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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Technik eines
Lichtbogenschweißens mit
verbrauchbaren Elektroden und spezifischer auf ein Verfahren zum
Steuern bzw. Regeln der offensichtlichen bzw. augenscheinlichen
Länge des Schweißbogens
zwischen dem Werkstück
und einer verbrauchbaren Elektrode vorzugsweise auf einen im wesentlichen
konstanten Wert, während
der Ausführung
des Lichtbogenschweißverfahrens.
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Um
die stabilisierte, hoch qualitative Verschweißung während dem Ausführen eines
Bogenschweißens
mit einer verbrauchbaren Elektrode sicherzustellen, war es lange
Zeit gut bekannt, daß die mittlere
Minimaldistanz La (welche nachfolgend als "offensichtliche bzw. augenscheinliche
Bogenlänge" bezeichnet wird)
zwischen der Spitze eines verbrauchbaren Schweißdrahts und dem Werkstück auf einem
konstanten Wert zu halten ist. Es ist ebenfalls gut bekannt, daß beim Schweißen das
Werkstück, das
aus Aluminium oder Stahl gefertigt ist, Schweißdefekte, wie Hinterschneidungen
und/oder Blaslöcher
dazu tendieren aufzutreten, wenn ein Sprühtransfer von geschmolzenen
Metalltröpfchen
mit bzw. bei dem Bogenschweißen
einer derartig geringen Länge
ausgeführt
wird, so daß kein
Kurzschluß stattfindet.
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Um
Schweißdefekte,
wie sie oben diskutiert sind, zu vermeiden, wurde das Schweißverfahren bisher
angewandt, in welchem das Schweißen durchgeführt wird,
indem ein Kurzschluß generiert wird,
welcher mit dem gepulsten Strom bei einer geeigneten Bogenspannung
synchronisiert ist, welcher jedoch zu klein, um einen Metalltransfer
von geschmolzenen Metalltröpfchen
zu dem Werkstück
zu initiieren. 1 illu striert schematisch Schweißsituationen,
in welchen der kleine Kurzschluß auftritt, wenn
die offensichtliche Bogenlänge
auf einen geeigneten Wert gesteuert bzw. geregelt wird. In der Praxis des
standardmäßigen gepulsten
Bogenschweißen tendiert
der kleine Kurzschluß dazu,
synchron mit einem Metalltransfer bei einer Frequenz aufzutreten, welche
mit der Pulsfrequenz f abgestimmt ist, und daher ist die Anzahl
von auftretenden Kurzschlüssen (wobei
die Anzahl nachfolgend als "Kurzschlußfrequenz" bezeichnet wird)
bei einem Bereich großen Stroms
hoch, in welchem die Pulsfrequenz F hoch ist, wie dies in 1A gezeigt
ist, jedoch ist sie klein in einem Bereich geringen Stroms, in welchem
die Pulsfrequenz f niedrig ist, wie dies in 1B gezeigt
ist.
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Wie
dies oben diskutiert ist, tendiert eine Änderung des mittleren Schweißstroms
Ia dazu, in einer Änderung
der Pulsfrequenz zu resultieren, und somit ändert sich der Zyklus von kleinen
Kurzschlüssen
mit einer Veränderung
der Pulsfrequenz.
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Im
Hinblick auf das Vorhergehende wurde das Bogenlängen-Steuer- bzw. -Regelverfahren angewandet,
in welchem, um die konstante offensichtliche Bogenlänge La beizubehalten,
die Ausgabespannung Vt so gesteuert bzw. geregelt ist, daß die für eine gegebene
Zeitdauer gezählte
Kurzschlußfrequenz
einen vorbestimmten Zielwert erreichen kann.
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Jedoch
weist das Steuer- bzw. Regelverfahren der Bogenlänge gemäß dem Stand der Technik die
folgenden Probleme auf.
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Bezugnehmend
auf 2 ist eine Vergleichsdarstellung gegeben, um zu
illustrieren, wie sich die Bogenlänge La in jedem von Bereichen
eines kleinen, mittleren und großen Stroms mit einer Änderung
in der Bogenspannung und dem Schweißstrom verändert, wenn die angestrebte
oder eine gewünschte
Kurzschlußfrequenz
Nr und die Länge
der Zeit (oder Zählzeit)
Tr, während
welcher die Kurzschlußfrequenz
gezählt
wird, auf einen vorbestimmten Wert festgelegt sind bzw. werden.
