DE1540965C3 - Einrichtung zum WechselstromlichtbogenschwelBen von Leichtmetallen - Google Patents
Einrichtung zum WechselstromlichtbogenschwelBen von LeichtmetallenInfo
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- 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
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- B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
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Description
gesehen, dessen Steuerelektrode 71 mit einem Impulsgerät 8 verbunden ist, dessen Eingang parallel zu
einem mit dem Regelwiderstand 4 in Reihe geschalteten Widerstand 81 geschaltet ist, also im Rhythmus
des Wechselstroms /s betätigt wird. In einer Parallelleitung
10 zu dem gesteuerten Gleichrichter 7 ist ein ungesteuerter, umgekehrt gepolter Gleichrichter 9 in
Reihe mit der die veränderliche Leerlaufzusatzspannung U11 liefernden Sekundärwicklung des Transformators
2 geschaltet.
Der steuerbare Gleichrichter 7 ist nur für die negativen Halbwellen In des Schweißstroms /s und nur
beim Anliegen eines Steuerpotentials an seiner Steuerelektrode 71 stromdurchlässig. Das Impulssteuergerät
8 wird in Abhängigkeit vom Rhythmus des Schweißstroms /s so betrieben, daß das erforderliche
Steuerpotential immer beim Auftreten einer negativen Halbwelle vorliegt. Beim Auftreten einer negativen
Halbwelle tritt eine Lichtbogenspannung Un auf. Für
den negativ gerichteten Strom /„ gilt dann die Bezeichnung In — (U0—Un)/R. Ein Fließen eines Stroms
in der Parallelleitung 10 wird durch den umgekehrt zum Gleichrichter 7 gepolten, unveränderlichen
Gleichrichter 9 verhindert.
Beim Auftreten einer positiven Halbwelle des Schweißstroms/s ist dagegen der steuerbare Gleichrichter
7 gesperrt, so daß während dieser Halbperiode ein Strom /„ in Pfeilrichtung durch den Gleichrichter 9
über die Leitung 10 zur Schweißstelle mit der positiven Lichtbogenspannung U11 fließt. Dabei wird die
Zusatzspannung Ua wirksam, und für den Strom Ip
gilt die GleichungIp = (U0 + Ua-U„)/R. Will man die
lichtbogenbedingte Gleichspannungskomponente aufheben und die beiden Ströme /„ und /p gleich groß
halten, läßt sich aus den beiden vorstehend angeführten Stromgleichungen leicht ableiten, daß dann die
Zusatzspannung U0 = U11-Un sein muß. Durch eine
Vergrößerung oder Verkleinerung der Spannung U11
gegenüber diesem Wert kann wahlweise und dem bestimmten Schweißfall entsprechend eine negative
oder auch positive Gleichstromkomponente eingestellt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 entspricht genau dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mit dem
einzigen Unterschied, daß die Primärwicklungen der Transformatoren 1 und 2 mit Anzapfungen Il und
Umschaltern 12 versehen sind, so daß eine stufenweise Änderung der Schweißstromspannung U0 und
der Zusatzspannung U0 möglich ist.
Bei den Schaltungen nach den F i g. 1 und 2 wurde der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß die
Höhe des Schweißstroms in erster Linie durch die Größe des ohmschen Widerstands 4 festgelegt ist. Bei
Schweißeinrichtungen wird jedoch in an sich bekannter Weise aus verschiedenen Gründen eine induktive
Reaktanz als Vorwiderstand verwendet.
Dabei muß das in den Schaltungen verwendete steuerbare Ventil mit einer Zwangskommutierungseinrichtung
versehen werden. Eine solche Einrichtung ist in F i g. 3 dargestellt, die im übrigen einen dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ähnlichen Schaltungsaufbau aufweist. Die mit dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 übereinstimmenden Schaltungsteile
sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Zur Einstellung der Schweißstromstärke ist ein
ίο regelbarer induktiver Widerstand 20 vorgesehen. Die
Zwangskommutierungsschaltung weist einen Stromwandler 21 auf, der sekundärseitig einen Mittelabgriff
22 aufweist und einerseits über eine Diode 23 mit der Steuerelektrode 71 des steuerbaren Gleichrichters
7 und andererseits über eine Diode 24 mit der Steuerelektrode 26 eines Löschthyristors 25 verbunden ist. Der Löschthyristor 25 ist einerseits mit
dem einen Sekundäranschluß des Schweißtransformators 1 und andererseits mit dem Verbindungs-
ao punkt 27 zwischen einem Kondensator 28 und einer mit einem Widerstand 29 in Reihe geschalteten Diode
30 verbunden. Die Reihenschaltung aus dem Kondensator 28, dem Widerstand 29 und der Diode 30
liegt parallel zu der Schweißstrominduktanz 20 und der Schweißstelle 5, 6 geschaltet.
