DE4313502C2 - Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen - Google Patents
Verfahren zum Anschweißen von SchweißbolzenInfo
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- DE4313502C2 DE4313502C2 DE19934313502 DE4313502A DE4313502C2 DE 4313502 C2 DE4313502 C2 DE 4313502C2 DE 19934313502 DE19934313502 DE 19934313502 DE 4313502 A DE4313502 A DE 4313502A DE 4313502 C2 DE4313502 C2 DE 4313502C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen
von Schweißbolzen oder dergleichen Bauteilen an ein
Werkstück im Wege des Kondensatorentladungsverfahrens
entweder mit einpoliger Entladung oder mit Entladung
mit wechselnder Polarität, wobei der Schweißbolzen
oder dergleichen mit seiner einen konischen
Schweißzugabebereich des Bolzens überragenden
Zündspitze voraus an das Werkstück herangeführt wird,
während der Zuführung durch Berührung der Zündspitze
am Werkstück der Schweißstromkreis geschlossen wird
und der Schweißstrom unter Entladung des
Schweißkondensators zu fließen beginnt, die Zündspitze
verdampft, ein Lichtbogen zwischen Bolzen und
Werkstückoberfläche gebildet und der Bolzen in das an
der Werkstückoberfläche entstehende Schmelzbad bis zur
vollständigen Entladung des Schweißkondensators
eingetaucht wird.
Beim Verschweißen von Schweißbolzen mittels des
Kondensatorentladungsverfahrens mit Spitzenzündung
(Graham-Verfahren) wird eine Kondensatorbatterie auf
eine bestimmte Spannung aufgeladen. Aus der Ladespannung
und der Kapazität des Kondensators ergibt sich die
gespeicherte Engerie. Der Schweißbolzen wird mit einer
möglichst konstanten Geschwindigkeit in Richtung auf
das Werkstück bewegt. Bei Berührung der Zündspitze des
Schweißbolzens mit der Werkstückoberfläche beginnt der
Schweißstrom zu fließen. Die Zündspitze verdampft aufgrund
der hohen Stromdichte, und es bildet sich ein Lichtbogen
zwischen Bolzen und Werkstückoberfläche. Da sich der
Bolzen in Bewegung befindet, ergibt sich aus der
ursprünglichen Zündspitzenlänge und der Bolzengeschwindig
keit die Zeit bis zum Eintauchen des Bolzens in das
Schmelzbad. Diese Zeit entspricht der Lichtbogenbrenn
dauer. Sobald die Schweißung beendet ist, wird der
Schweißstrom abgeschaltet.
Dieses Verfahren ist an sich vorteilhaft, jedoch erfolgt
bei dem bekannten Verfahren die Kondensatorentladung
in sehr kurzer Zeit und mit hohem Spitzenstrom, was
dazu führt, dass unter Umständen das Schweißergebnis
qualitativ nicht ausreichend ist. Weiterhin besteht
eine erhebliche Neigung zum Erzeugen von
Materialspritzern, weil der Vorschub des Bolzens in
die Schmelze sehr schnell (in Anlehnung an die kurze
Schweißzeit) erfolgt. Auch entstehen bei diesem
Schweißverfahren erhebliche Geräusche, die als
nachteilig empfunden werden.
Aus der DE 40 32 572 C1 ist ein Verfahren zum
Anschweißen von Schweißbolzen im Wege des
Kondensatorentladungsschweißverfahrens gemäß
Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt.
