FI97030C - Oikosulkukaarihitsauksen laite ja menetelmä - Google Patents

Description

97030

Oikosulkukaarihitsauksen laite ja menetelmä Tämä keksintö koskee kaarihitsausta, jossa käytetään kuluvaa 5 elektrodia ja erityisesti oikosulkukaarihitsauksen parannettua laitetta ja menetelmää, jossa käytetään yhtä tasavirta-teholähdettä, joka tuottaa virranvoimakkuudeltaan vaihtelevaa hitsausvirtaa hitsauslangan ja sulan metallitäplän läpi työ-kappaleeseen, jolloin hitsauslanka ulottuu pitimestään vaih-10 televan etäisyyden päähän ja siihen kohdistuu sarja hitsaus -jaksoja, joista jokainen sisältää valokaarivaiheen, jonka aikana lankaan syötetty energia sulattaa langan pään sulan hit-simetallin palloksi, sekä oikosulkuvaiheen, jonka aikana tämä sulametallipallo koskettaa sulaa metallitäplää ja sitten ku-15 routumalla muuttuu pisaraksi ja siirtyy irtoamalla, minkä jälkeen valokaari syttyy seuraavan hitsausjakson aloittamiseksi .

Esillä oleva keksintö koskee parannusta roiskeenohjausjärjes-20 telmään, joka on samaa yleistä tyyppiä, joka on kuvattu hakijan aikaisemmassa patentissa US-4 717 807 ja patentissa US-4 020 320.

Viime vuosina on nähty huomattavasti vaivaa oikosulkukaari-25 hitsauksen parantamiseksi ohjaamalla hitsausvirtaa ja/tai : kaaren jännitettä hitsausjakson eri osuuksien aikana, jotka • · · · sisältävät oikosulkutilan, jota seuraa valokaaritila. Oiko- • « ·,·*.* sulkutilan aikana syntynyt liikkuvan hitsauslangan päähän muodostunut sula metallipallo koskettaa työkappaleen sulaa : 30 me tai li lammikkoa, mikä aiheuttaa suuren virrankulun kuluvan • · · hitsauslangan ja sulan metallipallon läpi. Tämän oikosulkuti- \ lan päättää sähköinen ahtautumistoiminto, mikä aiheuttaa lan- • · · ···· gan sulan pallon muodostavan metallin sähköisen kokoonsupis- *··.’ tumisen ja sitten murtumisen irti hitsauslangasta räjähdys- .'· f 35 tyyppisellä tapahtumalla, jota usein kutsutaan sulamiseksi.

.; : Virran kulun säätö hitsausjakson oikosulkuosuuden aikana to teutetaan teholähteen ohjauspiirillä. Lisäksi on tavallisesti järjestetty ennakkovaroituspiiri niin, että dv/dt:n määrätty 2 f 7C30 lisääntyminen antaa merkin sulamisen lähestyvästä muodostumisesta. Tämän seurauksena hitsausvirta voidaan pudottaa perustasolleen IB tai alemmaksi välittömästi ennen sulamisen tapahtumista. Tällä tavoin sulamisen energia kunkin hitsausjakson 5 aikana vähenee oleellisesti. Tämä vähentää roiskumista oiko-sulkutilan päättyessä. Virrankulun ohjaamiseksi hitsausjakson oikosulkuosuuden tai -tilan aikana tunnetaan erilaisia piirejä tekniikan tasossa roiskeenohjauspiireinä, koska sulamisen katsotaan olevan pääasiallisen syyn räiskymiseen oikosulku-10 kaarihitsauksessa. Hakijan kahdessa rinnakkaishakemuksessa, jotka sisällytetään tällä viittauksella, tunnistettiin muita hitsausprosessin räiskymistä tuottavia dynaamisia tekijöitä ja niitä estetään tai muunnetaan poikkeavilla ohjausperiaatteilla. Eräs hakijan kehittämä tapa oli saada aikaan suu-15 rienerginen pulssi, jota seuraa lyhyt aikaviive sulamisen jälkeen niin, että sulamista seuraava valokaaritila voidaan aloittaa suurienergisellä virtapulssilla, jota joskus kutsutaan plasmankiihdytyspulssiksi. Käyttämällä suurienergistä plasmankiihdytysvirtapulssia välittömästi hitsausjakson valo-20 kaaritilan aloituksen jälkeen, sulaminen anodikuumennuksella työkappaleen sulaa metallilammikkoa kohti syötetyn hitsaus-langan päässä lisääntyi nopeasti. Tämä nopea sulaminen salli sulan metallipallon muodostuksen langan päähän tasaisen kokoisena, joka sitten siirtyi sulan metallin lammikkoa kohti 25 kun lankaa syötettiin kohti työkappaletta. Virran plasmakiih-

: dytyspulssin jälkeen valokaaren läpi syötettiin pohjavirta IB

• · · V * sulan pallon sulatilan ylläpitämiseksi. Ohjaamalla virtaa ja • · V.· käyttämällä kiinteää plasmankiihdytyspulssia plasmankiihdy- tyspulssin energiaa ohjattiin. Langan pää suli muodostaen : 30 sulan metallipallon, jolla on likimain tasainen koko, mikä • · · perustuu tuodun energian määrään tehon kiihdytetyn virta-pulssin aikana. Tämän jälkeen valokaarta käytettiin perusvir- • · · **” ralla, millä ylläpidetään sulatilaa kunnes oikosulku tapah- ' ; ·' tUU.

35

Hyödyntämällä näitä aikaisempia periaatteita, jotka ovat todella oleellisesti vähentäneet räiskeitä, vakiojänniteohjaus-piiri plasmankiihdytyspulssin aikana aiheutti suuren virran- 11 97030 3 kulun pulssin aikana. Tällä oli taipumusta ajaa lammikko pois sisäänpäin liikkuvan sulan metallipallon edestä. Siinä tapauksessa että lammikko siirtyy kaaren energian vaikutuksesta saattaa syntyä pieni kosketus kohdassa joka on välimatkan 5 päässä kaaren keskikohdasta. Tämä oikosulku plasmankiihdytys-pulssin aikana aiheutti suhteellisen suuren räiskymisen. Näin ollen vakiojännitteen käyttäminen tehon kiihdytysvirtapuls-siin sai aikaan suuren virran, joka ajoi lammikon pois pallon edestä, jolla nestedynamiikan vuoksi oli joskus taipumus ai-10 heuttaa aaltoiluefektiä, joka johtaa hetkittäisiin oikosul-kuihin. Tämän vaikeuden voittamiseksi on ehdotettu muuttuva-jännitteisen tehonsäätöpiirin käyttämistä vakiovirran ylläpitämiseksi plasman kiihdytysvirtapulssin aikana. Tämä periaate lisäsi satunnaisoikosulkujen taajuutta valokaaritilan aikana, 15 mutta jokaisella oikosululla oli vähemmän energiaa purettavana. Muuttuvan jännitteen periaate vakiovirtatilan aikaansaamiseksi mahdollisti pienempienergiaiset hetkelliset oikosulut. Yhteenvetona käyttämällä vakiovirtaa tai vakiojännitettä tehon kiihdytysjakson aikana joko lisäsi hetkellisten oiko-20 sulkujen taajuutta valokaaritilan aikana tai niiden vakavuutta .

Käyttämällä plasmankiihdytyspulsseja, joilla on kiinteä aika, tuotiin erilainen määrä energiaa sulaan metallipalloon kun 25 kuluvan elektrodin tai hitsauslangan ulkonema vaihteli. Näin ; ollen aikaisempia järjestelmiä, joissa käytetään kiinteää * aikaa plasman kiihdytysvirtapulssissa, voidaan käyttää auto- • » V.: maattihitsauksessa; kuitenkin puoliautomaattisessa hitsauk sessa, jossa käsikäyttö muuttaa pidentymää, ilmenee vaikeuk- : 30 siä. Plasman kiihdytysvirtapulssi ei joskus synnytä riittä- • · · västi kuumennusta langan päässä sen sulattamiseksi. Tämä ai- *. heuttaa pykäliä. Lisäksi hitsausjakson kesto ei ollut vakio * · · ··“ pitkiä ajanjaksoja, koska esiintyi huomattavia vaihteluita yksittäisten jaksojen oikosulkutilan aloituksessa.

35 .. ·.: Julkaisussa US-4 546 234 on kuvattu menetelmä elektroditehon säätämiseksi. Viitejulkaisussa on kuvattu sellaisen hitsaus-jakson toistaminen, joka koostuu ensimmäisestä vaiheesta, 4 97030 jossa ylläpidetään suhteellisen alhaista hitsausvirtaa ennen oikosulun synnyttämistä kuluvan elektrodin ja työkappaleen välillä; toisesta vaiheesta, jossa ylläpidetään suhteellisen suurta hitsausvirran arvoa ensimmäisen vaiheen jälkeen; kol-5 mannesta vaiheesta, jonka aikana hitsausvirta alennetaan alhaiseen arvoon havaittaessa kuroutuma, jolloin ennakoidaan oikosulkeutuvan sulan metallin katkeaminen elektrodin ja työ-kappaleen välillä; neljännestä vaiheesta, jossa synnytetään valokaari elektrodin ja työkappaleen välissä olevaan rakoon, 10 jolloin ylläpidetään hitsausvirtaa suhteellisen korkealla tasolla, joka ylittää keskimääräisen hitsausvirran; sekä viidennestä vaiheesta, jossa hitsausvirta pidetään suhteellisen alhaisessa arvossa kunnes elektrodin ja työkappaleen välinen aukko oikosulkeutuu käyttämällä vakiovirtaominaisuuksia valo-15 kaaren pituuden vaihteluista riippumattoman suhteellisen vakion virran saamiseksi. Julkaisu EP-324 960 kuvaa oikosulku-kaarihitsauksen, jossa jatkuvasti syötettyyn hitsauslankaan kohdistetaan vuorotellen valokaariolosuhteet ja oikosulkuolo-suhteet niin, että hitsauslangan päässä oleva sula metalli-20 pallo koskettaa työkappaletta oikosulkuvaiheen aikana ja siirtyy sitten työkappaleelle kurouman vaikutuksesta. Julkaisussa GB-2 021 816 kuvataan virta, joka lisääntyy aina siihen pisteeseen saakka, jossa sula täplä eroaa langasta, minkä jälkeen virta putoaa suhteellisen kiinteään tasoon, 25 joka mainitaan valokaarien väliksi. Julkaisussa kuvataan me- : ; nettely, jossa elektrodin ja metallisen työkappaleen välissä • · · :.· * kulkevaa virtaa rajoitetaan joksikin aikaa, mutta vasta va- • · lokaaren jälkeen. Missään näissä julkaisuissa kuvattu menettely ei kohdistu sillä tavoin valokaaren ohjaukseen, että ; 3 0 hitsauslangan vaihtelevan ulkoneman aiheuttamat erot langan • · ♦ pään kuumenemiseen ja sulamiseen tulisivat kompensoitua ja « että roiskuminen hitsattaessa aikaisempaan verrattuna edel- * · · ···· leen selvästi vähenisi.

