NL1020461C2

NL1020461C2 - Welding method and welding device.

Info

Publication number: NL1020461C2
Application number: NL1020461A
Authority: NL
Inventors: Wilhelmus Anthonius Brabander
Original assignee: Pol Elektronica
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-14
Also published as: AU2003224508A1; WO2003090966A1; EP1507622A1

Description

i 11

Titel: Laswerkwijze en lasinrichtingTitle: Welding method and welding device

De uitvinding heeft in zijn algemeen betrekking op het GMAW-lasproces (Gas Metal Arc Welding), ook aangeduid als het MIG-lasproces (Metal Inert Gas).The invention relates generally to the GMAW welding process (Gas Metal Arc Welding), also referred to as the MIG welding process (Metal Inert Gas).

Het GMAW-lasproces is algemeen bekend, en een uitvoerige 5 beschrijving daarvan kan hier achterwege worden gelaten. Bij wijze van voorbeeld wordt verwezen naar de internationale octrooipublicatie WO-02/04162, waar een beschrijving van het GMAW-lasproces en van een voor dat proces bruikbare apparatuur is gegeven. Volstaan wordt hier met op te merken, dat gebruik 10 wordt gemaakt van een lastoorts met een holle contactbuis, waardoorheen een continue toevoerdraad wordt geleid. De contactbuis maakt elektrisch contact met de draad. Er wordt een elektrische spanning aangelegd tussen de contactbuis en een metalen werkstuk, als gevolg waarvan een elektrische boog 15 ontstaat tussen het uiteinde van de draad en dat werkstuk, waardoor de draad afsmelt. Toevoermiddelen voeren continu nieuwe draad toe, hetgeen het afsmelten van de draad compenseert.The GMAW welding process is generally known, and a detailed description thereof can be omitted here. Reference is made by way of example to the international patent publication WO-02/04162, where a description of the GMAW welding process and of an equipment usable for that process is given. It suffices here to note that use is made of a welding torch with a hollow contact tube, through which a continuous supply wire is guided. The contact tube makes electrical contact with the wire. An electrical voltage is applied between the contact tube and a metal workpiece, as a result of which an electric arc arises between the end of the wire and that workpiece, causing the wire to melt. Feed means continuously supply new wire, which compensates for the melting of the wire.

Bij conventionele lastoortsen is de contactbuis 20 vervaardigd van koper of dergelijke. In de bovengenoemde octrooipublicatie stelt de onderhavige uitvinder een verbetering voor, die er in bestaat een contactbuis te voorzien van een hulpelektrode van een boogbestendig materiaal, bijvoorbeeld koolstof of grafiet, liefst in de vorm 25 van een mantel die zich uitstrekt tot voorbij de contactbuis. Hierdoor wordt onder meer het voordeel bereikt, dat de boog enige tijd kan branden tussen de hulpelektrode en het werkstuk om aldus het werkstuk voor te warmen zonder dat de lasdraad afsmelt. Voorts wordt hierdoor een bescherming geboden tegen 30 schade ten gevolge van een vastlopende lasdraad.In conventional welding torches, the contact tube 20 is made of copper or the like. In the above-mentioned patent publication, the present inventor proposes an improvement which consists in providing a contact tube with an auxiliary electrode of an arc-resistant material, for example carbon or graphite, preferably in the form of a jacket extending beyond the contact tube. Among other things, this achieves the advantage that the arc can burn for some time between the auxiliary electrode and the workpiece so as to preheat the workpiece without the welding wire melting. Furthermore, this offers protection against damage as a result of a jammed welding wire.

