DK152413B - Svejsesystem til tig-svejsning - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår elektronisk styring af startprocessen ved TIG-svejsning, hvor en wolframelektrode bringes til kortvarig berøring med et svejseemne og derefter løftes bort fra svejseemnet for at etablere en lysbue.

Kendte svejsesystemer til TIG-svejsning kan opdeles i to systemer afhængig af måden svejsningen startes på. Det ene system bruger skrabetænding, hvor lysbuen etableres ved at skrabe elektroden mod svejseemnet til gnist opstår. Denne metode bevirker dog, at der opstår "sug" i materialet ved start og stop, ligesom der afsættes wolfram-materiale på svejseemnet, hvilket betyder at svejsningen får en ringere kvalitet.

Desuden må svejseelektroden jævnligt udtages og slibes i facon. Et andet system foregår med en berøringsfri opstart ved hjælp af en højspændingsgenerator, som ved etablering af en gnist til svejseemnet starter lysbuen. Ulempen ved dette system er at gnisten vil køre rundt i en cirkel på svejseemnet, hvorved man ikke præcist kan kontrollere hvor svejsningen påbegyndes. Desuden er dette system meget kostbart.

Andre lysbuesvejsemetoder, som anvender afsmeltende svejseelektroder, har helt andre problemer ved skrabe-tænding. De metoder til lysbuetænding, som er beskrevet for disse svejsemetoder, og som anvender en kortvarig, kraftig energiimpuls, når elektroden berører svejseemnet, er helt uanvendelige ved TIG-svejsning.

Den kraftige energiimpuls ved kortslutningen, som er nødvendig for at smelte spidsen af en afsmeltende svejseelektrode og overfladen af svejseemnet, er tværtimod højst uønskelig ved TIG-svejsning, hvor den ville fremkalde en utilladelig forurening af emnets overflade med wolframsprøjt.

Fra engelsk patentskrift nr. 2.054.293 kendes et svej-sesystem hvor man modvirker skrabetændingens ulemper.

Ved dette system opnår man en blød opstart, ved at man tilkobler en høj spænding via en separat transformervikling med tilhørende ensretterdel, synkroniseret med netfrekvensen, hvorefter man, når lysbuen er etableret, elektronisk kobler om til et normalt, strømstignings-automatisk kredsløb, med en ny ensretterdel. Dette er imidlertid en ret kostbar metode til avanceret skrabe-tænding, som også inkluderer en dyr drosselspole. Ligeledes har brugeren mulighed for, at få et elektrisk stød, hvis man anvender tilsatsmateriale.

Engelsk patentskrift nr. 758.300 beskriver en lysbue-svejsemetode, hvor en afsmeltende elektrodetråd bringes til berøring med et svejseemne. Under denne berøring startes lysbuen ved hjælp af en kortvarig, kraftig kortslutningsstrøm, som er mindst det dobbelte af den forud indstillede svejsestrøm.

Tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.407.703 beskriver en ganske tilsvarende startmetode for en afsmeltende svejseelektrode med anvendelse af en kortvarig, høj kortslutningsstrøm under elektrodens berøring af arbejdsstykket.

Tysk offentliggørelsesskrift nr. 3.219.232 beskriver et elektronisk kredsløb til forbedring af svejsestrømmen fra en roterende svejsegenerator uden kommutator. Fig.

1 viser den karakteristiske strømkurve fra en generator med kommutator, når en afsmeltende elektrode bringes til berøring med et svejseemne. En tilstrækkelig kraftig e-nergiimpuls under kortslutningen er i stand til at smelte elektrodespidsen og overfladen af svejseemnet, således at der etableres en svejselysbue.

Fig. 2 viser tilsvarende den uønskede strømkurve for en svejsegenerator uden kommutator. Den smalle impuls af kortslutningsenergi er utilstrækkelig til at sikre lysbuetændingen. Fig. 4 viser, hvorledes dette forhold vil kunne forbedres ved at tilføje det opfundne elektroniske kredsløb.

De ovenfor beskrevne kortslutnings-startprocesser ville være højst uønskede ved TIG-svejsning, hvor den kraftige energiimpuls ville smelte elektrodespidsen og forårsage en kraftig wolframforurening af svejseemnet.

Strømmen i svejsekredsløbet, i de ovenfor beskrevne patentskrifter, bliver ikke afbrudt under startprocessen, og den anvendes ikke til styring af svejsestrømkilden.

Problemet ved TIG-svejsning er - i modsætning til andre lysbuesvejsemetoder - at opnå en "blød opstart" uden nogen kraftig energiimpuls, så længe wolframelektroden berører svejseemnet.

Dette problem er blevet effektivt løst ved den foreliggende opfindelse derved, at der ikke anvendes en høj spænding ved start, ligesom reguleringen foregår som en strømregulering.

Den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved, at der under berøring med svejseemnet sendes en lav kortslutningsstrøm, fortrinsvis på 3 - 8 A, gennem svejsekredsløbet, samt derved, at afbrydelsen af den nævnte kortslutningsstrøm anvendes til at styre svejsestrømkilden til at forøge strømmen i svejsekredsløbet til en værdi, som er højere end den forud indstillede strømstyrke for selve svejseprocessen, og derpå, efter en kort tidsperiode, at sænke strømstyrken, og derefter opregulere til den nævnte forud indstillede værdi.

