DE1918267A1

DE1918267A1 - Electric arc welding under protective gas

Info

Publication number: DE1918267A1
Application number: DE19691918267
Authority: DE
Inventors: Krahl Dr-Ing Alfred; Norbert Weimar
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1969-04-10
Filing date: 1969-04-10
Publication date: 1970-10-08

Abstract

Ignition device for electric arc welding has a permanent electrode under protective gas with an auxiliary electrode introduced into the interior of the jet, and both connect conventionally to a common electricity source. A resistance is placed before the auxiliary electrode which is so adapted to the distances from auxiliary electrode to main electrode and main electrode to workpiece that after lighting the main arc the current of the auxiliary arc is less than that required to keep it intact.

Description

Kennwort: Kurzzeitig brennende Hilfslichtbögen Vorrichtung für das elektrische Lichtbogenschweißen unter Schutzgas Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für das elektrische Lichtbogenschweißen mit Dauerelektrode unter Schutzgas mit einer gegenüber der Düse isoliert in das Dtlseninnere eingeführten Hilfselektrode zur Bildung eines die Zündung des Hauptlichtbogens fördernden Hilfslichtbogens zwischen Hilfselektrode und Hauptelektrode.Password: Temporary auxiliary arcing device for the electric arc welding under protective gas The invention relates to an ignition device for electric arc welding with permanent electrode under protective gas with a insulated from the nozzle, an auxiliary electrode inserted into the inside of the nozzle for Formation of an auxiliary arc promoting the ignition of the main arc between Auxiliary electrode and main electrode.

Bei Schweißverfahren obiger Art dient ein Hilfslichtbogen - entweder zwischen einer Hilfselektrode und dem Werkstück oder zwisehen Hilfselektrode und Hauptelektrode - dem Zwecke, die Zündung des Hauptlichtbogens zwischen der Hauptelektrode und dem Werkstück zu erleichtern. Dies ist dadurch bedingt, daß der Hilfslichtbogen eine Ionisierung des aus der Düse gegen das Werkstück ausströmenden Schutzgases bewirkt, wodurch dann eine Zündung des Hauptlichtbogens bei geringerer Spannung möglich ist.In the case of welding processes of the above type, an auxiliary arc is used - either between an auxiliary electrode and the workpiece or between auxiliary electrode and Main electrode - the purpose of igniting the main arc between the main electrode and to facilitate the workpiece. This is due to the fact that the auxiliary arc an ionization of the protective gas flowing out of the nozzle against the workpiece causes the main arc to be ignited at a lower voltage is possible.

Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind Hauptelektrode und Hilfselektrode Jeweils an separate Spannungsquellen angeschlossen. Dieser Aufwand wurde getrieben, weil man glaubte, den Hilfslichtbogen während des gesamten Schweißvorganges sowie auch während der Schweißpausen aufrecht erhalten zu müssen. Man nahm dabei weitere wesentliche Nachteile in Kauf: Das ständige Brennen des Hilfslichtbogens erfordert einen ständigen Schutzgasdurchsatz, da anderenfalls Verunreinigungen der Elektrode zu befürchten sind. Ferner ist durch das ständige Brennen des Hilfslichtbogens eine starke Erwärmung und höherer Verschleiß der Hilfselektrode bedingt, so daß für dieselbe eine Xühlmögliohkeit vorzusehen ist. Schwierigkeiten hinsichtlich der Wärineableitung aus der Nilfselektrode ergeben sich insbesondere daraus, daß diese gegenüber der Mlss elektrisch und damit auch wärmei#oliert ist.In known devices of the type mentioned at the outset, there are main electrodes and auxiliary electrode each connected to separate voltage sources. This effort was driven because it was believed that the auxiliary arc was used during the entire welding process as well as having to maintain it during breaks in welding. One took further significant disadvantages in purchase: The constant burning of the auxiliary arc requires a constant throughput of inert gas, otherwise the Electrode are to be feared. Furthermore, the constant burning of the auxiliary arc a strong heating and higher wear of the auxiliary electrode caused, so that a cooling facility is to be provided for the same. Difficulties regarding the Heat dissipation from the Nilfelectrode result in particular from the fact that this compared to the Mlss, it is electrical and therefore also thermally insulated.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden. Sie geht dabei von #der in der Fachwelt bisher bestrittenen Tatsache aus, daß zum Zwecke der Zündung des Hauptlichtbogens jeweils ein kurzzeitiges Brennen des Hilfslichtbogens genügt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Hilfselektrode und Hauptelektrode in an sich bekannter Weise an einer gemeinsamen Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei der Hilfselektrode ein Widerstand#vorgeschaltet ist und daß der Widerstand mit den Abständen Hilfselektrode-Hauptelektrode und #auptelektrode-Werkstüc1c derart abgestimmt ist, daß nach Zünden des Hauptlichtbogens der Hilfslichtbogenstrom den zur Aufrechterhaltung des#Hilfslichtbogens errorderw lichen Ninimalwert unterschreitet Es ist zwar durch dse deutsche Patentschrift 1 oo6 987 an sich bekannt, Hilfselektrode und Hauptelektrode an einer gemeinsamen Stromquelle anzuschließen. Jedoch ist im Text dieser Druckschrift ausdrücklich vermerkt, daß der Hilfslichtbogen auch nach der Zündung des Hauptlichtbogens weiter bestehen bleiben soll. Ferner ist beim Gegenstand obiger Druckschrift die ilfselektrode nicht elektrisch isoliert gegenüber der Düse, Vieli mehr ist'dieselbe stromführend, so daß sich der Hilfslichtbogen zwischen dem unteren Düsenwand und der Hauptelektrode bildet.The invention is based on the object described above Avoid disadvantages. It goes from # the one that has been disputed in the professional world so far The fact that for the purpose of igniting the main arc each time a brief Burning the auxiliary arc is sufficient. The invention is characterized in that Auxiliary electrode and main electrode in a manner known per se on a common one Voltage source are connected, the auxiliary electrode being preceded by a resistor # and that the resistance with the distances auxiliary electrode-main electrode and # auptelectrode-workpiece is matched so that after the main arc is ignited, the auxiliary arc current falls below the minimum value necessary to maintain the auxiliary arc It is known per se from the German patent specification 1 006 987, auxiliary electrode and connect the main electrode to a common power source. However, im Text of this publication expressly states that the auxiliary arc also after the ignition of the main arc should continue. Furthermore, is with the object In the above publication, the auxiliary electrode is not electrically isolated from the nozzle, Much more, it is live, so that the auxiliary arc is between the forms the lower nozzle wall and the main electrode.

