DE1615366C3 - Vorrichtung zum Impuls-LichtbogenschweiBen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen mit einem einen Transformator aufweisenden Schweißgleichrichter und einer zu diesem parallelgeschalteten Impulseinheit mit einer Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung.

Damit wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er bei Vorrichtungen zum Impuls-Lichtbogenschweißen beispielsweise aus der BE-PS 667 903 bekannt ist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung weist die Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung steuerbare Halbleiterbauelemente (Thyristoren) auf. Dadurch wird es möglich, durch Phasenanschnittsteuerung die Breite der Impulse je nach Schweißaufgabe einzustellen. Bei der Verwendung derartiger Impulsbreitensteuerungen wurde jedoch festgestellt, daß während des Schweißens auftretende Spannungsspitzen sowie Hochfrequenzeinflüsse zu einer Fehlsteuerung der Halbleiterbauelemente führen können, so daß die Stromdurchlässigkeit des Thyristors und damit die Impulsbreite nicht mehr ausschließlich von der Einstellung der Thyristor-Ansteuereinheit bestimmt und das Schweißergebnis auf Grund der unkontrollierten Impulsbreiten ungünstig (Porenbildung u.^dgl.) beeinflußt werden. Die genannten Hochfrequenzeinflüsse sind beispielsweise dann besonders stark, wenn in einer Werkstätte relativ dicht beieinander Schweißungen mit einem Impulslichtbogengerät und Schweißungen mit einem einen Hochfrequenzzündgenerator aufweisenden WIG- oder Plasmaschweißgerät ausgeführt werden.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, werden deshalb in der Praxis den steuerbaren Halbleitern zusätzliche Bauteile, wie Drosseln, Abschirmungen u. dgl., zugeordnet, wodurch jedoch der Aufbau wieder aufwendiger wird und darüber hinaus nicht mit absoluter Sicherheit vorausgesehen werden kann, ob die getroffenen Schutzmaßnahmen ausreichend sind. Darüber hinaus ist es aus der DT-AS 1 127 013 bekannt, bei Lichtbogenschweißtransformatoren zur Senkung der Leerlaufspannung eine Steuerung mit Rücklaufmagnetverstärkern (sogenannten Ramey-Verstärkern) zu verwenden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen der eingangs genannten Art mit einer Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung '*ζ\ι versehen, die gegen eventuell auftretende S'törimpulse und -spannungen unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Einrichtung einen einstellbaren Rücklaufmagnetverstärker aufweist:

Durch den einstellbaren Rücklaufmagnetverstärker (auch unter der Bezeichnung »Magnetverstärker mit Rückstellkreis« bzw. »Ramey-Schaltung« bekannt — s. Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, Bd. VI, Verlag für Radio-Photo-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde, 1960, S. 529 bis 531) wird vorteilhaft eine einfache und insbesondere robuste Impulsbreitensteuerung erreicht. So beeinflussen beispielsweise auftretende Spannungsspitzen — bedingt durch Einschaltvorgänge der Schweiß-Stromquelle, Kurzschlüsse während des Schweißens sowie plötzliche Änderungen der Schweißparameter — nicht die durch die Einstellung der Ramey-Schaltung vorgegebene Impulsbreite.

Auch ist die Ramey-Schaltung unempfindlich gegen Hochfrequenzfremdeinflüsse.

Auf Grund der Verwendung der Ramey-Schaltung sind demnach zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht erforderlich und ist darüber hinaus stets gewährleistet, daß eventuell auftretende Störungen keine Veränderung einer eingestellten Impulsbreite bewirken.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Hauptwicklung des Rücklaufmagnetverstärkers und ein Einweggleichrichter in Serie im Impulsstromkreis angeordnet sein und der Rücklaufmagnetverstärker über einen Drehtransformator mit einem diesem nachgeschalteten Übersetzungstransformator mit der Primärseite desTransformators verbunden sein.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschweißen näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Schweißgleichrichter üblicher Bauart bezeichnet, während 2 eine Impulseinheit ist. Der Schweißgleichrichter 1 erzeugt einen Haltestrom, dessen Stromstärke einen Wert besitzt, der gerade ausreicht, den Lichtbogen aufrechtzuerhalten und höchstens das Elektrodenende etwas abzuschmelzen, jedoch noch keinen Schweißgutübergang zuläßt. Mit Hilfe der Impulseinheit 2 werden diesem Haltestrom Stromimpulse einer festen Frequenz überlagert, deren Stromstärke Werte erreicht, bei denen das Schweißgut im Lichtbogen kurzschlußfrei und sprühregenartig übergeht.