35 Esillä oleva keksintö koskee parannusta oikosulkukaarihit-sauksessa, mikä johtaa oleellisesti vakioon hitsausjakson aikaan, vähentää roiskeita ja vaihtelevan pidentymän tai ui-

II

97030 5 koneman automaattiseen kompensointiin puoliautomaattisen hitsauksen aikana oikosulkutilassa.

Edellä kuvatut haittapuolet eliminoidaan ja määritellyt ta-5 voitteet toteutetaan keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa. Yhteenvetona keksinnön eri piir-10 teistä voidaan todeta, että kohteena on hitsausvirta, jota seuraa kuroutumisvaihe, jolla hitsausvirralla on säädetty taso ja joka on jakaantunut kiihdytysosuuteen ja sitä seuraa-vaan plasmaosuuteen. Näillä kahdella osuudella on erilaiset ohjatut tasot, mikä on tehty mahdolliseksi keksinnön järjes-15 telyssä käyttämällä sarjaa nopeasti tapahtuvia virtapulsseja, jolloin voidaan tarkasti seurata kiinteäkestoisen kiihdytys-osuuden ja kestoltaan vaihtelevan plasmaosuuden haluttuja profiileitä. Nämä molemmat osuudet yhdessä muodostavat sula-tusvirtapulssin, joka kohdistaa määrätyn energian eteenpäin 20 työntyvän elektrodin päähän sulan metallipallon muodostamiseksi siihen, joka on jokaisessa toisiaan seuraavassa hit-sausjaksossa täsmälleen samankokoinen. Edelleen keksintö saa aikaan kiinteän vakioenergiasyötön valokaarivaiheen aikana jokaisessa hitsausjaksossa syöttämällä ennalta asetetun ener-25 gian hitsauslankaan, joka energia ylittää sen ennalta määrä-' ; : tyn energia-arvon, joka on tarpeen langan pään sulattamiseksi • m V · kunkin valokaarivaiheen valitun osuuden aikana, millä kompen- J,V soidaan langan vaihteleva ulkonema. Tämä vähentää oleellises ti roiskumista erityisesti puoliautomaattisen hitsauksen ai- : 3 0 kana.

• · * ' ♦ i • · « « · * 4 *t Keksinnön mukaisessa parannetussa laitteessa käytetään siis '»· *··· tasavirtateholähdettä eri tasoisten hitsausvirtojen aikaan- • ' < saamiseksi kulkemaan hitsauslangan läpi, joka ulkonee vaih-·' ' 35 televan matkan elektrodin ytimestä ja langan ja työkappaleen , ; välille työkappaleessa olevaan sulaan metallilammikkoon. Hit- sausprosessin aikana kulkeva virta on vasteena pitimen ja työkappaleen väliselle jännitteelle. Laitteessa on elimet 97030 6 ennalta valitun energian tuomiseksi hitsauslankaan hitsaus-jakson jokaisen valokaaritilan valitun osuuden aikana, jolloin ennalta valittu energia ylittää tarpeellisen annetun energia-arvon langan pään sulattamiseksi halutun kokoisen 5 sulan metallipallon muodostumisen valmistelemiseksi metallin siirtämiseksi oikosululla. Jokaisen valokaaritilan valittu osuus, jolloin vakioenergia syötetään, on ajaltaan kiinteä plasman kiihdytysvirtapulssi ja tämän lisänä plasmavirta-pulssi. Tämä plasmapulssi päättyy aseteltuna aikana vakio-10 energian synnyttämiseksi lankaan hitsausjakson plasman kiihdytyksen ja sitä seuraavan plasmaosuuden aikana. Näin ollen jokaisen hitsausjakson aikana lankaan syötetään valittu vakioenergia langan kuumentamiseksi jokaisen jakson aikana. Tällainen langan kuumennus jakautuu vastuskuumennukseen, minis kä saa aikaan virran kulku langan läpi pitimestä langan päähän, ja anodikuumennukseen langan päässä valokaarivirran vaikutuksesta. Tällainen anodikuumennus saa aikaan suurimman osan kuumennusenergiasta, joka tuodaan lankaan jokaisen hitsaus jakson aikana. Kun pidentymä tai ulkonema lisääntyy, suu-20 rempi osa kuumennuksesta per jakso on vastuskuumennusta, jonka aiheuttaa hitsauslangan läpikulkeva virta. Käyttämällä kiinteää vakioenergiaista sisääntuloa valokaaritilan aikana jokaista hitsausjaksoa varten järjestelmä automaattisesti kompensoi erilaiset ulkonemat. Kun ulkonema lisääntyy, enem-25 män kuumennusta syntyy langan vastuskuumennuksesta. Kun ul- ; konema vähenee, pienempi osuus kuumennuksesta on langanvas- • · · .* tuskuumennusta. Kaikissa tilanteissa vakioenergian määrä syö- • · · **;,* tetään niin, että syntyy automaattinen asettelu I2R-kuumennuk- • · · *·* ‘ sen määrälle ennen päätymistä langan päätyosaan, jossa se • · · '·*·* 30 sulaa palloksi. Koska hitsausjakso tapahtuu 30-100 kertaa sekunnissa, jokainen etenevän langan lisäys, määriteltynä # etenemisen määränä määrätyn hitsaus jakson aikana, sisältää kerääntyneen lämpöenergian syötettynä lisäykseen kaikkien niiden jaksojen aikana, jotka ovat ennen sitä hetkeä kun li-35 säys saavuttaa langan pohjan. Mikä tahansa ulkoneman muutos ·;’ tapahtuu oleellisesti hitaammalla nopeudella kuin lämpöener- : ‘ ; gian kerääntyminen kunkin hitsausjakson etenevän langan kus- ·. : sakin yksittäisessä lisäyksessä. Koska hitsaustoimenpide on

II

97030 7 oleellisesti nopeampi kuin mikä tahansa muutosnopeus pidentymässä tai ulkonemassa pitimestä, jokaisessa lisäyksessä on oleellisesti se energia, joka yhdistettynä anodikuumennuksen todelliseen energiaan kunkin jakson aikana johtaa kiinteään 5 energian sisääntuloon langan viimeiseen lisäykseen, joka tosiasiassa sulatetaan. Muutokset ulkonemassa ovat asteittaisia verrattuna järjestelmän normaaliin toimintaan niin, että kehittyy vakio energia sulassa metallipallossa kunkin hitsaus-jakson aikana. Pallo on kiinteän kokoinen ja räiskyminen vä-10 henee periaatteilla, jotka ovat sovellettavissa puoliautomaattiseen toimintaan.

Keksinnön rajoitetumman näkökannan mukaisesti energialtaan ohjatulla virtapulssilla on ensimmäinen tapahtumaosuus, joka 15 tunnetaan plasmankiihdytysosuutena, joka saa aikaan suhteellisen suuren virtatason, ja toinen tapahtumaosuus, joka tunnetaan plasmaosuutena, joka tuo toisen alemman virtatason, joka on oleellisesti perusvirran yläpuolella. Valokaarijakson plasmankiihdytysosuudella on kiinteä aika niin, että hitsaus-20 jakson tämän osuuden aikana tuodaan valittu energia. Kuitenkin plasmaosuudella, jota käytetään pallon sulamisen saattamiseksi loppuun, on muuttuva pituus, joka päättyy kunkin jakson aikana sellaisena hetkenä, mikä tuottaa kiinteän todellisen energian lankaan jokaisen hitsausjakson aikana. Käyttä-25 mällä tätä periaatetta muutokset pidentymän suuruudessa, joi- ^ . ta ilmenee todetussa määrin hitsauksen aikana, eivät muuta • · · ' • · · .* .* langan kuluttamaa kokonaisenergiaa viimeisellä lisäyksellä • · · sulatukseen sulan metallipallon muodostamiseksi langan päähän • · · *·* * ennen oikosulkutilaa hitsaustoimenpiteessä.

• · · *··.· 30

Hitsausjakson plasmaosuuden päättämiseksi valokaaritilassa on järjestetty keinot wattisignaalin luomiseksi kaarijännitteen ja hitsausvirran hetkellisenä tulona hitsausprosessia varten. Integroimalla tämä signaali plasmankiihdytyspulssin alusta ;;; 35 lähtien kerääntynyt kokonaisenergia-arvo saavuttaa ennelta ;· määrätyn tason, jota käytetään suuren plasmanvirran päättämi seksi. Tämän jälkeen käytetään matalaa perusvirtaa sulan metallipallon ylläpitämiseksi kunnes se saavuttaa työkappaleen 97030 8 sulan metallilammikon hitsausjakson oikosulkutilan luomiseksi. Näin ollen keksinnön mukaan käytetään suurivirtaista plasmankiihdytyspulssia, jota seuraa plasmaosuus myös suurella virralla, kunnes kiinteä energian määrä on kerääntynyt 5 hitsausjakson aikana. Kun tämä tapahtuu, on saavutettu pallon sulamiseksi vaadittu energia. Perusvirta ylläpitää pallon koon ja lämpötilan.