Opfindelsen er endvidere karakteristisk ved, at enhver senere kontakt mellem wolframelektroden og svejseemnet under selve svejseprocessen anvendes til at styre svejsestrømkilden til øjeblikkelig at bringe strømmen i svejsekredsløbet tilbage til den i krav 1 nævnte lave kortslutningsstrømstyrke på fortrinsvis 3 - 8 A.

Når kontakten på svejsehåndtaget slippes, sker der en automatisk strømsænkning, hvilket bevirker, at svejsestrømmen langsomt sænkes til grundstrømsniveau, hvorefter svejsningen ophører. Strømsænkningsfunktionen bevirker, at man undgår "sug" i materialet.

Under svejseforløbet med forudindstillet svejsestrøm er det muligt ved trigning med brænderkontakt, at pulsere med svejsestrømmen for at styre smeltebadet. Kontrolkredsløbet regulerer ligeledes gasstrømningen i magnetventilen således, at man får både for- og efter-strømning af argon. Dette for at lette start, samt for at undgå iltning af elektroden under afkøling.

Opfindelsens fordele består i at "sug" undgås, og man på millimeter kan bestemme hvor svejsningen skal starte.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere beskrevet i henhold til tegningen som viser et blokdiagram til brug ved udøvelse af opfindelsen.

Svejsesystemet skal tilsluttes en thyristerstyret svejseensretter med internt grundstrømskredsløb. Svejseforløbet er beskrevet med funktionsomskifter 11 i stilling TIG-svejsning. Wolframelektroden på svejsehåndtaget 6 placeres på svejseemnet. Afbryder på svejsehåndtaget 1 betjenes, og holdekredsløb 2 aktiveres. Derved åbner magnet ventilen 3, og gasforstrømningstiden (kreds 4) begynder. Efter endt gasforstrømning aktiveres grundstrøms- kredsløb 5, der tænder for grundstrøm til elektroden 6. Når elektroden løftes ganske lidt fra svejseemnet aktiveres svejsebue og tomgangsspændingskontrol 7.

Denne aktiverer startpulskredsløb 8. Dette medfører, at svejsestrømskredsløb 9 kortvarigt hæver svejsestrømmen for at etablere en stabil svejselysbue. Efter at stabil lysbue er opnået, falder strømmen til lidt over grundstrømsværdi. Samtidig med at lysbuen etableres, starter svejselysbuekontrol 7 for strømstigningsautomatikken 10. Dette medfører, at svejsestrømmen i løbet af kort tid stiger til forudindstillet værdi - regulering 12.

Når man ønsker at stoppe svejseforløbet, afbrydes TIG-brænderkontakt 1, hvorved strømsænkningsreguleringen 10 begynder nedregulering gennem reguleringskredsløbet 9. Når regulering til grundstrømsniveau er nået, nulstilles holdekredsløb 2, hvorved grundstrømskredsløb 5 afbryder for grundstrømmen i svejseensretteren. Samtidig begynder gasefterstrømningstiden 4. Derefter afbrydes magnetventil 3 efter endt gasefterstrømning.

Denne efterstrømningstid hindrer iltning af elektroden under afkøling.

Ved anvendelse af systemet til hæftesvejsning stilles funktionsomskifter 11 i stilling hæftesvejsning. Svejseforløbet arbejder på samme måde, som ved TIG-svejs-ning, dog forkortes strømstignings- og strømsænkningsautomatikken - tiden til milisekunder.

Ved anvendelse af systemet til elektrodesvejsning stilles funktionsomskifter 11. i stilling elektrodesvejsning. Dette medfører, at grundstrømskredsløb 5 er konstant aktiveret. Strømstigningsautomatikken 10 samt gasreguleringskredsløb 4 er udkoblet. Man kan nu udføre normal elektrodesvejsning med tilkoblet udstyr.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til elektronisk styring af startprocessen ved TIG-svejsning, hvor en wolframelektrode bringes til kortvarig berøring med et svejseemne og derefter løftes bort fra svejseemnet for at etablere en lysbue, kendetegnet ved, at der under berøringen med svejseemnet sendes en lav kortslutningsstrøm, fortrinsvis på 3 - 8 A, gennem svejsekredsløbet, samt derved, at afbrydelsen af den nævnte kortslutningsstrøm anvendes til at styre svejsestrømkilden til at forøge strømmen i svejsekredsløbet til en værdi, som er højere end den forud indstillede strømstyrke for selve svejseprocessen, og derpå, efter en kort tidsperiode at sænke strømstyrken, og derefter opregulere til den nævnte forud indstillede værdi.

2. Fremgangsmåde til elektronisk styring ifølge krav 1, kendetegnet ved, at enhver senere kontakt mellem wolframelektroden og svejseemnet under selve svejseprocessen anvendes til at styre svejsestrømkilden til øjeblikkelig at bringe strømmen i svejsekredsløbet tilbage til den i krav 1 nævnte lave kortslutningsstrømstyrke på fortrinsvis 3 - 8 A.