NO129080B - - Google Patents

Description

Foreliggende .oppfinnelse angår elektrisk lysbuesveising

og en strømkilde til fremgangsmåtens utførelse.

Oppfinnelsen får særlig anvendelse i forbindelse med automatisk og halvautomatisk elektrisk lysbuesveising av metaller i vertikale sveiser, og ved under-oppsveising der man benytter forholdsvis tynne elektroder, og oppfinnelsen vil bli beskrevet med henvisning.til slik sveising selv om det'også er klart at oppfinnelsen har andre og mer omfattende anvendelser.

Med automatisk sveising menes at en-sveiseélektrode av ubegrenset lengde mates forbi en elektrisk kontakt som utgjør en del av sveisehodet og mot.det arbeidsstykke som skal sveises. Kon takten ligger vanligvis et eller annet sted mellom 6-18 mm fra arbeidsstykket, men avstanden kan også være -større. Den del som ligger mellom kontakten og elektrodens ende er i det følgende betegnet som elektrodeforlengelsen. Elektroden kan ha en hvilken som helst diameter, men oppfinnelsen omhandler særlig elektroder med et strømførende tverrsnitt på mellom 0,3 og 3,0 mm enten som marg-^elektrode eller som massivelektrode.

Sveising under-opp, sveising, vertikalt og sveising i

andre stillinger enn i en horisontal oppadvendt fuge blir i det følg-ende betegnet som "skjevsveising". Slik sveising medfører et problem ved at smeltebadet må holdes forholdsvis lite og ikke varmes særlig over smeltetemperaturen for metallet i arbeidsstykket. Hvis oppvarm-ingen er for sterk vil nemlig det smeltede metall bli for flytende og renne ut av smeltebadet. Videre må man ha en eller annen foran-staltning i stedet for tyngdekraften for å overføre metallet fra elektrodeenden til sveisens smeltebad.

Oppfinnelsen kan benyttes både med margelektroder og massive elektroder. Den beskyttelse man får av sveisen fra smeltingen og fordampningen av margen, belegg, kornformet flussmiddel, gasskjerming medC02eller inert gass eller blandinger av slike gasser, og andre midler reduserer ikke oppfinnelsens viktighet.

Ved lysbuesveising blir metall overført fra elektroden til arbeidsstykket etter den ene av to generelle mekanismer. Den første mekanisme innebærer at når en liten smeltet dråpe dannes på enden av elektroden, vil den dryppe av elektroden og overføres fra elektrodeenden til arbeidsstykket ved fri flukt. Dette kalles findråpeovergang og er vanligvis kjennetegnet ved en kontinuerlig høy strøm som er tilstrekkelig til å rive av de smeltede små dråper fra elektrodeenden like hurtig som de dannes. Denne høye lysbuestrøm er imidlertid ikke tilfredsstillende for skjevsveising fordi den sterke varme som frembringes av.lysbuen gjør smeltebadet for varmt og derfor for flytende. Ved skjevsveising er videre overføringen av, metall fra elektroden til smeltebadet ikke effektiv. Den annen mekaniske eller det annet prinsipp innebærer at de smeltede dråper som dannes på

enden av elektroden berører smeltebadet og da river seg løs fra elektroden for så å bli trukket inn i smeltebadet av overflatespenningen i de smeltede metaller..Dette kalles grovdråpeoverføring. Oppfinnelsen omhandler slik grovdråpeoverføring av metall til smeltebadet.

Grovdråpeoverføringen skaper visse problemer fordi det i det øyeblikk da dråpene berører smeltebadet oppstår en kortslutning over kraftkilden, og denne kortslutning fortsetter inntil dråpen skilles fra elektroden. Hurtige filmopptak viser at lysbuen i dette øyeblikk slukker. Når dråpen rives løs fra elektroden, tennes lysbuen pånytt og det hele gjentar seg.

Hurtige oscillogrammer som er tatt opp når det benyttes

en kraftkilde med konstant spenning viser at de øyeblikkelige strøm-mer og spenninger er helt forskjellige fra de som vises med et typisk d'Arsonval-amperemeter eller voltmeter. Oscillogrammene viser at mens man har en lysbue vil strømmen avta eksponensielt fra 300-400 ampere til 50-80 ampere, og varmen fra lysbuen smelter både arbeidsstykket for å forme smeltebadet og elektrodeenden for å danne de smeltede dråper. Når dråpen berører smeltebadet, vil den kortslutning som oppstår bevirke at spenningen over lysbuen momentant faller omtrent til null og strømmen øker eksponensialt til en langt høyere verdi som bestemmes av parametrene i sveisekretsen. Denne strøm vil hurtig varme opp både dråpen og elektrodeforlengelsen inntil sluttelig en del av dråpen eller forlengelsen bryter sammen som en sikring, og på dette tidspunkt blir lysbuen etablert. Den minste strøm som kan få denne sikring til å bryte sammen vil naturligvis i en viss grad av-henge av det strømførende tverrsnitt av elektroden, og strømmen vil være omtrent 300 ampere for et tverrsnitt pa 0,5 mm 2 og noe større for en elektrode med et strømførende tverrsnitt på 3,0 mm 2. Strømmen faller nu eksponensialt mot en verdi som bestemmes av matehastig-heten for tråden og andre parametre eller faktorer i sveisekretsen.

De nevnte oscillogrammer viser også at det hurtige fall i strøm-styrken når lysbuen reetableres, frembringer en spenning i induktansen i kraftkilden, og denne spenning kommer i tillegg til kraft-kildens tomgangsspenning og opptrer over det nye lysbuegap. Denne "induktive spenning" som oppstår på grunn av at strømmen forandrer seg, vil også avta eksponensialt med den avtagende strøm i lysbuegapet.

Den hastighet hvormed kortslutningsstrømmen stiger, den maksimum strøm som nås før lysbuen reetableres og den hastighet hvormed strømmen avtar når lysbuen er etablert pånytt har alle stor innvirk-ning på mulighetene for oppnåelse av tilfredsstillende sveis under varierende forhold og da særlig ved skjevsveising.

Hvis den hastighet hvormed strømmen stiger når dråpene kortslutter til smeltebadet er forholdsvis lav, vil elektrodeforlengelsen i løpet av den tid som er nødvendig for at strømmen skal øke til en verdi som får sikringen til å bryte sammen, ha tilstrekkelig tid til oppvarmning og brudd kan finne sted i elektrodeforlengelsen i stedet for i den smeltede dråpe. Når brudd finner sted i elektrodeforlengelsen vil den nye ende av elektroden ligge i større avstand fra smeltebadet enn tilfellet ville være om bruddet hadde funnet sted i dråpen, og det tar en lenger tid før neste kortslutning finner sted. Denne lenger tid fører så til at den smeltede dråpe som oppstår på enden av den fremmatede elektrode blir meget større enn den ville ha vært om bruddet hadde funnet sted nærmere smeltebadet. Videre øker lysbuetiden, noe som fører til en større oppvarming av smeltebadet.

Man skal på dette punkt merke seg at problemet med en langsom hastighet på strømmens stigning bare eksisterer når man benytter tynne elektroder i halvautomatisk sveising. Benyttes stavelektroder vil elektrodediameteren være vesentlig større og den er langt bedre i stand til å føre kortslutningsstrømmen uten at elektroden bryter sammen som en sikringstråd.