Wie dies hier gezeigt ist, sind die Kurzschlußzeit Tr und die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr in jedem der Bereiche eines kleinen, mittleren und großen Stroms
auf 1 Sekunde bzw. 5 mal festgelegt.
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Die
Vergleichsdarstellung von 2 wird unter
spezieller Bezugnahme auf 6 diskutiert,
welche die Beziehung zwischen dem mittleren bzw. durchschnittlichen
Schweißstrom
Ia und der Bogenlänge
La illustriert, welche gezeigt werden, wenn das Schweißen mit
der Verwendung des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik bzw.
dem Bogenlängen-Steuer-
bzw. – Regelverfahren
einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
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Wenn
der Schweißstrom
I von 50A auf 300A verändert
wird, während
die Ziel-Kurzschlußfrequenz Nr
und die Zählzeit
Tr auf einen vorbestimmten Wert festgelegt sind, hat das Verfahren
gemäß dem Stand der
Technik darin resultiert, daß die
offensichtliche bzw. augenscheinliche Bogenlänge La sich bemerkenswert von
1,5 mm auf 5,5 mm mit einer Veränderung
des Schweißstroms
geändert
hat.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, haben die Frequenz
eines Auftretens von Spitzenströmen
Ip während
der Zählzeit
Tr und die Frequenz eines Auftretens des kleinen Kurzschlusses Psh
die folgende Beziehung.
- (1) In dem Bereich
bzw. der Region eines kleinen Stroms ist die Frequenz eines Auftretens
von kleinen Kurzschlüssen 5,
während
die Frequenz eines Auftretens von Spitzenströmen 3 ist. D.h. in dem
Bereich eines kleinen Stroms ist die Frequenz eines Auftretens von
kleinen Kurzschlüssen
größer als
die Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme. Dies bedeutet, daß die offensichtliche
Bogenlänge
La klein ist, wie dies durch Ls gezeigt ist.
- (2) In dem Bereich eines mittleren Stroms ist die Frequenz eines
Auftretens der kleinen Kurzschlüsse 5,
während
die Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme 5 ist. D.h. im
Bereich eines kleinen Stroms tritt der kleine Kurzschluß Psh synchron
mit dem Spitzenstrom auf. Dies bedeutet, daß die offensichtliche Bogenlänge La von
einem geeigneten Wert ist, wie dies durch Lr gezeigt ist.
- (3) In dem Bereich eines großen Stroms ist die Frequenz
eines Auftretens von kleinen Kurzschlüssen 5, während die
Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme 8 ist. So ist im
Bereich des großen
Stroms die Frequenz eines Auftretens der kleinen Kurzschlüsse kleiner
als die Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme. Dies bedeutet, daß die offensichtliche
Bogenlänge
La lang ist, wie dies durch Lt gezeigt ist.
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Aus
dem Grund, der oben diskutiert ist, wie dies in 6 im
Zusammenhang mit dem Stand der Technik gezeigt ist, und in dem Bereich
eines niedrigen bzw. kleinen Stroms, der von 50A bis 100A reicht,
ist La < Lr; und
in dem Bereich eines großen Stroms,
der von 250A bis 300A reicht, ist Lr < Lt. Somit ändert sich in Abhängigkeit
von dem Bereich eines kleinen zu einem großen Strom, die offensichtliche
Bogenlänge
in der Reihenfolge von Ls < Lr < Lt.
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In
der Praxis des Steuer- bzw. Regelverfahrens der Bogenlänge gemäß dem Stand
der Technik wird die Ausgabespannung Vt so gesteuert bzw. geregelt,
daß die
kurzschließende
bzw. Kurzschlußfrequenz
Nk, die während
der festgelegten Zählzeit
Tr gezählt
wird, einen vorbestimmten Zielwert Nr erreichen kann. Jedoch tendiert,
wie dies oben diskutiert ist, ein Anstieg oder ein Abfall des mittleren
Schweißstroms
Ia mit einem Anstieg oder Abfall der Pulsfrequenz f dazu, in einer Änderung
der offensichtlichen Bogenlänge
zu resultieren, und somit kann in allen Bereichen eines kleinen
bis großen
Stroms die offensichtliche Bogenlänge La nicht auf einen geeigneten bzw.
ordnungsgemäßen Wert
gesteuert bzw. geregelt werden.
