DE202013011846U1 - Tandem-Schweissen mit verdecktem Lichtbogen - Google Patents

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Abstract

Schweißsystem (100), umfassend: wenigstens eine führende Stromversorgung (101), welche elektrisch mit einer führenden Elektrode (107) gekoppelt ist, wobei die führende Stromversorgung eine erste Schweißwellenform für die führende Elektrode bereitstellt, um die führende Elektrode in eine Schweißnaht unter Verwendung eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen abzulagern, wobei die erste Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen; und wenigstens eine nachfolgende Stromversorgung (103), welche elektrisch mit einer nachfolgenden Elektrode (111) gekoppelt ist, wobei die nachfolgende Stromversorgung eine zweite Schweißwellenform für die nachfolgende Elektrode bereitstellt, um die nachfolgende Elektrode in die Schweißnaht unter Verwendung eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen abzulagern, wobei die zweite Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen; Wobei wenigstens entweder die erste oder die zweite Schweißwellenform so gesteuert ist, dass die Spitzenstromniveaus der Pulse der ersten Schweißwellenform außer Phase mit den Spitzenstromniveaus der Pulse der zweiten Schweißwellenform sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Systeme der vorliegenden Erfindung betreffen das Schweißen und Fügen und insbesondere das Tandem-Schweißen mit verdecktem Lichtbogen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Mit den Fortschritten auf dem Gebiet des Schweißens sind Forderungen in Bezug auf den Durchsatz beim Schweißen stärker geworden. Daher wurden verschiedene Systeme entwickelt, um die Geschwindigkeit der Schweißvorgänge zu erhöhen, darunter Systeme, welche mehrfache Schweißenergieversorgungen nutzen, die ihre jeweiligen Schweißströme an denselben Schweißvorgang liefern. Während diese Systeme die Geschwindigkeit oder Ablagerungsrate eines Schweißvorgangs erhöhen können, können die unterschiedlichen Schweißlichtbögen, welche durch die mehrfachen Stromversorgungen erzeugt werden, einander stören, was Lichtbogenblasen und andere Probleme während des Schweißens verursachen kann. Daher werden verbesserte Systeme angestrebt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen Systeme, welche wenigstens eine führende Stromversorgung aufweisen, die elektrisch mit einer führenden Elektrode gekoppelt ist, wo die führende Stromversorgung eine erste Schweißwellenform an die führende Elektrode bereitstellt, um die führende Elektrode in eine Schweißnaht über einen ersten Schweißlichtbogen abzulagern, und wo die erste Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen. Auch miteingeschlossen ist wenigstens eine nachfolgende Stromversorgung, die elektrisch mit einer nachfolgenden Elektrode gekoppelt ist, wo die nachfolgende Stromversorgung eine zweite Schweißwellenform an die nachfolgende Elektrode bereitstellt, um die nachfolgende Elektrode in die Schweißnaht über einen zweiten Schweißlichtbogen abzulagern, und wo die zweite Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen. Wenigstens entweder die erste oder die zweite Schweißwellenform ist so geregelt, dass die Spitzenstromniveaus der Pulse der ersten Schweißwellenform aus der Phase mit den Spitzenstromniveaus der Pulse der zweiten Schweißwellenform sind. Weitere Aspekte, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen Aspekte und/oder anderen Aspekte der Erfindung werden deutlicher durch eine detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Schweißsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Schweißvorgangs mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Schweißwellenform ist, welche in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Schweißwellenform ist, welche in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
  • 5 eine schematische Darstellung der Positionen von Massepunkten in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Figuren beschrieben. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen das Verständnis der Erfindung unterstützen, sind aber nicht gedacht, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
  • 1 zeigt ein Schweißsystem 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 100 umfasst wenigstens zwei Schweißstromversorgungen 101 und 103. In der gezeigten Ausführungsform gibt es insgesamt vier Schweißstromversorgungen, wobei die Stromversorgungen in einer parallelen Konfiguration geschaltet sind, so dass ein höherer verfügbarer Strom bereitgestellt wird. Zum Beispiel sind die Stromversorgungen 101 und 101' parallel geschaltet und die Stromversorgungen 103 und 103' sind parallel geschaltet. Wie festgestellt, erfolgt dies, um den insgesamt verfügbaren Strom, der den Schweißbrennern 106 und 110 bereitgestellt werden kann zu erhöhen. Jedoch ist eine solche Konfiguration nicht notwendig, da jeder Schweißbrenner 106/110 Strom von einer einzelnen Schweißstromversorgung empfangen kann.
