DK153701B - Impulssvejseapparat til beskyttelsesgassvejsning - Google Patents

Description

DK 153701 B

i

Opfindelsen omhandler et impulssvejseapparat til beskyttelsessvejsning og af den i krav l's indledning angivne art.

Den elektriske beskyttelsesgassvejsning kan gennemføres 5 med enten jævnstrøm eller impulsstrøm. Svejsningen med impulsstrøm har et lavere effektforbrug, men det må påses, at strømmen ikke fuldstændigt afbrydes i mellemirn-pulsperioderne, men at der opretholdes en svag hvilestrøm, for at lysbuen imellem emnet og elektroden ikke skal briste.

10 Ved impulssvejsning har strømimpulserne en følgefrekvens på mellem 25 og 100 Hz. Værdien af de tilkoblede strømstyrker andrager ca. 600-700 A. I mellemimpulsperioderne flyder der en hvilestrøm på ca. 100 A.

Som effektkoblingselement til impulsfrembringelsen kan 15 der principielt anvendes tyristorer, men tyristorer eg net til kobling af så store effekter medfører koblings-forsinkelser, hvorved formen af firkantbølgeimpulserne udglattes. Til opretholdelse af lysbuen kræves der fir-kantbølgeimpulser med stejle impulsflanker. Til frembrin-20 gelse af sådanne firkantbølgeimpulser egner sig transis torer med hurtigere koblingsgang end tyristorer.

Ved de bekendte impulssvejseapparater anvendes der flere parallelkoblede effekttransistorer, der styres synkront af en impulskilde og omskifter mellem en tilstand med 25 stor ledningsevne og en tilstand med lille ledningsevne.

I tilstanden med lille ledningsevne strømmer der igennem transistorkoblingen og lysbuen en hvilestrøm på ca. 100 A, medens der i tilstanden med stor ledningsevne strømmer en impulsstrøm på eksempelvis 700 A. Højden af denne impuls-30 strøm bestemmes i det væsentlige ved spændingen af jævn strømskilden, til hvilken seriekoblingen af transistorerne og lysbuen er tilsluttet. Ved den høje strømværdi er transistorerne helt fuldledende, så’der opstår et 2

DK 153701B

lille effekttab. Ued den lave strømværdi er transistorerne derimod styret i en tilstand, i hvilken de er delvis ledende. I denne tilstand står effekttransistorerne under en høj spænding, medens de samtidigt 5 gennemstrømmes af en belastningsstrøm. Dette betyder, at transistorerne har et forholdsvis stort effekttab og antager høje temperaturer. Derfor kræver transistorkoblingen ved de kendte impulssvejseapparater en kostbar vandkøling:.

10 Det store effekttab af effekttransistorerne medfører, at de kendte impulssvejseapparater er meget tunge og kostbare at fremstille, og at impulsdelen altid er konstruktionsmæssigt forbundet med jævnstrøms forsyningsdelen. Specielt er der intet ekstra udstyr, der kan ind-15 sættes i forbindelse med jævnstrømssvejseanlæg for at kunne anvende disse også til impulssvejsning.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et impulssve jseapparat af den angivne art med en transistorkobling, der kun kræver et lille effektforbrug, og som yder sikker-20 hed for, at der ikke optræder nogen afbrydelse af svejse lysbuen .

Dette opnås ifølge opfindelsen ved et impulssvejseapparat af den i krav l's kendetegnende del angivne art.

Ifølge opfindelsen bliver koblingsstransistorerne 25 i mellemimpulsperioderne, i hvilke hvilestrømmen strøm mer med den lille strømværdi, styret i spærretilstanden og omskiftes således kun imellem spærretilstanden og den ledende tilstand. Den med koblingstransistorerne parallelt koblede modstand gennemstrømmes af en strøm både 30 under impulserne og under mellemimpulsperioderne. Til denne strøm tillægges under impulserne strømmen fra koblingstransistorerne. Da koblingstransistorerne i mellem- 3

DK 153701 B

impulsperioderne kobles i spærretilstanden, gennemstrømmes de kun af en meget lille reststrøm, så at tabene i spærretilstanden er meget små. Derfor behøver koblings-transistorerne ingen vandkøling og kan klare sig med 5 luftkøling. Dette medfører, at impulsdelen af impuls- svejseapparatet kan bygges med en forholdsvis lille vægt og så lille, at den kan anvendes som ekstra-udstyr til en jævnstrømskilde. Dermed bliver det muligt at udstyre de kendte jævnstrømssvejseanlæg med ekstra-udstyret og 10 anvende dem til impulssvejsning.

Ved at strømvejene i transistorkoblingen og modstanden er induktionsfri, udglattes firkantbølgeformen af svej-sestrømimpulserne ikke ved induktanser. Specielt opstår der ingen strømindtrængning ved de bageste flanker af 15 svejsestrømimpulserne. Herved sikres det, at svejselys buen ikke afbrydes. Som følge af de store strømstyrker ville induktive komponenter i koblingstransistorernes strømveje og i modstanden indvirke skadeligt på formen af strømimpulserne. For at undgå utilsigtede induktanser har 20 modstanden en bifilar vikling, dvs., at den er opdelt i flere modsat viklede viklingsdele, så at induktanserne af de enkelte viklingsdele kompenserer hinanden .

En hensigtsmæssig udførelsesform for opfindelsen er an-25 givet i krav 2. Her drives koblingstransistorerne, der styres af impulsgeneratoren, i emitterkobling. Dette er fordelagtigt ved, at der kun kræves en forholdsvis lille styrespænding til koblingstransistorerne, og at disse har veldefinerede koblingspunkter, fordi transistorernes sty-30 respænding stammer fra den ene pol af jævnstrømskilden og ikke fra den varierende spænding på svejseelektroden.

