entspricht. Auf der anderen Seite steuert ein Spannungsfeh lerverstärker 120 eine T_EN-Einstellvorrichtung 119, so daß die von dem Spannungsdetektor 104 zwischen dem Draht 106 und dem Grundmetall 107 gemessene Spannung dem von der Spanungseinstellvorrichtung 121 ein gestellten Spannungswert entspricht.

Als nächstes werden Beispiele, die den erfindungsgemäßen Wechsel strom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat verwenden, beschrieben.

Tabelle 4 listet beispielhafte Daten für Wechselstrom-MIG-Schweißen mit einem Aluminiumdraht (A5356) mit 1,2 mm Durchmesser und Ar-Schutz gas auf.

Tabelle 4

Unter den in Tabelle 4 spezifizierten Bedingungen wurden günstige Schweißbedingungen mit wünschenswerten Lichtbogenkonfigurationen selbst im Falle von Warzenschweißung mit 1 mm dicken Aluminiumlegierun gen (A5083) durch geeignetes Verlängern/Verkürzen von T_EN entspre chend der Drahtzuführrate und der Lichtbogenspannung erreicht.

Tabelle 5 listet beispielhafte Daten für ein Stahl-MIG-Schweißen mit Ar-Schutzgas mit einem Kupferdraht von 1,0 mm Durchmesser auf.

Tabelle 5

Die Lichtbogenkonfigurationen in diesem Beispiel sind ebenfalls günstig. Nur geringes Schmelzen des Grundmetalls, Brechen und Ablösen der Wulste fand statt. in einigen Fällen wurde die Lichtbogenspannung klein eingestellt (oder die T_EN wurden groß gemacht), um das Schweißen zu beschleunigen, und die kurze Lichtbogenlänge wurde verwendet, um häufiges Kurzschließen zwischen dem Draht und dem Grundmetall zu ha ben. Es wurde bestätigt, daß der Draht in Kontakt mit dem Grundmetall leicht gelöst werden konnte aufgrund der Zunahme des Spitzenstroms I_EP, und daß die Instabilität des Bogens in Ermangelung eines Kurzschluß stroms vermieden wurde.

Ein Beispiel eines Konstantstromsteuerungssystems ist in Fig. 13 beschrieben. Ein alternativer und einfacher Aufbau kann durch das so genannte Konstantspannungssteuerungsverfahren erreicht werden, bei dem die Steuerungsströme von Steuerungsspannungen ersetzt werden; die Steuerung der Periode T_EN basierend auf der Spannungsdetektionsrück führung ist weggelassen und der Lichtbogenstrom wird entsprechend der eingestellten Periode T_EN variiert.

Es ist leicht zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Nichteisenmetalle beschränkt ist, sondern auch für Eisen metalle anzuwenden ist.

Das erfindungsgemäße Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißver fahren mit verbrauchbarer Elektrode und die Vorichtung dafür haben die Gesichtspunkte, daß eine Sequenz einer ersten Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird und der Strom auf einem ersten Wert höher als ein kritischer Wert gehalten wird, zur Verfügung gestellt wird, einer zweiten Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird, aber der Strom von dem ersten Wert auf einen zweiten Wert reduziert wird, und einer Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird, wiederholt wird, und daß, wenn die Lichtbogenspannung unter einen vorgegebenen Wert fällt, ein Strom höher als der erste Wert zum Schwei ßen zur Verfügung gestellt wird, bis die Lichtbogenspannung den vorge gebenen Wert in der ersten Periode übersteigt. Dementsprechend stellt die Erfindung die folgenden Merkmale zur Verfügung:

(a) Das Eindringen in das Grundmetall kann kleiner sein als beim Schweißen mit umgekehrter Polarität, bei dem die Polarität der Elektrode immer positiv ist. Also erlaubt Schweißen nach der Erfindung einfaches Schweißen von dünnen Platten.
(b) Da die Oberfläche der verbrauchbaren Elektrode einem Reini gungseffekt während der Periode der negativen Polarität unterworfen ist, werden Schweißdefekte aufgrund von Oxydation oder Verschmutzung der Oberfläche der verbrauchbaren Elektrode vermieden, wodurch die Schweißleistung verbessert wird.
(c) Rauschen, das von dem Wechselstrom herrührt kann auf einen niedrigeren Wert reduziert werden als bei Rechteck-Wechselstromschwei ßen, da der Strom während der zweiten Periode der positiven Elektrode verringert wird.
(d) Eine höhere Schmelzeffizienz der verbrauchbaren Elektrode kann erreicht werden als bei herkömmlichen Schweißen mit umgekehrter Polarität aufgrund der erhöhten Schmelzrate einer verbrauchbaren Elek trode während der Periode der negativen Elektrode.
(e) Gutes MIG- und Auftragsschweißen ist möglich aufgrund des verringerten Eindringens in das Grundmetall, was die Verdünnungsrate des Schweißmetalls reduziert.

Fig. 18 ist ein fünftes Beispiel des erfindungsgemäßen Gleichstrom- Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparats in einem Blockdiagramm. In dieser Figur besitzt eine Gleichstromquelle 201 einen Eingangsinverter, der den kommerziellen Wechselstrom in einen hochfrequenten Wechselstrom umwandelt. Ein Ausgangsinverter 202 wandelt den Ausgang der Gleich stromquelle 201 in eine rechteckigen Wechselstrom um. Einem mittels einer Drahtzuführvorrichtung 204 zugeführter Schweißdraht 203 wird Strom von dem Ausgangsinverter 202 zum Schweißen eines Grundmetalls 205 zuge führt.

Gleichstromeinstellvorrichtungen 213 und 214 stellen einen Strom I_EP von umgekehrter Polarität (EP) und einen Strom I_EN von direkter Polarität (EN) des rechteckigen Wechselstroms ein. Periodeneinstellvor richtungen 215 und 216 stellen die Perioden T_EP und T_EN für die Werte I_EP und I_EN ein (Fig. 20). Eine Polaritätseinstellvorrichtung 212 überträgt Signale an einen Invertertreiberschaltkreis 206 zum Antreiben des Aus gangsinverters 202 und an eine Gleichstromausgangsschaltvorrichtung 211 zum Auswählen einer der Stromeinstellvorrichtungen 213 und 214. Die Gleichstromausgangsschaltvorrichtung 211 schaltet die Stromeinstellvor richtung 213 auf die Stromeinstellvorrichtung 214 und umgekehrt, so daß der eingestellte Strom I_EP ist während der T_EP-Periode und I_EN ist wäh rend der T_EN-Periode.

Eine Schweißstromeinstellvorrichtung 210 erzeugt Signale, die einen Drahtantriebsschaltkreis 209 zum Antreiben der Drahtzuführvorrichtung 204 anweisen, und Unterscheidungssignale an einen Wech sel/Gleichstromumdiskriminator 207.

Der Wechsel/Gleichstromdiskriminator 207 vergleicht den Ausgang I der Schweißstromeinstellvorrichtung 210 mit dem Ausgang der Wech sel/Gleichstromschaltvorrichtung 208 (d. h. dem Betriebsstromwert IO) und weist den Ausgangsinvertertreiberschaltkreis 206 an, Wechselstrom vom Draht anzugeben, wenn I<IO, und Gleichstrom vom positiven Schweiß draht abzugeben, wenn IIO, wie in Fig. 16 gezeigt. Mit anderen Worten, selbst wenn ein T_EN-Signal mit direkter Polarität (bei dem der Schweiß draht negativ ist) von der Polaritätseinstellvorrichtung 212 gegeben wird, treibt der Ausgangsinvertertreiberschaltkreis 206 den Ausgangsinverter 202 so an, daß die umgekehrte Polarität (d. h. der Schweißdraht ist posi tiv) erhalten bleibt, und wandelt die Polarität nicht um, wenn ein Gleich stromsignal von dem Wechsel/Gleichstromdiskriminator 207 gegeben wird.