Aus der DE 19 20 418 A ist ein Verfahren zum
Anschweißen von Schweißbolzen im Wege des
Kondensatorentladungsschweißverfahrens bekannt, bei
dem zum Verlängern der Schweißdauer mehrere
Kondensatoren nacheinander entladen werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei dem ein gutes
Schweißergebnis bei geringer Spritzwirkung und
geringer Geräuschbildung erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem
Kondensatorentladungsverfahren mit einpoliger
Entladung vorgeschlagen, dass die
Kondensatorentladung getaktet wird, derart, dass der
geladene Kondensator bei Beginn des Schweißvorganges
sich zunächst teilweise bis zu einem einstellbaren
Maximum des Schweißstromes über dessen positive
Platte entlädt, parallel dazu ein elektrischer
Energiespeicher aufgeladen wird, dann in einem
zweiten Verfahrensschritt die negative Platte des
Kondensators vom Schweißstromkreis abgeschaltet und
der Schweißstrom unter Entladung des Energiespeichers
durch den Energiespeicher aufrecht erhalten wird, und
zwar bis zu einem einstellbaren Minimum des
Schweißstromes, dann in einem dritten
Verfahrensschritt die negative Platte des
Kondensators wieder in den Schweißstromkreis
eingeschaltet wird und der Schweißstrom unter
Entladung des Kondensators und paralleler Ladung des
Energiespeichers wieder bis zu einem einstellbaren
Maximum ansteigt, woraufhin wiederum der zweite
Verfahrensschritt wechselweise mit dem dritten
Verfahrensschritt durchgeführt wird bis der
Schweißvorgang eine einstellbare Zeitdauer
durchlaufen hat und in einem vierten
Verfahrensschritt der Schweißstromkreis unterbrochen
wird.
Bei einem Kondensatorentladungsverfahren mit
Entladung mit wechselnder Polarität wird
vorgeschlagen, dass die Kondensatorentladung getaktet
wird, derart, dass der geladene Kondensator bei
Beginn des Schweißvorganges sich zunächst teilweise
bis zu einem einstellbaren Maximum des Schweißstromes
über dessen positive Platte entlädt, parallel dazu
ein elektrischer Energiespeicher aufgeladen wird,
dann in einem zweiten Verfahrensschritt die negative
Platte des Kondensators vom Schweißstromkreis
abgeschaltet und der Schweißstrom unter Entladung des
Energiespeichers und unter paralleler Ladung des
Kondensators durch den Energiespeicher aufrecht
erhalten wird, und zwar bis zu einem einstellbaren
Minimum des Schweißstromes, dann in einem dritten
Verfahrensschritt die negative Platte des
Kondensators wieder in den Schweißstromkreis
eingeschaltet wird und der Schweißstrom unter
Entladung des Kondensators und paralleler Ladung des
Energiespeichers wieder bis zu einem einstellbaren
Maximum ansteigt, woraufhin wiederum der zweite
Verfahrensschritt wechselweise mit dem dritten
Verfahrensschritt durchgeführt wird bis der
Schweißvorgang eine einstellbare Zeitdauer
durchlaufen hat und in einem vierten
Verfahrensschritt der Schweißstromkreis unterbrochen
wird, wobei der Schweißvorgang unter ständig
wechselnder Polarität des Schweißstromes getaktet
durchgeführt wird.
Das Verfahren kann auch mit umgekehrter Polarität
betrieben werden. Bei diesem Verfahren wird der
Kondensator oder die Kondensatorbatterie getaktet,
d. h. sie wird über einen längeren Zeitraum und mit
geringerer Stromstärke entladen. Dies hat zur Folge,
dass ein qualitativ gutes Schweißergebnis erzielt
wird, wobei die Spritzneigung beim Eintauchen des
Bolzens gering ist, weil der Vorschub des Bolzens in
das Schmelzbad relativ erheblich langsamer als im
Stand der Technik erfolgt. Auch die Geräuschbildung
ist erheblich vermindert. Prinzipiell läuft der
Verfahrensvorgang so ab, dass der Schweißstrom über
einen elektronischen Schalter (beispielsweise MOSFET)
und eine Induktivität zugeschaltet wird. Sobald die
Zündspitze des Schweißbolzens das Grundmaterial
berührt, steigt der Schweißstrom kontinuierlich an.
