DE3490272C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuerungsver­ fahren für den durch den Schweißstromkreis geleiteten Strom bei der WIG-Schweißung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Die bekannten Schweißsysteme für WIG-Schweißung lassen sich, je nach der Art der Einleitung des Schweißvorganges in zwei Arten aufteilen. Die erste Art verwendet eine Reibzündung, bei welcher der Lichtbogen dadurch entsteht, daß die Elektrode an dem Schweißwerkstück entlang gerieben wird, bis ein Funken entsteht. Bei dieser Art tritt in dem Material zu Beginn und am Ende ein "Sog" auf, und an dem Schweißmaterial bleibt Wolfram zurück, was bedeutet, daß die Schweißung nicht fachgerecht er­ scheint. Hinzu kommt, daß die Schweißelektrode häufig herausge­ nommen und geschliffen werden muß. Bei der zweiten Art findet eine kontaktlose Einleitung mit Hilfe eines Hochspannungsgene­ rators statt, der durch Funkenüberschlag zu dem Schweißwerk­ stück den Lichtbogen auslöst. Ein Nachteil eines solchen Systems besteht darin, daß der Funken sich auf dem Schweißwerk­ stück in einem Kreis bewegt und man es nicht genau in der Hand hat, wo die Schweißung beginnt. Dazu noch ist dieses System sehr teuer.

Aus der GB-OS 20 54 293 ist ein Schweißsystem bekannt, mit dem man den Nachteilen der Reibzündung beikommt. Bei diesem System erreicht man eine weiche Einleitung des Schweißvorganges durch Anlegen einer Hochspannung von beispielsweise 400 V über eine eigene Transformatorwicklung an einen zugehörigen Gleich­ richter, der mit der Hauptfrequenz synchronisiert ist, wonach, wenn der Lichtbogen entstanden ist, auf elektronischem Wege auf einen normalen Anstiegs-Stromkreis mit einem anderen Gleich­ richter umgeschaltet wird. Indessen ist dies ein ziemlich kost­ spieliger Weg zur Verbesserung der Reibzündung, worin auch eine teure Drosselspule auftritt. Auch besteht die Möglichkeit, daß der Benutzer, sofern er Füllmetall verwendet, einen elektri­ schen Schlag erhält.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 59 309 ein Verfahren ge­ mäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem von der Schweißstromquelle zunächst ein niedriger Kurzschlußstrom ge­ liefert und dann aus der Unterbrechung dieses niedrigen Kurz­ schlußstromes beim Abheben der Elektrode ein Signal für die Steuerung der Schweißstromquelle in solcher Weise gewonnen wird, daß diese den Strom im Schweißstromkreis augenblicklich auf den für den betreffenden Schweißvorgang voreingestellten Wert bringt. Bei diesem Verfahren kann es jedoch zu einem unzu­ reichenden Anstieg des Schweißstromes für eine einwandfreie Zündung des Lichtbogens und infolgedessen wiederum zu Wolfram- Verunreinigungen an dem Werkstück kommen. Wenn nämlich an der Schweißstromquelle sehr niedrige Schweißstromwerte eingestellt werden, so ist infolge der verwendeten Phasenanschnittssteue­ rung trotz des überlagerten Kurzschlußstromes der resultie­ rende Strom recht unregelmäßig, was zu unregelmäßiger Funken­ bildung und zu Wolframspitzen führen kann. Wird die Elektrode von dem Werkstück abgehoben, so verhindert die unregelmäßige Funkenbildung in Verbindung mit dem für die erforderliche thermionische Emission von der Elektrodenspitze unzureichenden Stromanstieg eine ordnungsgemäße Zündung des Schweißlicht­ bogens.

Durch die beanspruchte Erfindung wird ein elektronisches Steuerungsverfahren für die WIG-Schweißung geschaffen, bei dem ohne Verwendung von Hochspannung ein Elektrodenabbrand weitest­ gehend vermieden und zudem zu Beginn des Schweißvorganges eine zuverlässige, punktgenaue Zündung erreicht wird.

