DE934297C - Lichtbogenschweissverfahren und Vorrichtung zu seiner Anwendung - Google Patents

Lichtbogenschweissverfahren und Vorrichtung zu seiner Anwendung

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DE934297C
DE934297C DEG7090A DEG0007090A DE934297C DE 934297 C DE934297 C DE 934297C DE G7090 A DEG7090 A DE G7090A DE G0007090 A DEG0007090 A DE G0007090A DE 934297 C DE934297 C DE 934297C
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DE
Germany
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electrode
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welding
arc
electrodes
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Expired
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DEG7090A
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General Electric Co PLC
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General Electric Co PLC
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067Starting the arc
    • B23K9/0672Starting the arc without direct contact between electrodes
    • B23K9/0678Ionization of the arc gap by means of an auxiliary arc

Description

  • Lichtbogenschweißverfahren und Vorrichtung zu seiner Anwendung Die Erfindung betrifft Verfahren zur elektrischen Lichtbogenschweißung und ist insbesondere auf Verfahren gerichtet, bei denen während des Schweißens ein zwischen einer Elektrode und dem zu schweißenden Werkstück ausgebildeter elektrischer Lichtbogen von einem Edelgasstrom, der beispielsweise aus Argon besteht, abgeschirmt wird.
  • Schweißverfahren, bei denen ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer bevorzugt aus Wolfram bestehenden Elektrode und dem zu schweißenden Werkstück auftritt und von einem Argonstrom umgeben, abgeschirmt ° wird, haben sich für die Schweißung von Aluminium und seinen Legierungen als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Verwendung eines solchen Lichtbogens ist jedoch nicht auf diese Metalle beschränkt, sondern kann auch bei anderen Metallen angewandt werden. Die Benutzung von Argon für diesen Zweck ist besonders vorteilhaft, da das Argon sogar bei der Schweißtemperatur offenbar keine schädlichen Verbindungen mit dem zu schweißenden Metall bildet. Ein weiterer Vorteil des Argons liegt darin, daß es im Vergleich zu anderen Gasen ein verhältnismäßig niedriges Ionisationspotential hat und infolgedessen die zwischen der Elektrode und dem Werkstück erforderliche Zündspannung verringert werden kann. Üblicherweise verwendet man eine Zündspannung zwischen der Elektrode und (dem Werkstück in der Größenordnung von z8o Volt. Eine Schwierigkeit, die sich in der Praxis bei Verwendung eines wechselstromgespeisten Argonlichtbogens, insbesondere beim Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen zeigt, besteht darin, daß der zwischen der Elektrode und dem Werkstück verlaufende Lichtbogen die Neigung zum Verlöschen hat, wenn die Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch Null läuft. Es hat sich auch gezeigt, daß die zur Neubildung des Lichtbogens zwischen der Elektrode und dem Werkstück erforderliche Zündspannung, wenn das Werkstück im Verhältnis zur Elektrode negativ ist, wesentlich größer als die Zündspannung ist, die notwendig .ist, wenn das Werkstück in bezug auf die Elektrode positiv ist. Dies führt zu einer Unterdrückung der Stromhalbperioden, in denen das Werkstück negativer als die Elektrode isst, falls nicht eine verhältnismäßig hohe Zündspannung angelegt wird, um idie selbsttätige Neubildung des Lichtbogens bei beliebiger Polarität des Werkstücks im Vergleich zur Elektrode zu gewährleisten. Aus diesem Grunde ist es üblich geworden, eine Zündspannung in der Größenordnung von i8o Volt zu benutzen, wenn Wechselstrom verwendet wird. Zur Verringerung dieser Schwierigkeit wunde vorgeschlagen, dem Wechselstrom, der eine Netzfrequenz von beispielsweise 5o Hertz hat, einen hochfrequenten Wechselstrom beträchtlicher Größe aufzudrücken, der die Spannung zwischen Werkstück und Elektrode schnell auf einen Wert erhöht, bei dem sich wiederum ein Lichtbogen bilden kann, so daß Verzögerungen bei der Lichtbogenzündung vermieden werden. Um diese hochfrequente Wechselstromkomponente in dem Schweißnetz zu erzeugen, ist es .erforderlich, ein zusätzliches Gerät zu verwenden, dass die Kompliziertheit der Anlage vergrößert.
