FI97030B

Device and process for short circuit arc welding.

Abstract

The invention relates to a device and a process for reducing the spatter effect when welding and for improving the welding work, particularly in the case of semi-automatic short-circuit arc welding using a direct-current supply. The welding current flows as a function of the arc voltage while the welding wire is fed towards the workpiece from the holder, the welding wire being subjected to a series of welding cycles. Each welding cycle comprises an arc phase and a short-circuit phase. In the case of this kind of welding, the invention makes provision for the supply of a predetermined amount of energy to the welding wire during the arc phase in each welding cycle, the said amount of energy exceeding the amount of energy, whose energy level is known, which is required to melt a certain volume of metal at the end of the welding wire into a coherent globule (droplet) of molten metal. This constant energy is divided between the resistance heating of the free end of welding wire projecting beyond the welding-wire holder and the anode heating which is effected by the arc in the arc phase of the welding cycle. <IMAGE>

FI97030B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 7

Term

Term ended

Expired 7 November 2009, 16.9 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

17 claims: 10 independent, 7 dependent

  1. 1
    Patentkrav Patenttivaatimukset The claims 1. Apparatus for short-circuit arc welding, comprising a single direct current power supply (PS) which produces a welding current of varying current strength between the welding wire (10) and the molten current. 1. Anordning för kortslutningsbägsvetsning, med en enda likströmförsörjningsanordning (PS), vilken leder en svetsström med variabel strömstyrka tili ett arbetsstycke (12) 1. Laite oikosulkukaarihitsausta varten, joka käsittää yhden tasavirtateholähteen (PS), joka tuottaa virranvoimakkuudeltaan vaihtelevaa hitsausvirtaa hitsauslangan (10) ja sulan 5 through a metal spot on the workpiece (12), the welding wire extending a variable distance from its holder and subjected to a series of welding cycles (T1-T6) each including an arc phase (T3-T6-T2) during which the wire applied to the wire melts the wire end into a molten weld metal ball B), as well as the short-circuiting phase (T2-T3), during which this molten metal ball contacts the molten metal spot and then becomes after which the arc ignites to start the next welding cycle, characterized by a device (C2, C3, C5, C6) 5 metallitäplän läpi työkappaleeseen (12), jolloin hitsauslanka ulottuu pitimestään vaihtelevan etäisyyden päähän ja siihen kohdistuu sarja hitsausjaksoja (T1-T6), joista jokainen sisältää valokaarivaiheen (T3-T6-T2), jonka aikana lankaan syötetty energia sulattaa langan pään sulan hitsimetallin pallo loksi (B), sekä oikosulkuvaiheen (T2-T3), jonka aikana tämä sulametallipallo koskettaa sulaa metallitäplää ja sitten kuroutumalla muuttuu pisaraksi ja siirtyy irtoamalla, minkä jälkeen valokaari syttyy seuraavan hitsausjakson aloittamiseksi, tunnettu laitteesta (C2, C3, C5, C6) virtapulssin 5 via en svetsträd (10) och ett smältbad, varvid svetsträden utskjuter med variabelt avständ frän en häilare och är utsatt för en följd svetscykler (T1-T6), som var och en omfattar en ljusbägfas (T3-T6-T2), under vilken den svetsträden tillförda energin smälter trädänden tili en smältmetallkula 10 (B), och en kortslutningsfas (T2-T3), varunder smältmetallkulan kommer i kontakt med smältbadet och dä snörs in och avskiljs för droppövergäng, varpä ljusbägen tänds för den efterföljande svetscykeln, kännetecknad av en anordning (C2, C3, C5, Cg) för att alstra en strömpuls (100, 110) för att 15 (100, 110) for starting the arc phase and for determining the energy (Εψ) introduced into the welding wire from the device (120, 150, 152) during this current pulse (100, 110) and for stopping the current pulse (100, 110) when the introduced energy (vastaa) corresponds in advance specified energy value (Er). 15 (100, 110) aikaansaamiseksi valokaarivaiheen aloittamista varten sekä laitteesta (120, 150, 152) hitsauslankaan tämän virtapulssin (100, 110) aikana tuodun energian (Εψ) määrittämiseksi sekä virtapulssin (100, 110) lopettamiseksi, kun tuotu energia (Εψ) vastaa ennalta määrättyä energia-arvoa (Er). 15 päbörja ljusbägfasen och av en anordning (120, 150, 152) för att utröna den svetsträden (10) under strömpulsen (100, 110) tillförda energin (Ep) och för att avsluta strömpulsen (100, 110) , när den tillförda energin (Ep) motsvarar ett pä förhand bestämt energivärde (Er).
  2. 5
    Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy summing device (120, 150, 152) comprises a multiplier (120) for generating a watt signal (130) as an input of arc voltage (120) and welding current (124) and an integrator (150) (100, 110) integrates a watt signal (130) and provides a signal (164) indicating the energy supplied to the welding wire (10) during the arc phase. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että energioiden yhteenlaskulaite (120, 150, 152) käsittää kertojan (120) wattisignaalin (130) muodosta10 miseksi kaarijännitteen (120) ja hitsausvirran (124) tulona sekä integraattorin (150), joka ainakin koko virtapulssin (100, 110) ajalta integroi wattisignaalia (130) ja antaa signaalin (164), joka osoittaa hitsauslankaan (10) syötetyn energian valokaarivaiheen aikana. 5. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att energiadderaren (120, 150, 152) omfattar en multiplikator (120) för att alstra en wattsignal (130) ur 10 produkten av 1jusbägspänningen (120) och svetsströmmen (124) och har en integrator (150), vilken ätminstone under tidrymden för den totala strömpulsen (100, 110) integrerar wattsignalen (130) och avger en signal (164) som anger den energi som tillförs svetsträden (10) under 1jusbägfasen.
  3. 6
    Device according to one of the preceding claims, characterized by an energy setting device (C5, SW5) for keeping the electrical power supplied to the welding wire (10) constant during the plasma acceleration pulse section (100). 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu energianasettelulaitteesta (C5, SW5) hitsauslankaan (10) syötetyn sähkötehon pitämiseksi vakiona plasmankiihdytyspulssiosuuden (100) aikana. 6. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av en energiinställningsanordning (C5, SW5) för konstanthällning av den elektriska effekt som tillförs svetsträden (10) under tidrymden för plasmatillsatspulsdelen 20 (100).
  4. 7
    Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy setting devices (C5, SW5) operate in conjunction with a pulse width modulator (32) which switches the power switch (30). 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että energianasettelulaitteet (C5, SW5) toimivat yhdessä pulssinleveysmodulaattorin (32) kanssa, joka kytkee tehonkatkaisimen (30). 7. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att energiinställningsanordningen (05, SW5) samverkar med en pulslängdmodulator (32), som kopplar en 25 effektbrytare (30).
  5. 8
    Device according to one of the preceding claims, characterized in that the current pulse (100, 110) has a third pulse part following the second pulse part (110). 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että virtapulssissa (100, 110) on toista pulssiosaa (110) seuraava kolmas pulssiosa. 30 30 8. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att strömpulsen (100, 110) har en pä den andra pulsdelen (110) följande tredje pulsdel.
  6. 9
    Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first pulse part (100) of the current pulse (100, 110) is constant in duration. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että virtapulssin (100, 110) ensin ilmenevä pulssiosa (100) on kestoajaltaan vakio. 9. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att den först uppträdande pulsdelen (100) av strömpulsen (100, 110) är konstant tili sin längd. 35 10. Anordning enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknad av att den andra pulsdelen (110) av strömpulsen är konstant tili sin längd. 11. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av en anordning för att spärra adderaren (120, 150, 152) under svetscykelns kortslutningsfas. 5 12. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att svetscyklerna har en väsentligen konstant längd, att strömförsörjningsanordningen (PS) har en anordning för att mata en följd ingängsströmpulser över svetsträden (10) och arbetsstycket (12) med en pulsfrekvens (P)
  7. 11
    Device according to one of the preceding claims, characterized by a device for closing the summing device (120, 150, 152) during the short-circuit phase of the welding cycle. 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu laitteesta yhteenlaskulaitteen (120, 150, 152) sulkemiseksi hitsausjakson oikosulkuvaiheen ajaksi. 5 5 14. Anordning enligt nägot av de föregäende patentkraven, 20 kännetecknad av en omkopplingsanordning (40) för päverkan av svetsträden (10) och arbetsstycket (12) med ingängsströmpulserna (P) och en med omkopplingsanordningen parallell grenkrets (44) med hög impedans för att öppna omkopplingsanordningen (40) under kortslutningsfasen omedelbart innan smält25 metallkulan (B) stöts bort och ljusbägen tänds.
  8. 12