Es wird festgestelt, daß, wenn die Wech sel/Gleichstromschaltvorrichtung 208 aus einer Vorrichtung besteht, die in der Lage ist, IO mit einem beliebigen Wert auszugeben, zum Beispiel eine Intensitätssteuerungseinheit, der Ausgangsstrom bei einem beliebigen Stromwert zwischen Wechsel- und Gleichstrom geschaltet werden kann und daß Gleichstromschweißen immer möglich ist, indem man IO mit einem sehr niedrigen Wert wählt.

Fig. 19 zeigt noch ein weiteres Beispiel der Erfindung. In dieser Figur besitzen die Komponenten, die dieselben Bezugszeichen haben wie in Fig. 18 jeweils dieselbe Funktion wie ihre Entsprechungen, so daß ihre detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt wird außer den folgenden Punkten, die deutlich von denen in den beiden Beispielen abweichen.

Ein Spannungsfehlerverstärker 218 steuert eine Periodeneinstellvor richtung 216′ zum Einstellen von T_EN, um dem Ausgang eines Lichtbogen spannungsdetektors 217 zum Detektieren der Lichtbogenspannung zwi schen dem Schweißdraht 203 und dem Grundmetall 205 mit dem von der Lichtbogenspannungseinstellvorrichtung 219 eingestellten Wert zu ent sprechen.

Wechsel/Gleichstromschaltsignaleinstellvorrichtungen 220 und 221 stellen jeweils die Periode TO, nach der Wechselstromschweißen zu Gleich stromschweißen umgeschaltet wird, und die Periode TO′ ein, nach der Gleichstromschweißen in Wechselstromschweißen umgewandelt wird, wie in Fig. 2 gezeigt.

Eine Schaltwerteinstellvorrichtung 222 wählt die Wech sel/Gleichstromschaltsignaleinstellvorrichtung 220 aus, wenn Wechselstrom schweißen durchgeführt werden soll, und wählt die Wech sel/Gleichstromschaltsignaleinstellvorrichtung 221 aus, wenn Gleichstrom schweißen durchgeführt werden soll. Ein Wechsel/Gleichstromdiskriminator 207′ vergleicht den Ausgang der Periodeneinstellvorrichtung 216′ zum Einstellen einer Periode T_EN mit normaler Polarität mit dem Ausgang einer Wertschaltvorrichtung 222, um den Ausgangsinvertertreiberschaltkreis 206 und die Wertschaltvorrichtung 222 anzuweisen, Wechselstromschweißen durchzuführen, wenn T_EN<TO (oder TO′) und sonst Gleichstromschweißen durchzuführen.

Da Optimalwerte für die Periode TO und TO′ von der Art der Schweißausführung und den Materialeigenschaften des Drahtes abhängen, können sie nicht einheitlich bestimmt werden. Im allgemeinen jedoch be tragen geeignete Werte von TO und TO′-TO einige ms. Ist es für den Fall, daß die Polarität des Drahts umgekehrt wird, nachdem der Strom linear oder in Stufen von der niedrigsten Kante von I_EP, wie in Fig. 20 gezeigt, verringert worden ist, notwendig, die Zeit T_ER für die Stromab nahme in TO zu berücksichtigen, um Stabilität des Lichtbogens oder eine Verringerung des Lichtbogenrauschens zum Zeitpunkt des Übergangs zu berücksichtigen.

Wenn auch in dem obigen Beispiel der Ausgang der Gleichstrom quelle ein konstanter Strom ist, kann auch eine konstante Spannung ver wendet werden, ohne irgendwelche Vorteile der Erfindung zu verlieren. Zum Beispiel können in Fig. 18 die Stromeinstellvorrichtungen 213 und 214 für I_EP und I_EN durch Spannungseinstellvorrichtungen für den Fall einer Konstantspannung-Gleichstromquelle ersetzt werden.