In de bovengenoemde octrooipublicatie beschrijft de onderhavige uitvinder een startprocedure, waarbij eerst een primaire GMAW-boog wordt gestart tussen het werkstuk en het uiteinde van de GMAW-draad, waartoe de GMAW-draad tijdens de 2 startprocedure uitsteekt uit de contactbuis. De draadtoevoer-middelen zijn daarbij uitgeschakeld, zodat het uitstekende GMAW-draadgedeelte afsmelt door de primaire GMAW-boog, totdat de primaire GMAW-boog het uiteinde van de hulpelektrode 5 bereikt. Na een voldoende voorwarmtijd worden de draadtoevoer-middelen ingeschakeld en een secundaire GMAW-boog kan branden tussen het werkstuk en het uiteinde van de GMAW-draad, waarmee het daadwerkelijke lasproces start.In the above-mentioned patent publication, the present inventor describes a starting procedure, wherein first a primary GMAW arc is started between the workpiece and the end of the GMAW wire, for which purpose the GMAW wire protrudes from the contact tube during the starting procedure. The wire feed means are thereby switched off so that the protruding GMAW wire portion melts through the primary GMAW arc until the primary GMAW arc reaches the end of the auxiliary electrode 5. After a sufficient pre-heating time, the wire feed means are switched on and a secondary GMAW arc can burn between the workpiece and the end of the GMAW wire, which starts the actual welding process.

De onderhavige uitvinding beoogt een verdere verbetering 10 te verschaffen voor de in WO02/04162 voorgestelde werkwijze. Voorts beoogt de onderhavige uitvinding een stroombron te verschaffen, die is aangepast aan het uitvoeren van die werkwijze.The present invention aims to provide a further improvement for the method proposed in WO02 / 04162. A further object of the present invention is to provide a power source adapted to the performance of that method.

Bij de bekende werkwijze zoals hierboven omschreven, 15 waarbij de GMAW-draad tijdens de startprocedure uitsteekt uit de contactbuis en dan tot in de contactbuis wordt teruggetrokken, kan het voorkomen dat het vloeibare uiteinde van de GMAW-draad in de contactbuis problemen veroorzaakt. Om dit probleem te vermijden, wordt thans voorgesteld om de GMAW-20 draad in de contactbuis terug te trekken voordat de boog gestart wordt. Aldus wordt de primaire boog gestart tussen de hulpelektrode en het werkstuk. Na afloop van het lasproces, wanneer de boog wordt uitgeschakeld, worden de draadtoevoer-middelen in omgekeerde richting aangedreven om de GMAW-draad 25 terug te trekken in de contactbuis, zodat het systeem klaar is voor een nieuwe start.In the known method as described above, wherein the GMAW wire protrudes from the contact tube during the starting procedure and then is retracted into the contact tube, it may occur that the liquid end of the GMAW wire causes problems in the contact tube. To avoid this problem, it is now proposed to withdraw the GMAW-20 wire in the contact tube before the arc is started. The primary arc is thus started between the auxiliary electrode and the workpiece. At the end of the welding process, when the arc is turned off, the wire feed means is driven in the reverse direction to retract the GMAW wire 25 into the contact tube so that the system is ready for a new start.

Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door 30 de hiernavolgende beschrijving onder verwijzing naar de tekeningen, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, en waarin: figuur 1 schematisch een lastoorts toont; de figuren 2A-C opeenvolgende stadia van een door de 35 onderhavige uitvinding voorgesteld lasproces illustreren; de figuren 3A-B verschillende karakteristieken van een stroombron illustreren.These and other aspects, features and advantages of the present invention will be further clarified by the following description with reference to the drawings, in which like reference numerals indicate like or similar parts, and in which: figure 1 schematically shows a welding torch; Figures 2A-C illustrate successive stages of a welding process proposed by the present invention; Figures 3A-B illustrate different characteristics of a current source.

33

Figuur 1 toont schematisch een lastoorts 1, die gelijk kan zijn aan de lastoorts zoals voorgesteld in W002/04162. De lastoorts 1 omvat een contactbuishouder 2 met een daarin geschroefde contactbuis 3. De contactbuishouder 2 en de 5 contactbuis 3 zijn vervaardigd van een elektrisch goed geleidend materiaal, zoals bijvoorbeeld messing. Om de contactbuis 3 is een buisvormige, van koolstof of grafiet vervaardigde hulpelektrode 8 aangebracht, die door een U-vormige klembeugel 9 is bevestigd aan de contactbuis 3.Figure 1 shows schematically a welding torch 1, which can be the same as the welding torch as represented in WO 02/04162. The welding torch 1 comprises a contact tube holder 2 with a contact tube 3 screwed into it. The contact tube holder 2 and the contact tube 3 are made of an electrically conductive material, such as, for example, brass. Arranged around the contact tube 3 is a tubular auxiliary electrode 8 made of carbon or graphite, which is attached to the contact tube 3 by a U-shaped clamping bracket 9.