Kun pidentymä asteittain muuttuu, vastuskuumennuksen kulut-10 tama energiamäärä langan läpi muuttuu. Tämä ilmiö ei vaikuta langan pään lopulliseen kuumenemiseen. Kun enemmän lämpenemistä tapahtuu työkappaletta kohti etenevässä langassa, ilmenee vähemmän kuumenemista anodikuumennuksena valokaarella. Keksinnön mukaisesti kuumennus lopetetaan kiinteällä energia-15 tasolla, joka on juuri sen energiatason yläpuolella, mikä on tarpeen metallin viimeisen lisäyksen muuntamiseksi sulaksi metallipalloksi. Esimerkiksi jos metallin tilavuus vaatii 7,2 joulea viimeisen lisäyksen sulattamiseksi, esillä olevassa keksinnössä käytetty energian katkaisu olisi hieman suurempi 20 kuin tämä määrä kuten noin 7,25 joulea.

Esillä olevan keksinnön toisen näkökannan mukaisesti tasavir-tateholähteessä virran ohjaamiseksi hitsausjakson aikana käytetään suuritaajuista pulssipiiriä, kuten pulssinleveysmodu-25 loinnilla toimivaa tasavirtakatkojaa, jota käytetään suurella .·, ,· taajuudella, kuten suuremmalla kuin 10 KHz ja edullisesti • · · .* noin 2 0 KHz :11a. Tällä tavoin kaikki hitsaus jakson vakuttavat • · · *“.* tekijät ovat ohjattuja ja ne saatetaan ajan tasalle monia • · · ’•'t* kertoja jokaisen hitsaus jakson aikana. Ei ilmene mitään huo- • · · ’·*·" 3 0 mättävää viivettä pidentymän tai ulkoneman asteittaisen muutoksen kompensoinnissa. Langan päässä olevaan palloon kohdisti.·* tettu kokonaisenergia ennen oikosulkua on kiinteä. Tämä va- • · · ί_ί : kioenergia ei muutu vaikka ulkonema asteittain muuttuu. Otet- taessa huomioon syöttävän teho-ohjauslaitteen suuri taajuus, '!!! 35 jota käytetään esillä olevan keksinnön edullisen toteutusmuo- 'i' don mukaisesti, reaaliaikainen toiminta luo saman energian sulatetussa viimeisessä lisäyksessä riippumatta lisäysten lukumäärän asteittaisesta muutoksesta, joka muodostaa hit- li 97030 9 sauslangan pidentyneen osuuden. Keksinnön erään toisen näkökannan mukaisesti suurienergiaista plasmakiihdytyspulssia ohjataan kiinteän wattitilan aikaansaamiseksi ainakin plas-mankiihdytyspulssin pääosuuden ajaksi. Tällä ratkaistaan ne 5 vaikeudet, jotka on todettu toiminnan vakiovirtaisessa tai vakiojännitteisessä muodossa ja tämä toteutetaan ottamalla käyttöön järjestelmä, jota on käytetty energian säätämiseksi jokaisen hitsausjakson aikana. Tämä järjestelmä luo wattisig-naalin, joka asettelee virtapulssin, jonka on päästänyt puls-10 sinleveysmoduloinnilla toimiva tasavirtakatkoja. Tämä periaate johtaa vakioon wattitilaan plasmankiihdytyspulssin aikana. Näin ollen plasmankiihdytyspulssi on vakiowattinen pulssi, jolla on kiinteä aika. Energian katkaisuaika säädetään toiminnan seuraavan plasmakaaritilan aikana.

15

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on valokaaritilan aloituksen jälkeen virtapulssi, jolloin virtapulssissa on ensimmäinen tapahtumaosuus tai plasman kiihdytysosuus ja toinen ta-pahtumaosuus tai plasmaosuus. Energia saavuttaa täyden arvon-20 sa näiden kahden seuratun yksittäisen hitsausjakson virta- osuuksien aikana. Tämä virtapulssi päätetään niin, että kokonaisenergialla on ennalta määrätysti suurempi arvo kuin määrätty arvo. Määrätty arvo on se energiamäärä, joka vaaditaan viimeisen lisäyksen sulattamiseksi langan päässä ennalta mää-25 rätyn sulan metallipallon muodostamiseksi. Tämän jälkeen syö- 1 . tetään matalatasoinen perusvirta langan ja työkappaleen vä- • · · .* liin kunnes seuraava oikosulkutila tapahtuu. Edullisen toteu- • · · ”5/ tusmuodon mukaisesti energia saavutetaan luomalla wattisig- '·* ' naali kaarijännitteen ja hitsausvirran hetkellisenä tulona, 30 integroimalla tämä wattisignaali ja keräämällä integroinnin arvot, kunnes ennalta valittu vakioenergia saavutetaan.

• · · * · • · ·

Keksinnön erään toisen näkökannan mukaisesti plasmakiihdytys-virtapulssin aikana virta valitaan tuottamaan plasmavarjo 35 langan tai elektrodin kärkeen. Tämän seurauksena aiheutuu laaja plasmasuihku, joka ulottuu poikittain hitsaussuunnan yli levyn laajan alueen kuumentamiseksi pinnan sulatustilaan. ·; : Sula metalli sitoutuu metallurgisesti levyyn ja leviää laajan 97030 10 alueen yli ilman kylmäjuoksuja. Sitten virtaa pienennetään jakson plasmaosuutta varten yleensä kartiomaisen kaaren muodostamiseksi. Energian katkaisu voi tapahtua luomalla diffe-rentiaalisignaali virtapulssin plasmaosuuden pituuden muut-5 tamiseksi tai varsinaisella katkaisusignaalilla. Joka tapauksessa tämä periaate on määritelty päättämään hitsausjakson virtapulssi kun täysi energia saavuttaa ennalta valitun arvon, joka on suurempi kuin annettu sulamisarvo. Tämä katkaisu toteutetaan edullisessa toteutusmuodossa valitsemalla aikaero 10 aikaviivepiirillä. Se voidaan tehdä todellisella katkaisusignaalilla kun energia saavuttaa ennalta määrätyn kerääntyneen arvon. Toinen lähestymistapa toimii käsitellyllä jaksolla.

Esillä oleva keksinnön yhtenä tavoitteena on säätää koko-15 naisenergiaa, joka syötetään annetun hitsausjakson valokaari tilan plasmaosuuden aikana ja aiheuttaa monien roiskeita säätävien laitteiden tai menetelmien toiminnan tavalla, joka kompensoi vaihtelevia pidentymiä, joita on todettu puoliautomaattisessa hitsauksessa. Laitteet tai menetelmät, joita on 20 aikaisemmin käytetty roiskeiden säätämiseen, ovat olleet menestyksekkäitä pääasiassa automaattihitsauksessa. Vähemmän menestystä on todettu puoliautomaattisessa hitsauksessa, koska langan pää ei aina ollut sopivasti sulanut määrätyn hit-sausjakson aikana. Tämän seurauksena esillä olevan keksinnön 25 pääasiallinen tavoite on parantaa oikosulkukaarihitsauksen .·. ; laitetta tai menetelmää, jossa on roiskeiden säätöpiirre, • i i ; S' joka parannus sallii laitteen tai menetelmän käyttämisen puo- • · · liautomaattisessa hitsauksessa samoin kuin automaattisessa • « * ;, hitsauksessa.

30

Keksinnön toisena tavoitteena on plasmankiihdytysvirtapulssin säätö valokaaritilan aloituksessa annettuna jaksona vakion • · · · wattipulssin aikaansaamiseksi. Tällä ratkaistaan ne ongelmat, jotka on todettu vakiojännitteellä toimivissa ohjausjärjes-35 telmissä ja vakiojännitteellä, vakiovirralla toimivissa oh-jausjärjestelmissä. Keksinnön tämän tavoitteen mukaisesti syntyy vähemmän roiskeita plasmankiihdytysvirtapulssin aikana.

li 97030 11

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tavoitteena on saada aikaan laite tai menetelmä, joka käyttää vakioenergiasäätöä hitsausjakson valokaaritilan aikana hitsauslangan ulkoneman tai pidentymän vaihteluiden kompensoimiseksi ja käyttää wat-5 tisignaalia energian ohjaamiseksi ja virrantason säätöön plasmankiihdytyksen virtapulssin aikana satunnaisroiskeiden vähentämiseksi.

Esillä olevan keksinnön vielä eräs tavoite on saada aikaan 10 laite tai menetelmä, jossa sama kokonaisenergia syötetään hitsauslankaan langan viimeisen lisäyksen aikana sulan metal-lipallon muodostumisen varmistamiseksi riippumatta langan ulkoneman määrästä pitimessä. Hitsaajan ei siten ole tarpeellista asetella langan ulkonemaa tarkasti ja taitavasti 15 uusimpien roiskeiden säätöpiirien etujen saavuttamiseksi.

Eräs esillä olevan keksinnön tavoite on vielä saada aikaan laite tai menetelmä, joka ohjaa hitsauslangan päähän syötettyä energiaa oikosulkukaarihitsauksessa tasaisesti toistetta-20 van jaksoittaisen toiminnan luomiseksi, jossa syntyy vähemmän roiskeita.

Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan laite tai menetelmä oikosulkukaarihitsausta varten, jossa 25 käytetään plasmankiihdytysvirtapulssia annetun jakson valo- · kaaritilan käynnistyksessä, jolloin plasmankiihdytyspulssin • · · .* virran taso säädetään tuottamaan vakio hetkellinen wattiarvo ♦ · ♦ « ♦ « plasmankiihdytyspulssille. Tätä wattiarvoa seurataan ja se X l l ' asetellaan monia kertoja jokaisen plasmankiihdytysvirtapuls- *.·.* 3 0 sin aikana käyttämällä suurtaajuista syöttävää teholähdettä kuten pulssinleveysmodulaattoria, joka säätää tehokytkintä.

