CH670591A5

CH670591A5 -

Info

Publication number: CH670591A5
Application number: CH943/86A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Simm
Original assignee: Castolin Sa
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1989-06-30
Also published as: DE3707436A1; US4751367A; EP0237488A2; EP0237488A3; BR8701051A

Description

BESCHREIBUNG Die folgende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Schweissstromes, der aus einem Gleichstromanteil und diesem überlagerten Strompulsen besteht.

Schweissströme der genannten Form haben sich bei verschiedenen Anwendungen als vorteilhaft herausgestellt, und es wurden dafür spezielle Schweissstromquellen verwendet, die eine derartige Gestaltung des Schweissstromes erlauben. Es handelt sich dabei um relativ grosse Generatoren, welche die gesamte Schweissleistung aufbringen und über geeignete Steuervorrichtungen zur Erzielung einer gewünschten Kurvenform besitzen.

Solche Geräte sind daher voluminös und kostspielig. In vielen Betrieben sind Gleichstrom-Schweissgeneratoren von üblicher Bauart und ausreichender Leistung vorhanden. Es war jedoch bisher nicht möglich, solche Geräte in anderer Weise als für den Gleichstrombetrieb einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die es erlaubt, in äusserst wirtschaftlicher Weise, insbesondere mit Hilfe bestehender Gleichstrom-Schweissgenera-toren, Schweissströme der eingangs genannten Art zu erzeugen.

Dies wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen erreicht. Die Ansprüche 2 bis 6 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen einer solchen Anordnung, und die Ansprüche 7 bis 10 betreffen die Verwendung einer solchen Anordnung.

Die vorliegende Anordnung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass es unter bestimmten Bedingungen möglich ist, dem Gleichstrom eines üblichen Schweissstromgenerators Schweissstromimpulse zu überlagern, und zwar unter Verwendung einer Impulsstromquelle von verhältnismässig geringer Leistung. Es ist nämlich zu erwarten, und die Praxis hat dies bestätigt, dass zur Erzielung von Gleichstromimpulsen zusätzlich zu einem Grundstrom eine der gewünschten Impulshöhe entsprechende Leistung erforderlich ist, und damit eben praktisch ein Impulsschweissstromgene-rator von entsprechender Baugrösse.

Die vorliegende Anordnung verwendet anstelle von Gleichstromimpulsen Impulse, die durch Spannungspulse relativ hoher Frequenz und relativ grosser Höhe erzeugt werden. Dies ermöglicht, einen der grossen Pulshöhe entsprechenden steilen Stromanstieg bei den Überlagerungsimpulsen zu erzielen und einen solchen, eine steile Anstiegsflanke aufweisenden Stromimpuls mit einer Impulsstromquelle relativ geringer Leistung im Ausgangskreis der Anordnung zu erzielen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei für den Fachmann weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erkennbar sind.

Fig. 1 der beigefügten Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemässen Anordnung.

Ein üblicher Gleichstrom-Schweissgenerator 1 ist schematisch in Form eines Transformators 2 in dessen Sekundärkreis eine Gleichrichterschaltung 3 liegt dargestellt. Zur Regelung des Ausgangsstromes ist ein veränderbarer Widerstand 4 im Ausgangskreis angedeutet. Selbstverständlich können anstelle einer solchen Anordnung andere übliche Ausführungsformen von Schweissgeneratoren Verwendung finden, beispielsweise Generatoren mit Streufeldtransformator, mit Stufenschalter, mit Transduktorregelung im Sekundärkreis, mit Thyristorstromrichterschaltungen und andere. Es handelt sich dabei allgemein um grossvolumige Geräte von hoher Leistung, die vorzugsweise aus dem Drehstromnetz, beispielsweise mit 380 V gespeist werden. An den Ausgangsklemmen 5,6 wird damit ein Gleichstrom von mehr oder weniger grosser Welligkeit geliefert.

Eine in der erfindungsgemässen Anordnung verwendbare Impulsstromquelle ist in Fig. 1 als Ganzes mit 7 bezeichnet. Eine solche Impulsstromquelle wird ebenfalls aus dem Netz gespeist, beispielsweise aus dem 220 V-Einphasennetz. Ein Netzgleichrichter 8 lädt einen Elko 9 auf und speist eine Transistorschaltung 10, die von einer Steuereinrichtung 11 gesteuert wird. Die Transistorschaltung 10 ist so ausgebildet, dass sie in ihrem Ausgangskreis Spannungsimpulse von einer vorzugsweise im Ultraschallgebiet liegenden Frequenz, beispielsweise 25 kHz, erzeugt, wobei das Tastverhältnis bei etwa 45% liegen kann. Die Spannungsimpulse am Ausgang der Schaltung 10 werden einem Transformator 12 zugeführt, in dessen Sekundärkreis eine Gleichrichterschaltung 13 angeordnet ist. Die Ausgangsklemmen der Gleichrichterschaltung 13 sind an die entsprechenden Ausgangsklemmen 5, 6

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des Schweissstromgenerators 1 angeschlossen, d.h. beide Ausgangskreise sind zueinander parallel geschaltet. Die Steuereinrichtung 11 der Impulsstromquelle 7 wird beispielsweise ihrerseits von einer Regeleinrichtung 14 gesteuert, mit welcher insbesondere die Amplitude bzw. der Amplitudenverlauf der Spannungsimpulse am Ausgang der Transistorschaltung 10, sowie deren Frequenz, das Tastverhältnis und die Wiederholungsfrequenz der resultierenden Stromimpulse bzw. deren Auftreten bestimmt werden können.

