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DE2538715B2 - Process for filling end craters in machine arc welding - Google Patents

Process for filling end craters in machine arc welding

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Publication number
DE2538715B2
DE2538715B2 DE19752538715 DE2538715A DE2538715B2 DE 2538715 B2 DE2538715 B2 DE 2538715B2 DE 19752538715 DE19752538715 DE 19752538715 DE 2538715 A DE2538715 A DE 2538715A DE 2538715 B2 DE2538715 B2 DE 2538715B2
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DE
Germany
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electrode
welding
arc
feed
phase
Prior art date
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Application number
DE19752538715
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German (de)
Other versions
DE2538715C3 (en
DE2538715A1 (en
Inventor
Bernd Lembke
Hugo Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
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Publication of DE2538715A1 publication Critical patent/DE2538715A1/en
Publication of DE2538715B2 publication Critical patent/DE2538715B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2538715C3 publication Critical patent/DE2538715C3/en
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1068—Electric circuits for the supply of power to two or more arcs from a single source

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

Fig.2 die Ausbildung eines Schweißnahtendes mit einem unerwünschten vergrößerten Endkrater (Stand der Technik),2 shows the formation of a weld seam end with an undesirable enlarged end crater (status of the technique),

Fig.3 die Ausbildung eines Schweißnah'endes nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise und3 shows the formation of a weld seam end the procedure according to the invention and

Fig.4 ein Schema der Schweißstromquelle mit erfindungsgemäßer Schweißstromreduzierung.4 shows a diagram of the welding power source with welding current reduction according to the invention.

In dem dargestellten Diagramm ist die waagerechte Achse eine Zeitachse L In das Diagramm ist der zeitliche Verlauf der Drehzahl π des Schweißstellenvorschubmotors in voiien Linien (Linienzug 1) und der des Elektrodenvorschubes in strichpunktierten Linien (Linienzug 2) sowie der Lichtbogenleistung U in gepunkteten Linien (Linienzug 3) aufgetragen. Zum Zeitpunkt To sei der Zeitpunkt erreicht, an dem der Schweißkopf das Schweißnahtende am Werkstück erreicht hat Nun wird — ausgelöst durch das Endsignal — der Schweißstellenvorschub ganz abgeschaltet; die Drehzahl fällt auf Null ab (Linie V). Erfindungsgemäß werden zum Zeitpunkt des Endsignals To die Lichtbogenspannung und der Elektrodenvorschub nicht völlig abgeschaltet, sondern es wird mit einer verminderten Schweißleistung und mit definierter abgestimmter Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode einige Zeit lang (Übergangszeit f^) bei am Schweißnahtende stillstehendem Schweißkopf weitergeschweißt und der Endkrater mit geringerer Lichtbogenleistung aber etwa gleicher Lichtbogenintensität wirksam aufgefülltIn the diagram shown, the horizontal axis is a time axis L. In the diagram, the time curve of the speed π of the welding point feed motor is in solid lines (line 1) and that of the electrode feed in dash- dotted lines (line 2) and the arc power U in dotted lines (line 3) applied. At the point in time To the point in time at which the welding head has reached the weld seam end on the workpiece is reached. Now - triggered by the end signal - the welding point feed is completely switched off; the speed drops to zero (line V). According to the invention, the arc voltage and the electrode feed are not completely switched off at the time of the end signal To, but welding continues for some time (transition time f ^) with a reduced welding power and with a defined, coordinated feed speed of the electrode with the welding head stationary at the end of the weld and the end crater with lower arc power but effectively filled with about the same arc intensity

Die Länge der Übergangszeit f„ muß der Fachmann durch Probieren und Beobachtung bestimmen. Je langer die Übergangszeit ist, um so mehr Elektrodenmaterial wird am Schweißnahtende aufgetragen. Schaltungstechnisch wird diese Zeit mit einem Zeit- oder Verzögerungsglied justierbarer Zeitkonstante bewerkstelligt. In einem konkret ausgeführten Einsatzfall der Anmelderin betrug die Übergangszeit 0,2 bis 0,25 Sekunden.The length of the transition period must be determined by the specialist determine by trying and observing. The longer the transition time, the more electrode material is applied at the end of the weld. In terms of circuitry, this time is set with a time or delay element adjustable time constant accomplished. In a specific application by the applicant the transition time was 0.2 to 0.25 seconds.