• « · * · · • · · : Γ: Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan laite tai menetelmä siten kuin edellä on kuvattu, joka käyt-35 tää tasavirtateholähdettä, jossa käytetään useita suurtaajui-siä pulsseja, jotka on moduloitu leveyden suhteen virran säätämiseksi eri ajanhetkinä hitsausjakson aikana.

97030 12

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tavoitteena on saada aikaan laite tai menetelmä kuten edellä on määritelty, joka käyttää hetkellistä wattisignaalia, joka on integroitu ja kerätty hitsausenergian asettamiseksi hitsausjakson aikana.

5 Tätä samaa signaalia käytetään sitä integroimatta teholähteen säätämiseksi niin, että virran taso plasmankiihdytysvirta-pulssin aikana ylläpitää vakiota hetkellistä wattitasoa.

Vielä eräänä keksinnön tavoitteena on saada aikaan laite tai 10 menetelmä oikosulkukaarihitsausta varten, joka säätää sitä kokonaisenergiaa, joka kulutetaan valokaaritilan aikana kussakin hitsausjaksossa.

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tavoitteena on saada 15 aikaan laite tai menetelmä oikosulkukaarihitsausta varten, jossa sovelletaan vakioenergiaperiaatetta valokaaritilan aikana oleellisesti vakion jaksopituuden ylläpitämiseksi. Tämä tavoite estää ennenaikaisen oikosulkutilan syntymisen oleellisesti vakioiden hitsausolosuhteiden ylläpitämiseksi jokai-20 sen hitsausjakson aikana.

Hakemuksen mukaiselle laitteelle ja menetelmälle on tunnusomaista se, mitä selviää patenttivaatimuksista.

25 Nämä ja muut tavoitteet ja edut käyvät ilmi seuraavasta se- ; ·.; lityksestä yhdessä oheisten piirustusten kanssa.

• ·

II

97030 13 kuvio 5 on yksinkertaistettu esitys kuvion 3 langoituskaavion osuudesta ja esittää näytteenotto- ja pitopiirrettä; kuvio 6 on kaavio, joka esittää kuvion 5 toimintakäyrää; kuvio 7 on lohkokaavio, joka esittää keksinnön edullisen to-5 teutusmuodon mukaisesti luodun wattilähtösignaalin kahta sovellutusta; kuvio 8 on sivukuva, jossa tiettyjä lappuja käytetään toimintaominaisuuksien selittämiseksi esillä olevasta keksinnöstä summamuodossa; 10 kuvio 9 on osittaiskuva, joka esittää lisäystä hitsauslangan päässä ennen oikosulkua; ja kuvio 10 on kaavio, joka kuvaa toimintakäyrää, jota käytetään esillä olevan keksinnön selittämisessä.

15 Tarkasteltaessa nyt ainoastaan keksinnön edullista toteutus-muotoa, jonka tarkoituksena ei ole sen rajaaminen, kuvio 1 esittää laitetta A oikosulkuhitsausta varten, jossa käytetään ohjauspiirejä roiskeiden vähentämiseksi tavalla joka on kuvattu aikaisemmassa hakemuksessa 135 832 21.12.1987. Esillä 20 oleva keksintö kohdistuu parannukseen sen tyyppisessä oiko-sulkukaarihitsauksessa, jota toteuttaa laite A, jossa on kuviossa 3 esitetyn edullisen piirteen toteuttama ainutlaatuinen periaate. Kuviossa 1 esitetty laite A on luonnostaan kuvaava ja sisältää teholähteen syöttökaavion, jossa käytetään 25 erilaisia erillisiä virransäätöjä jakson erilaisten virta- . osuuksien luomiseksi oikosulkukaarihitsausta varten. Hitsaus- • ♦ . lanka 10 on välimatkan päässä työkappaleesta 12 sen ollessa . sähköisen liitännän tai pitimen 14 kannattama. Lankaa 12 voi- • · daan viedä pitimen 14 läpi sopivalla langansyöttimellä 16 • · 30 syöttörullasta 18 käyttäjän määräämällä nopeudella. Pidin 14 on yhdistetty tasavirtateholähetteen PS yhteen napaan. Piti-''’·* mestä ulkonevan langan pidentymän määrä valokaaren A yläpuo- t · V ’ lella määrittää hitsauslangan 10 pidentymän tai ulkoneman.

Teholähde PS sisältää positiivisen lähtönavan 20 ja negatii-35 visen lähtönavan 22 vakiokäytännön mukaisesti. Tehokytkin 30 on jaksotettu likimain taajuudelle 20 KHz standardirakentei-sella demodulaattorilla 32, jossa on ohjauslinja 34. Siten jännite ohjauslinjassa 34 osoittaa 20 KHz:n virtapulssien leveyden, joiden kulku sallitaan kytkimen 30 läpi. Tällä ta- 97030 14 voin hitsauslangan 10 ja valokaren poikki kulkeva hitsausvir-ta säädetään erilaisilla tulojen säätöpiireillä C1-C6, joita käytetään erikseen tai yhdessä kuten jäljempänä selitetään. Pulssin leveys joka ohjaa jännitettä linjalla 34, on tasavir-5 tajännitetaso erovahvistimen 40 lähdössä, jolle on annettu sopiva etujännite vastuksella 42. Ohitus- tai rinnakkaispiiri 44 toimii vasteena invertoivan kuristuslinjan 50 logiikalle. Erovahvistimen 40 ja piirin 44 tulona on jännite summauslii-toksessa 52, jota ohjataan kytkimien SW1-SW6 sarjalla ohjaus-10 piirien C1-C6 lähtöpuolella. Ylempiä piirejä C1-C3 käytetään yhdessä alempien piirien C5, C6 kanssa virran syöttämiseksi ja vetämiseksi liitoksesta 52 niin, että erovahvistimesta vedetty virta ohjaa modulaattorin 32 jännitettä. Perusvirta ylläpidetään matalalla tasolla IB kytkimien SW4, SW6 yhteisellä 15 sulkemisella. Aikaisemman käytännön mukaisesti roiskeidensää-töpiiriä 60 käytetään vasteena lähestyvään sulamiseen linjassa 62 olevalla signaalilla. Tämä sulamissignaali synnytetään dv/dt ennakkovaroituspiirillä niin, että looginen lähtö linjalla 64 vie tehokytkimen 17 ei-johtavaksi välittömästi ennen 20 kuin sulaminen syntyy oikosulkutilan aikana. Kytkimen 70 toiminta muuttaa hitsausvirran kulkua kuristimen tai induktanssin 72 läpi suuresta virrasta kytkimen 70 läpi pieneksi virraksi hidastuspiirin 74 läpi. Kun jakson oikosulkuosuus jatkuu, vakio dv/dt-piiri, ei esitetty, alkaa seurata kaarijän-25 nitettä. Kun dv/dt ylittää asetetun arvon, joka indikoi alka-vaa sulamista, linjan 62 logiikka siirtyy. Jännite linjalla • · . 64 saa kytkimen 70 ei-johtavaan tilaan. Hitsausvirta kytkim- • · · · estä 70 siirtyy alhaiselle tasolle sulamisen vapauttaman • · · energian vähentämiseksi roiskeiden vähentämiseksi. Tämä peri-30 aate ei muodosta parannuksen osaa, joka käsittää esillä olevan keksinnön, joka toimii hitsausjakson kaaritilan aikana.

• * · « « · V * Niiden suurtaajuuspulssien leveys, jonka pulssinleveysmodu- ; laattorin 32 lähtö sallii kulkea kytkimen 30 läpi, määräytyy 35 summaliitoksessa 52 olevasta jännitteestä, jota ohjaavat kytkimet SW1-SW6, jotka toimivat vakiomenetelmän mukaan hitsaus-virran ohjaamiseksi kokonaishitsausjakson eri osuuksissa, ku-ten parhaiten näkyy kuviosta 2. Hitsausjakso on kuvattu ulot- li 97030 15 tuvaksi asentojen T1-T6 välille. Kuten jäljempänä selostetaan, tässä toimintakaaviossa voidaan tehdä muunnoksia esillä olevan keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti. Kytkimien SW1-SW6 toiminnan kuvaamiseksi jaksoajän tai jakson ole-5 tetaan alkavan ajanhetkestä Tl. Sillä ajanhetkellä on sula metallipallo B, joka on esitetty kuviossa 9, muodostunut langan 10 päähän ja lanka liikkuu työkappaleeseen 12 muodostunutta sulan metallin lammikkoa kohti. Koska plasmankiihdytys-pulssia ja plasmapulssia ei vielä ole syntynyt, AND-veräjän 10 84 tulolinjojen 50, 80, 82 loogiset tilat deaktivoivat kytki met SW1, SW2, SW3 ja SW5, kun taas ne aktivoivat kytkimet SW4 ja SW6. Tämän seurauksena perusvirran säätö C4 on toiminnassa. Tämä ohjauspiiri yhdistyy virranohjauskytkimen SW6 ulostulon kanssa, jota käyttää virranohjauspiiri C6. Kytkimen 30 15 läpi menevien 20 KHz pulssien pulssin leveys on näin ollen perusvirran tasolla IB. Oikosulun ilmaisu aiheuttaa käänteisen kuristuslinjan 50 logiikan aiheuttaman kytkimen SW1 ottamaan ohjatakseen virrankulun kuristuksella muunnetun takaisinkyt-kentäpiirin 44 läpi. Pulssinleveysmodulaattoria 32 ohjataan 20 piireillä Cl, C6 oikosulkutilan aikana. Oikosulkutilan vaikutuksesta on taipumusta suureen hitsausvirtaan. Pulssinleveys-modulaattorilla yritetään rajoittaa virran määrää, kuten on kuvattu kuvion 2 kuristusosuudessa. Kuvatussa ja edullisessa toteutusmuodossa on kaksi selvää luiskaa; kuitenkin muita 25 kuristuksen muotoja voidaan ohjata piirillä Cl. Heti kun su- ' laminen on tapahtumassa, logiikka linjalla 62 muuttuu. Tämä • · :.· ; aukaisee kytkimen 70, mikä aiheuttaa virran huomattavan pie- • · V · nenemisen hidastimen 74 käytön vaikutuksesta. Tämä on kuvattu ; : : aikana T3 kuviossa 2. Perusvirta IB voi olla sama kuin tämä