  • Die Stromversorgungen 101, 101', 103 und 103' sind Stromversorgungen, welche zum Pulsschweißen in sowohl einer Gleichstrombetriebsart als auch in einer Wechselstrombetriebsart in der Lage sind. Solche Stromversorgungen können von der Art sein, welche für Unterpulver-Lichtbogenschweißen oder Heftschweißen für große Werkstücke wie Rohre mit großem Durchmesser und großer Wandstärke verwendet wird. Ein Beispiel für solch eine Stromversorgung ist Power Wave® AC/DC 1000® SD, hergestellt von The Lincoln Electric Company aus Cleveland, Ohio. Andere ähnliche Stromversorgungen können eingesetzt werden.
  • Wie gezeigt, sind die Stromversorgungen jeweils entsprechend mit Schweißbrennern 100 und 110 gekoppelt. Die Schweißbrenner 106 und 110 sind zueinander benachbart positioniert, so dass sie ihre jeweiligen Fülldrähte 107 und 111 auf eine gemeinsame Schweißnaht und ein gemeinsames Schweißbad während des Schweißens richten. Die Fülldrähte 107 und 111 werden den Schweißbrennern über Drahtzuführmechanismen 105 bzw. 109 zugeführt, welche von jedem beliebigen, bekannten Typ von Drahtzuführmechanismus sein können.
  • Das System 100 besitzt auch einen Masseschalter 113, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Massepunkte A und B mit den Massen der Stromversorgungen 101, 101', 103 und 103' koppelt. Die Massepunkte A und B sind voneinander entfernt an den äußeren Enden des Werkstücks W positioniert und sind allgemein mit der Verfahrensrichtung der Schweißnaht, die während des Schweißprozesses hergestellt wird, gefluchtet. Das heißt, dass während des Schweißens die Schweißbrenner 106/110 allgemeinen in Richtung zu und weg von den jeweiligen Massepunkten A und B verfahren. Der Schalter 113 wird verwendet, um den Massestrompfad, welcher durch die Stromversorgungen zwischen den Punkten A und B während des Schweißens eingesetzt wird, zu verändern. Dies wird weiter unten beschrieben. Der Schalter 113 kann durch einen Systemregler 115 gesteuert werden, welcher mit dem Schalter 113 und wenigstens einer der Schweißstromversorgungen verbunden ist. In 1 ist der Systemregler 115 außerhalb der Stromversorgungen gezeigt, aber in einigen Ausführungsformen kann der Regler 115 innenliegend in wenigstens einer der Schweißstromversorgungen 101 und 103 sein. Das heißt, wenigstens eine der Stromversorgungen kann eine Hauptstromversorgung sein, welche den Betrieb der anderen Stromversorgungen und den Betrieb des Schalters 113 steuert. Während des Betriebs steuert der Systemregler 115 (welcher jede Art CPU, Schweißregler oder Ähnliches sein kann) den Ausgang der Schweißstromversorgungen und des Schalters 113. Dies kann auf eine Mehrzahl von Wegen erreicht werden. Zum Beispiel kann der Systemregler 115, welcher in einer der Stromversorgungen vorhanden sein kann, Echtzeit-Rückkopplungsdaten von den Stromversorgungen verwenden, um sicherzustellen, dass die Schweißwellenformen von den jeweiligen Stromversorgungen richtig synchronisiert sind (wie unten beschrieben). Des Weiteren steuert der Regler 115 den Schalter 113 in Übereinstimmung mit der Besprechung unten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Regler 115 Wellenform-Timingsignale von den Wellenformgeneratoren (nicht im Besonderen gezeigt) in den Stromversorgungen einsetzen, um das Timing des Schaltens des Schalters 113 zu steuern. Andere Mittel, um das Timing des Schalters 113 zu steuern, können auch eingesetzt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Schalter 113 mit einer Frequenz geschaltet, welche konsistent mit den Schweißfrequenzen der Schweißwellenformen von den Stromversorgungen ist. Dies wird unten weiter besprochen.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schweißhandlung der vorliegenden Erfindung und 3 zeigt beispielhafte Schweißwellenformen, welche in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen.