Hvis maksimumstrømmen er for høy vil "sikringsbruddet" foregå som en eksplosjon og noen ganger tilstrekkelig kraftig til at det smeltede metall blåses ut av smeltebadet, og i alle tilfelle vil man få en spruting som ikke bare fører til tap av verdifullt sveisemetall, men som også fører til stygg sveis og omfattende rengjøringsarbeider. En høy maksimumstrøm fører dessuten til en høyere gjennomsnitlig

strøm under lysbueperioden.

Den maksimumstrøm som nås før sikringsbruddet finner sted sammen med den hastighet hvormed strømmen avtar etterat lysbuegapet pånytt er etablert og sammen med den tid som går før den neste kortslutning finner sted, bestemmer den gjennomsnitlige lysbuestrøm. Hvis maksimumstrømmen er høy og den hastighet hvormed strømmen avtar er langsom, vil den gjennomsnittlige lysbuestrøm være høy. En høy gjennomsnittlig lysbuestrøm vil føre til for sterk oppvarming av smeltebadet slik at dette blir så tyntflytende at metallet ved skjevsveising vil renne ut av smeltebadet, og man vil ikke få noen sveis eller bare en mindreverdig sammenføyning..

De faktorer som bestemmer den hastighet hvormed strømmen stiger og den hastighet hvormed den synker bestemmes i første rekke av induktansen som enten er innvendig eller tilveiebringes av ekstra-utstyr eller oppstår på begge måter i • kraftkilden.. Hvis således induk-• tansen er forholdsvis høy vil den hastighet hvormed strømmen stiger og avtar være forholdsvis lav, og den gjennomsnittlige strøm under lysbueperioden vil være forholdsvis høy. Hvis induktansen er lav

vil den hastighet hvormed strømmen stiger og faller være hurtigere,

og den gjennomsnittlige strøm under lysbueperioden vil være lavere.

Oppfinnelsen angår, således en fremgangsmåte til elektrisk lysbuesveising der en kontinuerlig elektrode mates 'A-frem mot et arbeidsstykke, som skal sveises og en lysbue opprettholdes mellom enden av elektroden og arbeidsstykket, hvilken lysbue smelter arbeidsstykket og danner en sveisesmelte og smelter.enden av elektroden og danner dråper på denne, hvorved elektroden og sveisesmelteri kortsluttes,

og oppfinnelsen er i det vesentlige kjennetegnet ved at elektroden kontinuerlig tilføres energi, fra en strømkilde omfattende to like-strømkilder der den første har en hovedsakelig konstant spenningsutgang ved variasjoner: i strømmen og en stigningshastighet for kort-slutnings strømmen på mindre enn 60 000 amp./sek., og den annen strøm-kilde har en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mer enn 60 000 amp./sek. og en spenningsutgang som er hovedsakelig konstant ved variasjoner i strømmen opp til den maksimale strøm, hvorved stigningshastigheten for sveisestrømmen, ved kortslutninger mellom dråpene og sveisesmelten. økes for hurtig å øke sveisestrømmen opp til en verdi som er tilstrekkelig til å bryte kortslutningen hurtigere enn den ville bli brutt ved den førstnevnte stigningshastighet for strømmen.

Videre angår oppfinnelsen en strømkilde til utførelse

av den ovennevnte fremgangsmåte, omfattende-to likestrømkilder,

begge med et par utgangsklemmer,der klemmer med like polariteter er forbundet med hverandre og der klemmene er beregnet på å bli tilsluttet til én elektrode og til et arbeidsstykke som skal sveises,

og den er i det,vesentlige kjennetegnet ved at den første strømkilde har en hovedsakelig konstant utgangsspenning ved varierende strøm og en stigningshastighet for kprtslutningsstrømmen-på mindre enn 60 000 amp./sek., mens den annen strømkilde har en stigningshastighet på kprtslutningsstrømmen på mer enn 60 000 amp./sek., og ved at den første strømkilde har en utgangsspenning som opprettholder en lysbue mellom elektrode og arbeidsstykke tilstrekkelig til å

smelte dette og smelte elektroden for å danne en dråpe ved elektrodens ende, og den annen strømkilde har en utgangsspenning som hovedsakelig er konstant ved varierende strøm opp til den maksimale strøm for derved å tilføre ingen eller et minimum av strøm når en lysbue står mellom elektroden og arbeidsstykket, men tilstrekkelig til å tilføre strøm til elektroden når dråpen, fremdeles på enden av elektroden, kommer i berøring med sveisesmelten.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart nærmere

under henvisning til tegningens fig. 1 og 2. Begge figurer viser oscillogrammer for strøm og spenning som funksjon av tiden ved anvendelse av en elektrode med én diameter på 0,9 mm som mates frem med konstant hastighet mot et arbeidsstykke og som tilføres energi fra en kraftkilde med konstant spenning og med en tomgangsspenning på 18 volt, samt en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på omtrent 70 000 amp./sek. på fig. 1 og omtrent 100 000 amp./sek. på fig. 2.

På fig. 1 viser kurvene a og b henholdsvis de øyeblikkelige spenninger og strømmer. Kurvene a og b viser at like før kortslutningen er lysbuespenningen omtrent 24 volt og strømmen 100 ampere.

I det øyeblikk da kortslutning finner sted, faller spenningen omtrent til null og strømmen stiger eksponensialt til 300 ampere på omtrent 0,01 sek. På grunn av den økende motstand i elektrodeforlengelsen på grunn av oppvarmningen, vil spenningen i løpet av denne tid stige til mellom 4 og 6 volt. Når sikringsbruddet eller smeltebruddet finner sted, stiger lysbuespenningen øyeblikkelig til omtrent 28 volt som er den statiske spenning generatoren har når lysbuestrømmen flyter pluss spenningen som skyldes selvinduksjonen, og deretter avtar spenningen eksponensialt i løpet av de nevnte 0,025 sek. til omtrent 24 volt, mens strømmen avtar eksponensialt fra omtrent 300 ampere til 100 ampere.

På fig. 2 viser kurvene c og d henholdsvis strømmer og spenninger, og man ser at like før kortslutning er spenning og strøm tilnærmet de samme som på fig. 1. I kortslutningsøyeblikket faller spenningen igjen omtrent til null og strømmen stiger eksponensialt til 450 amp. Når smeltebruddet finner sted, stiger spenningen til 28 volt og strømmen faller i de neste 0,01 sek. fra 450 amp. til 80 amp.

og det hele vil så gjenta seg.

En rekke fundamentale fenomener kan studeres i de to oscillogrammer .

Da elektrodene i begge tilfelle mates frem med samme hastighet, er den tid som er nødvendig for at den nye ende av elektroden skal komme i berøring med smeltebadet en angivelse av hvor smeltebruddet har funnet sted. På fig. 1 vil således den forholdsvis lange lysbuetid angi at smeltebruddet fant sted i forlengelsen og ikke i dråpen. Dessuten vil den forholdsvis høye lysbuestrøm og den relativt lange lysbueperiode skape problemer når det gjelder herre-dømmet over sveisen. Varme tilføres smeltebadet under lysbueperioden og den høye gjennomsnittlige strøm og lange tid gjør smeltebadet for varmt og derfor for flytende. Videre vil den høye sveisestrøm i den forholdsvis tynne elektrode føre til I 2R oppvarmning i elektrodeforlengelsen, noe som på sin side lett fører til dannelse av en meget større dråpe på enden av elektroden. Dette leder igjen til vanskeligheter når den neste kortslutning finner sted. Med en stor dråpe vil således kontaktarealet med elektrodens ende være større, og oppvarmning på grunn av kortslutningsstrøm finner sted i større grad i elektrodeforlengelsen enn i dråpen. Dessuten har smeltebadet en kjølevirkning på dråpen, og jo større dråpen er desto større vil kjølingen være.