Zwei Stromeinstellviorrichtungen und zwei Periodeneinstellvorrich tungen jeweils für I_EP und I_EN können zusammen mit dem Wech sel/Gleichstromdiskriminator für eine bessere Ausgabe der Wellenformen und Werte des Schweißstroms zur Verfügung gestellt werden, um so eine bessere Lichtbogenkonfiguration beim Gleichstrom-Pulslichtbogenschweißen z erhalten.

Da der erfindungsgemäße Wechselstrom-Gleichstrom-Schutzgaslicht bogenschweißapparat mit verbrauchter Elektrode umfaßt:
einen Polaritätsinverter zur Ausgabe eines hohen Strom mit umge kehrter Polarität und eines niedrigen Strom mit direkter Polarität;
eine Schweißstromsteuervorrichtung zum Steuern des Wertes des Schweißstroms durch Variation der Periode mit direkter Polarität;
eine Polaritätsfesthaltevorrichtung zumn Festhalten der Polarität, bei der der Polaritätsinverter arbeitet, wodurch Gleichstromschweißen nur erlaubt wird, wenn die direkte Periode kürzer wird als eine vorgegebene Länge;
stellt die Erfindung folgende Vorteile zur Verfügung:

(1) Das Vermischen von Wechsel- und Gleichstromschweißen kann vermieden werden, selbst unter variabler Arbeitsbedingungen, wodurch resultierende Schweißdefekte und Verlust der Handhabbarkeit minimiert werden.
(2) Wechsel- und Gleichstromschweißen kann beliebig entsprechend der Schweißanforderung gewählt werden, wodurch gute Schweißfunkti onsfähigkeit zur Verfügung gestellt wird. Wenn zum Beispiel Schweißen mit flacher Eindringung und einer hohen Schmelzmenge wünschenswert ist, zum Beispiel bei Schweißen mit niedrigem Strom auf dünnen Metall platten, die leicht zusammenschmelzen, kann Wechselstromschweißen aus gewählt werden. Wenn jedoch tiefes Eindringen erforderlich ist beim Schweißen dicker Platten oder beim Schnellschweißen dünner Platten, kann ein Gleichstromschweißen mit umgekehrter Polarität ausgewählt wer den.
(3) Da verschiedene Schwellwerte vorgeschrieben sind für das Um schalten von Wechsel- nach Gleichstromschweißen und von Gleich- nach Wechselstromschweißen, neigt das Wechselstromschweißen dazu, den Wech selstrommodus aufrecht zu erhalten, und das Gleichstromschweißen neigt dazu, den Gleichstrommodus aufrecht zu erhalten, wodurch eine Lichtbo geninstabilität durch Vermischen von Wechsel- und Gleichstromschweißen vermieden wird.

Fig. 26 zeigt ein Beispiel einer Lichtbogenzündung unter Verwen dung eines Stahldrahts mit 1,2 mm Durchmesser, bei dem: die Spannung zwischen dem Draht und dem Grundmetall auf V_S beim Beginn des Licht bogens, auf V_EP während der Periode T_EP (mit der Drahtpolarität EP) und auf V_EN während der Periode T_EN (mit Drahtpolarität EN) in ei nem stationären Zustand nach dem Zünden eingestellt wird. Die Periode T_S ist die Länge des Zündungsstadiums, während dessen V_S gehalten wird. Wenn T_EN ungefähr umgekehrt proportional zur Drahtzuführrate variiert wird, werden mit V_S=40 V, V_EP=30 V, V_EN=20 V, T_S=100 ms und T_EP= 4 ms eine günstige Lichtbogenzündung und ein stabiles Wechselstrom schweißen für beliebiges Drahtzuführraten erreicht.