Den ovenfor angivne mulighed for at benytte opfindelsen som ekstra-udstyr til anvendelse af forhåndenværende jævn-

DK 153701 B

4 strømssvejseanlæg til impulssvejsning er angivet i krav 3.

Impulsfølgefrekvensen, hvormed transistorkoblingen styres, og impuls/mellemimpuls-forholdet indstilles for-5 trinsvis således, at der kan arbejdes med beskyttelses- gasser med et stort CO^-indhold og et lille indhold af inaktive luftarter, uden at lysbuen brister.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: 10 fig. 1 er et strømskema for koblingen i et impulssvej- seapparat ifølge opfindelsen, og fig. 2 viser svejsestrømmens størrelse som funktion af tiden.

Som vist på fig. 1 forsynes en jævnstrømskilde 10 med 15 vekselstrøm gennem en (ikke vist) transformator og en broensretter 11. Jævnstrømskilden 10 leverer ved sin udgang en konstant spænding. Eksempelvis drejer det sig om et jævnstrømssvejseapparat af konventionel art.

Ved udgangen fra jævnstrømskilden 10 er tilsluttet appa-20 ratet 12 ifølge opfindelsen, der frembringer en impuls agtig svejsestrøm. Apparatet 12 har imellem den positive pol 14 og den negative pol 15 af forsyningsspændingen et kondensatorbatteri 13 til strømudglatning. Den positive pol 14 er sluttet til det emne 16, der skal svejses, me-25 dens den negative pol 15 er sluttet til emitterelektroderne af koblingstransistorer 171 og 172. I transistorkoblingen 17 er der paralleltkoblet flere koblingstransistorer end de på tegningen viste to transistorer. Kollektorelektro-derne af samtlige koblingstransistorer er indbyrdes for-30 bundne og sluttet til svejseelektroden 18. Basiselektro-

DK 153701 B

5 derne af koblingstransistorerne 171 og 172 styræs gennem en forstærker 19 fra en impulsgenerator 20. Koblings-transistorerne drives således i emitterkobling. Impuls-generatoren 20 leverer impulser med en valgbar rfølge-5 frekvens imellem 50 og 300 Hz. Gennem impulserne sty res koblingstransistorerne 171, 172 i den ledende tilstand, medens de er fuldstændigt spærret i mellemim-pulsperioderne. Om nødvendigt kan der til spærringen påtrykkes et potential på basislektroderne af koblings-10 transistorerne, som ligger under det på emitterelektro- derne hvilende negative potentiale, men højst et potential, der er lig med emitterpotentialet.

Koblingstransistorerne 171, 172 er forbundet parallelt med en modstand 21. Modstanden 21 er forbundet på den 15 ene side med emitterelektroderne og på den anden side med kollektorelektroderne af koblingstransistorerne. Modstanden 21 består af en bifilar trådvikling og har en resistansværdi på eksempelvis 0,4 ohm. Modstanden 21 er således koblet i serie med den imellem svejseelektroden 20 18 og emnet 16 opstående lysbue og klemmerne 14, 15, så at der ved antændt lysbue altid flyder en strøm igennem modstanden 21. Det antages, at strømstyrken igennem modstanden 21 andrager 100 A. Resistansværdien af modstanden 21 kan ændres trinvis for at indstille styrken af 25 hvilestrømmen.

Som vist på fig. 2 strømmer der i mellemimpulsperioderne, altså ved spærrede koblingstransistorer 171 og 172, en hvilestrøm på 100 A. Under impulserne, altså i ledende tilstand af koblingstransistorerne, forhøjes totalstrøm-30 styrken af svejsestrømmen til 600 A.

Ved at der hverken er induktanser i strømvejen af koblingstransistorerne 171, 172 eller i strømvejen gennem modstanden 21, opstår der et impulsbølgetog med en god

DK 153701 B

6 4 firkantform. Dette er af stor betydning ved metal-aktivgas-svejseprocesser med kuldioxid og inaktive gasser, fordi den gode firkantform medfører en vel afgrænset og nøjagtig frigørelse af svejsedråberne på svej-5 seelektroden 18.

Claims (3)

1. Impulssvejseapparat til beskyttelsesgassvejsning og med en transistorkobling (17) med et antal koblings-transistorer (171, 172), der fødes af en jævnstrømskilde, hvilken transistorkobling styres af en irmpulsgenera-5 tor (20) således, at apparatets svejseelektrode (18) for synes med en svejsestrøm., der ændrer sig impulsagtigt imellem en lille strømværdi og en stor strømværdi, hvorhos koblingstransistorerne (171, 172) er forbundet parallelt med mindst én ohmsk modstand (21), k e ;n d e -10 t e g n e t ved, at strømvejene gennem transistorkob lingen (17) og modstanden (21) er induktansfrie, og at modstanden (21) har en bifilar vikling.

2. Impulssvejseapparat ifølge krav 1, kendre tegne t ved, at koblingstransistorerne (171, 172) er 15 tilsluttet med deres emitterelektrode til den ene pol (15) af jævnstrømskilden (10) og med deres koliektorelek-trode til svejseelektroden (18).

3. Impulssvejseapparat ifølge krav 1 eller 2, k e n -detegnet ved, at impulsgeneratoren (20), transis- 20 torkoblingen (17), modstanden (21) og eventuelt et kon densatorbatteri (13) er anbragt i et til jævnstrømskilden (10) tilsluttet særsikilt apparat (12).