På fig. 2 stiger kortslutningsstrømmen til en maksimum verdi som er vesentlig høyere enn de tre hundre ampere man trenger for å få til smeltebruddet. Dette skyldes det faktum at smeltebruddet krever en viss tid før de kan finne sted på grunn av de mekaniske krefter som virker og strømmen vil, på grunn av den store hastighet hvormed den øker, stige langt over den verdi som er nødvendig.

Fig. 2 viser videre at fordi strømmen synker eksponensialt fra en meget høyere verdi enn det som er nødvendig for å få til smeltebruddet, vil den gjennomsnittlige strøm under lysbueperioden fremdeles være høyere enn det som er nødvendig for opprettholdelse av lysbuen. Denne høyere gjennomsnittlige lysbuestrøm skaper også problemer ved at smeltebadet blir mer flytende enn man ønsker. Det er naturligvis mulig å redusere tomgangsspenningen for kraftkilden slik at lysbuen slukker før den neste kortslutning finner sted med det resultat at lysbueperioden blir kortere. Dette forbedrer herre-dømmet over smeltebadet, men spruting vil fremdeles være et problem. Man vil se at for hver sveisemåte er det mulig å balansere sprute-problemet og den varme som overføres til smeltebadet ved passende valg av kraftkilde som har en stigningshastighet for strømmen som tilfredsstiller de spesielle forhold ved den sveising som skal ut-føres. Dette kan også gjøres ved hjelp av en enkel kraftkilde og ved justering av den innvendige induktans eller ved å sørge for en kraftkilde med stor stigningshastighet for strømmen og ved tilføyelse av en induktans i inngangskretsen.

Forskjellige måter er tidligere blitt foreslått for å løse disse problemer og for å komme frem til en forholdsvis sprutfri sveising med tilfredsstillende herredømme over smeltebadets temperatur.

I U.S. patent nr. 2.886.696 er det således beskrevet en kraftkilde med konstant spenning og med en tomgangsspenning som er mindre enn den man trenger for å opprettholde lysbuen, og man skal så justere induktansen i kretsen i forhold til sveisestrømmen slik at den induserte spenning opprettholder lysbuen og slik at antall kortslutninger som finner sted hvert sekund ligger over 50 og vanligvis over 100. Denne fremgangsmåte krever en nøyaktig tilpasning av induktans og lysbuestrøm og tilpasningen er noen ganger kritisk og vanskelig å få til i praksis.

Fordi maksimum kortslutningsstrøm er høy vil dessuten den gjennomsnittlige sveisestrøm ligge høyt.

I et forsøk på å nedsette den gjennomsnittlige sveise-strøm er det i det nevnte patent foreslått enten å senke induktansen ytterligere eller redusere tomgangsspenningen slik at lysbuen i virkeligheten slukker mellom to kortslutninger. Dette fører imidlertid til en ujevn eller klumpet sveiselarve eller ennu verre, til kaldsprekker, det vil si partier der sveiselarven ikke er helt smeltet til arbeidsstykket.

I U.S. patent nr. 3.071.680 er det beskrevet en like-strømkilde som skal holde lysbuen i live ved forholdsvis liten lys-buestrøm, mén tilstrekkelig til å danne en smeltet dråpe på enden av den fremmatede elektrode. En ytterligere kraftkilde i parallell med den nevnte kraftkilde avgir en rekke strømpulser som har tilstrekkelig strømstyrke til å rive de smeltede dråper som dannes av like-strømkilden av og overføre disse til smeltebadet ved findråpeover-føring. Pulsene frembringes med tilstrekkelig korte intervaller til at de smeltede dråper som dannes på enden av elektroden ikke har tid til å komme i kontakt med smeltebadet og derved kortslutte den førstnevnte kraftkilde. Disse pulser har imidlerid tilbøyelighet til å overoppvarme smeltebadet. Dessuten er overføringen av metall til smeltebadet vanskelig ved skjevsveisning.

U.S. patent nr. 3.249.735 svarer i én viss grad til U.S. patent nr. 3.071.680 bortsett fra at impedansen ved noen utførelses-former står i serie med sveiseelektroden som så b]ir periodisk kortsluttet, slik at man får en periodisk findråpeoverføring av sveisemetall til smeltebadet uten at den gjennomsnittlige sveisestrøm blir så høy at smeltebadet overoppvarmes.

Når det gjelder de to sistnevnte patenter er antallet av kraftige strømpulser gjentatt med en fast frekvens, vanligvis enten lysnettfrekvens eller et multiplum av denne. Dette gjøres ved å ut-føre den ytterligere kraftkilde som en vékselstrømtransformator med enten halvbølge eller halbølgelikeretning og uten anvendelse av filtrering i likeretternes utgang.

I det ovenstående er de optimale apparatparametre for kort-slutningsoverf øring behandlet, mens apparatparametrene som er de beste for sveising med kontinuerlig lysbue er helt forskjellig fra disse,

og utførelsen av et' sveiseapparat som vil arbeide tilfrédsstillende for alle sveisemetoder vil' bli behandlet i det følgende.

I alminnelighet vil' apparatparametrene for et sveiseapparat som skal brukes til sveising ved kortslutningsoverføring være lav induktans, konstant utgangsspenning av en størrelsesorden på 15-50 volt, og man skal ha enten kunstig eller naturlig begrensning av kortslutningsstrømmen under eri kortslutningsoverføring. Apparatparametrene for margelektroder der overføringen foregår' ved fritt fall og kontinuerlig lysbue vil "være dé samme, men kortslutningsstrøm og induktans er ikke så kritisk, og vanligvis ér det ønskelig med høyere verdier for begge. Videre er apparatparametrene for sveising med stav-elektrode og neddykket elektrode helt forskjellig ved at tomgangsspenningene må være på 60-100 volt og forholdvis høy induktans er heldig, samtidig med at volt/ampere karakteristikken er sterkt fallende.

En enkel måte å ta hensyn til alle disse karakteristika på i et apparat finnes ikke.

Ved foreliggende oppfinnelse tas det sikte på en strøm-kilde for elektrisk lysbuesveising som synes å ha egenskaper som tilfredsstiller de krav mån setter for dé sveisemetoder som idag benyttes ."For ' å" komme frem til et slikt apparat ble det imidlertid ut-viklet en ny sveiseprosess.

Ved foreliggende oppfinnelse har man kommet frem til en kraftkilde som overvinner alle de ovennevnte vanskeligheter og andre ulemper, samtidig med at kraftkilden er forholdsvis rimelig å frem-stille og muliggjør fremstilling av sveiser med god kvalitet ved sveising horisontalt, vertikalt, under-opp eller ved annen skjev sveising med et minimum av sprut.

I henhold til oppfinnelsen i dennes.største omfang skal

en kraftkilde for lysbuesveising være utstyrt med en kilde som har forholdsvis langsom stigningshastighet for kortslutningsstrømmen i kombinasjon med innretninger for vesentlig økning av denne stigningshastighet når utgangen fra kraftkilden er kortsluttet og for reduksjon av hastigheten når smeltebruddet finner sted.