30 alhainen taso; kuitenkin kuvatussa toteutusmuodossa arvoa IB

; ohjataan piirillä C4 eikä se ole identtinen virran kanssa • · · ajan hetkellä T3. Välittömästi tämän jälkeen luodaan standar-di plasmankiihdytysvirtapulssi 100. Tätä pulssia ohjataan kytkimellä SW2, joka suljetaan vasteena logiikan muutokselle 35 linjalla 80. Koska kuristustila ei säily, kytkin SW1 on irti : ja ohituspiiri 44 on deaktivoitu. Näin ollen plasmankiihdy- : tysvirtapulssin tilan 100 aikana kytkin SW2 sallii piirin C2 ohjata pulssinleveysmodulaattoria 32 hitsausvirtapulssien 97030 16 säätämiseksi kytkimellä 30. Kuvatussa toteutusmuodossa plas-mankiihdytysvirtapulssi 100 sisältää etureunan 102, jota säätää plasmankiihdytyksen ohjaus C2 ja sitten ylempi osuus 104, jota myös säätää piiri C2. Keksinnön edullisessa toteutusmuo-5 dossa ylempi osuus 104 on vakio wattiosuus kuviossa 2 esitetyn vakiovirtasäädön sijaan. Kun laitteen A on säädettävä plasmankiihdytyspulssia vakioteholla, kytkin SW5 suljetaan niin, että hetkellistä wattisignaalia seurataan piirillä C5, joka tuottaa sisääntulon liitokseen 52 kytkimen SW5 kautta.

10 Vakiotehotoiminnan aikana virransäätöpiiri C6 on deaktivoitu linjalla 80 olevalla logiikalla, joka aukaisee kytkimen SW6.

Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti standardin plasmankiihdytysvirtapulssin aikana kytkimen 30 läpi menevää 15 virtaa säädetään piirillä C2, C5 vakion hetkellisen watin tuottamiseksi, joka saatetaan ajan tasalle näytetaajuudella 20 KHz. Hitsausjakson muiden osuuksien aikana wattisignaalien säätöpiiri C5 ei ole toiminnassa, joten silloin virransäätö tapahtuu kytkimien SW6 ja tulopiirin C6 kautta. Kiinteänä 20 aikana T4 plasmankiihdytysvirtapulssin 100 päättää säätöpiiri C2. Virran säätö siirtyy piiriltä C5 piirille C6. Tällä hetkellä kytkin SW3 syöttää plasmanohjauspiirin C3 modulaattorille 32 niin, että ajanhetkenä T3, jolloin valokaaritila alkoi seurata sulamista, alkanut suuri virrankulku sisältää 25 ensimmäiseksi alkaneen plasmankiihdytysosuuden 100 ja toisek- \ : si tapahtuvan plasmaosuuden 110. Plasmaosuuden suuri virta, • · · jota ohjaa piiri C3, päättyy ajanhetkenä T5. Pulssien 100, • · · · 110 integroitu pinta-ala on se kokonaisenergia, joka syöte- :Y; tään lankaan 10 hitsausjakson aikana ajanhetkien Tl - T6 vä- • · 30 Iillä. Suurivirtaisen plasmapulssin 110 jälkeen kytkin SW4 . .·. suljetaan jälleen niin, että perusvirran säätöpiiri C4 ottaa • · · ·** hoitaakseen erovahvistimen 40 toiminnan.

• · « I t ·

Hitsaus jakson toiminnan yhteenvetona ajanhetkenä T2 on oiko-35 sulku, jolloin sula metallipallo B koskettaa sulaa metallia : työkappaleessa 12 olevassa lammikossa. Kun tämä tapahtuu, ku- ristussäätöpiiri Cl ohjaa kytkintä 30 kytkimen SW1 ja rinnak-kaishaaran tai piirin 44 kautta. Virran kulun suoraa säätöä i! 97030 17 tarvitaan virran rajoittamiseksi oikosulun aikana. Lähestyvä sulaminen aiheuttaa signaalin linjaan 62. Tämä katkaisee kuristus jakson ajanhetkenä T3. Kytkin 70 on auki ja hidastin 74 asetetaan sarjaan kuristimeen 72 kanssa. Tämän jälkeen tapah-5 tuu valokaaritila, joka alkaa plasmankiihdytysvirtapulssilla 100, jota seuraa plasmavirtapulssi 110. Plasmankiihdytysvirta pulssilla 100 on kiinteä aika T3 - T4 ja plasmanvirtapulssi 110 päättyy ajanhetkenä T5. Keksinnön mukaisesti hitsaustoi-menpiteeseen syötetty energia pulssien 100, 110 aikana on 10 vakio. Tämä toteutetaan asettelemalla ajanhetki T5, jonka on ilmaistu olevan ajan T5 vähentyminen tai lisääntyminen. Kuten jäljempänä selostetaan, plasmapulssin päättyminen tai koko-naisvirtapulssin ajanhetkien T3 - T5 välillä toisen tapahtu-maosuuden päättyminen tehdään niin, että vakioenergia syöte-15 tään hitsausjakson jokaisen valokaaritilan aikana. Kuristus -ja perusjaksojen aikana tuotettua energiaa ei lasketa. Se jätetään huomiotta koska tämä energia ei tuota säätöfunktiota ja se on lähes mitätön, koska se ainoastaan tuottaa vastus -kuumennusta lankaan 10 suhteellisen lyhyen aikajakson ja pie-20 neliä teholla.

Kuvio 2 kuvaa virran jännitteen, watin ja kerääntyneet Joulet jossain määrin suoraviivaisesti asian selventämiseksi. Lisäksi hitsausjakson pito-osuus, joka ilmenee jakson kahden suu-25 ren plasmavirtaosuuden jälkeen, voi sisältää kolmannen suuri-’· · virtaisen energiansyöttöpulssin, joka yhdistyy virtapulssien : 100, 110 kanssa halutun kerääntyneen energiamäärän luomiseksi ··» V · valokaaritilan aikana. Kun tämä tapahtuu, sekä pulssilla 100 • · että pulssilla 110 on molemmilla kiinteä aika. Pitojaksolla 30 on silloin lisävirtapulssi, joka saa piirin siirtymään perus-: tasolle ajanhetkenä T6. Sillä hetkellä aika T6 säädetään oh- .·*.*. jaamaan kokonaisenergiaa, joka syötetään lankaan valokaariti- \ lan aikana. Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa ainoastaan kaksi virtapulssia muodostavat sen suuren virran, jota käyte-35 tään langan 10 kuumentamiseksi valokaaritilan aikana. Kuiten-kin kolmas suuri virtatila voi olla olemassa, mikä on merkitty "pidoksi" kuvion 2 ylemmässä käyrässä. Edullisessa toteutusmuodossa pulssin 100 etureuna 102 on oleellisesti pysty- 97030 18 suora ja osuus 104 on vaakasuora, mutta säädetty vakioteholle asettelemalla virtaa ja sallimalla jännitteen vastaava vaihtelu. Käytetään ainoastaan wattisäätöä. Kuvion 2 käyrät ovat esitykseltään ainoastaan periaatteellisia. Pystysuorat viivat 5 P kuvion 2 alemman virran käyrässä kuvaavat kytkimen 30 20 KHz:n taajuutta. Kytkin 30 toimii monia kertoja hitsausjakson aikana ajankohtien Tl - T6 välillä. Näin ollen tarkkaa ja todellista ajansäätöä toteutetaan virrankulkuun teholähteestä PS kytkimen 70 läpi hitsausasemaan, jonka määrää työkappaleen 10 12 hitsauslanka 10. Kuvatuin osin lukuun ottamatta ajan T5 asettelua kun kaksi suurivirtaista pulssia syötetään tai aikaa T6 kun kolmea suurivirtaista pulssia syötetään, kuvion 2 roiskeenohjausperiaate, jonka toteuttaa kaaviomaisesti kuvattu laite A, perustuu aikaisempien patenttihakemusten opetuk-15 seen, jotka on sisällytetty hakemukseen tällä viittauksella.