  • Wie in 2 gezeigt, ist jeder der Schweißbrenner 106 und 110 benachbart zueinander so positioniert, dass sie in ein gemeinsames Schweißbad schweißen. In der gezeigten Ausführungsform ist jeder der Schweißbrenner 106/110 in Bezug auf die Normale der Werkstückschweißfläche winkelig eingestellt. Der Schweißbrenner 110 steht im Winkel α und der Schweißbrenner 106 steht im Winkel β. In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Schweißbrenner 106 (welcher der führende Schweißbrenner ist) einen Winkel β im Bereich von –20 bis 0 Grad auf und in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist er einen Winkel β im Bereich von –3 bis –15 Grad auf. Des Weiteren weist in einer beispielhaften Ausführungsform der Schweißbrenner 110 einen Winkel α im Bereich von 0 bis 30 Grad auf und in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist er einen Winkel α im Bereich von 8 bis 20 Grad auf. Zusätzlich liegt in beispielhaften Ausführungsformen der Abstand D zwischen den fernen Enden der jeweiligen Drähte 107 und 111 während des Schweißens im Bereich von 6 bis 50 mm (gemessen von der Mitte zur Mitte der Drähte 107 und 111) und in einer anderen beispielhaften Ausführungsform liegt der Abstand im Bereich von 15 bis 40 mm. In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform liegt der Abstand D im Bereich von 11 bis 16 mm.
  • Während des Schweißens werden die Schweißlichtbögen 201 und 203 von jedem der entsprechenden Drähte 107 und 111 erzeugt, während die Spitzenstromniveaus in den Lichtbögen 201/203 so zeitlich festgelegt sind, dass sie einander nicht überlappen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen wird wenigstens Einiges an Überlappung der Spitzenströme der Lichtbögen 201/203 bereitgestellt. In beispielhaften Ausführungsformen liegt der Phasenwinkel Φ zwischen den jeweiligen Spitzenströmen der Lichtbögen 201/203 im Bereich von 180 bis –20 Grad. Des Weiteren wird der Masseschalter 113 so gesteuert, dass die jeweiligen Strompfade I1 und I2 weg voneinander während des Schweißens verlaufen. Insbesondere wird der Schalter 113 so gesteuert, dass der Strom zum Massepunkt A während eines Abschnitts des Schweißens gerichtet ist, während der Strom zum Massepunkt B während des anderen Abschnitts des Schweißens gerichtet ist. Folglich werden durch Schalten zwischen den Massepunkten A und B die jeweiligen Ströme I1 und I2 weg voneinander vorgerichtet. Solche Vorausrichtung hilft beim Minimieren von Lichtbogenstörung zwischen den Lichtbögen 201 und 203 während des Schweißens. Folglich wird, wenn man die Wellenformen 301 und 310 in 3 betrachtet, der Schalter 113 in Bezug auf den Massepunkt A geschlossen, wenn die erste Wellenform 301 (für Schweißbrenner 106) sich auf ihrer Spitze 303 befindet, und ist offen zum Massepunkt A, wenn die Wellenform 301 auf ihrem Hintergrundniveau 300 ist. In ähnlicher Weise ist der Schalter 113 in Bezug auf den Massepunkt B geschlossen, wenn die Wellenform 310 (für Schweißbrenner 110) auf ihrer Spitze 313 ist, und ist offen in Bezug auf den Massepunkt B, wenn sie auf ihrem Hintergrundniveau 315 ist.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schalter 113 zwischen seinen Positionen geschaltet, während beide Ströme 301 und 310 sich auf ihren jeweiligen Hintergrundniveaus 305 und 315 oder nahe diesen befinden. Dies kann die Auswirkung des Schaltens auf den Schweißvorgang und auf den Schalter 113 minimieren. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Wellenformen 301 und 310 so gesteuert werden, dass es eine kleine Verzögerung zwischen dem Ende von einem Spitzenstromniveau (zum Beispiel 303) und dem Beginn des nächsten Spitzenniveaus (zum Beispiel 313) gibt, um das Schalten des Schalters 113 zu ermöglichen. Während solch einer Verzögerung können beide Wellenformen auf oder nahe ihrem Hintergrundniveau sein, um das Schalten des Schalters 113 zu ermöglichen.