Der Nachteil besteht darin, daß dadurch der Schutzgasstrom und der Hauptlichtbogen ungünstig beeinflußt werden.The disadvantage is that this results in the protective gas flow and the Main arc are adversely affected.

Durch eine isolierte Hilfselektrode dagegen, wie sie beim Gegen stand der Erfindung verwendet wird, kann der Hilfslichtbogen getugend weit, vom Düsenwand nach rUokwärts verlegt werden. Somit wird eine schEdliche Beeinflussung des Hauptlichtbogens und des Schutzgasstromes verhindert. Die Vorteile der Erfindungbestehen darin, daß einerseits Schutzgas eingespart wird, andererseits Erwärmungen der Hilfselektrode vermieden werden.By means of an isolated auxiliary electrode, on the other hand, as it was on the object of the invention is used, the auxiliary arc can be practically far from the nozzle wall be relocated backwards. This creates a detrimental effect on the main arc and the flow of protective gas is prevented. The advantages of the invention are that on the one hand protective gas is saved, on the other hand, heating of the auxiliary electrode be avoided.

Wie Versuche ergeben haben, lassen sich besonders gute Ergebnisse erzielen,.wenn der Abstand Hilfselektrode-Hauptelektrode etwa -l mm und der Abstand Hauptelektrode-WerkstUck etwa 5 mm beträgt.As tests have shown, particularly good results can be achieved Achieve, .if the distance between auxiliary electrode and main electrode is about -l mm and the distance Main electrode workpiece is about 5 mm.

FUr die erfindungsgemäße Abstimmung ist es ferner zweckmäßig, wenn die Hilfselektrode gegenüber der Hauptelektrode nachstell-@ar ist.For the coordination according to the invention, it is also useful if the auxiliary electrode is nachstell- @ ar opposite the main electrode.

Die Nachstellbarkeit kann nach einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Hilfselektrode von einem isolierenden Spannkegel umschlossen ist, welcher in einer entsprechend konischen Ausnehmung der DUsenwandung angeordnet und gegenüber dieser verspannbar ist. Zur Nachstellung der Elektrode ist auf diese Weise lediglich ein-Lösen der Vorspannung des Spannkegels erforderlich.The adjustability can according to a preferred embodiment of the Invention can be achieved in that the auxiliary electrode of an insulating Clamping cone is enclosed, which is in a correspondingly conical recess of the DUsenwandung is arranged and can be braced against this. To re-enact the In this way, the electrode is only a release of the pretensioning of the clamping cone necessary.

Die Verspannung des Spannkegels erfolgt zweckmäßig derart, daß die rückwärtige Stirnfläche des Spannkegels mit einer Uberwurfmutter in Eingriff steht.The tensioning of the clamping cone is expediently carried out in such a way that the rear face of the clamping cone is in engagement with a union nut.

Die Erfindung ist nun in der Zeichnung und nachstehenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles näher -erläutert.The invention is now in the drawing and description below explained in more detail using an exemplary embodiment.

