DE517770C

DE517770C - Procedure for displaying the preheating time for electric arc welding

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Publication number: DE517770C
Application number: DEF66765D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-09-07
Filing date: 1928-09-07
Publication date: 1931-02-07

Description

Die Erfindung ist ein Verfahren zum Anzeigen der Vorwärmezeit bei der Lichtbogenschweißung. Der Lichtbogenschweißvorgang zerfällt zeitlich in zwei Abschnitte, und zwar in Lichtbogen und Kurzschluß. Wenn der Lichtbogen brennt, wird das Werkstück und die Elektrode für die eigentliche Schweißung vorgewärmt und auf Fließhitze gebracht. Deshalb nennt man diesen Zeitabschnitt die Vorwärmezeit. Ist in der Vorwärmezeit genügend Elektrodenmaterial verflüssigt, so berührt -der Elektrodentropfen das Werkstück. Der Lichtbogen verlöscht demzufolge, und die Elektrodenflüssigkeit ergießt sich auf dasThe invention is a method of displaying the preheat time in an arc weld. The arc welding process is divided into two parts, namely an arc and a short circuit. If the When the arc burns, the workpiece and the electrode are used for the actual weld preheated and brought to flowing heat. That is why this period of time is called the Preheating time. If enough electrode material has liquefied during the preheating time, touch it -the electrode drops the workpiece. The arc is therefore extinguished, and the Electrode fluid pours on the

>5 Werkstück. Damit hat die eigentliche Schweißung begonnen, und sie ist erst beendet, wenn kein Elektrodenstoff mehr abfließt und der Lichtbogen von selbst neu gezündet wird. Den Zeitabschnitt des Materialüberganges nennt man die Schweißzeit.> 5 workpiece. The actual welding has now started and is only finished when when no more electrode material flows off and the arc re-ignites by itself will. The time segment of the material transition is called the welding time.

Im ordentlichen Schweißverfahren mittelsIn the ordinary welding process using

Metallelektroden wechseln die Vorwärme-Metal electrodes change the preheating

■ und Schweißzeit derart schnell miteinander ab, daß eine Beobachtung der Zeitabschnitte meistens nur mit Hilfe des Oszillographen oder des Zeitdehnerfikns möglich ist, Die Erfindung gestattet eine dauernde Beobach-■ and welding time from each other so quickly that an observation of the time segments is mostly only possible with the help of the oscilloscope or the time stretching technique Invention allows permanent observation

:- tung der Zeitabschnitte mit den einfachsten Mitteln. Allerdings wird auf die Zerlegung des Arbeitsvorganges in eine Folge von Zeitabschnitten verzichtet. Statt dessen wird ein Mittelwert gewonnen, der das Verhältnis der Vorwärme- zur Schweißze.it anzeigt, und durch diese Verhältniszahl wird der wahre Wert der Vorwärmezeit für die praktischen Belange ausreichend genau angegeben.: - Manage the periods of time with the simplest means. However, on the decomposition of the work process is dispensed with in a series of periods of time. Instead, a Mean value obtained, which shows the ratio of preheating to welding time, and by this ratio becomes the true value of the preheating time for the practical Issues specified in sufficient detail.

Bei einem bekannten Meßgerät' erhält man eine solche Verhältniszahl durch die Messung der Schweißzeit. In diesem Falle muß eine Hilfsstromquelle den erforderlichen Meßstrom liefern. Bei der Erfindung wird die Vorwärmezeit gemessen, und zwar unter Benutzung des in der Schweißstromquelle erzeugten Stromes. Diese Vorteile werden dadurch erreicht, indem parallel zum Lichtbogen, in Reihe mit einem elektrischen, erst bei einer bestimmten Spannung ansprechenden Ventil (z. B. Glimmröhre) ein Meßinstrument geschaltet wird.In a known measuring device, such a ratio is obtained by measuring the welding time. In this case, an auxiliary power source must provide the required measuring current deliver. In the invention, the preheat time is measured using of the current generated in the welding power source. These advantages are achieved by parallel to the arc, in series with an electrical one that only responds at a certain voltage Valve (e.g. glow tube) a measuring instrument is switched.

Die Abb. 1 zeigt beispielsweise eine Schaltung für das Verfahren bei Wechselstrom. Die Abb. 2 gilt für die Anwendung des Gleichstromes. Auf die Stromart kommt es nicht an, weil für beide Stromarten ausreichende Mittel bekannt sind, um das Verfahren durchzuführen.For example, Fig. 1 shows a circuit for the alternating current method. Fig. 2 applies to the use of direct current. It does not depend on the type of current, because sufficient for both types of current Means are known to perform the procedure.