  • Nach der Erfindung ist ein Lichtbogenschweißverfahren für Wechselstrom, bei dem zwei nahe beieinander angeordnete Elektroden verwendet und mit Wechselströmen gespeist werden, deren Phasenverschiebung 9o° beträgt, so daß während des Schweißens immer eine Spannung zwischen einer oder beiden Elektroden und dem Werkstück vorhanden ist, die ausreicht, um einen Lichtbogen zwischen wenigstens einer Elektrode und dem Werkstück aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden und (die Schweißlichtbögen durch ein Edelgas oder ein indifferentes Gas abgeschirmt sind.
  • Der Schweißstrom kann beispielsweise aus einem Zweiphasen-Dreiphasentransformator entnommen werden, um eine ausgeglichene Belastung an einem Drehstromnetz zu schaffen.
  • Durch die Anwendung eines Schweißverfahrens nach,der Erfindung hat es sich als möglich erwiesen, den Schweißvorgang unter Verwendung eines Wechselstroms mit Netzfrequenz durchzuführen, ohne daß es erforderlich ist, diesem einen hochfrequenten Strom zur Gewährleistung einer schnellen Neuzündung des Lichtbogens aufzudrücken. Es ist anzunehmen, daß die mit der Erfindung erzielte Verbesserung wenigstens zum Teil dadurch bedingt ist, daß die Spannungen zwischen allen Elektroden und dem Werkstück oder zwischen einer Elektrode und den anderen Elektroden zu keinem Zeitpunkt durch Null verlaufen. Es. wird darauf hingewiesen,,daß andere Gase, die ähnliche Eigenschaften, das heißt Indifferenz unter Betriebsbedingungen und niedriges Ionisationspotential, haben, verwendet werden können, wenn auch die Erfindung im Hinblick auf die Artwendung von Schweißlichtbögen beschrieben ist, die von einem Argonstrom umgeben sind.
  • Es wird nun eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Anwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. i zeigt einen Schnitt durch den Schweißkopf sowie die elektrische Schaltung zwischen den Elektroden und einem Zweiphasen-Dreiphasentransformator.
  • Fig. z ist eine von unten gesehene Ansicht des in Fig. i dargestellten Schweißkopfes.
  • In der Zeichnung sind zwei Wolframelektroden io und ii seitlich nebeneinander parallel vierlaufend angeordnet. Sie können aber auch gegebenenfalls gegeneinander geneigt sein, derart, daß ihre Schweißenden dichter beieinander liegen als ihre Stromzuführungsenden. Die Elektrode io ist einstellbar in einer Muffe i2 angebracht. Diese ist mit einer Bohrung 13 versehen, in welche die Elektrode io im Gleitsitz eingepaßt ist. Wenn gewünscht, kann das untere Ende der Muffe i2 geschlitzt sein, um einen handlichen Griff an der Elektrode zu schaffen. Die andere Elektrode ii wird in gleicher Waise von einer Muffe 14 getragen. Die beiden Muffen 12 und 14 sind elektrisch voneinander isoliert und in einem Kernteil 15 aus Isolierstoff gelagert. Infolge der Wärmeableitung von den Elektroden i o und i i muß der Isolierstoff, aus dem der Kernteil 15 hergestellt ist, hohen Betriebstemperaturen widerstehen können. Der Kernteil 15 paßt in eine Aussparung eines abgesetzt zylinderförmigen Metallgehäuseteiles 16, an dem .ein Handgriff oder andere Handhabungsmittel (nicht dargestellt) befestigt sind. Der Gehäuseteil 16 erstreckt sich unter Umschließung der Elektroden nach unten zu einer Düse 17, die nach Belieben aus Metall oder keramischem Material bestehen kann. Ein biegsames Rohr 2o ist mit einem Rohr 21 verbunden, das sich durch den Kernteil 15 erstreckt. Durch das Rohr 21 kann Edelgas, beispielsweise Argon oder Helium, dem Raum zugeführt werden, der die Elektroden io und i i innerhalb des Gehäuseteiles 16 und- :der Düse 17 umgibt. Im Betrieb wird ein Edelgasstrom durch das biegsame Rohr 2o in diesen Raum geleitet und fließt an dessen unterem Ende durch die zwischen dem Ende der Düse 17 und dem Werkstück 22 befindliche Lücke hindurch, so daß er die mit gestrichelten Linien 23 angedeuteten Lichtbögen umgibt und dadurch den Schweißbogenbereich frei von Luft hält.