Nach dem beanspruchten Verfahren kann die Schweißelektrode wiederum auf das Werkstück aufgesetzt werden, ohne daß sogleich ein Schweißlichtbogen entsteht, da zunächst nur der Grundstrom von 3 bis 8 A in die Elektrode gelangt. In dem Augenblick aber, wo die Elektrode von dem Schweißwerkstück abgehoben wird, steigt der Grundstrom auf beispielsweise den doppelten Wert des voreingestellten Schweißstromes an, wodurch nun genügend Ener­ gie für die zur Zündung des Schweißlichtbogens erforderliche thermionische Emission zur Verfügung steht. Danach fällt der in dem Schweißstromkreis fließende Strom auf einen Normalwert zu­ rück, wie ihn etwa eine Anstiegsfunktion in der Steuerung für diesen Zeitpunkt vorschreibt, und von da weg regelt die An­ stiegsfunktion den Strom auf den voreingestellten Schweißstrom­ wert ein.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmög­ lichkeiten des im Anspruch 1 niedergelegten Verfahrens an. So ermöglicht das Merkmal des Anspruchs 2 unter Beibehaltung der mit Anspruch 1 erzielten Vorteile ein sofortiges Wiederzünden, wenn die Elektrode während eines Schweißvorganges einmal verse­ hentlich das Werkstück berührt hat. Anspruch 3 gibt eine vor­ teilhafte Bemessung des mit dem Abheben der Elektrode eingelei­ teten Stromanstiegs für den Fall eines verhältnismäßig niedrig eingestellten Schweißstromwertes an, und das Merkmal des An­ spruchs 4 verhindert das Auftreten von Wolframspritzern auch bei Beendigung des Schweißvorganges.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung in Form eines Blockschaltbildes dargestellten Schweißsy­ stems für die Durchführung des beanspruchten Verfahrens weiter erläutert.

Das betreffende Schweißsystem ist, wie die Zeichnung zeigt, mit einem thyristor-gesteuerten Schweißgleichrichter verbunden, der einen internen Grundstromkreis aufweist. Die je­ weilige Schweißart wird mittels eines MODE-Schalters 11 angege­ ben, der sich für das hier betrachtete Verfahren in der Posi­ tion "WIG-Schweißung" befindet.

Zur Einleitung eines Schweißvorganges wird die Wolfram­ elektrode 6 der Schweißpistole auf das Werkstück aufgesetzt und der Schalter 1 an der Schweißpistole bedient, wobei ein Hal­ teschaltkreis 2 betätigt wird. Daraufhin wird von einem Gasaus­ trittsschaltkreis 4 ein Magnetventil 3 betätigt, womit ein zeitweiliger Schutzgasaustritt eingeleitet wird. Nach Beendig­ gung des Schutzgasaustritts wird ein Ein-Aus-Schalter 5 für den Grundstromkreis betätigt, womit der Grundstrom an die Elektrode 6 angelegt wird. Wird nun die Elektrode ein klein wenig von dem Werkstück abgehoben, um den Schweißlichtbogen zu zünden, so tritt ein Leerlaufspannungsregler 7 in Funktion, was zur Betä­ tigung eines Startimpulsschaltkreises 8 führt. Dies wiederum hat zur Folge, daß ein Schweißstromschaltkreis 9 den Schweiß­ strom kurzzeitig anhebt auf einen Wert, der größer ist als der an einer Steuerung 12 eingestellte Schweißstromwert, um so einen stabilen Schweißlichtbogen entstehen zu lassen. Ist dies geschehen, so fällt der Strom auf einen für diesen Zeitpunkt geltenden Normalwert oberhalb des Grundstromwertes zurück.

