CH645052A5 - METHOD AND DEVICE FOR IGNITING A DC CURRENT WELDING ARC, IN PARTICULAR IN PROTECTIVE GAS ARC WELDING WITH A NON-MELTING ELECTRODE OF LIGHT METALS. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er beispielsweise aus der von der Anmelderin in Handbuchform herausgegebenen Broschüre 35.0007, «Schutzgasschweissen» auf Seite 84 und 85 bekannt geworden ist. Versuche und Anwendungen mit diesem Gleichstromschweissen von Aluminium mit der Wolfram-Elektrode am Minuspol, hat gezeigt, dass während des Schweissens trotz Minuspolung der Elektrode die Oxyd-Haut des zu verschweissenden Aluminiums zerstört wird, was auf die hohe Wärmekonzentration, insbesondere bei der Verwendung von Helium oder einem Argon-Melium-Gemisch als Schutzgas zurückgeführt wird. Da darüber hinaus mit diesem Gleichstromschweissverfahren höhere Schweissgeschwin-digkeiten, weniger Verzug, kleinere Wärmeeinflusszone gegenüber dem Wechselstromschweissen von Aluimnium festgestellt worden sind, eignet sich aufgrund dieser Vorteile das Gleichstromschweissen von Aluminium, insbesondere für das vollmechanisierte Schweissen. This generic term refers to a state of the art as it became known, for example, from brochure 35.0007, «inert gas welding», published by the applicant in manual form, on pages 84 and 85. Experiments and applications with this direct current welding of aluminum with the tungsten electrode at the negative pole, has shown that during welding, despite the negative polarity of the electrode, the oxide skin of the aluminum to be welded is destroyed, which is due to the high heat concentration, especially when using helium or an argon-melium mixture is returned as a protective gas. In addition, since higher welding speeds, less distortion and a smaller heat-affected zone compared to AC welding of aluminum have been determined with this DC welding process, DC welding of aluminum is particularly suitable for these advantages, especially for fully mechanized welding.

Insbesondere beim vollmechanisierten Schweissen ist jedoch eine einwandfreie Zündung des Gleichstromschweiss-lichtbogens erforderlich, damit der Automatisierungseffekt durch nichtgezündete Lichtbögen nicht verschlechtert oder gar aufgehoben wird. Die Praxis hat gezeigt, dass beim Gleichstromschweissen von Aluminium mit der Wolfram-Eletkrode am Minuspol ein reproduzierbares Zündverhalten nicht erreicht werden kann. Dies wird insbesondere darauf zurückgeführt, dass infolge der zu Beginn eines Schweiss-vorganges kalten Wolfram-Elektrode und der Minuspolung ein Lichtbogen sich nicht an einem festen Punkt (Elektrodenspitze) ansetzt, sondern der Ansatzpunkt auf der Oberfläche der Elektrode «herumtanzt» und sich von der Elektrodenspitze wegbewegt. In the case of fully mechanized welding in particular, however, the DC welding arc must be properly ignited so that the automation effect is not worsened or even canceled by non-ignited arcs. Practice has shown that when DC welding aluminum with the tungsten electrode at the negative pole, a reproducible ignition behavior cannot be achieved. This is attributed in particular to the fact that, due to the cold tungsten electrode at the beginning of a welding process and the negative polarity, an arc does not start at a fixed point (electrode tip), but rather the starting point “dances” on the surface of the electrode and moves away from it Electrode tip moved away.

Es wurde versucht, dieses unbefriedigende Zündverhalten durch Änderungen der Elektrodenzusammensetzung, insbesondere durch Erhöhung des in den Wolfram-Elektroden üblicherweise vorgesehenen Thorium-Gehaltes zu verbessern. Wie Untersuchungen gezeigt haben, konnten auch mit derartigen Elektroden keine besseren Zündeigenschaften erzielt werden. Attempts have been made to improve this unsatisfactory ignition behavior by changing the electrode composition, in particular by increasing the thorium content usually provided in the tungsten electrodes. As studies have shown, better ignition properties could not be achieved with such electrodes either.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, um die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und um insbesondere beim Gleichstromschweissen mit einer Wolfram-Elektrode am Minuspol das Zündverhalten zu verbessern, wobei auch der Einsatz in vollmechanisierten Schweissanlagen angestrebt wird. The object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned at the outset in order to avoid the disadvantages of known designs and in particular to improve the ignition behavior in the case of direct current welding with a tungsten electrode at the negative pole, the use in fully mechanized welding systems also being sought.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass zum Zünden des Lichtbogens Elektrode und Werkstück kurzzeitig umgepolt werden, derart, dass die Elektrode an dem Pluspol und das Werkstück an dem Minuspol der Stromquelle angeschlossen ist und dass ferner im umgepolten Zustand ein Zündimpuls zwischen Elektrode und Werkstück zugeführt wird. To achieve this object, it is proposed according to the present invention that the electrode and workpiece be reversed for a short time in order to ignite the arc, such that the electrode is connected to the positive pole and the workpiece is connected to the negative pole of the power source and that, in the reversed state, an ignition pulse between Electrode and workpiece is fed.