  • In anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Schalten des Schalters 113 auftreten, wenn der Schweißstrom der Wellenformen 301 oder 310 ansteigt oder abfällt, wie benötigt. Zum Beispiel kann es in einigen Schweißanwendungen günstig sein, den Schalter 113 zwischen seinen Positionen zu schalten, während das Stromniveau L eines Pulses über dem Hintergrundniveau (zum Beispiel 305) liegt, aber auf oder unterhalb 15% des Spitzenpulsstroms (zum Beispiel 303). Folglich kann zum Beispiel in einigen beispielhaften Ausführungsformen der Schalter 113 von der Masseposition A zur Masseposition B geschaltet werden, während der Strom der ersten Wellenform 301 vom Hintergrundniveau 305 zum Spitzenniveau 303 ansteigt, während der Strom sich im Stromniveau L (siehe Punkt Z in 3) befindet. In ähnlicher Weise kann in anderen beispielhaften Ausführungsformen die Umschaltung auftreten, während der Strom der Wellenform 301 sich auf dem Niveau L befindet, aber während der Strom vom Spitzenniveau 303 auf das Hintergrundniveau 305 (siehe Punkt Y in 3) zurückgeht. In anderen beispielhaften Ausführungsformen liegt das Schaltstromniveau L auf oder unterhalb von 5% des Spitzenstromniveaus für die Wellenformen.
  • Des Weiteren werden, wie in 3 gezeigt, in beispielhaften Ausführungsformen die jeweiligen Schweißwellenformen so gesteuert, dass sie eine 180° Phasenverschiebung ϕ aufweisen. Wie gezeigt, weist jede der Wellenformen 301 und 310 Spitzenniveaus 303 beziehungsweise 313 und Hintergrundniveaus 305 beziehungsweise 315 auf. Da jedoch die Wellenformen 301 und 303 um 180° aus der Phase liegen, befindet sich, während die erste Wellenform 301 sich in einem Spitzenstromzustand befindet, die zweite Wellenform 310 auf einem Hintergrundniveau. Dies hilft auch beim Minimieren von Lichtbogenstörung und Lichtbogenblasen. In solchen Ausführungsform ist die Schweiß- und Ablagerungsgeschwindigkeit, welche erzielt werden kann, viel höher als in bekannten Systemen. Zum Beispiel können beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Heftschweißen der Nähte von Rohren eingesetzt werden und können Schweißgeschwindigkeiten von wenigstens 10 m/min erzielen, wobei wenige oder keine Probleme mit magnetischen oder elektrischen Lichtbogenstörungen oder Lichtbogenblasen auftreten. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf den Einsatz in bloßen Heftschweißanwendungen beschränkt und können auch für zusätzliche Schweißanwendungen eingesetzt werden.
  • In der Ausführungsform, welche in Figur drei gezeigt ist, besitzt jede der Wellenformen 301 und 310 die gleiche Pulsweitenspitzenamplitude und die Spitzenpulsweite und die Hintergrunddauer weisen in die gleiche Zeit auf. Jedoch können in anderen beispielhaften Ausführungsformen diese Aspekte der Wellenformen unterschiedlich sein.
  • 4 zeigt weitere beispielhafte Wellenformen 401 und 410, wobei die Wellenformen unterschiedliche Parameter aufweisen. Solche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eingesetzt werden, wenn die jeweiligen Drähte 107 und 111 unterschiedlich sind. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Drähte 107 und 111 unterschiedliche Durchmesser und/oder Zusammensetzungen haben. Zum Beispiel kann der führende Draht 107 einen ersten Durchmesser aufweisen und der zweite Draht 111 kann einen zweiten Durchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als der erste Durchmesser. In solchen Ausführungsformen werden die Durchmesser ausgewählt, um die gewünschten Ablagerungsraten und/oder die Schweißdurchdringung zu erzielen. In den meisten Ausführungsformen, wo die Durchmesser der Drähte unterschiedlich sind, wird der führende Draht 107 den größeren Durchmesser besitzen. Jedoch muss dies nicht immer der Fall sein. In ähnlicher Weise können in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die chemischen Zusammensetzungen der Drähte 107 und 111 unterschiedlich sein, um eine optimale Schweißchemie zu erzielen. Folglich kann in einigen Ausführungsformen der führende Draht 107 eine erste Chemie aufweisen, während der nachfolgende Draht 111 eine zweite Chemie aufweisen kann, so dass, wenn kombiniert, die sich ergebende Schweißung die gewünschte Chemie aufweisen wird. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Drähte 107 und 111 zur Schweißnaht auch mit unterschiedlichen Drahtzuführgeschwindigkeiten zugeführt werden.