Die Spannung an der Gleichstromquelle ändert ihren Wert sprungartig von dem Normal- auf den Übergangswert (Linienstück 3'). Dieser beträgt etwa zwei Drittel des Normalwertes. Dieser Bruchteil ist bei drehstromgespeisten Gleichrichtern durch Abschalten einer Phase des Drehstromnetzes in schaltungstechnisch besonders einfacher Weise ansteuerbar. Die Drehzahl des Vorschubmotors für den Elektrodenvorschub wird durch die Umschaltung elektrisch auf die neue Drehzahl herabgebremst, so daß die geringere Drehzahl (Linienstück 2') zwar nicht sprungartig aber doch sehr rasch erreicht wird.The voltage at the direct current source changes its value abruptly from the normal to the transition value (line segment 3 '). This is around two thirds of normal value. In three-phase rectifiers, this fraction is due to the disconnection of a phase of the three-phase network can be controlled in a particularly simple manner in terms of circuitry. The speed of the The feed motor for the electrode feed is electrically switched to the new speed braked down, so that the lower speed (line segment 2 ') is not suddenly but very quickly is achieved.

Nach Ablauf der Übergangszeit ta (Zeitpunkt Te) wird auch der Elektrodenvorschub abgeschaltet der jedoch auch aus dieser geringeren Geschwindigkeit noch etwas nachläuft Die Gleichstromquelle ist aufgrund einer üblichen bekannten Selbststeuerung so ausgebildet, daß die Spannung erst abgeschaltet wird, nachdem der Lichtbogen erloschen ist Die nachlaufende Elektrode wird also auch noch freigebrannt (Zeitpunkt Tr). After the transition time ta (point in time Te) has elapsed, the electrode feed is also switched off, which, however, continues to run a little at this lower speed is also burned free (time Tr).

Die Gegenüberstellung der F i g. 2 und 3 zeigt noch einmal die Auswirkung der Erfindung. Beide Darstellungen sind Längsschnitte entlang einer frei auf einem Werkstück endigenden Schweißnaht Mit 4 ist dieThe comparison of the F i g. 2 and 3 show once again the effect of the invention. Both representations are longitudinal cuts along a weld that ends freely on a workpiece

'■> Schweißraupe und mit 5 das eine an die Schweißnaht angrenzende Teil eines Werkstückes bezeichnet Bei vorbekannten maschinellen Schweißverfahren entstanden am Schweißnahtende große ausgeschmolzene Krater 6, obwohl die Schweißnaht gemäß der strichpunktiert angedeuteten Kontur hätte weiterreichen sollen. Die Schweißnaht ist zu kurz und das Teil 5 durch Ausschmelzungen geschwächt'■> weld bead and with 5 one to the weld seam denotes adjacent part of a workpiece Created in previously known machine welding processes large molten craters 6 at the end of the weld seam, although the weld seam according to FIG The dash-dotted outline should have passed on. The weld is too short and part 5 weakened by melt-outs

Demgegenüber ist die erfindungsgemäß angebrachte Schweißnaht in Fig. 3 bis zum vorgeschriebenen Ende sauber und ohne Krater ausgeführtIn contrast, the weld seam applied according to the invention in FIG. 3 is up to the prescribed end executed cleanly and without craters

Bei dem in Fig.4 dargestellten Schema der Schweißstromquelle ist ein aus einem Drehstromnetz R, S, Γ gespeister Dreiphasentransformator mit Primärteil 10 und Sekundärteil 11 dargestellt. Die Primärwicklun-In the diagram of the welding power source shown in FIG. 4, a three-phase transformer with primary part 10 and secondary part 11 is shown , which is fed from a three-phase network R, S, Γ. The primary winding

•fo gen können mittels eines sinnbildlich dargestellten Mehrstufenschalters 12 an unterschiedlichen Stellen angeschnitten und so das Übersetzungsverhältnis des Transformators stufenweise verändert werden. In ähnlicher Weise ist auch sekundärseitig ein stufenweiser• can follow by means of a symbolic Multi-stage switch 12 cut in different places and so the transmission ratio of the Transformer can be changed in stages. In a similar way, there is also a gradual on the secondary side