Die stark gezeichneten Leitungen α und b führen von der Schweißstromquelle zur Lichtbogenstelle c, wo sich die Metallelektrode "und das Werkstück befinden. Parallel zum Lichtbogen c, in Reihe mit einem elektrischen Ventil d ist ein Meßinstrument e, z. B. ein Amperemeter, eingeschaltet.The strongly drawn lines α and b lead from the welding power source to the arc point c, where the metal electrode ″ and the workpiece are located. Parallel to the arc c, in series with an electric valve d , a measuring instrument e, e.g. an ammeter, is switched on .

An der Lichtbogenstelle c gibt es drei Spannungszustände, nämlich die Kurzschlußspannung, weniger als etwa 10 Volt (Schweißzeit), die Lichtbogenspannung, mehr als 10 Volt (Vorwärmezeit), und die Leerlaufspannung, ebenfalls mehr als 10 Volt.There are three voltage states at the arc point c , namely the short-circuit voltage, less than about 10 volts (welding time), the arc voltage, more than 10 volts (preheating time), and the open circuit voltage, also more than 10 volts.

Das elektrische Ventil d ist derart eingerichtet, daß bei Spannungen unter etwa 10 Volt kein Strom aus dem Schweißstromkreis in den Meßstromkreis fließen kann. Außerdem besitzt das Ventil d die Eigen-The electric valve d is set up in such a way that no current can flow from the welding circuit into the measuring circuit at voltages below approximately 10 volts. In addition, valve d has the property

schaft, bei ausreichender Spannung· stets eine gleichbleibende Stromstärke durchzulassen. Es handelt sich also bei dem Ventil d um ein strombegrenztes Spannungsrelais, das nach Natur der Sache durch jede geeignete Vorrichtung, z.B. durch Glimm- oder Ionenröhren, dargestellt werden kann. Strom und Spannungsgrenze des Ventils d richten sich nach, den Spannüngszuständen bei der Abzweigung am Schweißstromkreis.shank, if there is sufficient voltage · to always let through a constant current strength. The valve d is therefore a current-limited voltage relay which, depending on the nature of the matter, can be represented by any suitable device, for example by glow or ion tubes. The current and voltage limit of valve d depend on the voltage states at the branching off at the welding circuit.

Bei dauerndem Kurzschluß fließt kein Meßstrom, weil die Netzspannung für das Ventil zu gering ist. Das Meßinstrument e zeigt den Wert »o«, denn die Vorwärmezeit beträgt ο °/₀ der Gesamtzeit.In the event of a permanent short circuit, no measuring current flows because the mains voltage for the valve is too low. The measuring instrument e shows the value »o«, because the preheating time is ο ° / _{0 of} the total time.

Bei dauerndem Lichtbogen steigt die Spannung im Netz so hoch, daß das Ventil einen konstanten Strom durchläßt, und dieser stellt das Instrument e auf den maximalen Betrag 100, denn mangels einer Schweißzeit beträgt die Vorwärmezeit 100 % der Gesamtzeit. Dieselbe Anzeige wird bei Leerlaufspannung angezeigt.If the arc continues, the voltage in the network rises so high that the valve lets a constant current through, and this sets the instrument e to the maximum amount 100, because in the absence of a welding time, the preheating time is 100% of the total time. The same display is shown for open circuit voltage.

Im ordentlichen Schweißverfahren kann niemals eine dauernde Lichtbogenzeit (Vorwärmezeit) eintreten. Deshalb bedeutet 100 °/₀ Vorwärmezeit immer Leerlauf. Soweit das Verhalten der Einrichtungen unter statischen Lichtbogenverhältnissen.In a proper welding process, a permanent arc time (preheating time) can never occur. Therefore 100 ° / ₀ preheating time always means idling. So much for the behavior of the facilities under static arcing conditions.

Unter dynamischen Verhältnissen, wenn geschweißt wird, fällt die Leerlaufzeit aus, und statt dessen setzt eine Folge an Kurzschlüssen und Lichtbogen ein. Das Ventil d gibt für die Zeiten des Lichtbogens, also in den Vorwärmezeiten, jedesmal einen Stromstoß von gleichbleibender Amperezahl. Die Vorwärmezeiten werden durch Kurzschlüsse abgelöst, also durch die Schweißzeiten, und in diesen Zeitabschnitten ist der Stromfluß durch den Meßstromkreis seitens des Ventils d unterbrochen. Das Meßinstrument e erhält also nach Maßgabe der Vorwärmezeiten zeitlich verschieden lange Stromstöße von gleicher Amperezahl, die durch zeitlich ver- *5 schieden lange stromlose Pausen unterbrochen sind.Under dynamic conditions, when welding, there is no idle time and instead a series of short circuits and arcing occurs. For the times of the arc, i.e. in the preheating times, valve d gives a current impulse of constant amperage each time. The preheating times are replaced by short circuits, i.e. by the welding times, and in these time segments the flow of current through the measuring circuit is interrupted by the valve d. In accordance with the preheating times, the measuring instrument e thus receives current impulses of the same amperage of different lengths, which are interrupted by pauses without current of different length.