  • Da die Drähte 107 und 111 unterschiedlich in Bezug auf Abmessung, Chemie und Drahtzuführgeschwindigkeit sein können, können die jeweiligen Wellenformen für jeden der Drähte unterschiedlich sein. Dies ist in 4 gezeigt, wo die nachfolgende Wellenform 410 die Pulse 413 mit einem Spitzenstromniveau aufweist, welches geringer ist als die Spitze der Pulse 403 der führenden Wellenform. 4 zeigt auch, dass die Stromniveaus für die Hintergründe der Wellenformen 405 beziehungsweise 415 unterschiedlich sind. Des Weiteren ist die Pulsweite PW1 des führenden Wellenformpulses 403 länger in ihrer Dauer als die Pulsweite PW2 des Pulses 413 der nachfolgenden Wellenform 410. in anderen beispielhaften Ausführungsformen der Pulsweite PW2 kann sie von längerer Dauer sein als die Pulsweite PW1. 4 zeigt auch, dass die Pulse 413 der nachfolgenden Wellenform 410 zu einem Zeitpunkt T beginnen, nachdem die führende Wellenform 401 ihr Hintergrundniveau 405 erreicht hat. in der Ausführungsform, welche in 4 gezeigt ist, beginnen und enden die Pulse 413 der nachfolgenden Wellenform 410 während des Hintergrundniveaus 405 der führenden Wellenform 401. In anderen beispielhaften Ausführungsformen muss dies nicht der Fall sein. Zum Beispiel kann der nachfolgende Puls 413 zum selben Zeitpunkt enden, zu dem der führende Puls 403 beginnt (ähnlich zu der in 2 gezeigten Situation). Die Eigenschaften der jeweiligen Wellenformen 401 und 410 sollten ausgewählt werden, um die jeweiligen Drähte 107 und 111 zu verschweißen.
  • Wie oben festgestellt, sind die jeweiligen Massepunkte A und B an oder nahe der fernen Enden des Werkstücks W während des Schweißens positioniert. Dies ist allgemein nur in 1 gezeigt und wird auch in 5 dargestellt. 5 zeigt ein schematisches Werkstück W mit den Massepunkten A und B, welche mit der Schweißnahtverfahrrichtung WJ gefluchtet sind. Das heißt, die Massepunkte sind ko-linear mit der Schweißnahtverfahrrichtung WJ. Jedoch ist in anderen beispielhaften Ausführungsformen wenigstens einer der Massepunkte nicht ko-linear mit der Schweißnahtverfahrrichtung WJ positioniert, sondern eher versetzt dazu. Es ist anzumerken, dass einige Werkstücke W die ko-lineare Positionierung der Massepunkte nicht zulassen und daher die Massepunkte an anderen Positionen angeordnet werden können. Folglich ist es in einigen Ausführungsformen nicht notwendig, dass die Massepunkte A und B ko-linear mit der Schweißnahtverfahrrichtung WJ sind und mindestens ein Massepunkt versetzt ist, so dass die Massepunkte A und B positioniert sind, um die Strompfade I1 und I2 bereitzustellen, welche ausreichend voneinander auseinanderstreben, um so die Lichtbogenstörung während des Schweißens zu minimieren. In der Ausführungsform, welche in 5 gezeigt ist, ist der Massepunkt B' außerhalb der Richtung der Schweißnaht WJ angeordnet, so dass ein Winkel θ zwischen einem ersten Massepunkt A und einem zweiten Massepunkt B relativ zur Schweißnahtverfahrrichtung WJ besteht. Das heißt, dass, wenn beide Massepunkte A und B ko-linear in der Schweißnahtverfahrrichtung WJ positioniert sind, der Winkel θ 180 Grad beträgt. In beispielhaften Ausführungsformen liegt der Winkel im Bereich von 135 bis 225 Grad und in anderen beispielhaften Ausführungsformen liegt der Winkel im Bereich von 155 bis 205 Grad. Mit solchen Winkeln gehen die Massestrompfade I1 und I2 ausreichend auseinander. Es sollte beachtet werden, dass in jenen Ausführungsformen, wo die Schweißnaht keine gerade Linie ist, die Schweißnahtverfahrrichtung WJ eine durchschnittliche Verfahrrichtung über die Länge der Schweißnaht ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die 3 und 4 die beispielhaften Wellenformen als Gleichstromschweißwellenformen darstellen, die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, da die Pulswellenformen auch Wechselstromschweißwellenformen sein können.