J1J Anschnitt der Sekundärwicklungen vorgesehen (Schalter 13). Ausgangs des Transformators 10/11 ist eine Gleichrichteranordnung 14 vorgesehen, die die iransformierte Dreiphasenwechselspannung in eine entsprechend hohe Gleichspannung gleichrichtet PrimärseitigJ 1 J Gate of the secondary windings provided (switch 13). A rectifier arrangement 14 is provided at the output of the transformer 10/11, which rectifies the transformed three-phase alternating voltage into a correspondingly high direct voltage on the primary side

<to ist ein Hauptschütz 15 für alle drei Phasen vorgesehen. Erfindungsgemäß ist in einer der Phasen — hier Phase T — nach dem Hauptschütz noch ein weiteres Schütz 16 angeordnet Damit kann die Schweißstromquelle gezielt für kurze Zeitintervalle auf 2h der mit den Stufenschal-A main contactor 15 is provided for all three phases. Here phase T - - According to the invention in one of the phases is after the main contactor yet another contactor 16 arranged Thus, the welding power source can be targeted h for short time intervals on the 2 with the Stufenschal-

■*·'> tern 12 und 13 eingestellten Spannung umgeschaltet werden.■ * · '> tern 12 and 13 set voltage can be switched.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Endkrater-Füllung beim maschinellen Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode an aus Drehstrom gleichgerichtetem Schweißstrom durch Verringerung von Elektrodenvorschub und Schweißspannung, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn des Kraterfüll-Abschnittes (to) eine Phasenwicklung (10) der Drehstromquelle primärseitig abgeschaltet (16) wird.Process for end crater filling in machine arc welding with a melting electrode on welding current rectified from three-phase current by reducing the electrode advance and welding voltage, characterized in that at the beginning of the crater filling section (to) a phase winding (10) of the three-phase current source is switched off on the primary side (16). Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endkrater-Füllung beim maschinellen Lichtbogenschweißen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for filling end craters during machine arc welding the preamble of the claim. Beim maschinellen Lichtbogenschweißen wird gegen Ende der Schweißnaht der Werkstückvorschub und der Vorschub für die auf Spulen aufgewickelte Drahtelektrode abgeschaltet Da aber der Läufer des Vorschubmotors für den Elektrodenvorschub eine träge Masse besitzt, läuft dieser Motor normalerweise nach dem Abschalten noch eine gewisse Zeit lang nach und bewirkt ein Nachschieben von Elektrodenmaterial. Dieses nachschiebende Elektrodenmaterial muß freigebrannt werden. Würde dies nicht geschehen, so bestünde die Gefahr, daß die nachschiebende Elektrode, würde der Lichtbogen abgeschaltet werden, auf die noch glühende Naht am Werkstück auftrifft und dort festschweißt. Um dies zu vermeiden, wird bisher üblicherweise die Lichtbogenspannung zeitlich über den Abschaltzeitpunkt des Elektrodenvorschubes hinaus stehengelassen, so daß die nachschiebende Elektrode aufgrund des fortbestehenden Lichtbogens abbrennen kann. Das mit nachlassender Geschwindigkeit nachschiebende Elektrodenmaterial würde bei unverminderter Schweißenergie schneller abbrennen, als es nachgeschoben wird, so daß der Elektrodenabstand und somit die Lichtbogenlänge und auch die vom Lichtbogen bestrichene Fläche anwachsen würden. In den Einsatzfällen, in denen es — werkstückbedingt — nicht möglich ist, den Schweißstellenvorschub über das Schweißnahtende hinaus weiterlaufen zu lassen, bliebe der die nachschiebende Elektrode abbrennende und größer werdende Lichtbogen am Schweißnahtende stehen und würde örtlich einen größeren Bereich des Werkstückes am Schweißnahtende aufschmelzen. Es entstünde ein Eridkrater, der die Schweißnaht verkürzen und an den angrenzenden Werkstückwandungen Abschmelzungen und Schwachstellen hervorrufen würde. Das in dieser Phase abgebrannte Elektrodenmaterial wäre in der Menge wesentlich weniger, als was durch den Lichtbogen vom Werkstück abgeschmolzen würde; im übrigen ginge der Abbrand der Elektrode in dieser Phase wegen des sich erweiternden Abstandes für das Werkstück bzw. die Schweißnaht weitgehend verloren. Der Elektrodenabbrand würde ungenutzt in der Umgebung verspritzt werden.In machine arc welding, the workpiece feed and the The feed for the wire electrode wound on the spools is switched off. But there is the rotor of the feed motor has an inertial mass for the electrode advance, this motor