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Wie
dies in 7B gezeigt ist, hat das Steuer-
bzw. Regelverfahren gemäß dem Stand
der Technik in einer nicht ausreichenden Schweißraupen-Penetration und Schweißdefekte,
wie Hinterschneidungen und/oder Blaslöchern resultiert, welche in
dem Bereich eines großen
Stroms aufgetreten sind.
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Es
wurde erkannt, daß es
wünschenswert wäre, ein
verbessertes Steuer- bzw. Regelverfahren für die Bogenlänge zur
Verfügung
zu stellen, um die offensichtliche bzw. augenscheinliche Bogenlänge auf
einen geeigneten Wert zu steuern bzw. zu regeln, in welchem die
kurzschließende
bzw. Kurzschlußfrequenz,
welche für
alle Strombereiche optimal wäre, von
einem Bereich eines kleinen Stroms bis zu einem Bereich eines großen Stroms
reichen, so bestimmt ist, daß die
Ausgangs- bzw. Ausgabespannung Vt so gesteuert bzw. geregelt werden
kann, um zu erlauben, daß die
Frequenz eines Auftretens eines Kurzschließens Nk, welche detektiert
wurde (nachfolgend als "aktuelle
oder detektierte Kurzschlußfrequenz" bezeichnet), eine
gewünschte
Frequenz eines Auftretens Nr eines Kurzschließens erreicht (welche nachfolgend
als "Ziel-Kurzschlußfrequenz" bezeichnet wird).
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Daher
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer offensichtlichen
bzw. augenscheinlichen Bogenlänge auf
einen geeigneten Wert in einem Pulsschweißen zur Verfügung gestellt,
welches durch ein Zuführen einer
verbrauchbaren Elektrode bei einer wesentlichen konstanten Geschwindigkeit
ausgeführt
wird, während
eine Pulsfrequenz, welche einen durchschnittlichen Schweißstrom definiert,
auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird, wobei das Verfahren
die Schritte umfaßt
eines:
Bewirkens des Verschweißens durch ein Einstellen einer
Zählzeit
einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Dauer, während welcher
eine kurzschließende
bzw. Kurzschlußfrequenz
gezählt
wird;
Detektierens der Frequenz bzw. Häufigkeit eines tatsächlichen
Auftretens eines Kurzschließens
während der
Zählzeit;
und
Steuerns bzw. Regelns der Ausgabe- bzw. Ausgangsspannung,
um dadurch die augenscheinliche Bogenlänge zu regeln bzw. zu steuern,
wobei die Ausgangsspannung auf einen Wert geregelt bzw. gesteuert
wird, um zu erlauben, daß die
detektierte kurzschließende
Frequenz gleich einer vorbestimmten Zielfrequenz ist;
wobei:
die Ziel-Kurzschlußfrequenz
eingestellt wird, um gleich der Frequenz eines Auftreten der Spitzenströme entsprechend
der Pulsfrequenz zu sein, welche den durchschnittlichen Schweißstrom definiert.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausbildung derselben leicht verstanden werden, welche
in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen durchgeführt ist,
in welcher ähnliche
Teile durch ähnliche
Bezugszeichen bezeichnet sind und in welcher:
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1 schematisch
Schweißsituationen
illustriert, in welchen der kleine Kurzschluß auftritt, wenn die offensichtliche
Bogenlänge
auf einen geeigneten Wert gesteuert bzw. geregelt ist, wobei 1A die
Steuerung bzw. Regelung bei einem Bereich großen Stroms illustriert und 1B die
Steuerung bzw. Regelung in einem Bereich eines kleinen Stroms illustriert;
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2 eine
Vergleichsdarstellung ist, die zeigt, wie sich die Bogenlänge La in
jedem eines Bereichs eines kleinen, mittleren und großen Stroms
mit einer Veränderung
in der Bogenspannung und dem Schweißstrom verändert, wenn der Ziel-Kurzschlußzyklus
und die Zählzeit
auf einen vorbestimmten Wert festgelegt sind;
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3 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen
Schweißstrom
Ia und der Frequenz eines Auftretens von Kurzschlüssen zeigt,
bei welchen die offensichtliche bzw. augenscheinliche Bogenlänge La den
geeigneten Wert erreicht.