Während der steuerbare Gleichrichter 7 stromführend ist, wird der Kondensator 28 über die Diode 30
und den Widerstand 29 aufgeladen; hierzu wird beim Nulldurchgang der über den ungesteuerten Gleichrichter
9 fließenden positiven Halbwelle des Schweißstroms über den Stromwandler 21 und die Diode 23
der steuerbare Gleichrichter 7 gezündet.
Wenn der Gleichrichter 9 erneut leitend wird, wird über den Stromwandler 21 und die Diode 24 der
Löschthyristor 25 gezündet und dadurch der Kondensator 28 über die beiden steuerbaren Gleichrichter
7 und 25 entladen. Dabei wird der steuerbare Gleichrichter 7 gesperrt.
Die Steuerung der beiden Thyristoren 7 und 25 wird zweckmäßig mit Stromimpulsen bewirkt, da die
für diesen Zweck verwendeten Ventile relativ große Zünd- oder Löschströme benötigen (etwa 1 A), was
bei einem Dauersignalbetrieb zu einer starken thermischen Belastung der Steuerelektroden führen
würde. Die Impulssteuerung hat außerdem den Vorteil, daß sie ein zeitlich genaueres Steuern erlaubt.
Der für die Zwangskommutierungsschaltung verwendete Stromwandler 21 kann so ausgelegt sein,
daß der sekundärseitig erzeugte Strom ein getreues Abbild des Arbeitsstroms darstellt. Der Stromwandler
kann jedoch zweckmäßig so ausgelegt sein, daß er schon beim Fließen eines geringen Schweißstroms
auf der Primärseite in seinen Sättigungsbereich gelangt, was beim Nulldurchgang des Stroms sekundärseitig
Stromimpulse erzeugt, die besonders günstig zum Steuern der Gleichrichter 7 und 25 sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Einrichtung zum Wechselstromlichtbogen- abhängt. Der Nachteil dieser überlagerten negativen
schweißen von Leichtmetall unter Schutzgas mit 5 Gleichstromkomponente liegt darin, daß durch den
einer nichtabschmelzenden Elektrode und mit schwächeren positiven Anteil des Stroms die beim
einer Wechselstromquelle, die zwei hinterein- Leichtmetallschweißen unerläßliche Reinigungswirandergeschaltete
Wicklungen enthält, deren An- kung auf die Schweißbadoberfläche bei verstärkter
fang mit dem Werkstück verbunden ist und deren Aufschmelzwirkung in meist unerwünschter Weise
Ende über einen für die positiven Halbwellen des io vermindert wird.
Schweißstroms durchlässigen Gleichrichter und Es sind bereits Maßnahmen bekanntgeworden, um
deren Wicklungsverbindungsstelle über ein wei- diesen negativen Gleichstromanteil zu beseitigen
teres Bauelement mit der Elektrode verbunden oder wenigstens zu vermindern,
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus der deutschen Patentschrift 832463 ist es beBauelement
ein für die negativen Halbwellen des 15 kannt, dazu in den Schweißstromkreis zwei Einweg-Schweißstroms
durchlässiger steuerbarer Gleich- gleichrichter umgekehrt parallel zueinander einrichter
(7) ist. zuschalten und diese Gleichrichter entsprechend zu
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- steuern.
kennzeichnet, daß das Steuersignal für den Steuer- Die britische Patentschrift 732 230 zeigt dazu eine
baren Gleichrichter (7) von einem in den Schweiß- 20 Einrichtung der eingangs genannten Art, bei der das
Stromkreis gelegten Stromwandler (21) abnehm- weitere Bauelement ein Widerstand ist.
bar ist. Bei dieser Einrichtung wird der Widerstand so
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- gewählt und derart an die Sekundärwicklung eines
durch gekennzeichnet, daß der Stromwandler (21) Schweißtransformators angeschlossen, daß die negaso
dimensioniert ist, daß er im Bereich der vor- 25 tive Gleichstromkomponente teilweise oder ganz bekommenden
Schweißströme im Sättigungsbereich seitigt wird. Zur Einstellung sind dafür Anzapfungen
arbeitet. an der Sekundärwicklung und am Widerstand vorgesehen. Der Widerstand wird dort etwa vom halben
Schweißstrom durchflossen und muß deshalb ent-
30 sprechend belastbar sein.