    Device according to one of the preceding claims, characterized in that the welding cycles have a substantially fixed length, that the power supply (PS) comprises means for supplying successive input current pulses across the wire (10) and the workpiece (12) at a pulse frequency (P) 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että hitsausjaksoilla on oleellisesti kiinteä pituus, että teholähde (PS) sisältää elimet toisiaan seuraavien tulovirtapulssien syöttämiseksi langan (10) ja työkappaleen (12) poikki pulssitaajuudella (P), joka on 10 substantially higher than the frequency of the welding cycle, and that the device comprises pulse width changing means (32) for adjusting the current flow between the welding wire (10) and the workpiece (12) during the welding cycle. 10 oleellisesti suurempi kuin hitsausjaksotaajuus, ja että laite käsittää pulssinleveyden muutoselimet (32) virran kulun asettelemiseksi hitsauslangan (10) ja työkappaleen (12) välillä hitsausjakson aikana. 15 15 15. Förfarande för kortslutningsbägsvetsning med användning av en enda likströmförsörjningsanordning, som matar en svetsström med variabel strömstyrka tili svetskretsen för en 30 med variabelt elektrodutstick pä en hällare anordnad svetsträd och ett svetsbad pä arbetsstycket, varvid svetsströmmen är beroende av en 1jusbägspänning och vid vilket förfarande svetsträden utsätts för en följd svetscykler, vilka omfattar en ljusbägfas, varunder den svetsträden tillförda energin 35 smälter svetsträdänden tili en smaltmetallkula, och en kortslutningsfas, varunder smältmetallkulan kommer i kontakt med svetsbadet och avskiljs, kännetecknat av att svetsträden (10) under ljusbägfasen i varje svetscykel päverkas med en pä förhand vald energi (Er), som överstiger det för smältningen av svetsträdänden (N) nödvändiga energivärdet.
  9. 14
    Device according to one of the preceding claims, 14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, 20 characterized by a switching member (40) for acting on the welding wire (10) and the workpiece (12) by input current pulses (P) and a branch circuit (44) connected in parallel with the switching member to open the switching member (40) immediately during the short-circuit phase 20 tunnettu vaihtokytkentäelimestä (40) hitsauslankaan (10) ja työkappaleeseen (12) vaikuttamista varten tulovirtapulsseilla (P) sekä vaihtokytkentäelimen rinnalle kytketystä haarapiiristä (44), jolla on suuri impedanssi vaihtokytkentäelimen (40) aukaisemiseksi oikosulkuvaiheen aikana välittömästi 25 before the molten metal ball (B) is pushed out and the arc ignites. 25 ennen kuin sulametallipallo (B) töytäistään pois ja valokaari syttyy. 17. Förfarande enligt patentkrav 15 eller 16, kännetecknat av att för addering av energin bildas en wattsignal (130) som momentan produkt av 1jusbägspänningen (122) och svetsströmmen (124), och att wattsignalen ätminstone under strömpulsens 25 (100, 110) längd (T3-T5) integreras för att erhälla en signal (164) vilken innehäller uppgift om den energi som under strömpulsens (100, 110) förlopp tillförs svetsträden (10).
  10. 15
    A method for short-circuit arc welding using a single DC power supply to supply different welding currents30 to a welding circuit consisting of a welding wire having a variable protrusion from the holder and a molten metal spot on the workpiece weld, the welding current depending on during which the energy supplied to the wire melts the wire end into a molten metal ball, and a short-circuit step during which the molten metal ball contacts the molten metal spot and detaches, characterized in that in each arc of the welding cycle the welding97030 wire (10) is affected by a preselected energy (Er) N) amount of energy required for smelting. 15. Menetelmä oikosulkukaarihitsausta varten, jossa käytetään yhtä tasavirtateholähdettä erisuuruisten hitsausvirto30 jen syöttämiseksi kulkemaan hitsauspiiriin, joka muodostuu hitsauslangasta, jolla on vaihteleva ulkonema pitimestä, ja työkappaleella olevan hitsin sulametallitäplästä, jolloin hitsausvirta riippuu valokaarijännitteestä ja jossa menetelmässä hitsauslankaan kohdistetaan toisiaan seuraavia hit35 sausjaksoja, jotka sisältävät valokaarivaiheen, jonka aikana lankaan syötetty energia sulattaa langan pään sulametallipalloksi, sekä oikosulkuvaiheen, jonka aikana sulametallipallo koskettaa sulaa metallitäplää ja irtoaa, tunnettu siitä, että jokaisen hitsausjakson valokaarivaiheessa hitsaus97030 lankaan (10) vaikuttaa sellainen ennalta valittu energiamäärä (Er), joka on suurempi kuin langan pään (N) sulattamiseen tarvittava energiamäärä. 5 5 18. Förfarande enligt nägot av patentkraven 15-17, känne30 tecknat av att den första strömnivän (104) inställs för att hälla wattsignalen (130) konstant under den första pulsdelen (100) .