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4 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Zählzeit und der offensichtlichen
Bogenlänge
zeigt;
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5 ein
Vergleichsdiagramm ist, das die Änderung
in der Bogenspannung und dem Schweißstrom in bezug auf die offensichtliche
Bogenlänge zeigt,
welche auftritt, wenn die Ausgabespannung auf einen Wert gesteuert
bzw. geregelt wird, der wirksam ist, um es der Ziel-Kurzschlußfrequenz
zu ermöglichen,
mit der Pulsfrequenz f übereinzustimmen;
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6 die
Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Schweißstrom und der Bogenlänge illustriert,
welche gezeigt werden, wenn das Schweißen mit der Verwendung des
Verfahrens gemäß dem Stand
der Technik bzw. das Bogenlängen-Steuer- bzw. -Regelverfahren
der Ausbildung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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7A eine
Draufsicht auf ein Werkstück
ist, das Schweißraupen
darauf ausgebildet aufweist;
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7B eine
schematische Seitenschnittansicht ist, die eine Schweißraupen-Penetration
bzw. -Durchdringung zeigt, die mit dem Steuer- bzw. Regelverfahren
gemäß dem Stand
der Technik ausgebildet ist;
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7C eine
schematische Seitenschnittansicht ist, die die Schweißraupen-Penetration
zeigt, die mit dem Steuer- bzw. Regelverfahren der Ausbildung ausgebildet
ist;
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8 ein
Diagramm ist, das einen Vergleich zwischen einem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik und einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung in bezug
auf die Größe von Spritzern
zeigt, die während
dem Schweißverfahren
aufgetreten sind;
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9 ein
Diagramm ist, das die Beziehung bzw. den Zusammenhang zwischen der
Pulsfrequenz und der Frequenz eines Auftretens von Kurzschlüssen bzw.
eines Kurzschließens
zeigt, welche gezeigt wird, wenn die Schweißtätigkeit mit der Verwendung
von Schweißdrähten mit
1,2 mm bzw. 1,6 mm Durchmesser durchgeführt wird, welche beide aus
einer Al-Mg-Legierung
gefertigt sind; und
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10 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Pulsfrequenz und der
kurzschließenden
bzw. Kurzschlußfrequenz
zeigt, welche gezeigt wird, wenn die Schweißtätigkeit mit der Verwendung von
Schweißdrähten mit
1,2 mm bzw. 1,6 mm im Durchmesser ausgeführt wird, welche beide aus Stahl
gefertigt sind.
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Die
bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist, wie dies unter
Bezug auf 5 in größerem Detail beschrieben werden
wird, auf ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der offensichtlichen bzw.
augenscheinlichen Bogenlänge
bei der Durchführung
eines gepulsten bzw. Pulsschweißens
mit einer verbrauchbaren Elektrode gerichtet. Spezifisch ist die
offensichtliche Bogenlänge
La, d.i. der minimale mittlere Abstand zwischen der Spitze des verbrauchbaren
Schweißdrahts
und dem Werkstück wird
auf einen geeigneten Wert Lr durch ein Festlegen der Zählzeit Tr,
während
welcher die kurzschließende
bzw. Kurzschlußfrequenz
gezählt
wird, und der Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr, die erforderlich ist, die offensichtliche Bogenlänge La optimal
zu machen, und ein Steuern bzw. Regeln einer Ausgabespannung Vt
auf einen Wert geregelt bzw. gesteuert, der effektiv ist, um die
tatsächliche
bzw. aktuelle Kurzschlußfrequenz
Mk, welche detektiert wurde, mit der Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr in irgendeine der Bereiche eines kleinen bis großen Stroms
in Einklang bzw. Übereinstimmung
zu bringen.