Die Zündspitze schmilzt und leitet einen Lichtbogen
ein. Gleichzeitig wird Energie in der Induktivität
gespeichert. Bei Erreichen eines einstellbaren
Strommaximums, beispielsweise bei einem maximalen
Schweißstrom von 600 A öffnet der elektronische
Schalter. Während der Ausschaltzeit dieses Schalters
gibt die Induktivität die gespeicherte Energie wieder
ab. Der Schweißstrom wird dabei aufrechterhalten.
Bei einem Stromminimum, beispielsweise bei 500 A,
wird der elektronische Schalter wieder eingeschaltet
und der Ablauf erfolgt analog mehrfach wiederholt.
Der Ablauf erfolgt insgesamt bei hoher Frequenz, so
dass beispielsweise über einen Zeitraum von 50 ms 10
oder 12 Zyklen ablaufen. Sobald die Schweißung
beendet ist, wird der Schweißstrom abgeschaltet. Mit
dem Verfahren kann auch derart gearbeitet werden,
dass zunächst die Zündung der Zündspitze mittels
konventioneller Kondensatorentladung erfolgt und die
oben beschriebene getaktete Ladung erst nach
Erreichen des ersten Stromminimums beispielsweise bei
500 A beginnt und dann analog der oben beschriebenen
Vorgehensweise abläuft.
Insbesondere für das Anschweißen von Aluminiumbolzen
ist eine ständig wechselnde Polarität vorteilhaft.
Dazu wird vorgeschlagen, dass der Schweißvorgang
unter ständig wechselnder Polarität des
Schweißstromes getaktet durchgeführt wird.
Hierbei wird der Schweißstrom wie in dem oben
beschriebenen Verfahren über einen elektronischen Schalter
zugeschaltet. Während der Ausschaltzeit gibt die
Induktivität die gespeicherte Energie unter
Aufrechterhaltung des Schweißstromes wieder ab bis zu
einem Stromminimum, an welchem der elektronische Schalter
wieder eingeschaltet wird. Dies erfolgt über mehrere
Zyklen. Zum Wechsel der Polarität wird der Schweißstrom
bis zum Stromnulldurchgang abgesenkt und der Stromnull
durchgang zur Schaltung eines zweiten elektronischen
Schalters genutzt, der aus einer zweiten Kondensator
batterie einen Schweißstrom mit umgekehrter Polarität
zuschaltet. Dieser zweite Schalter wird ebenso getaktet,
wie dies oben beschrieben ist, bis ein erneuter
Polaritätswechsel erfolgt. Der Vorgang erfolgt sich bis
die eingestellte Schweißzeit beendet ist. Durch das
Verfahren wird der Schweißvorgang insgesamt bei
niedrigerer Stromstärke über einen längeren Zeitraum
aufrechterhalten und vergleichmäßigt, woraus das bessere
Schweißergebnis, die geringe Spritzwirkung und die
geringe Geräuschbildung resultiert.
Eine unter Umständen bevorzugte verfahrensmäßige
Weiterbildung wird gemäß Anspruch 4 darin gesehen,
dass die Zündung der Zündspitze durch einen parallel
zur Freilaufdiode geschalteten Zündkondensator mit
vorgeschaltetem Zündthyristor erfolgt, wobei die
getaktete Entladung des Schweißkondensators erst nach
Erreichen des ersten Minimums des Schweißstromes
beginnt.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß Anspruch 1 ist gemäß Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißstromkreis
aus dem Werkstück und einem mit der positiven Platte
mit dem Werkstück verbundenen Schweißkondensator
besteht, dessen negative Platte über einen
elektronischen Schalter und eine Induktivität, die
als Energiespeicher dient, mit dem Schweißbolzen
verbunden ist, wobei parallel zu der Induktivität,
dem Schweißbolzen und dem Werkstück eine
Freilaufdiode an die positive Platte des Kondensators
geschaltet ist, in der Weise, dass der Schweißstrom
durch Schließen des elektronischen Schalters
zugeschaltet ist, der Schweißstrom infolge von
Berührung der Zündspitze am Werkstück fließt und
kontinuierlich ansteigt, die Zündspitze schmilzt und
einen Lichtbogen einleitet, gleichzeitig elektrische
Energie von der Induktivität gespeichert wird, bei
Erreichen eines eingestellten Strommaximums der
elektronische Schalter öffnet, bei geöffnetem
Schalter die Induktivität die gespeicherte Energie
über die Diode abgibt und so der Schweißstrom
aufrechterhalten wird, bei einem Stromminimum der
elektronische Schalter wieder schließt und der
Vorgang bei hoher Frequenz wiederholt abläuft bis der
Schweißvorgang beendet ist und der Schweißstrom
abgeschaltet wird.