Der Schweißgleichrichter 1 ist an eine Drehstromquelle 3 angeschlossen und besitzt einen Hauptschalter 4, mit dem das gesamte Gerät ein- und ausgeschaltet wird. Der Transformator 5 besitzt an seinen Primärwicklungen Anzapfungen, die in der Zeichnung bei 6 schematisch angedeutet sind. Mit Hilfe dieser Anzapfungen kann die Stromstärke des Haltestromes stufenlos oder auch in einer bestimmten Anzahl von Stufen eingestellt werden. Die Sekundärwicklungen des Transformators 5 sind mit einem Drehstrombrückengleichrichter7 verbunden, dessen Ausgangsseite zu Elektrode 8 und Werkstück 9 führt.

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Zwischen dem Netzschalter 4 und dem Transfor- fen wird, daß sich die Impulsbreite zur Periodenmator 5 ist der Anschluß der Impulseinheit 2 vorge- dauer des in den Leitungen 10, 11 fließenden Wechsehen, die damit an einer bestimmten Wechselspan- selstromes wie 1: 5 bis 1: 2 verhält. Insbesondere für nung liegt und über Leitungen 10 und 11 mit dem das Schweißen unter Argon oder argonhaltigen Schweißgleichrichter 1 verbunden ist. An diesen Lei- 5 Mischgasen ist eine Impulsbreite von Vorteil, die tungen 10, 11 liegt in der Impulseinheit 2 zunächst sich zu der genannten Periodendauer wie 1:4 bis ein Drehtransformator 12, mit dem die Impulshöhe 1:2,8 verhält. Bei der Wechselstromfrequenz von stufenlos eingestellt werden kann. Der Drehtransfor- 50 Hz bedeutet dies eine Impulsbreite von ungefähr 5 mator 12 ist sekundärseitig mit einem Ubersetzungs- bis 7 ms.

transformator 13 verbunden, in dem die Stromim- io Im Schweißstromkreis und im Impulsstromkreis

pulse erzeugt werden. liegt noch eine Drossel 22, deren Induktion einstell-

Die Sekundärwicklung des Übersetzungstransfor- bar ist. Durch diese Drossel 22 werden Einschnürunmators 13 liegt im Impulsstromkreis. Dieser enthält gen des Haltestromes unmittelbar nach Auftreten der außer der Sekundärwicklung des Übersetzungstrans- Stromimpulse vermieden. Außerdem ist diese Drossel formators 13 einen Einweggleichrichter 14, die Elek- 15 22 so konstruiert, daß sie das Abreißen des Lichtbotrode 8, das Werkstück 9, die Drossel 22 und die gens durch eine induktive Spitze verhindert.
Hauptwicklung 16 einer Eisenkerndrossel 15. Die Beim Betrieb der beschriebenen Vorrichtung er-Eisenkerndrossel 15 besitzt außerdem eine Neben- zeugt demnach der Schweißgleichrichter 1 einen Haiwicklung 17. testrom, der ein Gleichstrom ist und dessen Strom-

Diese Eisenkerndrossel 15 ist Teil eines einstellba- 20 stärke am Transformator 5 bei 6 eingestellt werden ren Rücklaufmagnetverstärkers — nachfolgend als kann. Entsprechend dem Impuls-Lichtbogen-Schweiß-Ramey-Schaltung bezeichnet —, mit dessen Hilfe der verfahren wird die Stromstärke des Haltestromes so magnetische Fluß der Eisenkemdrossel 15 stufenlos eingestellt, daß der Lichtbogen gerade aufrechterhaleingestellt werden kann. Diese Schaltung besitzt zwei ten wird, ohne daß Schweißgut von der Elektrode 8 Stromkreise, die wahlweise durch den Umschalter 18 25 zum Werkstück 9 übergeht. Diesem Haltestrom werbenutzt werden können. In beiden Stromkreisen liegt den Stromimpulse überlagert, die in der Impulseinder Gleichrichter 19, der stets in derjenigen Halbpe- heit 2 erzeugt werden. Die Frequenz dieser Impulse riode des Wechselstromes einen Sromfluß in einem entspricht der Frequenz des mit den Leitungen 10, der beiden Stromkreise der Ramey-Schaltung er- 11 zwischen dem Netzschalter 4 und dem Transforlaubt, in der der Stromfluß im Impulsstromkreis ge- 30 mator 5 abgegriffenen Wechselstromes und beträgt rade durch den Gleichrichter 14 gesperrt ist. beispielsweise 50 Hz. Der Gleichrichter 14 ist so ge-