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3 ist
ein Diagramm, das die Beziehung bzw. den Zusammenhang zwischen dem
durchschnittlichen Schweißstrom
Ia und der optimalen Kurzschlußfrequenz
Nm zeigt, d.h. der Frequenz eines Auftretens eines Kurzschlusses
bzw. Kurzschließens,
bei welchem die offensichtliche Bogenlänge La den geeigneten bzw.
ordnungsgemäßen Wert
Lr erreicht. Das in dem Diagramm von 3 gezeigte
Ergebnis wird erhalten, wenn die Zählzeit Tr auf 1 Sekunde gesetzt
wird, wobei die optimale Kurschlußfrequenz Nm mit einem Anstieg
des durchschnittlichen Schweißstroms
Ia ansteigt. Wie dies hier gezeigt ist, hat die optimale Kurzschlußfrequenz
Nm relativ zu dem mittleren Schweißstrom Ia spezielle Werte,
die innerhalb eines Bereichs gelegen sind, der durch Punkte Na, Nb,
Nc und Nd begrenzt ist. Beispielsweise ist die optimale Kurzschlußfrequenz
Nm, die während
der Zählzeit
Tr von 1 Sekunde gezählt
ist bzw. wird, wenn der mittlere Schweißstrom Ia etwa 50A beträgt, innerhalb
des Bereichs von etwa 4 bis 8, während,
wenn der mittlere Schweißstrom
etwa 270A beträgt,
sie innerhalb des Bereichs von etwa 10 bis etwa 18 liegt.
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4 ist
ein Diagramm bzw. eine Darstellung, das (die) die Beziehung zwischen
der Zählzeit Tr
und der offensichtlichen Bogenlänge
La zeigt. Wie dies hier gezeigt ist, ist, wenn die Zählzeit Tr
nicht länger
als 0,5 Sekunden ist, die Zählzeit
Tr zu kurz, um die erforderliche Information zu erhalten, und daher
ist die Bogenlänge
instabil und nicht fähig,
wie dies durch eine schraffierte Fläche Ats gezeigt ist, gesteuert
bzw. geregelt zu werden. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Zählzeit Tr
nicht kürzer
als 2,0 Sekunden ist, der Abtastzyklus zu lange, damit die Steuerung
bzw. Regelung rasch nachfolgt. Da beim Bereistellen des Ergebnisses,
das in dem Diagramm von 4 gezeigt ist, die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr auf 10 festgelegt ist, liegt die geeignete offensichtliche Bogenlänge Lr innerhalb
des Bereichs von 3 bis 5 mm. Dementsprechend liegt die Zählzeit Tr,
welche als optimal betrachtet wird, um die geeignete offensichtliche
Bogenlänge
Lr zu erreichen, innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 2,0 Sekunden,
wie dies durch eine schraffierte Fläche gezeigt ist, die durch
die Punkte Ta, Tb, Tc und Td eingegrenzt ist.
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Mit
anderen Worten spricht das Diagramm von 4, daß unter
der Annahme, daß die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr auf 10 festgelegt ist, die Zählzeit
Tr 0,5 Sekunden betragen sollte, um die geeignete offensichtliche
Bogenlänge
Lr von 3 mm zu sichern, oder 2,0 Sekunden, um die geeignete offensichtliche
Bogenlänge
Lr von 5 mm zu sichern.
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Aus
den entsprechenden Diagrammen von 3 und 4 wurde
es nun klar, daß,
um die geeignete offensichtliche Bogenlänge Lr zu sichern, die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr und die Zählzeit
Tr auf entsprechende geeignete Werte festgelegt werden sollten,
welche in die entsprechende Fläche
fallen, welche durch Na bis Nd und Ta bis Td begrenzt ist.