Um das Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3 mit
wechselnder Polarität betreiben zu können, ist gemäß
Anspruch 6 schaltungsmäßig vorgesehen, dass zwei
Kondensatoren mit umgekehrter Polarität und mit
jeweils einem elektronischen Schalter in Reihe und
dem jeweiligen elektronischen Schalter direkt
zugeordneter Reversediode parallel zueinander
zwischen die Induktivität, Schweißbolzen und das
Werkstück geschaltet sind, wobei eine getaktete
Kondensatorenladung mit Polaritätswechsel des
Schweißstromes in der Weise erfolgt, dass zunächst
der Ablauf analog Anspruch 5 erfolgt, wobei der
Schweißstrom über den einen elektronischen Schalter
zugeschaltet wird und während des Ausschaltzyklusses
dieses Schalters die Induktivität die gespeicherte
Energie über die Reversediode des anderen
elektronischen Schalters an den zweiten Kondensator
abgibt und so der Schweißstrom aufrechterhalten
bleibt, und bei einem sich einstellenden wählbaren
Minimum des Schweißstromes der erste elektronische
Schalter wieder eingeschaltet, was sich über mehrere
Zyklen wiederholt, wobei zum Wechsel der Polarität
bei Nulldurchgang des Schweißstromes der zweite
elektronische Schalter eingeschaltet und der erste
ausgeschaltet wird, so dass der Schweißstrom mit
umgekehrter Polarität zugeschaltet ist, wobei der
zweite Schalter wieder über mehrere Zyklen taktet und
während dessen Ausschaltzyklus die Induktivität die
gespeicherte Energie über die Reservediode des ersten
elektronischen Schalters an den ersten
Schweißkondensator abgibt.
Das Verfahren und die Schaltungsanordnung ist
nachstehend anhand schematisierter Ausführungs
beispiele erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine getaktete
Kondensatorentladungskurve;
Fig. 2 eine konventionelle
Kondensatorentladungskurve;
Fig. 3 eine erste Schaltungsanordnung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
Fig. 4 eine Variante hierzu;
Fig. 5 eine Schaltungsanordnung mit
wechselnder Polarität;
Fig. 6 eine Variante hierzu entsprechend
der Ausführungsform Fig. 4;
Fig. 7 die Stromverlaufskurve des
Schweißstromes bei getakteter
Kondensatorentladung mit wechselnder
Polarität.
In der Fig. 2 ist der Verlauf des Schweißstromes über
der Zeit aufgetragen, wobei dort die konventionelle
Kondensatorentladung gezeigt ist. Beim Anschweißen von
Schweißbolzen oder dergleichen Bauteilen an ein Werkstück
im Wege des Kondensatorentladungsverfahrens wird der
Schweißbolzen mit seiner einen konischen
Schweißzugabebereich des Bolzens überragenden Zündspitze
voraus an das Werkstück herangeführt. Während der
Zuführung wird durch Berührung der Zündspitze am Werkstück
der Schweißstromkreis geschlossen und der Schweißstrom
beginnt entsprechend der Entladungskurve gemäß Fig.
2 unter Entladung des Schweißkondensators oder der
Schweißkondensatorbatterie zu fließen. Die Zündspitze
verdampft und es entsteht ein Lichtbogen zwischen Bolzen
und Werkstuckoberfläche. An der Werkstückoberfläche
entsteht ein Schmelzbad, in welches der Bolzen eingetaucht
wird, bis zur vollständigen Entladung des
Schweißkondensators.