I henhold til et trekk ved oppfinnelsen er en kraftkilde for automatisk sveising ved grovdråpeoverføring utstyrt med parallell-koplede hoved- og støttekraftkilder, der hovedkraftkilden avgir en forholdsvis konstant strøm som stiger langsomt eller ikke i det hele tatt når dråpene kommer i berøring med smeltebadet og avtar langsomt eller ikke i det hele tatt etterat lysbuen er reetableit. Støttekraft-kilden avgir imidlertid ingen eller liten strøm når lysbuen brenner. Når dråpen berører smeltebadet, vil strømmen stige meget hurtig slik at det oppstår et smeltebrudd. Når smeltebruddet finner sted, faller strømmenøyeblikkelig til null. I virkeligheten avgir støttekilden korte strømpulser som er tilstrekkelig til, men bare lenge nok til at smeltebruddet finner sted.

Støttekraftkilden har videre i henhold til oppfinnelsen, en maksimum kortslutningsstrøm som er avpasset til elektrodediameteren og til den strøm som angis av hovedkraftkilden for derved å begrense den maksimale kortnlutningsstrøm til det som er nødvendig til i det minste å skape smeltebruddet, men med et minimum av sprut. Dette kan gjøres ved å utføre støttekraftkilden slik at den blir selvbegrensende eller ved å kople en impedans i serie med kilden.

Mer bestemt kan en kraftkilde for automatisk elektrisk lysbuesveising i henhold til oppfinnelsen, omfatte en hovedkraftkilde med en forholdsvis konstant statisk spenningsutgang og en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mindre enn 60.000 amp./ sek., med hovedkraftkilden koplet i parallell med en støttekraft-kilde som har en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på

mer enn 60.000 amp./sek., der tomgangsspenningen for den sistnevnte kilde pluss kildens maksimale induktive spenning i det minste er

mindre og fortrinnsvis flere volt mindre enn tomgangsspenningen for hovedkraftkilden pluss dennes maksimale induktive spenning.

Selv om det er mulig å sveise med begge kraftkilder som

har en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen i nærheten av 60.000 amp/sek øker fordelene ved oppfinnelsen når forskjellen i stigningshastighet øker. Særlig øker fordelene med oppfinnelsen når stigningshastigheten for kortslutningsstrømmen i hovedkilden senkes til mellom 40.000 og 15.000 amp/sek og stigningshastigheten for kortslutningsstrømmen i støttekraftkilden økes til over 100.000 amp/

sek.

De relative øyeblikkelige utgangsspenninger for de to kraftkilder under sveising er viktige forsåvidt som en tilfredsstil-

lende utøvelse av oppfinnelsen avhenger av disse. Spenningene må

være slik at støttekilden avgir hoveddelen av strømmen til elektroden i løpet av den tid da man har kortslutning og minst mulig eller null strøm under den tid da lysbuen brenner.

Når lysbuen brenner, kan spenningsforholdet reguleres

ved justering av tomgangsspenningene for de to kraftkilder under hensyntagen til at den øyeblikkelige spenningsutgang fra hver i løpet av den tid lysbuen brenner, er tomgangsspenningen pluss den induktive spenning. Sålenge summen av tomgangsspenningen og den induktive spenning for støttekraftkilden er mindre enn summen av tomgangsspenningen og induktiv spenning på hovedkilden vil denne betingelse være oppfylt.

Den maksimale induktive spenning fra en kraftkilde med

en stigningshastighet for kortslutningsstrøm på mellom 15000 og 40.000 amp/sek vil være omtrent 8-10 volt, mens den for en kraftkilde med en stigningshastighet for kortslutningsstrøm mellom 100.000 og 1000.000 amp/sek er omtrent 3 volt.

Når man har kortslutning (selv ved kortslutning har man

en viss impedans) vil man få en liten spenning ved parallellklemmene for de to kraftkilder. Strømmene i disse to kraftkilder deler seg hovedsakelig i samme forhold som de innvendige spenninger i hver kraftkilde tilsier, minus spenningsfallet i deres innvendige impe-

danser. Denne deling kan lett bestemmes ved måling av de virkelige øyeblikkelige strømmer som avgis av hver kraftkilde ved kortslutning.

Det er således mulig for en hovedkraftkilde å ha en

høy innvendig frembrakt spenning og en høy innvendig impedans og

allikevel kunne arbeide i kombinasjon med en støttekraftkilde med en meget lavere innvendig spenning og en meget lav innvendig impedans. For eksempel kan en hovedkraftkilde med en tomgangsspenning på 30 volt og en øyeblikkelig kortsluttet klemmespenning på 3 volt kunne arbeide sammen med en støttekraftkilde med en tomgangsspenning på 6 volt og en øyeblikkelig kortsluttet klemmespenning på 4 volt, selv om en meget mindre forskjell mellom de innvendig frembrakte spenninger benyttes i foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen.

Videre innebærer oppfinnelsen en fremgangsmåte til elektrisk lysbuesveising med grovdråpeoverføring der en elektrode til-føres energi kontinuerlig fra en hovedkraftkilde med en forholdsvis lav stigningshastighet for kortslutningsstrøm, på mindre enn 60.000 amp/sek, hvilken elektrode under kortslutningsperiodene, når den smeltede dråpe berører smeltebadet, tilføres energi med en stigningshastighet for kortslutningsstrøm på mer enn 60.000 amp/sek.

Oppfinnelsen går videre ut på en fremgangsmåte til elektrisk lysbuesveising ved grovdråpeoverføring, der elektroden kontinuerlig tilføres energi fra en hovedkraftkilde med en forholdsvis lav stigningshastighet for kortslutningsstrøm på mindre enn 60.000 amp/sek, hvilken elektrode under kortslutning når den smeltede dråpe berører smeltebadet, dessuten tilføres energi fra en støttekraftkilde med en stigningshastighet på kortslutningsstrømmen på mer enn 60.000 amp/sek.

Apparatparametrene tilfredsstiller således kravene som stilles ved sveiseprosesser som skal foregå ved kraftkilder som har konstant sveisespenning. Den kontinuerlige lysbue fra elektroden mates med den del av kraftkilden som har den høye induktans, mens kortslut-ningsoverf øringen krever strøm fra begge kraftkilder alt etter de øyeblikkelige behov, og disse behov blir automatisk tilfredsstillet på grunn av forholdet mellom tomgangspenningene og de relative induk-tanser i hver krets.

Oppfinnelsen går videre ut på en kraftkilde for elektrisk lysbuesveising som etter valg kan benyttes enten for sveising med konstant spenning som beskrevet ovenfor, eller for sveiseprosesser som krever variabel spenningsutgang der tomgangsspenningen er av en størrelse på 60 til 100 volt.

I henhold'til oppfinnelsen kan kraftkilden for elektrisk lysbuesveising avgi enten variabel eller konstant utgangsspenning. Selv om dette kan. gjøres ved .transformert.nettstrøm foretrekkes det til utførelse av fremgangsmåten en roterende elektrisk generator med et anker, sriuntviklinger, seriekoplede differensialviklinger og magne-tiseringsanordning for shuntviklingene. Kraftkilden har en felles utgangsklemme pg en klemme for konstant utgangsspenning samt. en klemme for variabel utgangsspenning. En pol på generatorens anker er alltid koplet direkte til en felles klemme, mens den annen pol er koplet enten direkte til klemmen for konstant spenning eller i serie med differensialviklingene til klemmen for variabel spenning. Magnetiser-ingsanordningene for shuntviklingen har en regulert utgang som etter valg kan stilles i forhold til ankerets utgangsspenning for konstant spenningsutgang og i forhold til shuntstrømmen for variabel spenningsutgang.