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5 ist
ein Vergleichsdiagramm, das die offensichtliche Bogenlänge La und
den Änderungszyklus
von jedem der Bogenspannung und dem Schweißstrom zeigt, welche gezeigt
wird, wenn die Zählzeit
Tr in jedem der Bereiche eines kleinen bis großen Stroms auf 1 Sekunde festgelegt
ist und die Ausgabespannung Vt gesteuert bzw. geregelt ist, um den
durchschnittlichen bzw. mittleren Schweißstrom Ia oder die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr entsprechend der Pulsfrequenz f zu erreichen, welche den mittleren Schweißstrom Ia
definiert. Wie dies in einer Box 5A in 5 gezeigt
ist, resultiert an dem Bereich eines kleinen Stroms, in welchem
die Frequenz niedrig festgelegt bzw. eingestellt wurde, da die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr auf 4 festgelegt ist, um in die schraffierten Bereiche zu fallen,
die entsprechend in 3 und 4 gezeigt
sind, eine Steuerung bzw. Regelung der Ausgabespannung Vt auf einen
Wert, der effektiv bzw. wirksam ist, um den Kurzschluß bzw. das
Kurzschließen
vier mal auftreten zu lassen, d.h. um zu erreichen, daß die Kurzschlußfrequenz
4 ist, in der Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme, welche
gleich der Kurzschlußfrequenz
ist. Dies bedeutet, daß,
wie dies in der Box 5B in 5 gezeigt
ist, die offensichtliche Bogenlänge
La die geeignete bzw. ordnungsgemäße offensichtliche Bogenlänge Lr erreicht.
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In
gleicher Weise resultiert, wie dies in einer Box 5C in 5 gezeigt
ist, an dem Bereich eines mittleren Stroms, da die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr auf 6 gesetzt ist, um innerhalb die schraffierten Flächen zu
fallen, die jeweils in 3 und 4 gezeigt sind,
die Steuerung bzw. Regelung der Ausgabespannung Vt auf einen Wert,
der effektiv ist, um den Kurzschluß sechs mal auftreten zu lassen,
d.h. um zu erreichen, daß die
Kurzschlußfrequenz
6 ist, in der Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme, welche
gleich der Kurzschlußfrequenz
ist. Dies bedeutet, daß,
wie dies in einer Box 5D in 5 gezeigt
ist, die offensichtliche Bogenlänge
La die geeignete offensichtliche Bogenlänge Lr erreicht.
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Wie
dies in einer Box 5E in 5 gezeigt
ist, resultiert wiederum an dem Bereich großen Stroms, in welchem die
Frequenz hoch festgelegt ist, da die Ziel-Kurzschlußfrequenz
Nr auf 8 festgelegt ist, um innerhalb der schraffierten Bereiche
zu fallen, die jeweils in 3 bzw. 4 gezeigt
sind; die Steuerung bzw. Regelung der Ausgabespannung Vt auf einen Wert,
der effektiv ist, um das Kurzschließen acht mal auftreten zu lassen,
d.h. um zu erreichen, daß die Kurzschlußfrequenz
8 ist, in der Frequenz eines Auftretens der Spitzenströme, welche
gleich der Kurzschlußfrequenz
ist. Dies bedeutet, daß,
wie dies in einer Box 5F in 5 gezeigt
ist, die offensichtliche Bogenlänge
La die geeignete offensichtliche Bogenlänge Lr erreicht.
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Wie
zuvor ausgeführt,
illustriert 6 nicht nur die Beziehung zwischen
dem mittleren bzw. durchschnittlichen Schweißstrom und der Bogenlänge, welche
gezeigt wird, wenn das Schweißen
mit dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik ausgeführt
ist, wie dies zuvor beschrieben wurde, sondern auch jene, welche
gezeigt wird, wenn das Schweißen
mit dem Verfahren der bevorzugten Ausbildung ausgeführt wird.
Wie dies darin gezeigt ist, ist, während es mit dem Verfahren
gemäß dem Stand der
Technik schwierig war, die offensichtliche Bogenlänge La auf
den geeigneten Wert Lr an jedem aus den Bereichen eines kleinen
bis großen
Stroms zu steuern bzw. zu regeln, das Verfahren gemäß der Erfindung
effektiv, um die offensichtliche Bogenlänge La auf den geeigneten Wert
Lr an jedem der Bereiche eines kleinen bis großen Stroms zu steuern bzw.
regeln.
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Wie
dies ebenso in 7C gezeigt ist, wurde mit dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung demonstriert, daß die Größe bzw.
das Ausmaß einer Schweißraupen-Penetration
im wesentlichen gleich bzw. einheitlich über die Schweißlinie ist,
wobei kein Schweißdefekt
darin auftritt, da die offensichtliche Bogenlänge La auf den geeigneten Wert
Lr selbst in dem Bereich eines großen Stroms gesteuert bzw. geregelt
wurde.