Konventionell lauft diese Kondensatorentladung mit einer
maximalen Stromstärke von beispielsweise 10 kA ab, während
der gesamte Vorgang über drei Millisekunden
sich erstreckt. Infolgedessen muß der Bolzen mit hoher
Geschwindigkeit in die Schmelze vorgeschoben werden,
woraus eine erhebliche Spritzneigung resultiert. Zudem
ist durch die hohe Stromstärke eine erhebliche Geräusch
bildung bewirkt. Infolge der extremen Stromstärke und
der extrem kurzen Zeit können leicht Fehler beim
Verschweißen auftreten.
Erfindungsgemäß wird gemäß der Schweißstromkurve Fig.
1 bzw. Fig. 7 die Kondensatorentladung getaktet. Hierbei
steigt zunächst bei Beginn des Schweißvorganges der
Schweißstrom auf einen maximalen Wert von I max zum
Beispiel 600 A an, und zwar in Folge der Berührung der
Zündspitze mit dem Grundmaterial. Die Zündspitze schmilzt
und leitet einen Lichtbogen ein. Gleichzeitig wird Energie
in einem elektrischen Energiespeicher gespeichert. Bei
Erreichen des eingestellten Strommaximums von 600 A wird
in einem zweiten Verfahrensschritt die negative Platte
des Kondensators vom Schweißstromkreis abgeschaltet und
der Schweißstrom unter Entladung des Energiespeichers
und beim Verfahren mit wechselnder Polarität unter
paralleler Ladung des Kondensators durch den
Energiespeicher aufrechterhalten und zwar bis zu einem
Minimum des Schweißstromes (I min, beispielsweise
500 A). Bei Erreichen des Minimums des Schweißstromes
wird in einem dritten Verfahrensschritt die negative
Platte des Kondensators wieder in den Schweißstromkreis
eingeschaltet und der Schweißstrom steigt unter Entladung
des Kondensators und paraller Ladung des Energiespeichers
wieder bis zu einem Maximum (I max) an. Daran anschließend
schließen sich wechselweise der zweite und der dritte
Verfahrensschritt an, bis der Schweißvorgang eine
einstellbare Zeitdauer von beispielsweise 50 ms
durchlaufen hat und in einen vierten Verfahrenschritt
der Schweißstromkreis unterbrochen wird.
Es ist auch möglich, die Zündung der Zündspitze mittels
konventioneller Kondensatorentladung durchzuführen. Dies
entspricht der gestrichelten Stromverlaufskurve in Fig.
1. Die getaktete Entladung beginnt dann erst nach
Erreichen des ersten Stromminimums in Verlängerung der
gestrichelten Kurve IV in Fig. 1 bei Erreichen der
Stromstärke I min von 500 A. Der getaktete Ablauf ist
dann analog der vorherigen Beschreibung.
In Fig. 7 ist die getaktete Kondensatorentladung (I
über t) gezeigt, wobei die Polarität gewechselt wird.
Es wird dabei jeweils nach einer Anzahl von Taktzyklen
auf die andere Polarität umgeschaltet, so daß ein
ständiger Polaritätswechsel erfolgt. Dies ist insbesondere
beim Verschweißen von Aluminiumbolzen notwendig und
vorteilhaft.