10 In de contactbuishouder 2 zijn koelwaterkanalen 4 en schermgaskanalen 5 aangebracht. Concentrisch met de contactbuis 3 is een gascup 6 gemonteerd, die eveneens van elektrische geleidend materiaal zoals bijvoorbeeld messing is vervaardigd, maar door een isolatiemantel 7 elektrisch 15 geïsoleerd is ten opzichte van de contactbuishouder 2.Cooling water channels 4 and shielding gas channels 5 are provided in the contact housing holder 2. Concentrically with the contact tube 3, a gas cup 6 is mounted, which is also made of electrically conductive material such as, for example, brass, but is electrically insulated relative to the contact tube holder 2 by an insulating jacket 7.

Een GMAW-lasdraad 10 wordt door bestuurbare draadtoevoer-middelen 20 door de contactbuis 3 heen getransporteerd, waarbij de lasdraad 10 elektrisch contact maakt met de contactbuis 3. De bestuurbare draadtoevoermiddelen 20 kunnen 20 in hoofdzaak gelijk zijn aan op zich bekende draadtoevoermiddelen 20, en zijn daarom ter wille van de eenvoud slechts schematisch weergegeven in de figuur. Belangrijk is, dat de draadtoevoermiddelen 20 geschikt zijn om de draad 10 door de contactbuis 3 te duwen, maar ook om de draad 10 in de 25 tegenovergestelde richting te transporteren. Deze eigenschap van de draadtoevoermiddelen 20 zal worden aangeduid door de term "omkeerbare" draadtoevoermiddelen.A GMAW welding wire 10 is transported through controllable wire feed means 20 through the contact tube 3, the welding wire 10 making electrical contact with the contact tube 3. The controllable wire feed means 20 can be substantially the same as wire feed means 20 known per se, and therefore, for the sake of simplicity, only schematically shown in the figure. It is important that the wire feed means 20 are suitable for pushing the wire 10 through the contact tube 3, but also for transporting the wire 10 in the opposite direction. This property of the wire feed means 20 will be indicated by the term "reversible" wire feed means.

Een bestuurbare stroombron 100 heeft een positieve aansluiting 101 die verbonden is met de contactbuishouder 2, 30 en een negatieve aansluiting 102 die verbonden is met een werkstuk W. De bestuurbare stroombron 100 is ingericht om te kunnen werken in ten minste twee verschillende bedrijfs-toestanden, zoals later uitgebreider zal worden uitgelegd.A controllable current source 100 has a positive terminal 101 which is connected to the contact housing holder 2, 30 and a negative terminal 102 which is connected to a workpiece W. The controllable current source 100 is adapted to be able to work in at least two different operating states, as will be explained in more detail later.

Een besturingsorgaan 50 is voorzien van één of meerdere 35 bedieningsknoppen 51, die bediend wordt/worden door een lasser. In het geval van handmatig lassen kunnen de bedieningsknoppen 51 bevestigd zijn aan of onderdeel zijn van de lastoorts 1, zoals op zich bekend.A control member 50 is provided with one or more control buttons 51, which is / are operated by a welder. In the case of manual welding, the control buttons 51 may be attached to or part of the welding torch 1, as is known per se.

44

Het besturingsorgaan 50 heeft een eerste stuuruitgang 52 die gekoppeld is met de draadtoevoermiddelen 20; het besturingsorgaan 50 is ingericht voor het genereren van een eerste stuursignaal SI bij zijn eerste stuuruitgang 52, voor 5 het besturen van de werking van de draadtoevoermiddelen 20.The controller 50 has a first control output 52 which is coupled to the wire feed means 20; the control member 50 is adapted to generate a first control signal S1 at its first control output 52, for controlling the operation of the wire feed means 20.