Der Aufbau der hier zur Verwendung gelangenden Impulsstromquelle ist an sich bekannt, beispielsweise aus der AT-Patentschrift Nr. 376 387.

Die vorliegende Anordnung liefert über ihre Ausgangsklemmen 5, 6 einerseits eine vom Generator 1 erzeugte Gleichstromkomponente gewünschter Höhe und andererseits eine Impulsstromkomponente, die von der Quelle 7 stammt und durch Spannungsimpulse relativ grosser Höhe und einer im allgemeinen im Ultraschallbereich liegenden Pulsfolgefrequenz erzeugt wird. Die überlagerten Schweiss-stromimpulse können durch die hohen Spannungsspitzen eine Form erreichen, die für den Schweissvorgang äusserst vorteilhaft ist, und sie können insbesondere eine steile Anstiegsflanke besitzen. Die dazu erforderliche Leistung ist einerseits infolge der Tatsache, dass der Grundstrom vom leistungsfähigen Generator 1 geliefert wird, und andererseits infolge des pulsförmigen Verlaufs der Ausgangsspannung der Impulsstromquelle wesentlich kleiner als bei Verwendung einer herkömmlichen gepulsten Schweissstromquelle.

Die Erfindung ist insbesondere dadurch von grosser wirtschaftlicher Bedeutung, dass bestehende Gleichstromgeneratoren in vergleichsweise wenig aufwendiger Weise zum Schweissen mit gepulsten Schweissströmen verwendet werden können, indem sie zusammen mit einem merklich kleineren und preisgünstigeren Gerät eingesetzt werden. Dazu kommt, dass ein solches Zusatzgerät als selbständige Schweissstromquelle ausgebildet sein kann und daher vielseitig einsetzbar ist. Die vorliegende Anordnung ist in besonders vorteilhafter Weise verwendbar beim Lichtbogenschweissen mit Drahtelektroden, die als Fülldraht- oder Volldraht-Elektroden ausgebildet sein können, wobei beispielsweise die bekannten MIG- oder MAG-Verfahren angewendet werden können.

Weitere wichtige Anwendungsgebiete sind das Lichtbogenschweissen mit Handelektroden, sowie das Schweissen mit nicht abschmelzender Elektrode nach dem WIG bzw. TIG genannten Verfahren und das Plasma-Schweissen.

Insbesondere die Grösse des Grundgleichstromes und die Höhe der Stromimpulse, sowie deren Form, Dauer und Wiederholungsfrequenz werden in Abhängigkeit von dem zur Anwendung kommenden Schweissverfahren und den im gegebenen Fall vorliegenden Bedingungen gewählt. Die Stromimpulse können beispielsweise einzeln abgerufen werden, oder mit einer Wiederholungsfrequenz von 0,1—25 Hz, in manchen Fällen auch bis 200 Hz auftreten. In allen Fällen ennöglicht die Erfindung die Überlagerung von Stromimpulsen bzw. Pulsen einer für den Schweissvorgang optimalen Form mit Hilfe eines Zusatzgerätes gemäss der vorliegenden Lehre.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

670 591 PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur Erzeugung eines Schweissstromes, der aus einem Gleichstromanteil und diesem überlagerten Strompulsen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schweissstromgenerator zur Erzeugung des genannten Gleichstromanteils sowie eine zusätzliche Impulsstromquelle aufweist, deren Leerlaufausgangsspannung pulsförmig ist und eine Pulshöhe aufweist, die grösser ist als die Leerlaufausgangsspannung des genannten Schweissstromgenerators, dass sie eine mit der Impulsstromquelle gekoppelte Steuereinrichtung aufweist, derart, dass in der Impulsstromquelle zur Erzeugung jedes Schweissstromimpulses jeweils eine Reihe von Ausgangsspannungspulsen auftritt, dass die Ausgangskreise des Schweissstromgenerators sowie der Impulsstromquelle je eine Gleichrichterschaltung aufweisen und dass diese Ausgangskreise parallel zueinander geschaltet sind.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufausgangsspannung des genannten Schweissstromgenerators eine netzfrequente Ein- oder Mehrphasenspannung ist.

3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Impulsstromquelle eine Leerlaufausgangsspannung mit einer Pulsfolgefrequenz zwischen 1 und 100 kHz besitzt.

4. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfolgefrequenz im Ultraschallbereich liegt.

5. Anordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfolgefrequenz unterhalb

50 kHz liegt.

6. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Impulsstromquelle ein selbständig verwendbarer, zur Lieferung eines Gleichstroms bzw. eines Gleichstromanteils mit überlagerten Strompulsen geeigneter Schweissstromgenerator dient.

7. Verfahren zum Lichtbogenschweissen mit abschmelzenden, umhüllten Handelektroden, unter Verwendung einer Anordnung gemäss Patentanspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6.

8. Verfahren zum Lichtbogenschweissen mit Drahtelektroden, unter Verwendung einer Anordnung gemäss Patentanspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6.

9. Verfahren zum Lichtbogenschweissen nach dem TIG-Verfahren, unter Verwendung einer Anordnung gemäss Patentanspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6.

10. Verfahren zum Plasmaschweissen, unter Verwendung einer Anordnung gemäss Patentanspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6.