In Fig. 3 ist eine erste Schaltungsanordnung gezeigt,
die der Stromverlaufkurve gemäß Fig. 1 in durchgezogenen
Linien enspricht. Dabei ist der Schweißstromkreis aus
dem Werkstück 1 und einem mit der positiven Platte 2
mit dem Werkstück verbundenen Schweißkondensator oder
Schweißkondensatorbatterie 3 gebildet, dessen negative
Platte 4 über einen elektronischen Schalter 5,
insbesondere einen MOSFET, und eine Induktivität 6
mit dem Schweißbolzen 7 verbunden ist. Parallel zur
Induktivität 6 und dem Schweißbolzen 7 sowie dem Werkstück
1 ist eine Freilaufdiode 8 mit ihrem Ausgang an die
positive Platte 2 des Kondensators geschaltet und zwar
in der Weise, daß der Schweißstrom durch Schließen des
elektronischen Schalters 5 zugeschaltet ist, der
Schweißstrom in Folge der Berührung der Zündspitze des
Schweißbolzens 7 mit dem Werkstück 1 fließt und
kontinuierlich ansteigt, wie aus dem im Nullpunkt
beginnenden ansteigenden Ast der Stromverlaufskurve gemäß
Fig. 1 ersichtlich ist. Die Zündspitze des Schweißbolzens
7 schmilzt ab und leitet einen Lichtbogen ein, wobei
gleichzeitig elektrische Energie von der Induktivität
6 gespeichert wird. Bei Erreichen des in Fig. 1
ersichtlichen ersten Strommaximums I max zum Beispiel
600 A öffnet der elektronische Schalter 5. Bei geöffnetem
Schalter S gibt die Induktivität 6 die gespeicherte
Energie über die Freilaufdiode 8 ab, so daß der Schweiß
strom aufrechterhalten bleibt, wie aus dem ersten
absteigenden Ast der Stromverlaufskurve in Fig. 1
ersichtlich.
Bei Erreichen eines Stromminimums bei I min bzw.
500 A schließt der elektronische Schalter 5 wieder und
der Vorgang läuft erneut ab, wie vorher beschrieben.
Hieraus ergibt sich eine Stromverlaufskurve, wie aus
Fig. 1 ersichtlich. Der gesamte Vorgang läuft mit hoher
Frequenz ab, bis der Schweißvorgang beendet ist. Die
Schweißzeit beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
50 ms. Nach Beendigung des Schweizvorganges wird der
Schweißstrom abgeschaltet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist zusätzlich
ein Zündthyristor 9 und ein Zündkondensator 10 parallel
zur Induktivität 6, Bolzen 7 und Werkstück 1 geschaltet,
wobei bei dieser Ausführungsform die Zündung der Zünd
spitze des Bolzens 7 mittels konventioneller Konden
satorentladung des Zündkondensators 10 erfolgt. Der dabei
entstehende Stromverlauf ist in Fig. 1 in gestrichelten
Linien gezeigt. Die getaktete Entladung beginnt erst
nach Erreichen des ersten Stromminimums in Fortsetzung
des gestrichelten absteigenden Asts der Stromverlaufs
kurve IV in Fig. 1.
In Fig. 5 bis 7 ist eine getaktete Kondensatorentladung
mit wechsender Polarität gezeigt. Insbesondere für das
Schweißen von Aluminiumbolzen ist eine ständig wechselnde
Polarität vorteilhaft. Bei der Schaltungsanordnung sind
zwei Kondensatoren 3, 3' mit umgekehrter Polarität und
mit jeweils einem elektronischen Schalter 5, 5' mit
Reversediode parallel zueinander zwischen die Induktivität
6, Schweißbolzen 7 und Werkstück 1 geschaltet, wobei
eine getaktete Kondensatorentladung mit Polaritätswechsel
des Schweißstromes in der Weise erfolgt, daß zunächst
der Ablauf analog im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
1 bzw. 3 erfolgt. Dabei wird der Schweißstrom über den
einen elektronischen Schalter 5 zugeschaltet und während
des Ausschaltzyklusses dieses Schalters 5 gibt die
Induktivität 6 die gespeicherte Energie über die Reverse
diode des anderen elektronischen Schalters 5' an den
zweiten Kondensator 3' ab. Der Schweißstrom bleibt so
aufrechterhalten. Bei einem sich einstellenden
vorwählbaren Minimum von beispielsweise 500 A des
Schweißstromes schaltet der erste elektronische Schalter 5
wieder ein, was sich über mehrere Zyklen wiederholt.