Fig. 27 zeigt ein Beispiel einer MIG-Schweißung mit einem Draht von 1,0 mm Durchmesser, der Kupfer als einen Hauptbestandteil enthält. In die sem Fall wird der Wert des Schweißstroms auf I_S für eine Periode T_S während der Lichtbogenzündung; auf I_EP während der Periode T_EP (mit der Drahtpolarität EP) und auf I_EN während der Periode T_EN (mit der Drahtpolarität EN) in einem stationären Zustand nach dem Zünden einge stellt. Um genau zu sein, ist: I_S=300 A, I_EP=300 A, I_EN=50 A, T_S=50 ms und T_EP=25 ms und die Periode T_EN für die EN-Polarität wird variiert. Die Auswahl der obigen Parameter ist geeignet zum Unterdrücken des Schmelzens des Grundmetalls, besonders während der Lichtbogenzündung, bei der ein hoher Strom erforderlich ist, da es beim MIG-Schweißen not wendig ist, nicht das Grundmetall in nennenswertem Umfang zu schmelzen.

Fig. 28 zeigt ein Schweißverfahren, das sich zur Verwendung mit einem dünnen Draht oder mit einem Aluminiumdraht, der leicht brennt, eignet. Bei diesem Verfahren kann TO verlängert werden, indem die An fangsausgangsspannung niedriger als die oben erwähnte Spannung V_S aber oberhalb der Schweißspannung V_EP eingestellt wird, wodurch die Lichtbogenzündungscharakteristik verbessert wird.

Die in den Fig. 26 und 28 gezeigte Erfindung betrifft die Licht bogenzündung zur Verwendung mit einer Konstantspannungsquelle und die in Fig. 27 betrifft die Lichtbogenzündung zur Verwendung mit einer Konstantstromquelle. Es sollte jedoch festgestellt werden, daß jedes Zün dungsverfahren nicht auf die Charakteristik der Stromquelle zum Erhalten der obigen, erwünschten Lichtbogenzündung beschränkt ist.

Im Folgenden wird ein Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweiß verfahren, das die erfindungsgemäße Wechselstrom-Lichtbogenzündung verwendet, beschrieben.

Fig. 29 ist ein Blockdiagramm des sechsten Schutzgaslichtbogen schweißapparats, der das in Fig. 26 gezeigte Lichtbogenzündverfahren verwendet. In dieser Figur wandelt ein Inverter 302 den Ausgang einer Gleichstromquelle in Wechselstrom um; ein Schweißdraht 303 wird von ei ner Drahtzuführvorrichtung 304 zugeführt und mit Strom von dem In verter 3022 versorgt und schweißt ein Grundmetall 305.

Spannungseinstellvorrichtungen 313 und 314 stellen den Ausgang der Gleichstromquelle 301 auf einen Wert V_EP während der Periode der EP- Polarität des Drahts und auf V_EN während der Periode der EN-Polarität des Drahts ein. Periodeneinstellvorrichtungen 315 und 316 stellen die Pe riode T_EP für den Wert V_EP und die Periode T_EN für den Wert V_EN ein.

Eine Polaritätseinstellvorrichtung 312 überträgt T_EP- und T_EN-Signale an eine Ausgangsschaltvorrichtung 311 zum Schalten von einer Spannungs einstellvorrichtung 314 zu einer anderen und umgekehrt und an einen Invertertreiberschaltkreis 306 des Inverters 302. Die Ausgangsschaltvor richtung 311 schaltet die Spannungseinstellvorrichtungen so, daß die Spannung während der Periode T_EP V_EP wird und während der Periode T_EN V_EN wird. Eine Schweißstromeinstellvorrichtung 310 weist den Draht antriebsschaltkreis 309 an, die Drahtzuführvorrichtung 304 anzutreiben. Ein Spannungsfehlerverstärker 318 steuert die Periodeneinstellvorrichtung 316, so daß der Ausgang des Lichtbogenspannungsdetektor 317 des In verters 302 mit dem von der Lichtbogenspannungseinstellvorrichtung 319 eingestellten Wert übereinstimmt.