Het besturingsorgaan 50 heeft een tweede stuuruitgang 53 die gekoppeld is met de stroombron 100; het besturingsorgaan 50 is ingericht voor het genereren van een tweede stuursignaal S2 bij zijn tweede stuuruitgang 53, voor het besturen van de 10 werking van de stroombron 100.The controller 50 has a second control output 53 which is coupled to the power source 100; the controller 50 is adapted to generate a second control signal S2 at its second control output 53, for controlling the operation of the current source 100.

Het GMAW-lasproces wordt op zich bekend verondersteld, en zal hier niet uitgebreid worden uitgelegd; volstaan wordt met te verwijzen naar de bespreking in W002/04162. Voorts wordt voor een uitgebreidere bespreking van de constructie en 15 werking van de lastoorts 1 verwezen naar de bespreking in W002/04162. De in W002/04162 beschreven details worden door verwijzing geacht hierin te zijn geïncorporeerd.The GMAW welding process is assumed to be known per se, and will not be explained in detail here; it is sufficient to refer to the discussion in W002 / 04162. Furthermore, for a more extensive discussion of the construction and operation of the welding torch 1, reference is made to the discussion in WO 02/04162. The details described in WO 02/04162 are incorporated herein by reference.

Thans zal de door de onderhavige uitvinding voorgestelde 20 werkwijze worden uitgelegd onderverwijzing naar de figuren 2A-C, die opeenvolgende stadia illustreren van de werkwijze.The method proposed by the present invention will now be explained with reference to Figs. 2A-C, which illustrate successive stages of the method.

In deze figuren zijn steeds alleen, op grotere schaal dan in figuur 1, de contactbuis 3, de hulpelektrode 8, en het vrije uiteinde 10a van de lasdraad 10 weergegeven, alsmede een 25 gedeelte van een lasboog 30.In these figures only, on a larger scale than in Figure 1, the contact tube 3, the auxiliary electrode 8, and the free end 10a of the welding wire 10 are shown, as well as a part of a welding arc 30.

Als eerste stap wordt verzekerd, dat de lasdraad 10 is teruggetrokken in de contactbuis 3, zoals geïllustreerd in figuur 2A. Voorts wordt verzekerd, dat er in voldoende mate koelwater en schermgas met de juiste samenstelling wordt 30 toegevoerd naar de lastoorts 1, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn.As a first step, it is ensured that the welding wire 10 has been withdrawn into the contact tube 3, as illustrated in Figure 2A. Furthermore, it is ensured that cooling water and shielding gas with the correct composition are supplied to the welding torch 1 to a sufficient extent, as will be clear to a person skilled in the art.

Dan wordt als tweede stap een voorwarmboog 30A ontstoken tussen de hulpelektrode 8 en het (niet in figuur 2 weergegeven) werkstuk. Dat ontsteken kan plaatsvinden op de 35 gebruikelijke manier, door kortsluiting tussen de hulpelektrode 8 en het werkstuk of door het aanleggen van hoogspannings-ontsteekpulsen tussen de hulpelektrode 8 en het werkstuk. Hoogspannings-ontsteekpulsen kunnen worden aangelegd met een separate ontsteekhulpbron, parallel geschakeld aan de 5 stroombron 100, of de stroombron 100 kan zelf zijn ingericht voor het opwekken van dergelijke pulsen, zoals beschreven in de genoemde publicatie.Then, as a second step, a pre-heating arc 30A is fired between the auxiliary electrode 8 and the workpiece (not shown in Figure 2). This ignition can take place in the usual manner, by short-circuiting between the auxiliary electrode 8 and the workpiece or by applying high-voltage ignition pulses between the auxiliary electrode 8 and the workpiece. High-voltage firing pulses can be applied with a separate firing auxiliary source, connected in parallel to the current source 100, or the current source 100 itself can be arranged for generating such pulses, as described in the said publication.