Damit wird ein sicheres und reproduzierbares Zündverhalten erreicht, was insbesondere darauf zurückgeführt wird, dass infolge der Pluspolung der Elektrode in Verbindung mit dem Zündimpuls ein Lichtbogen sich an der Spitze der Elektrode ansetzt ohne «herumzutanzen». Dies bewirkt, dass die Elektrode punktförmig in kürzester Zeit erhitzt und die Ausbildung eines stabilbrennenden Lichtbogens ermöglicht wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Dauer der Umpolung nur Bruchteile von Sekunden und insbesondere unter einer Sekunde liegt. Die Zeit der Umpolung wird dabei von Schutzgasart und Elektrodendurchmesser sowie dem eingestellten Schweissstrom bestimmt, wobei bei kleinen Schweissströmen und kleineren Elektrodendurchmessern die Dauer der Umpolung kleiner ist als bei kleinen Schweissströmen und Elektroden mit grösseren Durchmessern. This results in a safe and reproducible ignition behavior, which is attributed in particular to the fact that, as a result of the positive polarity of the electrode in connection with the ignition pulse, an electric arc attaches to the tip of the electrode without «dancing around». This causes the electrode to heat in a punctiform manner in the shortest possible time and enables the formation of a stable burning arc. It has proven to be particularly advantageous if the duration of the polarity reversal is only a fraction of a second and in particular less than a second. The time of the polarity reversal is determined by the type of shielding gas and the electrode diameter as well as the welding current set, whereby the duration of the polarity reversal is shorter for small welding currents and smaller electrode diameters than for small welding currents and electrodes with larger diameters.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, die das Schaltschema von zwei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zeigen. Preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below with reference to the drawings, which show the circuit diagram of two devices for performing the method.

Die Vorrichtungen der Fig. 1 und 2 weisen je eine Stromquelle 10, 20 mit einem Pluspol 11 und einem Minuspol 12 auf. Beide Pole 11, 12 sind über einen Polumschalter 13 mit einer nicht abschmelzenden Schweissbrennerelektrode 14 und einem Werkstück 15 verbunden. Ferner ist an die Elektrode 14 und das Werkstück 15 ein Zündgerät 16 angeschlossen. Der Aufbau der Stromquelle 10 sowie der Aufbau des Brenners 14 und der des Zündgerätes 16 ist allgemein bekannt und wird deshalb nicht mehr erläutert. Beispielsweise kann als Stromquelle 10 eine unter der Bezeichnung MULTIWIG vertriebene Stromquelle verwendet werden. Als Zündgerät kann ein elektronischer Impulsgenerator entsprechend der DE-PS 1615 363 Anwendung finden. Der Polumschalter 13 weist zwei Schaltkontakte 13a, 13b auf, die durch ein Zeitrelais 17 in Abhängigkeit von Steuerimpulsen (Leitung 18) aus der Stromquelle 10, 20 betätigt werden. Mit 19 ist eine Leitung zur Betätigung des Zündgerätes 16 bezeichnet. In Fig. 1 erfolgt die Zündung über die Stromquelle 10. Um vorteilhaft einen Polumschalter 13 für kleinere Leistungen einsetzen zu können, wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Zündung über eine Hilfsstromquelle 20 vorgenommen, wobei diese Stromquelle 20 nur für Zündleistung ausgelegt zu werden braucht. Nach Umpolung der Zündhilfsstromquelle 20 erfolgt dann über eine Steuerleitung 21 die Zuschaltung der Hauptstromquelle 10 zum Schweissen. 1 and 2 each have a current source 10, 20 with a positive pole 11 and a negative pole 12. Both poles 11, 12 are connected via a pole switch 13 to a non-melting welding torch electrode 14 and a workpiece 15. Furthermore, an ignition device 16 is connected to the electrode 14 and the workpiece 15. The structure of the current source 10 and the structure of the burner 14 and that of the ignition device 16 are generally known and will therefore not be explained any longer. For example, a current source sold under the name MULTIWIG can be used as current source 10. An electronic pulse generator according to DE-PS 1615 363 can be used as the ignition device. The pole switch 13 has two switching contacts 13a, 13b, which are actuated by a timing relay 17 as a function of control pulses (line 18) from the current source 10, 20. With 19 a line for actuating the ignitor 16 is designated. In FIG. 1, the ignition takes place via the current source 10. In order to be able to advantageously use a pole-changing switch 13 for lower powers, the ignition is carried out via an auxiliary current source 20 in the exemplary embodiment according to FIG. 2, this current source 20 only having to be designed for ignition power . After reversing the polarity of the auxiliary ignition current source 20, the main current source 10 is then switched on for welding via a control line 21.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