Generatorer for variabel spenning og magnetisert som tidligere med en likestrømsgenerator har hatt en tomgangsspenning som forandrer seg når generatoren under bruk blir varm.. Når således shuntviklingene i hovedgeneratoren varmes opp, vil deres motstand øke slik at det kreves høyere spenning over feltspolene for opprettholdelse av den samme tomgangsspenning. Når imidlertid magnetiserings-generatorens temperatur øker, faller denne spenning, det vil si at spenningen forandrer seg i en retning som er det motsatte av den man trenger for å korrigere for. oppvarmningen av hovedgeneratoren., Tidligere måtte derfor den person som utfører sveisingen hele, tiden justere og regulere tomgangsspenningen etterhvert som generatoren ble varmet opp om man da ønsket de samme sveisebetingelser hele tiden. Ved kraftkilden i henhold til oppfinnelsen holdes imidlertid strømmen i shuntviklingen konstant også ved oppvarmning, nettspenningsvaria-sjoner eller når andre faktorer varierer slik at tomgangsspenningen holder seg omtrent konstant i forhold til tid og temperatur.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en

ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising med grov-dråpeoverf øring, der man får bedre sveisesømmer enten man sveiser horisontalt, vertikalt eller under-opp og der man får gode sveiser også ved tynnplatearbeider.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til

en forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising med grovdråpe-overføring der spruting reduseres i forhold til tidligere.

Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveie bringe en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising med grovdråpeoverføring, der den gjennomsnitlige lysbuestrøm kan holdes på lavere verdier enn tidligere, samtidig med at man oppnår tilfredsstillende sveiser.

Det er videre en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising med grovdråpeoverføring der temperaturen på smeltebadet kan holdes lavere.

Dessuten er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising med grovdråpeoverføring, der man har to kraftkilder hvorav den ene tilfører strøm når lysbuen brenner og den annen tilfører en strøm-puls når dråpene berører smeltebadet.

Eri videre hensikt med oppfinnelsen består i å tilveiebringe en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising, der kraftkilden har bedre startegenskaper.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en

ny og forbedret kraftkilde for lysbuesveising der kraftkilden når lysbuen engang er startet, avgir en høy startstrømpuls for hurtig å etablere et lysbuegap ved kontaktpunktet med arbeidsstykket.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å komme frem til en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising, omfattende to kraftkilder hvorav den ene avgir strøm når lysbuen brenner og den annen automatisk avgir en strømpuls når elektrodeenden berører smeltebadet.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en generator med konstant spenning, der generatoren ikke behøver seriekoplede feltviklinger.'

En hensikt med oppfinnelsen er det også å komme frem til en kraftkilde for sveising, ved hjelp av hvilken det blir mulig å utføre sveis ved en lavere gjennomsnitlig lysbuestrøm og der lysbuen hurtig tennes pånytt når dråpen kortslutter mot smeltebadet.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til

en sveisekraftkilde bygget opp av to kraftkilder med innvendige induk-tanser og tomgangsspenninger slik avpasset til hverandre at de automatisk koples for å tilføre strøm når lysbueforholdene forandrer seg.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en ny og forbedret fremgangsmåte til lysbuesveising med grovdråpeover-føring der en kraftkilde avgir en hovedsakelig konstant strøm både under lysbueperioden og kortslutningene, mens en ytterligere kraftkilde, når kortslutning finner sted tilfører en strømpuls som er tilstrekkelig til hurtig å bryte kortslutningen og reetablere lysbuen.

Oppfinnelsen går videre ut på en ny og forbedret kraftkilde for elektrisk lysbuesveising der den samme roterende generator kan benyttes både for lysbuesveising som krever variable utgangsspenninger eller konstant utgangsspenning.

Et formål med oppfinnelsen er også å komme frem til en roterende sveisegenerator hvis tomgangsspenning holder seg konstant når generatoren blir varm under bruk.

Oppfinnelsen kan virkeliggjøres på mange forskjellige måter ved hjelp av komponenter og sammenstilling av disse, og foretrukne utførelsesformer vil i det følgende bli beskrevet mer i detalj under henvisning til tegningene der: Fig. 1 og 2 som det tidligere er vist til, er oscillogrammer som viser spenning/strøm med en sterkt forstørret tidsskala, og kurvene er tatt ved elektrisk lysbuesveising med grovdråpeover-føring. Man ser de øyeblikkelige strømmer og spenninger når det benyttes en kraftkilde med en stigningshastighet for kortslutningsstrøm på 70.000 amp/sek og 100.000 amp/sek,

fig. 3 viser et oscillogram svarende til fig. 1 og 2

der man ser de øyeblikkelige strømmer og spenninger når foreliggende oppfinnelse benyttes og

fig. 4 viser et koplingsskjerna for en kraftkilde utført

i henhold til oppfinnelsen.

Den utførelse som er vist på fig. 4 skal bare illustrere oppfinnelsen og danner ingen begrensning for det vern dette patent gir, og man har i denne foretrukne utførelsesform en hovedkraftkilde G og en støttekraftkilde S som begge er koplet for å føre strøm til en elektrode E og et arbeidsstykke W. Elektroden E er en tråd av en i og for seg ubestemt lengde og mates mot arbeidsstykket W av et par vanlige matevalser 10 som, på kjent måte, drives av en elektrisk motor M. Elektroden E beveger seg forbi glidekontakter 11 som står i avstand D fra arbeidsstykket W, og en lysbue X holdes mellom enden av elektroden E og arbeidsstykket W. Lysbuen både smelter ned enden av elektroden E og smelter et smeltebad P på overflaten av arbeidsstykket W. Arbeidsstykket W er vist med oversiden horisontalt og elektroden E er vist matet i vertikal retning. Imidlertid kan elektroden E ha en hvilken som helst vinkel i forhold til overflaten av arbeidsstykket og arbeidsstykkets overflate kan stå i en hvilken som helst ønsket vinkel i forhold til horisontalplanet.

Avstanden D vil ved automatisk sveising være fastlagt

og ved halvautomatisk lysbuesveising vil den i alminnelighet bli holdt så nøyaktig som den person som utfører sveisingen er i stand til. Avstanden D kan i praksis variere fra 6 mm til 18 mm selv om den kan være større.

Elektroden E kan være av et hvilket som helst metall, f.eks. aluminium, rustfritt stål, høylegért stål etc, men i det her beskrevne eksempel er den av stål med lavt karboninnhold. Det strøm-førende tverrsnitt kan avpasses fra 0,3 til 3 mm 2, men er fortrinnsvis av en størrelsesorden på 0,6 mm . Spenningene, strømmene og dimen-sjonene som her nevnes er alle tatt fra den foretrukne utførelsesform.

Motoren M drives på vanlig måte fra en passende kraftkilde, fortrinnsvis en kraftkilde med konstant spenning, og den reguleres med en variabel impedans 15 slik at dens hastighet kan stilles inn, men holdes konstant når den er innstilt. Det er klart at motorens hastighet her kan bringes til å variere proporsjonalt med den gjennomsnitlige spenning over lysbuegapet X eller i andre utførel-ser i overensstemmelse med den midlere strøm i lysbuegapet X.