Gleichzeitig mit dem Enstehen des Lichtbogens beginnt der Leerlaufspannungsregler 7 mit der Regelung des Lichtbogens, in­ dem er einen Rampenfunktionsgenerator 10 veranlaßt, eine An­ stiegsfunktion zu bilden. Das wiederum hat zur Folge, daß der Schweißstrom in kurzer Zeit auf den an der Steuerung 12 vorein­ gestellten Wert anwächst.

Soll der Schweißvorgang beendet werden, so wird der Schal­ ter 1 an der Schweißpistole ausgeschaltet, wodurch der Rampen­ funktionsgenerator 10 nun eine Abfallfunktion zu erzeugen be­ ginnt, um über den Schweißstromkreis 9 den Schweißstrom herun­ terzuregeln. Ist die Regelung bis herab zu dem Grundstromniveau erfolgt, so wird der Halteschaltkreis 2 rückgestellt, und der Ein-Aus-Schalter 5 des Grundstromkreises schaltet den Grund­ strom in dem Schweißgleichrichter ab. Zur selben Zeit wird der Gasaustrittsschaltkreis 4 für einen zeitweiligen nachträglichen Schutzgasaustritt tätig.

Wie der vorherige Schutzgasaustritt den Start erleichtert, so wird durch den nachträglichen Schutzgasaustritt ein Oxidie­ ren der Elektrode beim Abkühlen vermieden.

Bei Verwendung des Systems zum Heftschweißen wird der MODE-Schalter in die Position "Heftschweißen" gebracht. Die Schweißung erfolgt in der gleichen Weise wie bei "WIG- Schweißung" bis auf den Unterschied, daß die Anstiegs- und Ab­ fallzeiten sich auf Millisekunden verkürzen.

Bei Verwendung des Systems zum Stabelektrodenschweißen wird der MODE-Schalter in die Position "Elektrodenschweißung" gebracht. Dies bedeutet, daß der Grundstromkreis dauernd in Funktion bleibt. Die Verbindung zwischen dem Rampenfunktionsge­ nerator 10 und dem Gasaustrittschaltkreis 4 ist dabei unterbro­ chen. Nun kann ungeachtet des vorausgehend beschriebenen Systems eine normale Stabelektrodenschweißung erfolgen.

Claims (4)

1. Elektronisches Steuerungsverfahren für den durch den Schweißstromkreis geleiteten Strom bei der WIG-Schweißung, wobei zur Einleitung des Schweißvorganges eine Wolframelektrode mit dem zu schweißenden Werkstück kurzzeitig in Kontakt ge­ bracht wird, wobei während dieses Kontakts ein verhältnismäßig niedriger Kurzschlußstrom von z. B. 3 bis 8 A durch den Schweiß­ stromkreis geleitet wird und wobei beim Abheben der Elektrode von dem Werkstück zwecks Zündung ein Signal für die Auslösung des Schweißstromes gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom auf das Abheben der Elektrode hin zunächst kurzzeitig auf einen Wert oberhalb des für den betreffenden Schweißvorgang vorgegebenen Wertes angehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ir­ gend ein späterer Kontakt der Wolframelektrode mit dem zu schweißenden Werkstück während des gleichen Schweißvorganges dazu benutzt wird, den vorgenannten Einleitungszustand wie­ derherzustellen, indem die Schweißstromquelle veranlaßt wird, den Schweißstrom augenblicklich auf den niedrigen Kurzschluß­ stromwert von beispielsweise 3 bis 8 A zu reduzieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere für verhältnismäßig niedrige voreingestellte Schweißstromwerte, die Schweißstromquelle durch die Unterbre­ chung des Kurzschlußstromes so gesteuert wird, daß der in dem Schweißstromkreis fließende Strom zunächst etwa das Doppelte des voreingestellten Schweißstromwertes erreicht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung eines Schweißvorganges der Schweißstrom zunächst allmählich auf den niedrigen Kurzschluß­ stromwert von beispielsweise 3 bis 8 A abgesenkt und erst dann die Stromversorgung abgeschaltet wird.