Zum Wechsel der Polarität wird der Schweißstrom bis auf
Nulldurchgang abgesenkt, wobei beim Nulldurchgang des
Schweißstromes der zweite elektronische Schalter 5'
eingeschaltet und der erste Schalter 5 ausgeschaltet
wird. Der Schweißstrom ist nun mit umgekehrter Polarität
zugeschaltet, wobei der zweite Schalter 5' wieder über
mehrere Zyklen taktet und während dessen Ausschaltzyklus
die Induktivität 6 die gespeicherte Energie über die
Reversediode des ersten elektronischen Schalters 5 an
den ersten Schweißkondensator 3 abgibt. Die Stromverlaufs
kurve, die sich hieraus ergibt, ist in Fig. 7 gezeigt.
In Fig. 6 ist wiederum eine Variante gezeigt, bei der
die Zündung der Zündspitze des Schweißbolzens 7 mittels
konventioneller Kondensatorentladung erfolgt, wozu ein
Zündthyristor 9 und ein Zündkondensator 10 parallel zur
Induktivität 6, dem Schweißbolzen 7 und dem Werkstück
1 geschaltet ist. Hieraus ergibt sich ein Beginn der
Stromverlaufskurve wie in Fig. 7 bei IV gestrichelt
gezeichnet.
Selbstverständlich kann das Verfahren auch mit
umgekehrter Polarität entsprechend der zeichnerischen
Darstellungen in Fig. 3, 4 bzw. 5, 6 betrieben
werden. Daraus ergibt sich dann eine
Stromverlaufskurve umgekehrter Orientierung, als der
in Fig. 1 und 7 gezeigten.
Claims (6)
1. Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen (7)
oder dergleichen Bauteilen an ein Werkstück (1) im
Wege des Kondensatorentladungsverfahrens mit
einpoliger Entladung, wobei der Schweißbolzen (7)
oder dergleichen mit seiner einen konischen
Schweißzugabebereich des Bolzens (7) überragenden
Zündspitze voraus an das Werkstück (1) herangeführt
wird, während der Zuführung durch Berührung der
Zündspitze am Werkstück (1) der Schweißstromkreis
geschlossen wird und der Schweißstrom unter
Entladung des Schweißkondensators (3) zu fließen
beginnt, die Zündspitze verdampft, ein Lichtbogen
zwischen Bolzen (7) und Werkstückoberfläche
gebildet und der Bolzen (7) in das an der
Werkstückoberfläche entstehende Schmelzbad bis zur
vollständigen Entladung des Schweißkondensators (3)
eingetaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kondensatorentladung getaktet wird, derart, dass
der geladene Kondensator (3) bei Beginn des
Schweißvorganges sich zunächst teilweise bis zu
einem einstellbaren Maximum des Schweißstromes über
dessen positive Platte (2) entlädt, parallel dazu
ein elektrischer Energiespeicher aufgeladen wird,
dann in einem zweiten Verfahrensschritt die
negative Platte (4) des Kondensators (3) vom
Schweißstromkreis abgeschaltet und der Schweißstrom
unter Entladung des Energiespeichers durch den
Energiespeicher aufrecht erhalten wird, und zwar
bis zu einem einstellbaren Minimum des
Schweißstromes, dann in einem dritten
Verfahrensschritt die negative Platte (4) des
Kondensators (3) wieder in den Schweißstromkreis
eingeschaltet wird und der Schweißstrom unter
Entladung des Kondensators (3) und paralleler
Ladung des Energiespeichers wieder bis zu einem
einstellbaren Maximum ansteigt, woraufhin wiederum
der zweite Verfahrensschritt wechselweise mit dem
dritten Verfahrensschritt durchgeführt wird bis der
Schweißvorgang eine einstellbare Zeitdauer
durchlaufen hat und in einem vierten
Verfahrensschritt der Schweißstromkreis
unterbrochen wird.
2. Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen (7)
oder dergleichen Bauteilen an ein Werkstück (1) im
Wege des Kondensatorentladungsverfahrens mit
Entladung mit wechselnder Polarität, wobei der
Schweißbolzen (7) oder dergleichen mit seiner einen
konischen Schweißzugabebereich des Bolzens (7)
überragenden Zündspitze voraus an das Werkstück (1)
herangeführt wird, während der Zuführung durch
Berührung der Zündspitze am Werkstück (1) der
Schweißstromkreis geschlossen wird und der
Schweißstrom unter Entladung des
Schweißkondensators (3) zu fließen beginnt, die
Zündspitze verdampft, ein Lichtbogen zwischen
Bolzen (7) und Werkstückoberfläche gebildet und der
Bolzen (7) in das an der Werkstückoberfläche
entstehende Schmelzbad bis zur vollständigen
Entladung des Schweißkondensators (3) eingetaucht
wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kondensatorentladung getaktet wird, derart, dass
der geladene Kondensator (3) bei Beginn des
Schweißvorganges sich zunächst teilweise bis zu
einem einstellbaren Maximum des Schweißstromes über
dessen positive Platte (2) entlädt, parallel dazu
ein elektrischer Energiespeicher aufgeladen
wird, dann in einem zweiten Verfahrensschritt die
negative Platte (4) des Kondensators (3) vom
Schweißstromkreis abgeschaltet und der Schweißstrom
unter Entladung des Energiespeichers und unter
paralleler Ladung des Kondensators (3) durch den
Energiespeicher aufrecht erhalten wird, und zwar bis zu
einem einstellbaren Minimum des Schweißstromes, dann in
einem dritten Verfahrensschritt die negative Platte (4)
des Kondensators (3) wieder in den Schweißstromkreis
eingeschaltet wird und der Schweißstrom unter Entladung
des Kondensators (3) und paralleler Ladung des
Energiespeichers wieder bis zu einem einstellbaren
Maximum ansteigt, woraufhin wiederum der zweite
Verfahrensschritt wechselweise mit dem dritten
Verfahrensschritt durchgeführt wird bis der
Schweißvorgang eine einstellbare Zeitdauer durchlaufen
hat und in einem vierten Verfahrensschritt der
Schweißstromkreis unterbrochen wird, wobei der
Schweißvorgang unter ständig wechselnder Polarität des
Schweißstromes getaktet durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Polaritätswechsel nach jeweils einer
Mehrfachfolge von zweitem und drittem
Verfahrensschritt vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung der
Zündspitze durch einen parallel zur Freilaufdiode
(8) geschalteten Zündkondensator (10) mit
vorgeschaltetem Zündthyristor (9) erfolgt, wobei
die getaktete Entladung des Schweißkondensators (3)
erst nach Erreichen des ersten Minimums des
Schweißstromes beginnt.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schweißstromkreis aus dem Werkstück (1)
und einem mit der positiven Platte (2) mit dem
Werkstück (1) verbundenen Schweißkondensator (3)
besteht, dessen negative Platte (4) über einen
elektronischen Schalter (5) und eine Induktivität
(6), die als Energiespeicher dient, mit dem
Schweißbolzen (7) verbunden ist, wobei parallel zu
der Induktivität (6), dem Schweißbolzen (7) und dem
Werkstück (1) eine Freilaufdiode (8) an die
positive Platte (2) des Kondensators (3) geschaltet
ist.
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei Kondensatoren (3, 3') mit
umgekehrter Polarität und mit jeweils einem
elektronischen Schalter (5, 5') in Reihe und dem
jeweiligen elektronischen Schalter (5, 5') direkt
zugeordneter Reversediode parallel zueinander
zwischen die Induktivität (6), den Schweißbolzen
(7) und das Werkstück (1) geschaltet sind.
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Cited By (1)
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DE10001344A1 (de) | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Emhart Inc | Verfahren und Vorrichtung zum mehrstufigen Lichtbogenschweißen |
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-
1993
- 1993-04-24 DE DE19934313502 patent/DE4313502C2/de not_active Expired - Fee Related
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