Den førstnevnte kraftkilde G har en klemme 20 forbundet med arbeidsstykket W ved hjelp av en ledning 21, klemme CT og en kraft-ledning 24, samt en ytterligere klemme 22 koplet til sveiseelektroden E gjennom en ledning 12, diode 13, leder 14, klemme CP og kraft-ledning 15'. Klemmen 22 er videre gjennom seriekoplede differensialviklinger 25 koplet til en ledning 26 og en klemme W som vil bli beskrevet i det følgende.

Kraftkilden G har ved en foretrukken utførelsesform og i overensstemmelse med oppfinnelsen, en utgangsspenning som er stillbar fortrinnsvis mellom 15 og 55 volt, og denne spenning holdes i det vesentlige konstant på en innstilt verdi også når utgangsstrømmen varierer. I tillegg til dette har kraftkilden G tilstrekkelig induktans, enten denne er innvendig eller utvendig eller begge steder, til at stigningshastigheten for kortslutningsstrømmen ligger under 60.000 og fortrinnsvis mellom 15.000 og 40.000 am-/sek.

Kraftkilden G kan ha en rekke forskjellige former,

f.eks. være batterier pluss en induktans, avgi likerettet vekselstrøm

gjennom en induktans eller avgi likestrøm fra én roterende generator med tilstrekkelig innvendig induktans eller med utvendig induktans eller begge. En roterende likestrømsgenerator foretrekkes der ankerets reaktans og innvendige induktans er slik at man får den ønskede stigningshastighet for kortslutningsstrømmen. Man skal merke seg at den sveising med vanlig konstant spenning som hittil er blitt benyttet hadde en maksimum tomgangsspenning på 30 volt, tatt fra en roterende likestrømsgenerator. En slik generator har normalt en stigningshastighet på kortslutningsstrøm på mer enn 70.000 amp/sek, noe som er for høyt for at generatoren skal kunne anvendes som den første eller hovedstrømkilde ved foreliggende oppfinnelse. Det er derfor foretrukket å benytte en roterende generator med en maksimum tomgangsspenning ved full magnetisering på 90 volt for så å magnetisere feltet bare tilstrekkelig til at man får den ønskede utgangsspenning.

I den foretrukne utførelsesform er kraftkilden G en vanlig motordrevet generator med shuntmagnetisering som er i stand til å gi en tomgangsspenning på mer enn 90 volt når den magnetiseres til en metningsfaktor på 1,3. En slik generator vil når den drives slik at den gir 15-55 volt i tomgang, få en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mellom 15.000 og 40.000 amp/sek. En slik generator arbeider på det lineære parti av metningskurven og er flatt kompoundert slik at det blir så godt som umulig å avgi konstant utgangsspenning. Av den grunn er det truffet foranstaltninger for automatisk justering av feltmagnetiseringen slik at den gjennomsnittlige utgangsspenning holdes konstant. I den viste utførelsesform finnes det en spenningsregulator R som magnetiseres fra en vekselstrømkilde 19 og har måleklemmer 31 som gjennom CV-stillingen for en topolet bryter 34 er koplet til en klemme 20 og gjennom CP-stillingen for en bryter 50' er koplet til klemmen 22 for generatoren G. REgulatoren R har utgangsklemmer 32 koplet til feltviklingene 33 i kraftkilden G. REgulatoren R har en reguleringsdel 35 med viser og en spennings-kalibrert skala 36 for regulering av utgangen og dermed også utgangs-spenningen fra generatoren G. Regulatoren R innbefatter elektroniske forsterkeranordninger og har muligheter for måling av den gjennomsnittlige utgangsspenning for generatoren G, og den kan regulere strømmen i feltviklingene 33 slik at denne gjennomsnittlige spenning holdes i det vesentlige konstant ved en hvilken som helst på forhånd innstilt verdi uansett forandringer i den gjennomsnittlige utgangs- strøm fra generatoren G. Regulatoren R påvirkes lite av øyeblikkelige spenningsforandringer. Selve koplingsskjemaet for regulatoren R utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse, og vil ikke bli beskrevet mer i detalj.

Primærfunksjonen for støttekraftkilden S er i virkeligheten å forandre kortslutningsstrømmens stigningshastighet til en ønsket verdi som ligger vesentlig over den stigningshastighet hovedkraf tkilden tilveiebringer. Støttekraftkilden kan være en hvilken som helst anordning som frembringer den ønskede store stigningshastighet på kortslutningsstrømmen. En slik anordning kan utføres på forskjellige måter. En form kan være et batteri som har en lav innvendig induktans, en likestrømsgenerator med lav innvendig induktans og en vekselstrømtransformator hvis utgang likerettes eller en veksel-strømsgenerator hvis utgang likerettes. Hvis det benyttes en trans-formator eller en vekselstrømgenerator bør man sørge for helbølge-likeretting og vekselstrømmen bør fortrinnsvis være flerfaset. Hvis det benyttes enfaset vekselstrøm må man ha en eller annen innretning, enten kunstig eller naturlig, som kan hindre spenningen fra å falle til null. Den kunstige filtrering kan da ikke inneholde noen induktans da ellers stigningshastigheten for strømmen kan bli påvirket i uheldig retning. Det er således fordelaktig å benytte flerfasede transformatorer eller vekselstrømgeneratorer .som kilde til veksel-strøm, og i den foretrukne utførelsesform omfatter kraftkilden S en flerfase vekselstrømgenerator A med en rotor montert på samme aksel som rotoren i kraftkilden G og feltviklingene er anbrakt i samme hus. Vekselstrømgeneratoren A har tre utgangsklemmer 35', 36', 37' som med ledere 38, 39, 40 er koplet til inngangsklemmene for seks dioder 41, som på sin side er koplet som en vanlig brolikeretter og har en utgangsklemme 42 koplet til en ledning 24 og derfra til arbeidsstykket W, og en ytterligere utgangsklemme 4 3 som er koplet til ledningen 14 og dermed til elektroden E. Polariteten på utgangen fra brolike-retteren er den samme som polariteten fra generatoren G. Når det ikke sveises vil dioden 13 hindre strøm fra støttekraftkilden S å sirkulere gjennom kraftkilden G når denne arbeider med tomgangsspenning, minus spenningen på kilden S. I noen tilfelle kan dioden 13 erstattes av en bryter som er sluttet bare når man sveiser, noe som kan føre til en svak sirkulerende strøm fra støttekraftkilden gjennom hovedkraftkilden, men dette er ikke skadelig. I virkeligheten vil dette forhold stabilisere støttekraftkilden ved at denne får en konstant belastning.

I den foretrukne utførelsesform er volt/ampere kurven for kraftkilden S omtrent flat når strømmene ligger fra 350 til 500 ampere, og derfra faller kurven brått for at man skal få strømbe-grensning under kortslutning og begrense spruting fra sveisen.

Denne begrensning kan naturligvis oppnås på en rekke forskjellige måter. Vekselstrømgeneratoren A i det foretrukne utførel-seseksempel er beregnet på å ha full belastningsstrøm ved den ønskede maksimale kortslutningsstrøm. Spenningsutgangen vil da falle hurtig når denne strøm overskrides. En liten motstand i serie med utgangen kunne også benyttes. En slik motstand er særlig når støttekraftkilden S ikke er selvbegrensende slik tilfellet er med en transformatorlike-retterkombinasjon eller en likestrømsgenerator med konstant spenning eller liknende. En seriemotstand kan også benyttes der det er ønskelig å kunne endre den maksimale kortslutningsstrøm på en enkel måte.