Ausgehend von einer derartigen, aus der britischen Patentschrift 732 230 bekannten Einrichtung ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Einrich-
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Wech- tung derart zu verbessern, daß eine möglichst genaue
selstromlichtbogenschweißen von Leichtmetallen un- 35 Einstellung der Beeinflussung der partiellen Gleichter
Schutzgas mit einer nichtabschmelzenden Elek- richtung in Anpassung an Werkstückstärke und
trode (sogenanntes WIG-Verfahren) und mit einer Werkstückart möglich ist.
Wechselstromquelle, die zwei hintereinandergeschal- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungstete
Wicklungen enthält, deren Anfang mit dem gemäß das Bauelement ein für die negativen HaIb-Werkstück
verbunden ist und deren Ende über einen 40 wellen des Schweißstroms durchlässiger steuerbarer
für die positiven Halbwellen des Schweißstroms Gleichrichter ist. ;.;: J ' ·
durchlässigen Gleichrichter und deren Wicklungs- Dadurch ist eine stufenlose und verlustfreie Ein-
verbindungsstelle über ein weiteres Bauelement mit stellung der Beeinflussung der Gleichstromkompoder
Elektrode verbunden ist. nente möglich. -
Es ist bekannt, zum Schweißen von Leichtmetallen 45 Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an
vorzugsweise Wechselstrom zu benutzen, wobei das Hand der Zeichnungen erläutert werden. Im einzelnen
Aufschmelzen des zu schweißenden Grundstoffs zeigt
während derjenigen Halbwellen des Wechselstroms Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen
erfolgt, in denen die Elektrode negativ gepolt ist. Schaltungsanordnung,
Während der anderen Halbwellen, bei positiv ge- 50 Fig. 2 eine Abwandlung der Schaltungsanordpolter
Elektrode, wird dagegen durch die Emission nung nach Fig. 1,
der Ladungsträger des Grundwerkstoffs die bei F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanord-
Leichtmetallen stets vorhandene und einen höheren nung mit einer Zwangskommutierungsstufe.
Schmelzpunkt als der Grundwerkstoff aufweisende Nach Fig. 1 weist die Einrichtung einen Haupt-
Oxydschicht aufgerissen und an den Rand des 55 schweißtransformator, der eine feste Leerlaufspan-Schweißbades
gedrängt. Diese Reinigungswirkung des nung U0 liefert, und einen Regeltransformator 2 zur
Lichtbogens ist von großem Vorteil. Lieferung einer veränderlichen Leerlaufspannung Ua
Durch die Verschiedenheit der Betriebstempera- auf. Die Primärwicklungen beider Transformatoren
türen und der Materialeigenschaften bei der nicht- sind parallel zueinander an eine Wechselspannungsabschmelzenden
Elektrode und dem zu schweißenden 60 quelle 3 gelegt. Zur Einstellung der Schweißstrom-Grundwerkstoff
ergibt sich eine unterschiedliche stärke /s ist ein Regelwiderstand 4 vorgesehen. In den
Emissionsfähigkeit von Elektrode und Schmelzbad Figuren sind mit der Bezugsziffer 5 ein Brenner mit
mit der Wirkung, daß beim Wechselstromschweißen einer nichtabschmelzenden Elektrode und mit der
der positive Anteil des Wechselstroms kleiner ist als Bezugsziffer 6 ein zu verschweißendes Werkstück
der negative Anteil. Diese Nebenwirkung ist als 65 bezeichnet.
»partielle Gleichrichtung« bekannt. Die Stromkurve In dem von der Sekundärwicklung des Transfor-
läßt sich also in eine symmetrische Wechselstrom- mators 1 aus gespeisten Hauptstromkreis der Einrichkurve
zerlegen, der ein Gleichstromanteil überlagert tung ist außerdem ein steuerbarer Gleichrichter 7 vor-
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