Hierbij zijn de draadtoevoermiddelen 20 nog 5 uitgeschakeld. In het geval van handbesturing zal een lasser de stroombron 100 inschakelen in een eerste bedrijfstoestand zonder de draadtoevoermiddelen 20 in te schakelen. In het geval van besturing door het besturingsorgaan 50 zal de lasser een startknop 51 bedienen, waarop het besturingsorgaan 50 10 reageert door een stuursignaal S2 te sturen naar de stroombron 100 om deze in te schakelen in een eerste bedrijfstoestand, zonder een stuursignaal Sl te sturen naar de draadtoevoermiddelen 20.The wire feed means 20 are then still switched off. In the case of manual control, a welder will switch on the power source 100 in a first operating condition without switching on the wire feed means 20. In the case of control by the control member 50, the welder will operate a start button 51, to which the control member 50 responds by sending a control signal S2 to the power source 100 to switch it on in a first operating state, without sending a control signal S1 to the wire feed means 20.

In de eerste bedrijfstoestand heeft de stroombron 100 een 15 dalende karakteristiek 31, zoals geïllustreerd in figuur 3A. Figuur 3A is een grafiek van uitgangs-spanning (verticaal) tegen uitgangs-stroom (horizontaal) van de stroombron 100; voor verschillende booglengten stelt zich een werkpunt in op de in de grafiek getoonde lijn 31. Deze lijn 31 maakt een hoek 20 met de horizontale as, die erg groot kan zijn, tot vrijwel 90°, in welk geval ook gesproken wordt van een verticale karakteristiek. Zoals bij deskundigen bekend, en zoals uitgelegd in de genoemde publicatie, gedraagt de bron 100 zich dan als 'een stroombron met een vrijwel constante stroom-25 sterkte, zoals toegepast bij het TIG-lasproces. De lastoorts gedraagt zich in deze eerste bedrijfstoestand derhalve als een TIG-toorts, om welke reden deze eerste bedrijfstoestand ook wordt aangeduid als TIG-mode, met dien verstande dat bij voorkeur de plus aan de elektrode ligt.In the first operating state, the current source 100 has a falling characteristic 31, as illustrated in Figure 3A. Figure 3A is a graph of output voltage (vertical) against output current (horizontal) of the current source 100; for different arc lengths a working point is set on the line 31 shown in the graph. This line 31 makes an angle 20 with the horizontal axis, which can be very large, up to almost 90 °, in which case a vertical characteristic is also referred to. . As is known to those skilled in the art, and as explained in said publication, the source 100 then behaves as a current source with a substantially constant current intensity as used in the TIG welding process. The welding torch therefore behaves in this first operating state as a TIG torch, for which reason this first operating state is also referred to as TIG mode, provided that the plus is preferably at the electrode.

30 Afhankelijk van de omstandigheden en de wensen van de lasser kan in deze eerste bedrijfstoestand de stroomsterkte zijn ingesteld op een waarde in de orde van 100 - 300 A.Depending on the circumstances and the wishes of the welder, in this first operating condition the current intensity can be set to a value in the order of 100 - 300 A.

In deze toestand wordt het werkstuk verwarmd door de 35 voorwarmboog 30A, zonder dat er materiaal van de lasdraad 10 afsmelt. Wanneer het werkstuk in voldoende mate is voorverwarmd, wordt overgeschakeld naar de tweede bedrijfstoestand van de stroombron 100, en worden de draadtoevoermiddelen 20 ingeschakeld om lasdraad 10 toe te voeren.In this state, the workpiece is heated by the pre-heating arc 30A, without any material melting from the welding wire 10. When the workpiece is sufficiently preheated, the second operating state of the power source 100 is switched over and the wire feed means 20 are switched on to feed welding wire 10.