Esillä oleva keksintö kohdistuu hitsauslankaan 10 jokaisen hitsausjakson valokaaritilan aikana syötetyn lämpöenergian päättymisen ohjaukseen. Keksinnön lisäpiirteiden mukaisesti 20 kytkintä 30 säädetään vakion hetkellisen tason aikaansaamiseksi pulssin 100 aikana. Molemmat näistä periaatteista toteutuvat erityisellä piirillä, joka on kuvattu kuviossa 3 ja jota käytetään kytkimen SW3 avaamiseen kun ennalta määrätty energiamäärä on syötetty hitsausjakson valokaaritilan aikana. 25 Jos energiaa syötetään kolmannella suurivirtaisella osalla, '· kuten edellä on kuvattu, ajan, jolloin kytkin SW4, aukeaa • · voidaan säätää kuvion 3 piirillä. Kertoja 120 synnyttää sig- • · · V : naalin linjalle 130, joka on verrannollinen linjalla 122 ole- • « : van kaarijännitteen ja linjalla 124 olevan hitsausvirran tu- 30 loon. Nämä tasot ovat jännitetasot, jotka tunnistetaan sopi- : villa laitteilla kokonais jännitteen mittaamiseksi pidentymän • · · ylitse ja virran mittaamiseksi hitsaustoimenpiteen läpi sei- • •t laisena kuin miksi tehokytkimen 30 läpi menevät suuritaajui- set virtapulssit säätävät. Kertojan 120 lähtölinja 130 suun-:...· 35 nataan integraattorin 150 tuloon. Näin linjalla 130 oleva : hetkellinen wattisignaali integroidaan yksittäisessä hitsaus- jaksossa hitsausjakson sen osuuden aikana, jonka määrää kytkimen 152 toiminta. Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa

II

97030 19 kytkin 152 on suljettu aikojen T3 ja T5 välillä niin, että kerääntynyt energia tasavirtatasona linjalla 154 täydellistyy ajanhetkien T3 - T5 välillä. Kerääntynyttä energiaa ET linjalla 154 voitaisiin käyttää suoraan hitsaukseen menevän virran-5 kulun pysäyttämiseen aina kun kaikki summattu kerääntynyt energia annetulta jaksolta ET on yhtä suuri kuin vertailuener-gia Er. Tämä vertailuenergia on juuri hiukan suurempi kuin se energia, joka vaaditaan halutun kokoisen pallon sulattamiseen langan 10 päässä. Näin ollen integraattori 150 voi tuottaa 10 kerääntyneen tai kokonaissummatun energiasignaalin tai jännitetason linjalle 154, jota käytetään suoraan ajastimen vuorottelua varten kytkimen 130 siirtämiseksi perusohjauspiiriin C4 kytkimen SW4 kautta kuten on esitetty kuviossa 1. Tämä periaate käyttää tilaa "(a)" kuviossa 3. Pulssi TP kuviossa 4 15 on kuviossa 3 esitetyn piirin lähtö. Jos käytetään kolmatta virtapulssia, voidaan hyödyntää tilaa "(b)", jolloin kytkin 152 toimii aikojen T3 - T6 välissä. Tällöin kokonaissummattu tai kerääntynyt energia linjalla 154 ohjaa ajankohdan T6 asemaa. Haluttaessa kokonaisenergiaa, joka vieläpä sisältää ku-20 ristuspiirin, voidaan käyttää integroimalla hetkellinen wat-tisignaali linjalla 130 ajanhetkien Tl - T6 välillä. Tämä on tila "(c)" ja sitä ei käytetä esillä olevan keksinnön kahdessa edullisessa toteutusmuodossa.

’ ’ 25 Tähän mennessä selostetun osalta kokonaisenergia syötetään ’· '· jännitetasona linjalle 154 jokaisen hitsaus jakson aikana sei- • · : laisen signaalin aikaansaamiseksi, joka edustaa kerääntynyttä • · · l.: : energiamäärää, joka on syötetty hitsauslankaan plasmankiihdy- :Y: tysvirtapulssin 100 ja plasmavirtapulssin 110 aikana kuten on 30 kuvattu kuviossa 2. Tämä jännitetaso linjalla 154 viedään . näytteenotto- ja pitopiirin 160 tuloon, mikä on esitetty sekä • · · kuviossa 3 että kuviossa 5. Linjalla 162 oleva logiikka ottaa • * * • näytteen ja pitää linjalla 154 olevan jännitetason määräämän kerääntyneen energian plasmavirtapulssin 110 lopussa. Tämä 35 jännitetaso pidetään linjalla 164, jonka asteikossa 0,2 volt-: tia vastaa kutakin 2,0 Joulea kerääntynyttä energiaa linjalla ____: 154 olevan jännitetason mukaisesti. Linjalla 154 pidetty jännitetaso suunnataan keräävään kondensaattoriin 170, joka muo- 97030 20 dostaa jännitejakajan potentiometrin 172 kanssa, jota käytetään energian asetuspisteen ER asettelemiseen. Tällä tavoin oleellisesti tasavirtasignaali tai jännitetaso tuodaan ero-vahvistimen 180 säätönapaan. Tämä saa aikaan pehmeämmän toi-5 minnan kuin sellaisen signaalin käyttäminen, joka vaihtelee nollaenergian ja kerääntyneen energian välillä jokaisen jakson aikana.

Erovahvistimen 180 lähdössä on lähtölinjalla 182 vaihteleva 10 jännitetaso, joka syötetään aikaviivekondensaattoriin 184 aikaviivepiirissä 190. Jännitelinjalla 182 määrää jännitteen kondensaattorissa 184 kytkimen SW2 sulkeutumisen plasman-kiihdytyksen käynnistämiseksi aikana T3 ja kytkimen SW3 avautumisen välillä ajanhetkenä T5 pulssinkytkentämodulaat-15 torin 32 siirtämiseksi perusvirtamuotoon tehokytkimen 30 käyttämiseksi. Näin ollen pulssikytkinmodulaattori ylläpitää säätöä plasmankiihdytyssäädöllä ja sitten plasmansäädöllä itsellään kunnes aikaviivelaitteen 190 lähtö 192 lopettaa plasmansäätötoiminnan ajanhetkenä T5. Tämä synnyttää aikavii-20 vesignaalin, jolloin jakson aikana kerääntynyt energia ET on yhtä suuri kuin vertailuenergia ER, joka vertailuenergia on ainoastaan hieman suurempi kuin se energia, joka tarvitaan langan viimeisen lisäyksen sulattamiseen vastuskuumennuksen ja kaari- tai anodikuumennuksen yhdistelmällä.

25 ’· / Kuten kuviossa 7 on kuvattu, kokonaisenergiaa ET voidaan ver- • · ♦ :·: : rata vertailuenergiaan ER tarkoituksena plasmapulssin lopet- • · · * taminen ajanhetkenä T5. Keksinnön mukaisesti kerääntynyt « · V.: energia Ex pidetään vakiona aiheuttamalla T5 tapahtumaan kun 30 kerääntynyt energia saavuttaa vertailuenergian. Keinot tämän li: toiminnan toteuttamiseksi edullisessa toteutusmuodossa on kuvattu kuviossa 3, jolloin plasmapulssin lopussa kerääntynyt *. kokonaisenergia ET otetaan näytteenä ja siirretään jännite- tasona linjalle 164. Jokaisen jakson aikana tämä jännite joko ’·;·* 35 lisää tai vähentää jännitettä kondensaattorissa 170 linjalla 182 olevan tasavirtatason nostamiseksi tai laskemiseksi. Tä-. j män seurauksena aikaisemmin kerääntyneestä energiasta otetaan keskiarvo kondensaattorilla 170 aikaviiven määrän määräämi-

II

97030 21 seksi seuraavaa jaksoa varten. Jännite kondensaattorissa 184 nollataan jokaisen plasmavirtapulssin lopussa. Erovahvistin 180 on standardilaite, jossa on suuri vahvistus niin, että vaihtelut linjalla 164 voidaan vahvistaa tarpeellisen astei-5 kon saamiseksi jännitteen muuttamista varten aikaviivelait-teessa 190. Näin ollen virtapulssin loppu, sisälsipä se kiinteän plasmankiihdytyspulssin 100 ja muuttuvan plasmapulssin 110 tai lisänä olevan suurivirtaisen pitopulssin kuten edellä on kuvattu, tapahtuu ajanhetkenä kiinteän vakioenergiasyötön 10 luomiseksi lankaan 10 jokaisen jakson valokaaritilan aikana. Muutokset kondensaattorin 170 jännitteessä on kuvattu kuviossa 6 ja osoittavat, että kondensaattori ylläpitää yleisen jännitetason, joka osoittaa keskimääräisen kerääntyneen energian jaksoa kohti aikaisemmista hitsausjaksoista. Jokainen 15 jakso näin ollen muuttaa ainoastaan hieman kondensaattorissa 170 olevaa keskimääräistä energiaa. Tämä periaate säätää jännitettä aikaviivelaitteessa 190 kuten aikaisemmin on kuvattu. On vastaavaa saada aikaan kuviossa 3 esitetty säätöpiiri tai kaaviomaisesti kuvattu piiri, joka on esitetty kuvion ylem-20 mässä osassa, keinojen muodostamiseksi jokaisen hitsausjakson suurivirtaisen osuuden päättämiseksi vakion kuumennusenergian aikaansaamiseksi.

Kuvion 7 alempi osuus kuvaa keksinnön edullisen toteutusmuo-25 don lisäpiirrettä. Koska hetkellinen wattisignaali luodaan linjalla 130, tätä wattisignaalia voidaan käyttää sen virran • · · : säätämiseen, jonka kytkin 30 päästää plasmankiihdytyspulssin *.* · 100 aikana, joka on esitetty kuviossa 2. Edullisesti watti- • · V.· säätö toimii pulssin 100 koko ajan, joten osuus 104 ulottuu 30 aikojen T3 - T4 välille. Linja 130 suunnataan wattisäätöpii-: riin C5 kytkimen SW5 tulopuolella, joka on esitetty kuviossa ;'j*; 1 niin, että pulssinleveysmodulaattoria 32 säädetään kytkimen ·. SW5 lähdöllä virransäätökytkimen SW6 lähdön sijasta. Tämän ·;;; seurauksena keksinnön tämän piirteen mukaisesti kytkimen 30 35 läpi menevää virtaa plasmankiihdytyspulssin aikana säädetään vakioiden hetkellisten wattien ylläpitämiseksi. Tällä rat-•; kaistaan aikaisemmin kuvatut haittapuolet mitä tulee vakio jännitteen käyttöön plasmankiihdytysvirtapulssin aikana tai 97030 22 muuttuvan jännitteen ja vakion virtatilan käyttöön tämän suurienergisen pulssin aikana. Näin ollen suurta energiaa, jota syötetään lankaan plasmankiihdytysvirtapulssin 100 aikana, säädetään sen estämiseksi, että valokaari ajaisi lammikon 5 pois pallon edestä tai sallisi lammikon koskettaa sulaa me-tallipalloa satunnaisesti. Tämä on esillä olevan keksinnön lisäetu.