In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild für einen Schutzgasschweißbrenner und Fig. 2 den Brenner nach Fig. 1, teilweise im Ltngsschnitt.The drawing shows: FIG. 1 a circuit diagram for an inert gas welding torch and FIG. 2 shows the burner according to FIG. 1, partly in longitudinal section.

Nach Fig. 1 ist ein schematisch angedeuteter Schutzgasschweißbrenner mit lo bezeichnet, Die nicht absohmelzende Hauptelektrode trägt das Bezugszeichen ll. Sie ist umgeben vom Brennermantel 12, der in Richtung auf das schraffiert angedeutete und mit 13 bezeichnete Werkstück in eine Düse,14 ausläuft. Die Hauptelektrode 11 ist an den negativen und das Werkstück 13 an den positiven Pol einer Spannun#squelle-15 angeschlossen, die von einem nicht dargestellten Gleichrichter gespeist wird. Parallel zur Spannungsquelle 15 ist ein Zündgerät 16 geschaltet, welches die für die ZUndung eines Lichtbogens zwischen Elektrode 11 und Werkstück 13 erforderliche hochfrequente Wechseispannung liefert. Eine Schutzdrossel 17 sowie ein Schutzkondensator 18 verhindern eine Beeinflussung des Gleichrichters durch die Hochfrequenzspannung.According to Fig. 1 is a schematically indicated inert gas welding torch denoted by lo, the non-melting main electrode bears the reference number ll. It is surrounded by the burner jacket 12, which is indicated in the direction of the hatched and workpiece designated by 13 runs out into a nozzle 14. The main electrode 11 is on the negative pole and the workpiece 13 on the positive pole of a voltage source 15 connected, which is fed by a rectifier, not shown. Parallel an ignition device 16 is connected to the voltage source 15, which is used for the ignition an arc between electrode 11 and workpiece 13 required high-frequency AC voltage supplies. Prevent a protective inductor 17 and a protective capacitor 18 an influence on the rectifier by the high frequency voltage.

Parallel zum Werkstück 13 ist ferner an den Minuspol der Spannungsquelle 15 eine Hilfselelctrode 19 angeschlossen, so daß zwlschen Hilfselektrode 19 und Hauptelektrode 11 dieselbe Spannung besteht wie zwischen Hauptelektrode 11 und Werkstück 13. Da der Abstand lii lfselektrode-#auptelektrode wesentlich geringer gewählt ist als der Abstand Hauptelektrode-Werkstück, bildet sich bei Einschalten der Spannungsquelle 15 sowie des Zündgerätes 16 zuerst zwischen den Elektroden 19 und 11 ein sogenannter Hiltslichtbogen. Die Stärke des über den Hilfslichtbogen fließenden Stromes wird bestimmt durch einen der Hilfselektrode 19 vorgeschalteten Widerstand So. Der Widerstand ist dabei so ausgelegt, daß der Strom gerade in genügendem Maße zur Aufrechterhaltung des Hilfslichtbogens ausreicht. Der Hilfslichtbogen ionisiert das gleichzeitig eingeschaltete und nun aus der Düse 14 ausströmende Schutzgas, so daß: nunmehr auch eine Zündung des Hauptlichtbogens zwischen Hauptelektrode ll und Werkstück 13 erfolgen kann.Parallel to the workpiece 13 is also connected to the negative pole of the voltage source 15 connected to an auxiliary electrode 19, so that between auxiliary electrode 19 and Main electrode 11 is the same voltage as between main electrode 11 and workpiece 13. Since the distance between the main electrode and the main electrode is chosen to be much smaller is than the distance between the main electrode and the workpiece, is formed when the voltage source is switched on 15 and the ignition device 16 first between the electrodes 19 and 11 a so-called Auxiliary arc. The strength of the current flowing through the auxiliary arc becomes determined by a resistor So connected upstream of the auxiliary electrode 19. The resistance is designed in such a way that the current is just sufficient to maintain it of the auxiliary arc is sufficient. The auxiliary arc ionizes the one that is switched on at the same time and now protective gas flowing out of the nozzle 14, so that: now also an ignition of the main arc between main electrode 11 and workpiece 13 can take place.

Dabei findet gleichzeitig eine Stromteilung statt wobei nun - wegen des Fehlens eines Widerstandes im Hauptlichtbogenstrom kreis - der größere Stromanteil über den Hauptlichtbogen fließt.At the same time, a current division takes place whereby now - because of the lack of a resistor in the main arc circuit - the greater portion of the current flows over the main arc.

Der H slichtbogenstrom sinkt dadurch auf einen Wert ab, der nicht mehr zur Aufrechterhaltung des Hilfslichtbogens ausreicht.As a result, the electric arc current drops to a value that does not more is sufficient to maintain the auxiliary arc.