normally runs after the Shutdown continues for a certain period of time and causes more electrode material to be pushed in. This pushing-up electrode material must be burned free. If this did not happen, like that there would be a risk that the following electrode, the arc would be switched off, on the The still glowing seam hits the workpiece and is welded there. To avoid this, so far usually the arc voltage in time beyond the switch-off time of the electrode advance allowed to stand, so that the subsequent electrode burn off due to the continued arc can. The electrode material, which pushes in at a slowing rate, would, if the speed remained undiminished Burn off welding energy faster than it is pushed in, so that the electrode gap and thus the arc length and also the area swept by the arc would increase. In the cases in which - depending on the workpiece - it is not possible to advance the welding point over the weld seam end to let it continue to run, the one that burns off the pushing-up electrode would remain larger Any arcs that are created are at the end of the weld seam and would locally cover a larger area of the workpiece melt at the end of the weld seam. An Eridkrater would arise, which would shorten the weld seam and attach it to the adjacent workpiece walls would cause melting and weak points. That in this The amount of spent electrode material would be considerably less than what was caused by the phase The arc would be melted from the workpiece; otherwise the electrode would burn up in it Phase largely lost because of the widening distance for the workpiece or the weld seam. The electrode burn-off would be spattered unused in the area. Bekannt sind Einrichtungen, bei denen mit ansteuerbaren Gleichrichterschaltungen (Thyristoren) über verschieden einstellbare Widerstände die Spannung am Ende der Schweißung und gleichzeitig auch der Elektrodenmaterialvorschub entsprechend einer gegenseitigen Abhängigkeit gemindert wird. Dadurch wird zwar ein Freibrennen der Elektrode ohne Bildung eines Endkraters mit geringerer Stromstärke erreicht. Die Erfindung geht aber von einer einfacheren Konstant-Devices are known in which with controllable rectifier circuits (thyristors) over different adjustable resistances the voltage at the end of the weld and at the same time also the Electrode material feed is reduced according to a mutual dependency. This will although the electrode burns free without the formation of an end crater with a lower current intensity. the Invention, however, is based on a simpler constant Spannungs-Stromquelle üblicher Bauart mit Stufenschaltungen aus, mit denen der Drei-Phasen-Trafo angeschnitten wird. Bei diesen Einrichtungen wäre ein zeitlich gezieltes kurzfristiges Ansteuern einer bestimmten Spannung nur unter unvertretbar großem schaltungstechnischen Aufwand möglich.Voltage-current source of the usual design with step switching, with which the three-phase transformer is cut. In the case of these facilities, a specific, short-term control of a specific time would be required Voltage only possible with an unacceptably high level of circuit engineering effort. Denkbar wäre es auch, für die Vorschubmotoren eine Schnellabbremsung vorzusehen. Diese Möglichkeit scheitert in der Praxis aber ebenfalls an einem dazu erforderlichen großen Aufwand, der nicht zu vertreten wäre.It would also be conceivable to provide rapid braking for the feed motors. This possibility In practice, however, it also fails due to the great effort required for this, which is beyond our control were. Es ist bei maschinellen Schutzgasschweißungen bekannt (vgl. Handbuch des Schutzgasschweißens, Düsseldorf, 1969, S. 73), zum Endkrater-Füllen auf der Gleichstromseite der Schweißstromquelle wenigstens einen Vorschaltwiderstand vorübergehend einzuschalten. Hierdurch wird die Schweißenergie in der Endphase reduziert und ein Endkrater vermieden. Nachteilig daran ist, daß der Widerstand, der auf die Schweißleistung ausgelegt sein muß, in der Anschaffung sehr teuer ist. Außerdem wird über ihn viel Schweißenergie nutzlos in Wärme überführt, die womöglich durch Kühleinrichtungen zwangsweise abgeführt werden muß. Der über den Widerstand in Wärme überführte Energieanteil — er kann bei Kurznähten bis zu 7% der gesamten Schweißenergie betragen — belastet eine solche Verfahrensweise hinsichtlich der laufenden Betriebskosten auch sehr.It is known for mechanical inert gas welding (see manual for inert gas welding, Düsseldorf, 1969, p. 73), for filling the end crater on the direct