Beim Zünden eines Lichtbogens überträgt ein Wech sel/Gleichstromschaltsignalgenerator 307 Signale an den Inverter 302, die anweisen, daß die Polarität des Schweißdrahts 303 EP ist. Zur gleichen Zeit wird der von Zündungsausgangseinstellvorrichtung 231 eingestellte Wert V_S zwischen dem Schweißdraht 303 und dem Grundmetall 305 über eine Zündsignalschaltervorrichtung 324, die Gleichstromquelle 301 und den Inverter 302 angelegt. Sobald der Lichtbogen zwischen dem Draht 303 und dem Grundmetall 305 hergestellt ist, detektiert ein mit dem Ausgang des Inverters 302 verbundener Schweißstromdetektor 325 den Strom, und ein resultierendes Dektionssignal veranlaßt einen Stromdetektionstaktgeber 326 zu arbeiten. Dieser Taktgeber seinerseits schaltet den Wech sel/Gleichstromschaltsignalgenerator 307 nach einer Periode T_S nach der Lichtbogenzündung ein, wie von einer Taktgeberzeiteinstellvorrichtung 327, die mit dem Taktgeber 326 verbunden ist, vorgegeben. Der Wech sel/Gleichstromschaltsignalgenerator 307 erzeugt Wechselstrombetriebssi gnale zum Betreiben des Treiberschaltkreises 306 und verbindet zur glei chen Zeit die Ausgangsschaltungsvorrichtung 311 mit der Gleichstrom quelle 301 durch Anschalten der Zündungsschaltvorrichtung 324. Daher kann ein Schweißstrom wie üblich zur Verfügung gestellt werden.

Um die in Fig. 27 gezeigte Wechselstromlichtbogenzündung in dem Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat zu verwenden, genügt es, einige der in Fig. 29 gezeigten Komponenten zu ersetzen. Nämlich ein Strom I_S ersetzt die Zündspannung V_S in der Zündungsausgangseinstell vorrichtung 321; Stromeinstellvorrichtungen ersetzen die Spannungsein stellvorrichtungen 313 und 314, um dadurch einen Strom I_EP für die EP- Polarität und einen Strom I_EN für die EN-Polarität einzustellen. Der Rest der Komponenten kann der gleiche sein. Daher wird eine weitere Erklä rung des Apparates hier nicht wiederholt.

Fig. 30 zeigt eine Blockdiagramm eines siebten Wechselstrom- Schutzgaslichtbogenschweißapparats, der das in Fig. 28 gezeigte Wechsel strom-Lichtbogenzündverfahren verwendet. Im Vergleich mit dem in Fig. 29 gezeigten Apparat ist die Zündungsausgangseinstellvorrichtung 321 durch eine Zündungsausgangseinstellvorrichtung 322 zum Einstellen der Spannung V₁ (die niedriger ist als V_S aber höher als V_EP) anstelle der Zündspannung V_S ersetzt; eine Zündungsausgangseinstellvorrichtung 321 ist zusätzlich zum Einstellen von V_S vorgesehen; eine Einstellwertschalt vorrichtung 323 zum Schalten zwischen der Spannung V_S und der Span nung V₁ ist vorgesehen und der Schalter 323 ist mit dem Schweißstrom detektor 325 verbunden.

Da bei der erfindungsgemäßen Wechselstromlichtbogenzündung der zwischen der verbrauchbaren Elektrode und dem Grundmetall angelegte Ausgang zum Zeitpunkt der Lichtbogenzündung und während einer nach folgenden, festgelegten Zündungsperiode größer ist als der normale Aus gang und die Polarität des Drahts erst nach der festgelegten Periode ge ändert wird, kann ein glattes Lichtbogenzünden selbst beim Wechselstrom- Schutzgaslichtbogenschweißen zusammen mit einer guten Lichtbogenstabi lität und infolgedessen eine verbesserte Bedienbarkeit erreicht werden.

Auch in Fällen, in denen das Schmelzen des Grundmetalls unter drückt werden muß, wie beim MIG-Schweißen, kann ein gewünschtes Lichtbogenzünden durch geeignete Auswahl der EP-Polarität erreicht wer den.