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8 illustriert
die Menge an Spritzern, die während
des Schweißvorgangs
mit dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik auftreten und jene mit dem Verfahren der bevorzugten
Ausbildung. Wenn das Schweißen
bei einer Schweißgeschwindigkeit von
50 cm/m in dem Bereich eines kleinen Stroms ausgeführt wird,
in welchem der mittlere Schweißstrom
70A ist, resultierte das Verfahren gemäß dem Stand der Technik in
90 mg Menge an Spritzern, wie dies durch einen Balken 8A in 8 gezeigt
ist, während
das Verfahren der bevorzugten Ausbildung in 60 mg Menge an Spritzern
resultierte, wie dies durch einen Balken 8B gezeigt ist,
welcher kleiner als jener ist, der mit dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik gezeigt wurde.
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Wenn
die Zählzeit
Tr geeignet gewählt
ist und die Ausgabespannung Vt auf einen Wert gesteuert bzw. geregelt
ist, der effektiv ist, um die Ziel-Kurzschlußfrequenz Nr mit dem mittleren
Schweißstrom Ia
oder der Pulsfrequenz f übereinstimmen
zu lassen, kann zusätzlich
die offensichtliche Bogenlänge
La auf dem geeigneten Wert Lr unabhängig von dem Durchmesser und
der Art des Materials des Schweißdrahts (beispielsweise 1,0
bis 2,4 mm Durchmesser in dem Fall einer Aluminiumlegierung, oder
0,8 bis 1,6 mm Durchmesser in dem Fall von Stahl oder einer auf
Nickel basierenden Legierung oder Kupfer) aufrecht erhalten werden.
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Spezifisch
illustriert 9 die Beziehung bzw. den Zusammenhang
zwischen der Pulsfrequenz und der Kurzschlußfrequenz, welche gezeigt wird,
wenn der Schweißvorgang
mit der Verwendung von Schweißdrähten mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser durchgeführt wird, welche beide aus
einer Al-Mg-Legierung gefertigt sind. In 9 zeigen
Balken 9A und 9B die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser. In diesem Beispiel liegt, wenn dieselbe
Frequenz von 100 Hz an die Schweißdrähte angelegt wird, die die
unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
welche erfordert, daß die
offensichtliche Bogenlinie La auf dem geeigneten Wert Lr ist, innerhalb
des Bereichs von 5 bis 10 in beiden Fällen, selbst obwohl die mittleren
Schweißströme Ia für den 1,2
mm Schweißdraht
und für
den 1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 80A bzw. 120A. In analoger
Weise repräsentieren
Balken 9C und 9D die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser, in welchem Fall, wenn dieselbe Frequenz
von 150 Hz an die Schweißdrähte angelegt wird,
die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, liegt die Kurzschlußfrequenz,
welches es erfordert, daß die
offensichtliche Bogenlinie La auf dem geeigneten Wert Lr ist, innerhalb
des Bereichs von 7 bis 13 in beiden Fällen, selbst obwohl die mittleren Schweißströme Ia für den 1,2
mm Schweißdraht
und für
den 1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 120A bzw. 180A.
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Balken 9E und 9F repräsentieren
die Verwendung der Schweißdrähte von
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser, in welchem Fall, wenn dieselbe Frequenz
von 200 Hz an die Schweißdrähte angelegt wird,
die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
welche es erfordert, daß die
offensichtliche Bogenlänge
La auf dem geeigneten Wert Lr liegt, innerhalb des Bereich von 8 bis
14 in beiden Fällen
ist, selbst obwohl die mittleren Schweißströme Ia für den 1,2 mm Schweißdraht und jener
für den
1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h.170A bzw. 250A.
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Schließlich repräsentieren
Balken 9G und 9H die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser, in welchem Fall, wenn dieselbe Frequenz
von 250 Hz an die Schweißdrähte angelegt
wird, die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
welche es erfordert, daß die
offensichtliche Bogenlänge
La der geeignete Wert Lr ist, innerhalb des Bereichs von 9 bis 16
in beiden Fällen,
selbst obwohl die mittleren Schweißströme Ia für den 1,2 mm Schweißdraht und jener
für den
1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. etwa 220A bzw. 300A.