Der Hilfslichtbogen erlischt somit zwangsläufig bei Einsetzen des Hauptlichtbogens, wodurch vorteilhaft eine Uberhitzung der Hilfselektrode 19 vermieden wird. Darüber hinaus kann auch der Schutzgasbedarf reduziert werden dadurch, daß während der Schweißpausen wegen des fehlenden Hilfslichtbogens das Schutzgas ohne weiteres abgeschaltet werden kann.The auxiliary arc therefore inevitably goes out when the Main arc, which advantageously prevents overheating of the auxiliary electrode 19 will. In addition, the protective gas requirement can be reduced by the fact that the shielding gas without during the welding breaks due to the lack of an auxiliary arc further can be switched off.

Aus Fig. 2 ist die konstruktive Anordnung der Hilfselektrode 19 zu ersehen. Die Hilfselektrode 19 ist in einem elektrisch isolierenden Spannkegel 21 gelagert, welcher seinerseits in einer entsprechend konischen Ausnehmung 22 in der Düsenwandung 14 bzw. eines zylindrischen Verstärkungsteiles 23 angeordnet ist.From Fig. 2, the structural arrangement of the auxiliary electrode 19 is too see. The auxiliary electrode 19 is in an electrically insulating clamping cone 21 stored, which in turn in a correspondingly conical recess 22 in the Nozzle wall 14 or a cylindrical reinforcement part 23 is arranged.

Das Verstärkungsteil 23 ist mitGewinde-24 versehen, auf das eine Uberwurfmutter 25 aufgeschraubt ist. Die Überwurfmutter 25 weist eine mittige Bohrung 26 auf, die von einem zapfenartigen Fortsatz 27 des Spannkegels 21 durchsetzt ist-. Der aus dem Fortsatz 27 herausragende Teil der Hilfselektrode mit dem Stromanschluß ist durch eine Anschlußkappe 28 abgedeckt. Der Spannkegel 21 wird durch die Uberwurfmutter 25 in die konische Ausnehmung 22 hineingedrückt. Durch elastische Verformung des Spannkegels wird durch die Hilfselektrode 19 fest eingespannt Lösz man Jedoch die Überwurfmutter 25, so lä#t sich die Hilfselektrode 19 innerhalb des Spannkegels verschieben. Damit #ist eine einfache Nachsteilmöglichkeit der Hilfselektrode gewährleistet.The reinforcement part 23 is provided with a thread 24 onto which a union nut 25 is screwed on. The union nut 25 has a central bore 26 which is penetrated by a pin-like extension 27 of the clamping cone 21-. The out the extension 27 is the protruding part of the auxiliary electrode with the power connection covered by a connection cap 28. The clamping cone 21 is through the union nut 25 pressed into the conical recess 22. By elastic deformation of the Clamping cone is firmly clamped by the auxiliary electrode 19 Union nut 25, so the auxiliary electrode can be removed 19 within of the clamping cone. So #is a simple disadvantage of the auxiliary electrode guaranteed.

Die axiale Verschiebbarkeit der Hilfselektrode 19 Ißt sich auch erreichen, indem beispielsweise bei sehr sprödem Isolierwerkstoff der Isoliereinsatz nicht als Spannkegel, sondern als kompaktes Isolierstück ausgeführt -wird, in das eine Metallhülse zur Führung und Arretierung der Hilfselektrode fest einzubringen ist,The axial displaceability of the auxiliary electrode 19 can also be achieved in that, for example, if the insulating material is very brittle, the insulating insert does not as a clamping cone, but rather as a compact insulating piece - is inserted into one The metal sleeve for guiding and locking the auxiliary electrode must be firmly inserted,

Claims

Claims ignition device dieelectric arc welding with permanent electrode under protective gas with one insulated from the nozzle into the Auxiliary electrode inserted inside the nozzle for the formation of the ignition of the main arc promoting auxiliary arc between auxiliary electrode and main electrode, thereby characterized in that the auxiliary electrode (19) and main electrode (11) are known per se Way are connected to a common voltage source (15), the auxiliary electrode a resistor (20) is connected upstream, which is spaced apart from the auxiliary electrode to the main electrode and the main electrode workpiece (13) is coordinated such that after the main arc has been ignited the auxiliary arc current is the amount required to maintain the auxiliary arc Falls below the minimum value.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance HJ. Ifelectrode-main electrode approx. 1 mm and the distance between main electrode and workpiece is about 5 mm.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the 'auxiliary electrode (19) can be readjusted relative to the main electrode (11).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the auxiliary electrode is enclosed by an insulating clamping cone (21), which in a corresponding manner conical recess (22) of the nozzle wall (14) arranged and opposite this is braced.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the rtiokwärtsige The end face of the clamping cone (21> engages with a union nut (25).

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the auxiliary electrode is arranged displaceably and fixable in a metal sleeve and that the metal sleeve in turn is firmly surrounded by an insulating material.

L e r s e i t e