In der in der Zeichnung dargestellten Stellung α schaltet, daß bei jeder positiven Halbwelle ein Stromdes Umschalters 18 fließt der Strom von der Sekun- impuls zum Lichtbogen gelangt, während bei jeder därwicklung des Übersetzungstransformators 15 über negativen Halbwelle der Impulsstromkreis für den die Hauptwicklung 16 der Eisenkerndrossel 15, den 35 Stromdurchgang gesperrt ist. Die Breite der von der Einstellwiderstand 20, den Umschalter 18 und den Elektrode zum Werkstück übergehenden Stromim-Gleichrichter 19 zurück zur Sekundärwicklung des pulse hängt vom magnetischen Fluß der Eisenkern-Übersetzungstransformators 13. In der Stellung b des drossel 15 ab. Dieser wird während der einem Strom-Umschalters 18 fließt der Strom von der Sekundär- impuls vorhergehenden Halbwelle in einstellbarer wicklung des Übersetzungstransformators 13 über 40 Weise mit Hilfe der beschriebenen Ramey-Schaltung den Einstellwiderstand 21, die Nebenwicklung 17 der aufgebaut. Hierbei kann je nach der Stellung des Eisenkerndrossel 15, den Umschalter 18 und den Umschalters 18 der auf Grund des Durchganges von Gleichrichter 19 zurück zur Sekundärwicklung des Stromimpulsen schon vorliegende magnetische Fluß Übersetzungstransformators 13. Wie ersichtlich, fließt vergrößert oder verkleinert werden. Mit Hilfe der demnach der Strom, mit dessen Hilfe der magneti- 45 Einstellwiderstände 20,21 können auf diese Weise die sehe Fluß der Eisenkerndrossel 15 eingestellt wird, je Breite der Stromimpulse und damit der Effektivwert nach der Stellung des Umschalters 18 in der einen der Schweißstromstärke stufenlos eingestellt werden, oder in der anderen Richtung durch die Eisenkern- Das bevorzugte Anwendungsgebiet der erfindungsdrossel 15. Der Umschalter 18 dient demnach dazu, gemäßen Vorrichtung ist das Lichtbogen-Schutzgasden magnetischen Fluß der Eisenkerndrossel im 50 schweißen mit abschmelzender Elektrode, bei dem, Sinne einer Zu- oder Abnahme einzustellen, während wie gezeigt wurde, trotz niedriger Effektivwerte der mit Hilfe der Einstellwiderstände 20, 21 der Betrag Schweißstromstärke im Sprühbereich gearbeitet werder gewünschten Flußänderung eingestellt werden den kann. Die Vorrichtung kann jedoch auch bei ankann, deren Schweißverfahren mit Erfolg angewendet wer-

AIs besonders günstig hat sich erwiesen, wenn die 55 den, beispielsweise beim Unterpulverschweißen,

Einstellung der Einstellwiderstände 20, 21 so getrof- beim Plasmaschweißen sowie beim Plasmaschneiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   . 1. Vorrichtung zum Impuls-Lichtbogenschwei-' ßen mit einem einen Transformator aufweisenden Schweißgleichrichter und einer zu diesem parallelgeschalteten Impulseinheit mit einer Einrichtung zur Impulsbreiten-Einstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen einstellbaren Rücklaufmagnetverstärker (15 bis 19) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwicklung (16) des Rücklaufmagnetverstärkers und ein Einweggleichrichter (14) in Serie im Impulsstromkreis angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufmagnetverstärker (15 bis 19) über einen Drehtransformator (12) mit einem diesem nachgeschalteten Überseizungstransformator (13) mit der Primärseite des Transformators (5) verbunden ist.