  • Es sollte auch beachtet werden, dass weder in 1 noch 2 der Einsatz von Abschirmung gezeigt ist, welche ein Schutzgas sein kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das eingesetzte Schutzgas 100% CO2 sein. Die Abschirmung kann unter Verwendung bekannter Verfahren der Zuführung von Abschirmung zu solchen Schweißvorgängen zugeführt werden. Zum Beispiel kann wenigstens eine Schutzgasdüse (nicht gezeigt) benachbart den Schweißbrennern 106 und 110 in 2 angeordnet sein, so dass die Schweißlichtbögen 201 und 203 und das Schweißbad ausreichend von der Atmosphäre abgeschirmt sind.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen, welche hierin dargestellt sind, können für Schweißvorgänge mit verdecktem Kurzlichtbogen eingesetzt werden, von denen bekannt ist, dass sie Schweißvorgänge mit offenem Lichtbogen sind, die ein Schutzgas einsetzen, im Gegensatz zu jenen, die Flussmittelabschirmung einsetzen, wie dies beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen vorliegt. Des Weiteren können beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Heftschweißen eingesetzt werden und insbesondere zum Heftschweißen der Nähte in Rohren oder anderen großen industriellen Nahtheftschweißanwendungen.
  • Während die Erfindung im Besonderen mit Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf jene Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet der Technik von selbst, dass verschiedene Änderungen in Form und Details hierin durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert sind, abzugehen. Bezugsziffern:
    100 Schweißsystem
    101 Schweißstromversorgung
    101' Stromversorgung
    103 Schweißstromversorgung
    103' Stromversorgung
    105 Drahtzuführmechanismus
    106 Schweißbrenner
    107 Fülldraht
    109 Drahtzuführmechanismus
    110 Schweißbrenner
    111 Fülldraht
    113 Masseschalter
    115 Systemregler
    201 Schweißlichtbogen
    203 Schweißlichtbogen
    301 Wellenform
    303 Spitze
    305 Hintergrundniveau
    310 Wellenform
    313 Spitze
    315 Hintergrundniveau
    401 Wellenform
    403 Pulse
    405 Wellenform
    410 Wellenform
    413 Pulse
    415 Wellenform
    A Massepunkt
    B Massepunkt
    B' Massepunkt
    D Abstand
    I1 Strompfad
    I2 Strompfad
    L Stromniveau
    PW1 Pulsweite
    PW2 Pulsweite
    T Zeit
    W Werkstück
    WJ Schweißnahtverfahrrichtung
    Z Punkt
    α Winkel
    β Winkel
    ϕ Winkel
    θ Winkel

Claims (15)

  1. Schweißsystem (100), umfassend: wenigstens eine führende Stromversorgung (101), welche elektrisch mit einer führenden Elektrode (107) gekoppelt ist, wobei die führende Stromversorgung eine erste Schweißwellenform für die führende Elektrode bereitstellt, um die führende Elektrode in eine Schweißnaht unter Verwendung eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen abzulagern, wobei die erste Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen; und wenigstens eine nachfolgende Stromversorgung (103), welche elektrisch mit einer nachfolgenden Elektrode (111) gekoppelt ist, wobei die nachfolgende Stromversorgung eine zweite Schweißwellenform für die nachfolgende Elektrode bereitstellt, um die nachfolgende Elektrode in die Schweißnaht unter Verwendung eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen abzulagern, wobei die zweite Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen umfasst, welche ein Spitzenstromniveau aufweisen; Wobei wenigstens entweder die erste oder die zweite Schweißwellenform so gesteuert ist, dass die Spitzenstromniveaus der Pulse der ersten Schweißwellenform außer Phase mit den Spitzenstromniveaus der Pulse der zweiten Schweißwellenform sind.