* 6* 6

Het omschakelmoment kan gekozen worden in afhankelijkheid van de temperatuur van het werkstuk, of de grootte van het gevormde smeltbad, of dergelijke, hetzij door toepassing van geschikte detectoren, hetzij op basis van visuele waarneming 5 door een lasser. In het geval van handbesturing zal een lasser de stroombron 100 omschakelen naar de tweede bedrijfstoestand en de draadtoevoermiddelen 20 inschakelen. In het geval van besturing door het besturingsorgaan 50 zal de lasser een omschakelknop 51 bedienen, waarop het besturingsorgaan 50 10 reageert door een stuursignaal S2 te sturen naar de stroombron 100 om deze om te schakelen naar de tweede bedrijfstoestand, en tevens een stuursignaal SI te sturen naar de draadtoevoermiddelen 20 om deze in te schakelen in de richting "toevoeren".The switching moment can be selected in dependence on the temperature of the workpiece, or the size of the melt bath formed, or the like, either by the use of suitable detectors or on the basis of visual observation by a welder. In the case of manual control, a welder will switch the power source 100 to the second operating state and switch on the wire feed means 20. In the case of control by the control member 50, the welder will operate a switch button 51, to which the control member 50 responds by sending a control signal S2 to the power source 100 to switch it to the second operating state, and also controlling a control signal S1 to the wire feed means 20 to turn it on in the "feed" direction.

15 Het omschakelmoment kan echter ook gekozen worden als een vooraf-bepaalde tijd na het inschakelmoment, of als een vooraf-bepaalde tijd na het ontsteken van de voorwarmboog 30A. Geschikte waarden daarvoor liggen bijvoorbeeld in het bereik van 10 ms tot 1 sec, afhankelijk van de omstandigheden, zoals 20 bijvoorbeeld de dikte van het werkstuk. In het geval van besturing door het besturingsorgaan 50 zal de lasser dan alleen een startknop 51 hoeven te bedienen. Het besturingsorgaan 50 reageert door een stuursignaal S2 te sturen naar de stroombron 100 om deze in te schakelen in de eerste 25 bedrijfstoestand, deze situatie vervolgens gedurende de genoemde voorafbepaalde tijd vast te houden, en vervolgens een stuursignaal S2 te sturen naar de stroombron 100 om deze om te schakelen naar de tweede bedrijfstoestand, en tevens een stuursignaal SI te sturen naar de draadtoevoermiddelen 20 om 30 deze in te schakelen in de richting "toevoeren".However, the switching moment can also be selected as a predetermined time after the switching-on moment, or as a predetermined time after the ignition of the pre-heating arc 30A. Suitable values for this are, for example, in the range of 10 ms to 1 second, depending on the circumstances, such as, for example, the thickness of the workpiece. In the case of control by the control member 50, the welder will then only have to operate a start button 51. The controller 50 responds by sending a control signal S2 to the power source 100 to switch it on in the first operating condition, then to hold this situation for the said predetermined time, and then to send a control signal S2 to the power source 100 to to switch to the second operating state, and also to send a control signal S1 to the wire feed means 20 to turn it on in the "feed" direction.

Indien het ontstekingstijdstip wordt genomen als startpunt van de genoemde voorafbepaalde tijd, is het stuur-orgaan 50 voorzien van een sense-ingang 54 voor het daarom aansluiten van een boogstroomdetector 55; aangezien dergelijke 35 boogstroomdetectoren op zich bekend zijn, en bij voorbeeld besproken in de genoemde octrooipublicatie, is de boogstroomdetector 55 slechts schematisch weergegeven in figuur 1, en is het niet nodig om hier de constructie en werking daarvan uitgebreid te bespreken.If the ignition time is taken as the starting point of the said predetermined time, the control means 50 is provided with a sense input 54 for therefore connecting an arc current detector 55; since such arc current detectors are known per se, and are discussed, for example, in the aforementioned patent publication, the arc current detector 55 is only shown schematically in Figure 1, and it is not necessary here to extensively discuss the construction and operation thereof.