Die Anzeige der mittleren Vorwärmezeit entsteht durch das Verhalten des Meßinstrumentes e. In diesem Beispiel ist es ein Amperemeter. Wurden die Vorwärme- und Schweißzeiten genau von gleicher Zeitdauer sein und langsam miteinander abwechseln, so würde der Zeiger des Amperemeters e zwischen ο und 100 °/₀ Anzeigenwert hin und her pendeln. Wird die Schaltfolge für die gleichbleibenden Zeitabschnitte vergrößert, so werden die Werte ο und 100 °/₀ vom Zeiger nicht mehr erreicht. Zufolge der Massenträgheit des Meßinstrumentensystems schwankt der Zeiger um den Wert 50 °/₀. Erreicht aber die Schaltfolge eine so hohe Geschwindigkeit, wie sie der abtropfende Stab bei der Lichtbogenstelle c hervorruft, so steht der Amperemeterzeiger auf 50 °/₀ still. Das bedeutet 50 °/₀ Vorwärmezeit, denn dieses Beispiel hat zur Bedingung, daß die Vorwärme- und Schweißzeiten gleich lang sind.The average preheating time is displayed by the behavior of the measuring instrument e. In this example it is an ammeter. If the preheating and welding times were of exactly the same duration and slowly alternated with one another, the pointer of the ammeter e would oscillate back and forth between ο and 100 ° / _{0 display value.} If the switching sequence is increased for the constant time segments, the values ο and 100 ° / _{0 are} no longer reached by the pointer. Due to the inertia of the measuring instrument system, the pointer fluctuates around the value 50 ° / ₀ . If, however, the switching sequence reaches a speed as high as that caused by the dripping rod at arc point c, the ammeter pointer stops _{at 50 ° / 0.} This means 50 ° / ₀ preheating time, because this example requires that the preheating and welding times are the same.

Wenn das Zeitenverhältnis durch das Verhalten des schweißenden Metallstabes andere Werte annimmt, also schwankt, so schwankt in gleichem Sinne auch der Zeiger des Amperemeters e. Deshalb ist die Erfindung eine Vorrichtung, um die Vorwärmezeit bei der elektrischen Lichtbogenschweißung anzuzeigen. If the time ratio assumes other values due to the behavior of the welding metal rod, i.e. if it fluctuates, then the pointer of the ammeter e fluctuates in the same way. Therefore, the invention is a device for displaying the preheating time in electric arc welding.

Die Vorwärmezeit ist ein Maß für die Einbrandtiefe bzw. für die Größe der Mischzone der Schweißverbindung. Sie ist deshalb geeignet, als Qualitätswert der Schweißung zu gelten. Außerdem wird bei konstantem Schweißstrom die Nahtlange eine lineare Funktion der gesamten Arbeitszeit. Wenn nun das Meßgerät e die Vorwärmezeit auf Zeitbasis registriert, so ist die Kurve ein Qualitätsbild der Schweißung, bezogen auf Zeit bzw. Nahtlänge. Mangelhafte Verbindungsstellen zufolge der Vorwärmung werden aber im Diagramm sichtbar, und aus der zugehörenden Diagrammlänge kann man leicht die mangelhaft geschweißte Stelle am Werkstück näher bezeichnen.The preheating time is a measure of the penetration depth or the size of the mixing zone of the welded joint. It is therefore suitable to be regarded as the quality value of the weld. In addition, with a constant welding current, the seam length becomes a linear function of the total working time. If the measuring device e now registers the preheating time on a time basis, the curve is a quality image of the weld in relation to time or seam length. However, defective connection points due to the preheating are visible in the diagram, and from the associated diagram length it is easy to identify the defective welded point on the workpiece in more detail.

An Stelle des Amperemeters kann auch ein Elektromotor angeschlossen werden. Die Umfangsgeschwindigkeit des Motorankers entspricht dann der sonst angezeigten Vorwärmezeit. Der Motor kann z. B. ein Zählwerk für die Motordrehzahlen treiben. Die Anzeige des Zählwerkes entspricht der Summe aller Vorwärmezeiten, die in der Beobadhtungszeit vorgekommen sind. Der Motor und das Amperemeter sind nur Beispiele dafür, daß jede geeignete Vorrichtung das Meßinstrument e ersetzen kann, denn auf die weiteren Funktionen dieses Gerätes kommt es eigentlich nicht an.An electric motor can also be connected in place of the ammeter. The circumferential speed of the motor armature then corresponds to the preheating time otherwise displayed. The engine can e.g. B. drive a counter for the engine speeds. The display of the counter corresponds to the sum of all preheating times that occurred in the observation time. The engine and the ammeter are just examples that any suitable device may replace the meter e, because on the other features of this device, it is actually not.

Claims

Claim:

Procedure for displaying the preheating time for electric arc welding, characterized in that parallel to the arc, in series with an electrical one, only at a certain one Voltage responsive valve (e.g. glow tube) is switched to a measuring instrument.

1 sheet of drawings