645052 645052

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung der Schaltkontakte 13a, 13b ist der Minuspol 11 der Stromquelle mit der Brennerelektrode 14 und der Pluspol 12 der Stromquelle mit dem Werkstück 15 verbunden. Somit befinden sich die Kontakte 13a, 13b in Schweissstellung. In the position of the switch contacts 13a, 13b shown in FIGS. 1 and 2, the negative pole 11 of the current source is connected to the burner electrode 14 and the positive pole 12 of the current source is connected to the workpiece 15. The contacts 13a, 13b are thus in the welding position.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden zum Zünden des Lichtbogens die Elektrode 14 und das Werkstück 15 umgepolt, wozu über die Leitung 18 an das Zeitrelais 17 ein Impuls abgegeben wird, wodurch die Kontakte 13a und 13b in die mit unterbrochenen Linien dargestellte Zündstellung gebracht werden. Zum Auslösen des Zündvorganges wird über die Leitung 19 ein entsprechender Impuls an das Zündgerät 16 gegeben, wodurch letzteres betätigt wird und die Zündimpulse der Elektrode 14 und dem Werkstück 15 zuführt. Die für die Zündung vorgenommene Umpolung der Elektrode 14 und des Werkstücks 15 liegt im Bereich von 5 Bruchteilen einer Sekunde, wobei diese Umpolzeit beispielsweise am Zeitrelais 17 oder an der Stromquelle 10 einstellbar ist. Nach erfolgter Zündung werden über das Zeitrelais 17 und die Polumschalter 13 die Kontakte 13a, 13b wieder in Schweissstellung gebracht, und beim Beispiel nach Fig. 2 io wird die in Schweissstellung geschaltete Stromquelle 10 zugeschaltet. According to the present invention, the electrode 14 and the workpiece 15 are reversed in order to ignite the arc, for which purpose a pulse is emitted via the line 18 to the timing relay 17, as a result of which the contacts 13a and 13b are brought into the ignition position shown by broken lines. To trigger the ignition process, a corresponding pulse is given to the ignition device 16 via the line 19, whereby the latter is actuated and supplies the ignition pulses to the electrode 14 and the workpiece 15. The polarity reversal of the electrode 14 and the workpiece 15 carried out for the ignition is in the range of 5 fractions of a second, this polarity reversal time being adjustable, for example, on the timing relay 17 or on the current source 10. After ignition has taken place, the contacts 13a, 13b are brought back into the welding position via the timing relay 17 and the pole changeover switches 13, and in the example according to FIG. 2oo the current source 10 switched into the welding position is switched on.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (5)

645052645052 1. Verfahren zum Zünden eines Gleichstromschweiss-lichtbogens, insbesondere beim Schutzgaslichtbogenschweis-sen von Leichtmetallen mit nichtabschmelzender Elektrode, bei dem der Lichtbogen zwischen einer an einen Minuspol einer Stromquelle angeschlossenen Elektrode und einem an den Pluspol der Stromquelle angeschlossenen Werkstück aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zünden des Lichtbogens Elektrode und Werkstück kurzzeitig umgepolt werden, derart, dass die Elektrode an den Pluspol und das Werkstück an den Minuspol der Stromquelle angeschlossen ist und dass ferner im umgepolten Zustand ein Zündimpuls zwischen Elektrode und Werkstück zugeführt wird. 1. A method for igniting a direct current welding arc, in particular in the case of inert gas welding of light metals with a non-melting electrode, in which the arc is maintained between an electrode connected to a negative pole of a current source and a workpiece connected to the positive pole of the current source, characterized in that To ignite the arc, the electrode and workpiece are reversed for a short time, such that the electrode is connected to the positive pole and the workpiece to the negative pole of the power source, and that an ignition pulse is also supplied between the electrode and the workpiece in the reversed state. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Umpolung unter einer Sekunde liegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the polarity reversal is less than one second. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stromquelle (10), deren Plus- bzw. Minuspol (11 bzw. 12) über einen Polumschalter 3. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a current source (10), the positive or negative pole (11 or 12) via a pole switch (13) mit einer nichtabschmelzenden Schweissbrennerelektrode (13) with a non-melting welding torch electrode (14) und einem Werkstück (15) in Verbindung steht und ferner durch ein an Elektrode (14) und Werkstück (15) angeschlossenes Zündgerät (16). (14) and a workpiece (15) is connected and further by an ignition device (16) connected to the electrode (14) and workpiece (15). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polumschalter (13) ein Zeitrelais (17) aufweist. 4. The device according to claim 3, characterized in that the pole switch (13) has a timing relay (17). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zünden eine Hilfsstromquelle (20) vorgesehen ist, zu der nach erfolgter Zündung eine Stromquelle (10) zum Schweissen zuschaltbar ist und dass ferner der Polumschalter (13) an den Ausgang der Hilfsstromquelle (20) angeschlossen ist (Fig. 2). 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that an auxiliary power source (20) is provided for ignition, to which a power source (10) can be connected for welding after the ignition and that the pole-changing switch (13) at the output the auxiliary power source (20) is connected (Fig. 2).