current side of the welding power source at least to temporarily switch on a series resistor. This reduces the welding energy in the End phase reduced and an end crater avoided. The disadvantage is that the resistance applied to the Welding power must be designed, is very expensive to purchase. In addition, there is a lot of welding energy over him uselessly converted into heat, which may be forcibly removed by cooling devices got to. The amount of energy converted into heat via the resistance - it can be up to make up 7% of the total welding energy - such a procedure puts a strain on the running costs also very much. Es ist ferner bekannt (vgl. US-PS 30 69 533), gegen Ende der maschinell ausgeführten Schweißnaht die Schweißspannung und den Vorschub der sich verzehrenden Elektrode zu vermindern, um die Bildung eines Endkraters zu vermeiden. Hierzu ist aber auf der Primärseite der Schweißstromquelle eine komplizierte und teuere Schaltung vorgesehen.It is also known (see. US-PS 30 69 533), towards the end of the machine welded seam Welding voltage and the advancement of the consuming electrode to decrease to the formation of a To avoid end craters. However, this is a complicated one on the primary side of the welding power source and expensive circuit provided. Aufgabe der Erfindung ist es, anzugeben, wie beim maschinellen Schweißen der eingangs genannten Art ein Endkrater mit einfachen Mitteln vermieden und dennoch die Elektrode freigebrannt werden kann.The object of the invention is to indicate how machine welding of the type mentioned at the beginning an end crater can be avoided with simple means and the electrode can still be burned free. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs verfahren. Dies kann mit einem handelsüblichen Schaltschütz ohne großen schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden. Die Umschaltung der Vorschubmotoren für den Elektrodenvorschub kann bei — auch mittelbar — potentiometergesteuerten Motoren durch ein Potentiometer mit zwei einstellbaren Abgriffen und Umschaltung der Abgriffe in einfacher Weise und stufenlos verwirklicht werden. Der Schweißelektrodenvorschub kann den geänderten elektrischen und Lichtbogendaten somit angepaßt werden. Die Einstellung der Elektrodenvorschubgeschwindigkeit in der Übergangszeit erfolgt durch den erfahrenen Betriebsmann so, daß der Lichtbogen mit gleicher Stabilität weiterbrennt wie zuvor. Die — dem Fachmann durch das Lichtbogengeräusch erkennbare — Lichtbogenstabilität hängt bei vorgegebener Strom/Spannungskennlinie der Gleichstromquelle von der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode ab. Beim Umschalten der Gleichstromquelle in die Übergangsphase wird auf eine neue Kennlinie umgeschaltet; dieser neuen Kennlinie ist der Elektrodenvorschub entsprechend anzupassen.To solve this problem, according to the invention, according to the characterizing feature of claim procedure. This can be done with a commercially available contactor without great circuitry effort will be realized. The switchover of the feed motors for the electrode feed can also be indirectly - potentiometer-controlled motors through a potentiometer with two adjustable taps and Switching of the taps can be implemented in a simple and stepless manner. The welding electrode feed can thus be adapted to the changed electrical and arc data. The setting the electrode advance speed in the transition period is carried out by the experienced operator so that the arc with the same stability continues to burn as before. The arc stability - recognizable to a person skilled in the art from the arc noise depends on the feed rate for a given current / voltage characteristic of the direct current source the electrode. When switching the DC power source into the transition phase, a new characteristic switched; The electrode feed must be adapted to this new characteristic curve accordingly. Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Zeitdiagrammen bzw. Ausführungsbeispielen von Nahtenden nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigtThe invention is based on the timing diagrams and exemplary embodiments shown in the drawings of seam ends briefly explained below; thereby shows Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Verlaufes wesentlicher Schweißdaten,1 shows a time diagram of the course of essential welding data,
DE19752538715 1975-08-30 1975-08-30 Process for filling end craters in machine arc welding Expired DE2538715C3 (en)

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