  2. System nach Anspruch 1, wobei sowohl die führende als auch die nachfolgende Elektrode in einem gemeinsamen Schweißbad abgelagert werden, um die Schweißnaht auszubilden.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die führende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 0 bis –20 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens ausgerichtet ist; und/oder wobei die nachfolgende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens ausgerichtet ist; und/oder wobei die führende Elektrode in einem Winkel im Bereich von –3 bis –15 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens ausgerichtet ist und die nachfolgende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 8 bis 20 Grad in Bezug auf die Normale ausgerichtet ist.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abstand zwischen der führenden und der nachfolgenden Elektrode im Bereich von 6 bis 50 mm während des Schweißens liegt.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste und die zweite Schweißwellenform außer Phase um 180 Grad sind; und/oder wobei die erste und die zweite Schweißwellenform außer Phase um 180 bis –20 Grad sind.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens entweder eine Amplitude oder eine Dauer des Spitzenstromniveaus der ersten Schweißwellenform unterschiedlich ist zu einer Amplitude und Dauer des Spitzenstromniveaus der zweiten Schweißwellenform.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Schweißwellenform des Weiteren Hintergrundabschnitte zwischen der Mehrzahl von Pulsen der ersten Schweißwellenform umfasst und die zweite Schweißwellenform des Weiteren Hintergrundabschnitte zwischen der Mehrzahl von Pulsen der zweiten Schweißwellenform umfasst und wobei das Spitzenstromniveau jedes der Mehrzahl von Pulsen für wenigstens entweder die erste Schweißwellenform oder die zweite Schweißwellenform zur Gänze während der Hintergrundabschnitte der anderen aus entweder der ersten Schweißwellenform oder der zweiten Schweißwellenform auftritt.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schweißvorgang mit offenem Lichtbogen ein Heftschweißvorgang ist.
  9. Schweißsystem, ausgestaltet zum: Bereitstellen einer ersten Schweißwellenform für eine führende Elektrode, um die führende Elektrode in eine Schweißnaht unter Einsatz eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen, zum Beispiel ein Heftschweißvorgang, abzulagern, wobei die erste Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen mit einem Spitzenstromniveau umfasst; Bereitstellen einer zweiten Schweißwellenform für die nachfolgende Elektrode, um die nachfolgende Elektrode in eine Schweißnaht unter Einsatz eines Schweißvorgangs mit offenem Lichtbogen, zum Beispiel ein Heftschweißvorgang, abzulagern, wobei die zweite Schweißwellenform eine Mehrzahl von Pulsen mit einem Spitzenstromniveau umfasst; und Steuern wenigstens entweder der ersten oder der zweiten Schweißwellenform, so dass die Spitzenstromniveaus der Pulse der ersten Schweißwellenform außer Phase mit den Spitzenstromniveaus der Pulse der zweiten Schweißwellenform sind.
  10. System nach Anspruch 9, wobei sowohl die führende als auch die nachfolgende Elektrode in ein gemeinsames Schweißbad gelagert werden, um die Schweißnaht auszubilden; und/oder wobei die führende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 0 bis –20 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens bereitgestellt wird; und/oder wobei die nachfolgende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens bereitgestellt wird.
  11. System nach Anspruch 9, wobei die führende Elektrode in einem Winkel im Bereich von –3 bis –15 Grad in Bezug auf eine Normale zur Schweißnaht während des Schweißens bereitgestellt wird und die nachfolgende Elektrode in einem Winkel im Bereich von 8 bis 20 Grad in Bezug auf die Normale bereitgestellt wird.
  12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei sowohl die führende als auch die nachfolgende Elektrode zur Schweißnaht so zugeführt werden, dass ein Abstand zwischen der führenden und der nachfolgenden Elektrode im Bereich von 6 bis 50 mm während des Schweißens liegt.
  13. System nach Anspruch 12, wobei die erste und die zweite Schweißwellenform gesteuert sind, um um 180 Grad außer Phase zu sein; und/oder wobei die erste und die zweite Schweißwellenform gesteuert sind, um um 180 bis –20 Grad außer Phase zu sein.
  14. System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die erste und die zweite Schweißwellenform so gesteuert sind, dass wenigstens entweder eine Amplitude oder Dauer der Spitzenstromniveaus der ersten Schweißwellenform unterschiedlich sind zu einer Amplitude und Dauer der Spitzenstromniveaus der zweiten Schweißwellenform.
  15. System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die erste Schweißwellenformen des Weiteren Hintergrundabschnitte zwischen der Mehrzahl der Pulse der ersten Schweißwellenform umfasst und die zweite Schweißwellenform des Weiteren Hintergrundabschnitte zwischen der Mehrzahl der Pulse der zweiten Schweißwellenform umfasst und wobei das Spitzenstromniveau jedes der Mehrzahl der Pulse für wenigstens entweder die erste Schweißwellenform oder die zweite Schweißwellenform zur Gänze während der Hintergrundabschnitte der anderen von entweder der ersten Schweißwellenform oder der zweiten Schweißwellenform auftritt.
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