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Es
ist somit klar, daß,
falls die Frequenz f, die den durchschnittlichen Schweißstrom Ia
definiert, auf einen geeigneten Wert festgelegt ist, die geeignete kurzschließenden bzw.
Kurzschlußfrequenz
dieselbe bleibt unabhängig
von dem Durchmesser des Schweißdrahts,
und dementsprechend zeigt 9 die Effektivität dieser
Ausbildung der vorliegenden Erfindung.
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10 illustriert
die Beziehung zwischen der Pulsfrequenz und der Kurzschlußfrequenz,
welche gezeigt wird, wenn der Schweißvorgang mit der Verwendung
der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser durchgeführt wird, die beide aus Stahl gefertigt
sind.
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In 10 stellen
Balken 10A und 10B die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm bzw. 1,6 mm Durchmesser dar. In diesem Beispiel liegt, wenn dieselbe
Frequenz von 100 Hz an die Schweißdrähte angelegt wird, die die
unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
welche es erfordert, daß die
offensichtliche Bogenlänge
La der geeignete Wert Lr ist, innerhalb des Bereichs von 5 bis 10
in beiden Fällen,
selbst obwohl die durchschnittlichen Schweißströme Ia für den 1,2 mm Schweißdraht und
jener für
den 1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 120A bzw. 150A. In gleicher
Weise repräsentieren
Balken l0C und l0D die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm im Durchmesser, in welchem Fall, wenn dieselbe
Frequenz 150 Hz an die Schweißdrähte angelegt
wird, die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
welche erfordert, damit die offensichtliche Bogenlänge La auf
den geeigneten Wert Lr eingestellt ist, innerhalb des Bereichs von
6 bis 12 in beiden Fällen,
selbst obwohl die durchschnittlichen Schweißströme Ia für den 1,2 mm Schweiß draht und
für den
1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 170A bzw. 200A.
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Balken 10E und l0F repräsentieren
die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser dar, in welchem Fall, wenn dieselbe Frequenz
200 Hz an die Schweißdrähte angelegt wird,
die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
die erforderlich ist, um die offensichtliche Bogenlänge La auf
dem geeigneten Wert Lr festzulegen, innerhalb des Bereichs von 7
bis 14 in beiden Fällen
liegt, selbst obwohl die durchschnittlichen Schweißströme Ia für den 1,2
mm Schweißdraht
und jener für
den 1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 230A bzw. 280A.
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Schließlich repräsentieren
Balken l0G und 10H die Verwendung der Schweißdrähte mit
1,2 mm und 1,6 mm Durchmesser, in welchem Fall, wenn dieselbe Frequenz
von 250 Hz an die Schweißdrähte angelegt
wird, die die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, die Kurzschlußfrequenz,
die erforderlich ist, um die offensichtliche Bogenlänge La auf dem
geeigneten Wert Lr festzulegen, innerhalb des Bereichs von 9 bis
16 in beiden Fällen
liegt, selbst obwohl die durchschnittlichen Schweißströme Ia für den 1,2
mm Schweißdraht
und jeweils für
den 1,6 mm Schweißdraht
unterschiedlich sind, d.h. 280A bzw. 330A.
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Es
ist somit klar, daß,
wenn die Frequenz f, die den durchschnittlichen Schweißstrom Ia
definiert, auf einen geeigneten Wert festgelegt ist, die geeignete
Kurzschlußfrequenz
dieselbe bleibt unabhängig von
dem Durchmesser des Schweißdrahts,
und dementsprechend demonstriert 10 die
Effektivität dieser
Ausbildung der vorliegenden Erfindung. Zu sätzlich demonstrieren 9 und 10,
daß mit dieser
Ausbildung der vorliegenden Erfindung die offensichtliche Lichtbogenlänge La auf
den geeigneten Wert Lr unabhängig
von der Art des Materials gesteuert bzw. geregelt werden kann, das
für den
Schweißdraht
verwendet wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausbildungen derselben
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden,
ist es festzuhalten, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen dem Fachmann offensichtlich sein werden. Derartige Änderungen
und Modifikationen sollen als innerhalb des Rahmens der vorliegenden
Erfindung enthalten mitverstanden sein bzw. werden, wie sie durch
die angeschlossenen Ansprüche
definiert ist.