Tarkasteltaessa nyt kuvioita 8-10 niissä on esitetty esillä 10 olevan keksinnön toiminnan ominaiskäyrät graafisesti. Pidentymä langanpitimestä 14 on esitetty kaaviomaisesti kuviossa 8 jaettuna sarjaksi yksittäisiä ulkonemia, joista jokainen on yhtä suuri kuin sulatetun metallin tilavuus langan 10 päässä kuviossa 9 esitetyn pallon B muodostamiseksi. Tällä pallolla 15 on tehollinen läpimitta noin 1,2 kertaa langan 10 läpimitta. Jokaisen hitsausjakson aikana viimeinen lisäys, toisin sanoen lisäys 1, nostetaan sulamislämpötilaan noin 1535°C yhdistyneellä kuumennusvaikutuksella, jonka aiheuttaa lisäykseen 1 kerääntynyt lämpö, kun se on siirtynyt alaspäin pitimestä 14 20 ja kaaren a anodikuumennuksella luoma lämpö anodialueella 200. Keksinnön mukaisesti kokonaisenergia ET kuluvassa hitsaus jaksossa on vakio ja säädetään arvoon ER, joka arvo tuo metallin lämpötilan lisäyksessä 1 sulamislämpötilan. Tämän kuumennuksen aikana yksittäisessä hitsausjaksossa lisäys 1 25 sulaa ja perässä olevat lisäykset kuumenevat I2R kuumennusvai-kutuksella. Näin ollen annetun hitsaus jakson aikana syntynyt • · · :·| ’· kokona is kuumennu s jakaantuu anodialueella 200 tapahtuvan ano- ♦ · · .* ‘ dikuumennuksen ja kaikkien pitimestä 14 ulottuvien lisäysten • · :.V läpi ulottuvan vastuskuumennuksen välille. Kun enemmän li- 30 säyksiä sisältyy ulkoneman kasvaessa, kokonaisvastus lisään-; :*: tyy siirtäen enemmän kuumennusta vastuskuumennusosaan. Koska I*·’: resistanssi lisääntyy lämpötilan mukana, alempien lisäysten *. kuumennus myötävaikuttaa niiden resistanssin lisääntymiseen.

;;; Viimeisen lisäyksen energiavakio langan päässä on niiden vas- 35 tuskuumennusten summa, jotka tapahtuvat toisiaan seuraavien ; hitsausjaksojen aikana kun yksittäinen lisäys etenee alas päin. Oletettaessa, että ulkonema tai pidentymä pysyy vakiona, kokonaislämpö viimeisessä lisäyksessä ennen kuin siihen

II

97030 23 kohdistetaan anodikuumennus, sisältää lämmön, joka on oleellisesti kerääntynyt vastuskuumennus aikaisempien kuumennus -jaksojen ajalta. Tämä on, kun jätetään huomiotta pieni resistanssin muutos, jaksoa kohti tapahtuvan vastuskuumennuksen ja 5 ulkonemalisäysten tulo. Tätä ilmiötä silmällä pitäen hitsaus-jakson aikana lankaan kohdistettu kokonaiskuumennusenergia jakaantuu anodikuumennuksen ja vastuskuumennuksen välille. Kerääntynyt vastuskuumennus lisäyksessä, kun se etenee alaspäin, on viimeisen lisäyksen jäännösenergia. Kaikkien lisäys-10 ten vastuskuumennus jaksossa on oleellisesti yhtä suuri kuin anodikuumennuksen ja aikojen T3 - T5 välillä tuodun kokonaisenergian ero. Näin ollen pitämällä kokonaisenergia vakiona aikojen T3 - T5 välissä on aina olemassa säädetty energia, joka tuodaan kerääntyneenä vastuskuumennuksena ja toteutet-15 tavana olevan jakson kuumennuksena lisäyksen 1 lämpötilan nostamiseksi kiinteään valittuun kokonaisenergiaan Ex.

Hitsausjaksot tapahtuvat 30-100 kertaa sekunnissa ja virtaa ohjataan hitsausjakson aikana nopeudella 10 KHz, kuten on 20 kuvattu pystysuorilla viivoilla P virtakäyrässä kuviossa 2.

Tämän seurauksena yksittäiset lisäykset siirtyvät pitimestä 14 nopeudella 30-100 per sekunti. Tämä nopeus on oleellisesti suurempi kuin mikä tahansa tavallinen muutos, joka tapahtuu ulkonemassa pitimen 14 käsin tehtävällä käsittelyllä hitsaus - 25 toiminnan aikana. Näin ollen kun ulkonema tai pidennys muut- / / tuu, kaiken kerääntyneen energian ET säädöllä luotu ilmiö min- « · · 'y · kä tahansa jakson valokaaritilan aikana ei muutu vastaavasti.

• « · .* * Erilaiset kerääntyneet vastuskuumennukset tapahtuvat oleelli- sesti hitaammin kuin mikä tahansa muutos lisäysten lukumää-30 rässä. Tästä syystä kuvion 8 esimerkissä lämpö Hl = H2 = H3 = i H4 = H5 jne. Näin ollen energiasumma lisäyksessä 1 ennen sen :*·*: sulamista on oleellisesti viimeisen hitsausjakson kokonais- *. vastuskuumennus siitä huolimatta, että se on johdettu lisäyk- ';;; seen 1 kasvattamalla useiden viimeisten jaksojen aikana.

35

Esimerkki, joka kuvaa tätä jakautumaa vastuskuumennuksen ja anodikuumennuksen välille, kun ulkonemalisäysten lukumäärä muuttuu, esitetään seuraavassa: 97030 24

ESIMERKKI

Elektrodin läpimitta 1,143 mm

Elektrodin nopeus 2,565 mm/min 5 Ulkonema 12,2 mm

Taajuus 62 Hz

Lisäys 0,6807 mm

Standardilisäys 17

Standardiplasma-aika 0,00089 s

10 Plasmavirta 160 A

Plasmankiihdytysvirta 330 A

Plasmankiihdytysaika 0,00140 s 15 Lisä- Kerääntynyt Anodi- Kokonaiskuu- ykset vastuskuumen- kuumen- mennus (asetus) koko- nus lisäyk- nus Jouleina nais- sessä Jouleina (jaksot) kuumen- Jouleina sulatus 20 nuksessa 7,2 Joulea 4 0,1997 7,0704 7,2701 6 0,3138 6,9563 7,2701 25 8 0,4372 6,8329 7,2701 10 0,5691 6,7010 7,2701 12 0,7088 6,5613 7,2701 14 0,8550 6,4151 7,2701 16 1,0066 6,2635 7,2701 30 * 17 1,0839 6,1862 7,2701 18 1,1639 6,1062 7,2701 20 1,3364 5,9337 7,2701 : 22 1,5164 5,7537 7,2701 s.i *· 24 1,7004 5,5697 7,2701 V : 35 *.V Missä tahansa jaksossa kokonaisvastuskuumennus Jouleina kuu mennettavaa lisäystä kohti on yhtä suuri kuin edeltävän jak-*son kokonaisvastuskuumennus. Säätämällä kokonaisenergian ase- • tt tuspistettä ET anodi kuumennu s Jouleina kutakin hitsaus jaksoa *. 40 varten lisättynä sulatettavaan lisäykseen kerääntyneeseen vastuskuumennukseen säätää sekä todellista anodikuumennusta ja viimeisen lisäyksen kerääntynyttä vastuskuumennusta. Nämä ; kaksi kuumennuslähdettä viimeistä lisäystä varten ovat aina yhtä suuria kuin säädetty kokonaisenergia ET ja sellaisia kuin 45 esillä oleva keksintö sallii. Tämä periaate on kaaviomaisesti

II

97030 25 kuvattu kuvion 10 käyrässä, johon on kuvattu 12 ulkoneman lisäystä sisältävä esimerkki 24 lisäyksen pidentymää varten viimeisellä lisäyksellä (lisäys, joka saavuttaa pohjan ja kaaritilan) on kerääntynyt vastuslämpösisältö tässä erityi-5 sessä lisäyksessä arvoltaan 0,7088 Joulea. Näin ollen asettamalla vertailuarvo kerääntyneelle energialle ER arvoksi 7,2701, anodikuumennus on 6,5613 Joulea ennen ajanhetken T5 katkaisua pulssilla TP viivelaitteesta 190 tai tosiaikaisesta plasma-ajan säädöstä, joka on kaaviomaisesti esitetty kuvios-10 sa 7, Ei ole väliä sillä, kuinka monta lisäystä sisältyy ul-konemaan. Tämä periaate pätee aina. Kokonaisenergia on valittu ET jaettuna vastus- ja anodikuumennukseen. Kuvion 10 asemassa 12 sulatetulla lisäyksellä on kerääntynyt lämpösisältö 0,7088 Joulea vastuskuumennuksen vaikutuksesta. Plasman kiih-15 dytysvirtapulssin aikana kiinteä energiamäärä syötetään, joka kiinteä määrä ei ole riittävä sulattamaan tätä lisäystä, joka vaatii 7,2 Joulea. Kuitenkin kokonaisenergia, joka on kerääntynyt plasmankiihdytyspulssin 100 aikana ja plasmavirtapuls-sin 110 aikana, siirtää metallin lämpötilan muutosalueen 210 20 lämmön läpi niin, että sula metalli muodostuu päähän pallona. Vertailuenergian ER/ jota säädetään jokaisen hitsausjakson aikana, tulee olla ainoastaan hieman pallon sulatuksen vaatiman yläpuolella. Tämän voi käyttäjä tehdä käsisäätöisesti muuttamalla tehon asetuspistettä jännitteen jakajalla 172 kuviossa 25 3 tai vertailupotentiometrillä 172a kuviossa 5. Kumpikin t' . näistä asetuspistepiireistä sallii jännitetason säädön Iin- • » · 1 2 jalla 182 edellä kuvattua tarkoitusta varten.

1 · ¥ • 2 · * · · «. « *.V Yhteenvetona käyttämällä suurella taajuudella teholähdettä ja 30 säätämällä jokaisen hitsausjakson kokonaisenergiaa jakson i4!t! valokaaritilan aikana ulkonema tai pidentymä voi vaihdella normaalisti muuttamatta hitsaustapahtumaa. Näin ollen aikai-sempien pyrkimysten mukaisesti kehitettyjä erityisiä järjestelmiä roiskeiden vähentämiseksi voidaan yhtä menestyksek-" ' 35 käästi käyttää puoliautomaattisessa hitsauksessa.