Claims

1. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit ver brauchbarer Elektrode mit folgenden Schritten:
ein Wechselstromausgang wird zwischen der Elektrode und einem Grundmetall angelegt;
die Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird, der Ausgangswert während dieser Periode und der Ausgangswert während der Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird, werden kon stant gehalten; und
die Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird, wird verlängert oder verkürzt entsprechend einer Zu- oder Abnahme der Elektrodenzuführrate.

2. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit ver brauchbarer Elektrode nach Anspruch 1, wobei dei Periode, während der der Draht positiv gehalten wird aus einer ersten Periode, während der der Ausgang auf einem ersten Wert konstant gehalten wird, und einer weiteren Periode, während der der Ausgang auf einen zweiten Wert redu ziert wird, der niedriger ist als der erste Wert, besteht.

3. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit ver brauchbarer Elektrode mit folgenden Schritten:
entweder die Ausgangsanschlußspannung oder die Lichtbogenspan nung zum Schweißen ist vorgesehen;
die tatsächliche Ausgangsanschlußspannung oder die Lichtbogen spannung wird gemessen;
wenigstens eine der Perioden, während der die Elektrode negativ oder positiv gehalten wird, und der Stromwert während einer dieser Peri oden werden vergrößert oder verkleinert, um die gemessene Spannung mit der vorgegebenen Spannung in Einklang zu bringen.

4. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode mit:
einer Gleichstromquelle;
wenigstens zwei Gleichstromausgangseinstellvorrichtungen zum Ein stellen der Gleichstromausgangswerte;
eine Steuerungsvorrichtung, die mit dem Ausgangseinstellvorrich tungen verbunden ist zum Steuern der Gleichstromquelle zur Ausgabe von Strom mit von der Ausgangseinstellvorrichtung eingestellten Werten;
einem Inverter zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom;
einer Periodeneinstellvorrichtung, die mit dem Inverter verbunden ist, zum Einstellen einer Periode, während der die Elektrode positiv ge halten wird, und einer Periode, während der die Elektrode negativ ge halten wird; und wobei die Periodeneinstellvorrichtung und die Aus gangseinstellvorrichtung synchronisiert sind.

5. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode nach Anspruch 4, wobei die Gleichstromausgangseinstell vorrichtung eine Spannungseinstellvorrichtung ist und die Gleichstrom quelle eine konstante Spannung zur Verfügung stellt.

6. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode nach Anspruch 4, wobei die Gleichstromausgangseinstell vorrichtungen Stromeinstellvorrichtungen sind und die Gleichstromquelle einen konstanten Strom zur Verfügung stellt; und wobei eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Ausgangsanschlußspannung oder der Lichtbogen spannung vorgesehen ist.

7. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode nach Anspruch 4, wobei die Ausgangscharakteristiken der Gleichstromquelle während jeder der Perioden, in denen die Elektrode ne gativ und positiv gehalten wird, verschieden sind.

8. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei wenigstens zwei von: der Elektrodenzuführung, der Ausgangsanschlußspannung und der Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird, mit dem Be trieb der Gleichstromausgangseinstellvorrichtung synchronisiert sind.

9. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren mit ver brauchbarer Elektrode, bei dem Wechselstrom zwischen der verbrauchba ren Elektrode und dem Grundmetall angelegt wird, mit folgenden Schrit ten:
periodisches Wiederholen einer Sequenz von einer ersten Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird und ein Strom mit einem ersten Wert höher als ein bestimmter, kritischer Wert bereit gestellt wird, einer zweiten Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird und ein Strom mit dem ersten Wert auf einen zweiten, niedrigeren Wert erniedrigt wird, und von einer dritten Periode, während der die Elek trode negativ gehalten wird und ein Strom mit einem dritten Wert bereit gestellt wird; und
Bereitstellen eines Stroms mit einem vierten Wert bis die Lichtbogen spannung einen bestimmten Wert übersteigt, wenn die Lichtbogenspan nung zwischen der verbrauchbaren Elektrode und dem Grundmetall wäh rend der ersten Periode unter eine vorgegebene Spannung fällt.

10. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode nach Anspruch 9, wobei die Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird auf der einen Seite verkürzt wird ent sprechend der Zunahme der eingestellten Werts der Elektrodenzuführrate oder der Lichtbogenspannung, während auf der anderen Seite die Peri ode, während der die Elektrode negativ gehalten wird verlängert wird entsprechend einer Abnahme in diesem eingestellten Wert.

11. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode mit:
einer Gleichstromquelle;
einer Ausgangseinstellvorrichtung zum Einstellen des Ausgangs der Gleichstromquelle auf wenigstens vier verschiedene Werte;
einer mit der Ausgangseinstellvorrichtung verbundenen Stromsteu ervorrichtung zum Steuern der Gleichstromquelle;
einem Inverter zum Umwandeln des Ausgangs der Gleichstromquelle in Wechselstrom;
einer mit dem Konverter verbundenen Periodeneinstellvorrichtung zum Einstellen einer Periode, während der die Elektrode positiv gehalten wird, und einer Periode, während der die Elektrode negativ gehalten wird;
einer Periodensteuervorrichtung zum Versorgen der Stromsteuer vorrichtung und des Konverters mit periodischen Signalen, die den Peri oden entsprechen, während der die Elektrode negativ und positiv gehal ten wird;
einer Spannungsdetektionsvorrichtung zum Detektieren der Lichtbo genspannung zwischen der verbrauchbaren Elektrode und einem Grund metall;
einer Schaltvorrichtung zum wahlweisen Schalten des Stroms zwi schen zwei der von der Ausgangseinstellvorrichtung eingestellte Werte basierend auf dem detektierten Wert der Spannungsdetektionsvorrichtung.

12. Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißapparat mit verbrauch barer Elektrode mit:
einer Gleichstromquelle;
einer Ausgangseinstellvorrichtung zum Einstellen des Ausgangs der Gleichstromquelle auf zwei (einen höheren und einen niedrigeren) Werte;
einem Polaritätsinverter zum Umwandeln des Gleichstrom der Gleich stromquelle in Wechselstrom;
einer mit dem Polaritätsinverter verbundenen Periodeneinstellvor richtung zum Einstellen einer umgekehrten Polarität für den höherwerti gen Strom und einer direkten Polarität für den niederwertigeren Strom;
einer Schweißstromsteuervorrichtung zum Steuern des Schweiß stromwerts, der aus den höherwertigen und niederwertigen Strömen be steht, durch Variieren der Periode mit direkter Polarität;
einer Synchronisationsvorrichtung zum Synchronisieren des Aus gangs der Ausgangsstromeinstellvorrichtung mit dem Ausgang der Peri odeneinstellvorrichtung;
einer Polaritätsfesthaltevorrichtung zum Festhalten der Polarität, bei der die Polaritätsumwandlungsvorrichtung arbeitet; und
einer Werteinstellvorrichtung zum Einstellen des Betriebswerts der Polaritätsfesthaltevorrichtung.

13. Verfahren zum Zünden eines Wechselstrom-Lichtbogens, wobei der zum Zünden des Lichtbogens und zum Halten des Lichtbogens über eine festgelegte Periode nach dem Zünden angelegte Ausgang größer ist als der für den stationären Zustand erforderliche Ausgangswert und wo bei die Drahtpolarität nach der festgelegten Periode invertiert wird.

14. Verfahren zum Zünden eines Wechselstrom-Lichtbogens, wobei die Polarität der Elektrode über die dem Zünden des Lichtbogens fol gende, festgelegte Periode positiv festgelegt ist.

15. Verfahren zum Zünden eines Wechselstrom-Lichtbogens, wobei die Polarität der Elektrode über die dem Zünden des Lichtbogens fol gende, festgelegte Periode negativ festgelegt ist.