Fig. 3 viser et oscillagram der man ser de resultater som kan fås ved foreliggende oppfinnelse. Således viser kurven e den øyeblikkelige lysbuespenning, kurven f, strømmen som tilføres av støttekraftkilden, kurven g, strømmen som tilføres av hovedkraftkilden og kurven h viser den totale strøm som tilføres til elektroden. Kurvene viser forholdene like før kortslutning idet lysbuespenningen er omtrent 22 volt, strømmen i støttekraftkilden er null eller tilnærmet null og strømmen i hovedkraftkilden og den totale strøm er tilnærmet 80 ampere. Når kortslutning finner sted, vil strømmen i støttekraftkilden stige til en verdi på 250 amp. i løpet av omtrent 0,0020 sek. Strømmen vil på samme tid stige i hovedkraftkilden fra 80 til 120 amp. og den totale strøm stiger således fra 80 amp. til 370 amp. Når smeltebruddet finner sted etterat 0,0020 sekunder er gått og lysbuen er reetablert, blir strømmen i støttekraftkilden stengt av mens strømmen i primærkilden faller eksponensialt fra 120 amp til 80 amp. under lysbueperioden. Den gjennomsnittlige strøm når lysbuen brenner, er omtrent 100 amp. Hovedkraftkilden avgir således en hovedsakelig konstant strøm på grunn av sin høye induktans, mens støtte-kraf tkilden avgir en høy, men begrenset strøm som er tilstrekkelig til at smeltebruddet finner sted meget hurtig. Den sistnevnte strøm er begrenset i varighet bare av den tid som kreves før å få til smeltebruddet og kan godt betegnes som en strømpuls.

Kopling av støttekraftkilden til og fra slik at denne

kan avgi sin strømpuls, finner sted automatisk. Den er tilkoplet når kortslutning finner sted og spenningen på elektroden faller under utgang.sspenningen for kraftkilden S. Den er koplet fra når lysbuen etableres fordi den øyeblikkelige ..spenning på hovedkraf tkilden da stiger over den øyeblikkelige spenning s.tøttekraf tkilden har. Det skal imidlertid her påpekes at noen fysisk bryter ikke er'nødvendig. Vekselstrømsgeneratoren A har ingen, induktans i den tilhørende krets og har en maksimum tomgangsspenning som er mindre enn lysbuespénnihgen slik at den ikke aygir.:noen. strøm,under lysbueperioden. Under kortslutningsperioden har hovedgeneratoren så høy induktans at dens strøm bare øker svakt., mens. støttekraf tkilden som ikke har noen induk-' tans. avgir strøm opp til den.begrensning kapasiteten har.

Sammenlikner man oscillogrammene på fig. 3 med de på fig... 1 og. 2 ser man at kortslutningsfrekvensen på fig. 3 er slik at man får en.kortslutning-hvert 0,016 sek, det vil si 60/sek-, noe som ér vesentlig hurtigere enn.som vist på fig. 1 og omtrent det samme som man .har på fig. 2. Dessuten ser man på fig. 3 at forholdet mellom kortslutningstiden<p>g den tid en periode tar er 1:8 mens det samme forhold i eksemplet på fig. 1, er omtrent 1:3,5 og på fig. 2 er forholdet omtrent .1: 3 .

Videre er kortslutningsperioden på fig; 3 kortere enn kortslu.tningsperioden-på fig..2 selv om man her kan' foreta justeringer slik at.de blir .like. Den maksimale.kortslutningsstrøm på figl 3 overstiger heller .ikke 35.0 amp, og derved reduseres spruting fra sveisestedet i det øyeblikk da smeltebruddet inntrer.- Lysbuetiden er like lang eller lenger enn- den man har på fig. 2. Videre er strømmen under hoveddelen av lysbueperioden i det vesentlige konstant og ikke resultat av noen eksponensialt fall fra toppverdien på 370 amp. Det er videre av interesse å merke seg at frekvensen for strømpulsen ikke er en fast frekvens slik tilfellet er ved tidligere kjente anordninger der det benyttes to kraftkilder, der den ene kraftkilde pulserer med en fast frekvens, men i stedet er frekvensen naturlig og bestemt av det antall ganger den smeltede dråpe kortslutter elektrode og smeltebad.

Ved å velge de relative spenninger på hovedkraftkilden

og støttekraftkilden kan nivået for bakgrunnsstrømmen eller den konstante strøm som tilføres lysbuen fra hoved-kraftkilden velges,og man kan også velge de verdier støttekraftkilden skal delta med i sveise-

strømmen.

Fordelene ved et slikt sveisesystem blir særlig frem-tredende når kritiske sveiser skal utføres.Når man f.eks. skal sveise tynnplater, er regulering av varmen under lysbueperioden mulig ved regulering av nivået for bakgrunnsstrømmen fra hovedkraftkilden. Kraftkilder som hittil har vært benyttet må enten føre det høye nivå for bakgrunnsstrømmen på grunn av at strømmen faller eksponensialt eller tvinge gjennom en avbrytning av lysbuestrømmen ved senkning av induktansen i kraftkilden slik at lysbuen i virkeligheten slukker mellom kortslutningene. Under mindre kritiske forhold kan man få en reduksjon av sprutning såvel som en optimal varmeballanse med økede sveisehastigheter.

Foreliggende oppfinnelse er også av verdi ved tenning

av lysbuen. I det øyeblikk den kolde elektrode som mates frem berører arbeidsstykket vil det punkt som har høyest motstand være kontaktpunktet. På grunn av at elektroden mates konstant frem vil denne motstand hurtig avta når elektroden presses mot arbeidsstykket. Strømmen fra støttekraftkilden stiger da med en hastighet som er høyere enn 200.000 amp/sek og til en verdi som er høy ndcog på tilstrekkelig kort tid til at før elektroden har mulighet til å bli fremmatet noe særlig mot arbeidsstykket er strømmen høy nok til å frembringe et smeltebrudd ved det punkt der motstanden er størst, det vil si i kontaktpunktet.

Den krafttilførsel som er vist kan lett benyttes for sveising som krever variabel (eller fallende) spenningsutgang ved ganske enkelt å kople ledningen 151 til klemmen W i stedet for klemmen CP, slik at sveisestrøm nu flyter gjennom de seriekoplede differensialviklinger 25. Dessuten kan bryteren 34 stilles til W-stilling, som vist, for derved å kople klemmene 31 for spenningsregulatoren R over en motstand 44 i serie med feltviklingen 33. Reguleringsdelen 35 blir så justert slik at strømmen som flyter i feltviklingen vil frembringe den ønskede tomgangsspenning. Når generatoren avgir en variabel spenning er støttekraftkilden helt ute av drift.

Man skal merke seg at med denne anordning vil generatoren G i det vesentlige ha samme tomgangsspenning uansett nettspennings-variasjoner eller innvendige variasjoner i generatoren på grunn av oppvarming eller liknende.