1 I

I t ; Koska esillä oleva keksintö käyttää hetkellistä wattisignaa- lia, tätä signaalia voidaan käyttää virran 104 säätämiseen 2 97030 26 plasmankiihdytyspulssin 100 aikana vakiowattisen toiminnan saavuttamiseksi, jolla ratkaistaan ne haittapuolet, jotka ovat tuloksena joko vakiojännitesäädöstä tai vakiovirtasää-döstä suurienergisen plasmankiihdytysvirtapulssin aikana.

5 Kuviossa 1 esitettyjä yksittäisiä virransäätöpiiriä kuristuksen säätämiseksi Cl, plasman kiihdytyksen säätämiseksi C2, plasman ohjaamiseksi C3, perusvirran säätämiseksi joko kahdelle tasolle tai ainoastaan yhdelle tasolle C4 ja virran säätämiseksi C6 käytetään aikaisemmissa järjestelmissä virran 10 ohjaamiseksi oikosulkukaarihitsausta varten. Esillä oleva keksintö lisää wattisäätöpiirin C6, joka on toteutettu kytkimellä SW5 virran säätämiseksi plasmankiihdytyspulssin säädön aikana kytkimellä SW2. Tämä wattisäädön periaate on keksinnön näkökannan mukainen.

15

Keksinnön edullinen toteutusmuodo on esitetty kuviossa 3 ja sen pieni muunnos on kuvattu kaaviomaisesti kuviossa 7. Molemmissa tapauksissa kokonaisenergia ET, joka on tuloksena sekä tehollisesta virrankulusta anodikuumennusta varten että 20 ulkonemalisäysten kokonaisvastuskuummennuksesta hitsausjakson jokaisen valokaaritilan aikana, on vakio.

• · « « · • · · • · · • · · • « · « · » • · · · • · · • · 1

II

·

Claims (19)

97030 27

1. Laite oikosulkukaarihitsausta varten, joka käsittää yhden tasavirtateholähteen (PS), joka tuottaa virranvoimakkuudel-taan vaihtelevaa hitsausvirtaa hitsauslangan (10) ja sulan 5 metallitäplän läpi työkappaleeseen (12), jolloin hitsauslanka ulottuu pitimestään vaihtelevan etäisyyden päähän ja siihen kohdistuu sarja hitsausjaksoja (T1-T6), joista jokainen sisältää valokaarivaiheen (T3-T6-T2), jonka aikana lankaan syötetty energia sulattaa langan pään sulan hitsimetallin pallo loksi (B), sekä oikosulkuvaiheen (T2-T3), jonka aikana tämä sulametallipallo koskettaa sulaa metallitäplää ja sitten kuroutumalla muuttuu pisaraksi ja siirtyy irtoamalla, minkä jälkeen valokaari syttyy seuraavan hitsausjakson aloittamiseksi, tunnettu laitteesta (C2, C3, C5, C6) virtapulssin 15 (100, 110) aikaansaamiseksi valokaarivaiheen aloittamista varten sekä laitteesta (120, 150, 152) hitsauslankaan tämän virtapulssin (100, 110) aikana tuodun energian (Eg-ι) määrittämiseksi sekä virtapulssin (100, 110) lopettamiseksi, kun tuotu energia (EpO vastaa ennalta määrättyä energia-arvoa (Er) . 20

2. Patenttivaatimuksen l mukainen laite, tunnettu siitä, että virtapulssi (100, 110) käsittää ensin ilmenevän plas-mankiihdytyspulssiosuuden (100), jolla on ensimmäinen suuri virrankorkeus ja siihen liittyvän plasmavirtapulssiosuuden 25 (110), jolla on toinen suuri virrankorkeus.

: 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu ♦ · · • « « « siitä, että laite tuodun energian (Ep>) määrittämiseksi ja • · · ’.m·' virtapulssin katkaisemiseksi sisältää seuraavat osat: • · · 30. energioiden yhteenlaskulaite (120, 150, 152) hitsauslan kaan virtapulssin (100, 110) aikana tuodun energian (Ep>) • · · summaamiseksi, * - kestoajanrajoitin (160, 180, 190) virtapulssin ajan ra joittamiseksi hitsausjakson aikana kun summattu energia (EpO 35 saavuttaa ennalta määrätyn energia-arvon (Er), joka on suurempi kuin tietyn lankamäärän (N) sulattamiseen tarvittava energiamäärä. 97030 28

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu perusvirtaohjauksesta (C4), joka antaa pienehkön perus -virran (Ig) hitsauslangan (10) ja työkappaleen (12) välille virtapulssin (100, 110) lopettamisen jälkeen seuraavaan oi- 5 kosulkuvaiheeseen saakka.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että energioiden yhteenlaskulaite (120, 150, 152) käsittää kertojan (120) wattisignaalin (130) muodosta- 10 miseksi kaarijännitteen (120) ja hitsausvirran (124) tulona sekä integraattorin (150), joka ainakin koko virtapulssin (100, 110) ajalta integroi wattisignaalia (130) ja antaa signaalin (164), joka osoittaa hitsauslankaan (10) syötetyn energian valokaarivaiheen aikana. 15

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu energianasettelulaitteesta (C5, SW5) hitsauslankaan (10) syötetyn sähkötehon pitämiseksi vakiona plasmankiihdy-tyspulssiosuuden (100) aikana. 20

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että energianasettelulaitteet (C5, SW5) toimivat yhdessä pulssinieveysmodulaattorin (32) kanssa, joka kytkee tehonkatkaisimen (30). 25

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, : tunnettu siitä, että virtapulssissa (100, 110) on toista • · · ]···. pulssiosaa (110) seuraava kolmas pulssiosa. • · ♦ » • · • · ♦ • · ♦ * * 30

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että virtapulssin (100, 110) ensin ilmenevä • · · *···' pulssiosa (100) on kestoajaltaan vakio. • · · • · ·

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu 35 siitä, että virtapulssin toisella pulssiosuudella (110) on kiinteä kestoaika. Il 97030 29

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu laitteesta yhteenlaskulaitteen (120, 150, 152) sulkemiseksi hitsausjakson oikosulkuvaiheen ajaksi.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että hitsausjaksoilla on oleellisesti kiinteä pituus, että teholähde (PS) sisältää elimet toisiaan seuraavien tulovirtapulssien syöttämiseksi langan (10) ja työkappaleen (12) poikki pulssitaajuudella (P), joka on 10 oleellisesti suurempi kuin hitsausjaksotaajuus, ja että laite käsittää pulssinleveyden muutoselimet (32) virran kulun asettelemiseksi hitsauslangan (10) ja työkappaleen (12) välillä hitsausjakson aikana.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että pulssitaajuus (P) on suurempi kuin 10 kHz ja on edullisesti noin 20 kHz.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, 20 tunnettu vaihtokytkentäelimestä (40) hitsauslankaan (10) ja työkappaleeseen (12) vaikuttamista varten tulovirtapulsseil-la (P) sekä vaihtokytkentäelimen rinnalle kytketystä haara-piiristä (44), jolla on suuri impedanssi vaihtokytkentäelimen (40) aukaisemiseksi oikosulkuvaiheen aikana välittömästi 25 ennen kuin sulametallipallo (B) töytäistään pois ja valokaari syttyy.

• ♦ ♦ · · · 15. Menetelmä oikosulkukaarihitsausta varten, jossa käyte- • ♦ ♦ 97030 30 lankaan (10) vaikuttaa sellainen ennalta valittu energiamäärä (Er), joka on suurempi kuin langan pään (N) sulattamiseen tarvittava energiamäärä.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu seu- raavista vaiheista: (a) luodaan virtapulssi (100, 110) valokaarivaiheeseen sen aloituksen jälkeen, jossa pulssissa on ensin asetettuva plasmankiihdytyspulssiosuus (100), jolla on ensimmäinen kor- 10 kea virtataso (104) ja sitä seuraava plasmavirtapulssiosuus (110), jolla on toinen virtataso; (b) lasketaan yhteen virtapulssin (100, 110) aikana hitsaus-lankaan (10) tuotu energia; (c) rajoitetaan plasmavirtapulssiosuutta (110) ajanhetkeen 15 (Τ5+ΔΤ) , johon yhteenlaskettu energia (E-p) saavuttaa ennalta määrätyn arvon (Er), joka on suurempi kuin se energia-arvo, joka on tarpeen langanpään (N) sulattamiseen; (d) syötetään hitsauslangan ja työkappaleen yli tasoltaan alempaa perusvirtaa (IB), kunnes hitsausjakson seuraava oi- 20 kosulkuvaihe alkaa.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetelmä, tunnet- tu siitä, että energian yhteenlaskemiseksi muodostetaan wat- tisignaali (130) valokaarijännitteen (122) ja hitsausvirran 25 (124) hetkellisenä tulona, ja että wattisignaali integroidaan ainakin virtapulssin (100, 110) ajalta (T3-T5) sellaisen sig- : naalin (164) muodostamiseksi, joka sisältää tiedon lankaan • · · · (10) virtapulssin (100, 110) aikana syötetystä energiasta. • · 4 t · « · · I I ·

18. Jonkin patenttivaatimuksista 15-17 mukainen menetelmä, , tunnettu siitä, että ensimmäistä virtatasoa (104) asetellaan • · · *·’··* wattisignaalin (130) pitämiseksi vakiona ensimmäisen pulssi- *.* * osuuden (100) aikana.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että virtatason (104) asettelu tapahtuu virran syöttöä ohjaavan pulssinleveyttä moduloivan katkojapiirin (30, 32) avulla, jolloin katkojapiirin pulssipituutta muutetaan riippuen siitä, miten wattisignaali (130) poikkeaa vakiosta arvosta. Il 3i 97030