  • Die Elektrode 1o ist über die Muffe 12 und eine Leitung 24 mit einer Sekundärwicklung 25 eines Zweiphasen-Dreiphasentransformators verbunden. Die andere Elektrode i i ist in entsprechender Weise über die andere Muffe 14 und eine Leitung 26 an die andere Sekundärwicklung 27 des genannten Transformators angeschlossen. Die verbundenen Enden der Sekundärwicklungen 25 und 27 sind über eine Leitung 2S an das Werkstück 22 geführt. Die Primärwicklungen 29 und 30 sind in der bei einer Zweiphasen-Dreiphasenwicklung üblichen Weise zusammengeschaltet und- so angebracht, daß sie mit den drei Phasen eines Drehstromschweißnetzes an den Klemmen 31 verbunden sind. Infolge der Phasenverschiebung zwischen den an den Sekundärwicklungen 25 und 27 erhaltenen Spannungen tritt im Betrieb immer eine Spannung zwischen zwei der drei folgenden Punktpaare auf, nämlich zwischen der Elektrode io und dem Werkstück 22, der Elektrode i i und dem Werkstück 22 sowie zwischen der Elektrode io und der Elektrode i i. Infolgedessen ist wenigstens immer einer der mit gestrichelten Linien 23 angedeuteten Lichtbögen vorhanden, so daß sich die Lücke zwischen einer Elektrode und dem Werkstück wieder leicht ionisiert, nachdem die Spannung zwischen dieser Elektrode und dem Werkstück durch Null gelaufen ist. Man erkennt aus Fig. i, daß der Abstand zwischen den Enden der Elektroden io und ii in derselben Größenordnung liegt wie die zwischen dien Elektrodenenden und dem Werkstück befindliche Lücke. Diese Lücke zwischen den Elektroden kann ein- bis dreimal so groß sein wie die Länge der Schweißbögen zwischen den Elektrodenenden und dem Werkstück. Wie in Fig. 2 dargestellt, hat das Ende der Düse 17 eine abgeflachte, ovale Form. Dadurch wird der Verbrauch an Argon vermindert und eine gleichmäßige Zufuhr dieses Edelgases aufrechterhalten, :so daß die Luft aus dem Lichtbogenbereich zwischen den Elektroden und dem Werkstück ausgeschlossen wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Lichtbogenschweißverfahren für Wechselstrom, bei dem zwei nahe beieinander angeordnete Elektroden verwendet und mit Wechselströmen gespeist werden, deren Phasenverschiebung 9o° beträgt, @so daß während des Schweißens immer eine Spannung zwischen einer oder beider Elektroden und dem Werkstück vorhanden ist, die ausreicht, um einen -Lichtbogen zwischen wenigstens einer Elektrode und dem Werkstück aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden und die Schweißlichtbögen durch ein Edelgas oder ein indifferentes Gas abgeschirmt sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweiphasenschweißstrom von einem Zweipbasen-Dreiphasentransformator geliefert wird.
DEG7090A 1951-09-29 1951-09-29 Lichtbogenschweissverfahren und Vorrichtung zu seiner Anwendung Expired DE934297C (de)

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DE (1) DE934297C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1115382B (de) * 1959-10-06 1961-10-19 Philips Nv Verfahren zum Schutzgas-Lichtbogenschweissen mit zwei Draht-Elektroden unter Kohlendioxyd
DE1144857B (de) * 1962-02-03 1963-03-07 Aeg Verfahren zum Zufuehren von Wechselstrom mit 50Hz und hoeherer Frequenz zu Werkstuecken, die konduktiv ueber den gesamten Querschnitt oder partiell erhitzt werden sollen, und Anordnung zur Ausuebung des Verfahrens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1115382B (de) * 1959-10-06 1961-10-19 Philips Nv Verfahren zum Schutzgas-Lichtbogenschweissen mit zwei Draht-Elektroden unter Kohlendioxyd
DE1144857B (de) * 1962-02-03 1963-03-07 Aeg Verfahren zum Zufuehren von Wechselstrom mit 50Hz und hoeherer Frequenz zu Werkstuecken, die konduktiv ueber den gesamten Querschnitt oder partiell erhitzt werden sollen, und Anordnung zur Ausuebung des Verfahrens

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