Som et alternativ for enkelte sveiseprosesser kan klemmene 31 koples- over klemmene W og CT ved å stille bryteren 34 i CV-stilling og bryteren 50' i WCP-stilling. Generatoren G har når den er koplet slik de dynamiske karakteristikker som man finner ved en generator med variabel spenning, men med konstant statisk spenningsutgang med statiske strømvariasjoner. Med denne anordning kan den statiske utgangsspenning stilles inn på forhånd med knappen 35 og den kalibrerte skala 36 til en hvilken som helst ønsket verdi og holdes på denne verdi under sveisingen.

Uttrykket induktans slik det er benyttet i denne sak betyr hvis intet annet er sagt, den totale induktans kraftkilden har enten utvendig eller innvendig pluss induktansen av ledningene til elektroden.

Tomgangsspenning er den spenning som avgis av kraftkilden når den ikke leverer strøm.

Momentan spenning er spenningen over lysbuen slik den kan måles på et oscilloskop eller en oscillograf med hurtigvirkende nedtegning og en sterkt utvidet tidsbasis.

Gjennomsnittlig spenning er den som man vil kunne måle med et voltmeter av d'Arsonval-typen som ikke er i stand til å følge de hurtige pulseringer av spenningen frembrakt av de vekslende kortslutninger og lysbueperioden.

Momentan strøm er den strøm man kunne måle på et oscilloskop eller en oscillograf hvis man benytter hurtigvirkende nedtegning og en sterkt utvidet tidsbasis.

Gjennomsnittlig strøm er den strøm som kan måles med et instrument av d<1>Arsonval-typen som ikke kan følge de hurtige pulseringer av strømmen i hver periode.

Kortslutningsstrømmens stigningshastighet angis med helningen på den del av strømkurven som svarer til det øyeblikk da en kortslutning inntrer over klemmene på en kraftkilde som har en tomgangsspenning på 30 volt eller som har sin maksimale tomgangsspenning hvis denne er mindre enn 30 volt, og man skal her være klar over at kurven er eksponensialform og har avtagende helning i forhold til tidligere, målt fra det øyeblikk da kortslutningen inntrer. For praktiske formål vil stigningen i strøm det første 0,01 sek multiplisert med 1000 være tilstrekkelig nær opptil. En generator med en stigningshastighet for kortslutningsstrøm på 100.000 amp/sek vil således ha en stigning på 100 amp på 0,001 sek, selv om strømmen ved enden av 0,00 3 sek bare vil være 250 amp. Man skal videre merke seg at strømmen hvis kortslutningen varer i lengre tid, vil være den maksimale kortslutningsstrøm kraftkilden kan avgi.

Når.tverrsnittet av en elektrode er gitt, er det med dette ment en massiv tråd eller den strømførende del av en margelek-trode eller rørformet elektrode.

Når foreliggende oppfinnelse anvendes får man bedre startegenskaper for lysbuen. Med en gang lysbuen er tent, går sveise-prosessen jevnt med et minimum av sprut og smeltebadets temperatur holder seg tilstrekkelig lav til at man også lett kan foreta skjevsveising, særlig sveising under-opp.

Oppfinnelsen er her blitt beskrevet under henvisning til et foretrukket utførelseseksempel, men det er klart at modifika-sjoner og endringer kan foretas uten at man derved går uten oppfinnelsens ramme.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til elektrisk lysbuesveising, der en kontinuerlig elektrode mates fram mot et arbeidsstykke som skal sveises og en lysbue opprettholdes mellom enden av elektroden og arbeidsstykket, hvilken lysbue smelter arbeidsstykket og danner en sveisesmelte og smelter enden av elektroden og danner dråper på denne, hvorved elektroden og sveisesmelten kortslutter,karakterisert vedat elektroden kontinuerlig tilføres energi fra en strømkilde, omfattende to likestrømkilder der den første har en hovedsakelig konstant spenningsutgang ved variasjoner i strømmen og en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mindre enn 60.000 amp/sek, og den annen strømkilde har en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mer enn 60.000 amp/sek og en spenningsutgang som er hovedsakelig konstant ved variasjoner i strømmen opp til den maksimale strøm, hvorved stigningshastigheten for sveise-strømmen, ved kortslutninger mellom dråpene og, sveisesmelten, økes for hurtig å øke sveisestrømmen opp til en verdi som er tilstrekkelig til å bryte kortslutningen hurtigere enn den ville bli brutt ved den førstnevnte stigningshastighet for strømmen.

2. Strømkilde til utførelse av den fremgangsmåte til elektrisk lysbuesveising som er angitt i krav 1 og som omfatter to like-strømkilder, begge med et par utgangsklemmer der klemmer med like polariteter er forbundet med hverandre og der klemmene er beregnet på å bli tilsluttet til én elektrode og til et arbeidsstykke som skal sveises,karakterisert vedat den første strøm-kilde har en hovedsakelig konstant utgangsspenning ved varierende strøm og en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mindre enn 60.000 amp/sek, mens.den annen strømkilde har en stigningshastighet på kortslutningsstrømmen på mer enn 60.000 amp/sek, og ved at den første strømkilde har en utgangsspenning som opprettholder en lysbue mellom elektrode og arbeidsstykke tilstrekkelig til å smelte dette og. smelte elektroden for å danne en dråpe ved elektrodens ende, og den annen strømkilde har en utgangsspenning som hovedsakelig er konstant ved varierende strøm opp til den maksimale strøm, for derved å tilføre ingen eller et minimum' av strøm når en lysbue står mellom elektroden og arbeidsstykket, hvilken utgangsspenning er tilstrekkelig til å tilføre, strøm til elektroden når dråpen, fremdeles på enden av elektroden, kommer i berøring med sveisesmelten.

3. Strømkilde som angitt i krav 2,karakterisert vedat den annen strømkilde har midler for begrensning av den maksimale.kortslutningsstrøm til mindre enn 500 amp.

4. Strømkilde som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat den førstnevnte strømkilde har en stigningshastighet for kortslutningsstrømmen på mellom 15000 og 40.000 amp/ - sek.

5. Strømkilde som.angitt i kravene 2-4,karakterisert vedat den annen strømkilde har.en stigningshastighet på kortslutningsstrømmen på mellom 100 .000 og 1.000.000 amp/sek.

6. Strømkilde som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav,karakterisertv ,e d at de to strømkilder har statiske utgangsspenninger som forblir~hovedsakelig konstante når utgangsstrømmen øker opp til strømmer som nærmer seg den maksimale nominelle strøm for hver av dem. •.;

7. Strømkilde som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav,karakterisert vedat den første kilde er en roterende likestrømgenerator med utgangsklemmer og en maksimal tomgangsspenning som er større.enn 75 volt ved magnetisering opp til en metningsfaktor på 1,3, mens den annen strømkilde er en flerfase-generator på samme aksel som likestr.ømgeneratoren i med utgangsklemmer koplet til inngangsklemmene for en helbølgelikeretter hvis utgangsklemmer er forbundet med utgangsklemmene for likestrømgeneratoren.

8. Strømkilde som angitt i krav 7,karakterisert vedat strømkilden har et anker og seriekoplede differensialviklinger samt innretninger for valgvis energiavtapning ved generatorens utgangsklemmer, enten direkte fra ankeret eller fra ankeret i serie med viklingene.

9. Strømkilde som angitt i krav 8,karakterisert vedat en spenningsregulator har utgangsklemmer koplet til feltviklingene i likestrømgeneratoren og målende inngangsklemmer koplet direkte over ankeret.