Ui, ; 7Ui; 7

Figuur 2B illustreert de tweede bedrijfstoestand. De lasdraad 10 steekt uit uit de contactbuis 2 en uit de hulpelektrode 8, een lasboog 30B brandt tussen het uiteinde 10a van de lasdraad 10 en het werkstuk, en het uiteinde 10a 5 van de lasdraad 10 smelt af, zodat druppels 10b gevormd worden die worden toegevoerd naar het lasbad. Het afsmelten van de lasdraad 10 wordt gecompenseerd door het toevoeren van de lasdraad 10 door de draadtoevoermiddelen 20.Figure 2B illustrates the second operating state. The welding wire 10 protrudes from the contact tube 2 and from the auxiliary electrode 8, a welding arc 30B burns between the end 10a of the welding wire 10 and the workpiece, and the end 10a 5 of the welding wire 10 melts, so that drops 10b are formed which are formed fed to the welding bath. The melting of the welding wire 10 is compensated by the feeding of the welding wire 10 by the wire feeding means 20.

In deze tweede bedrijfstoestand heeft de stroombron 100 10 een in hoofdzaak horizontale karakteristiek 32, zoals geïllustreerd in figuur 3B. Zoals bij deskundigen bekend, en zoals uitgelegd in de genoemde publicatie, gedraagt de bron 100 zich dan als een stroombron met een vrijwel constante hoogspanning, zoals conventioneel toegepast bij het GMAW-lasproces. De 15 lastoorts gedraagt zich in deze tweede bedrijfstoestand derhalve als een conventionele GMAW-toorts, om welke reden deze tweede bedrijfstoestand ook wordt aangeduid als GMAW-mode.In this second operating state, the current source 100 has a substantially horizontal characteristic 32, as illustrated in Figure 3B. As is known to those skilled in the art, and as explained in said publication, the source 100 then behaves as a current source with a substantially constant high voltage, as conventionally used in the GMAW welding process. The welding torch therefore behaves in this second operating state as a conventional GMAW torch, for which reason this second operating state is also referred to as GMAW mode.

In deze tweede bedrijfstoestand kan de stroomsterkte in 20 de orde van ongeveer 125 A (bijvoorbeeld bij dunne plaat) tot in de orde van ongeveer 400 A (snel vullen van naden bij zware werkstukken) bedragen, afhankelijk van de omstandigheden.In this second operating condition, the current strength can be in the order of about 125 A (for example with thin sheet) to the order of about 400 A (fast filling of seams on heavy workpieces), depending on the circumstances.

De stroombron 100 is derhalve een bestuurbare stroombron 25 met omschakelbare karakteristiek. De stroombron 100 heeft een stuuringang 103 voor het ontvangen van een stuursignaal S2 van een stuurorgaan 50. De stroombron 100 is ingericht om, in respons op het ontvangen van een geschikt stuursignaal S2, in te schakelen in een door het stuursignaal S2 bepaalde modus, 30 of uit te schakelen. Een dergelijke bestuurbare stroombron met omschakelbare karakteristiek is op zich bekend, en de constructie en werking daarvan zal daarom hier niet nader worden uitgelegd.The current source 100 is therefore a controllable current source 25 with switchable characteristic. The current source 100 has a control input 103 for receiving a control signal S2 from a control member 50. The current source 100 is adapted to switch, in response to receiving a suitable control signal S2, into a mode determined by the control signal S2, or off. Such a controllable current source with switchable characteristic is known per se, and the construction and operation thereof will therefore not be further explained here.

35 Wanneer het einde van het lasproces bereikt is, wordt als derde stap de boog uitgeschakeld. Volgens een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding wordt daarbij tevens het uiteinde 10a van de draad 10 teruggetrokken in de contactbuis 3, zoals in figuur 2C aangeduid door pijl 11. In het geval van 8 handbesturing zal een lasser de stroombron 100 uitschakelen en de draadtoevoermiddelen 20 gedurende korte tijd in omgekeerde richting schakelen. In het geval van besturing door het besturingsorgaan 50 zal de lasser een stopknop 51 bedienen, 5 waarop het besturingsorgaan 50 reageert door een stuursignaal S2 te sturen naar de stroombron 100 om deze uit te schakelen, en tevens een stuursignaal SI te sturen naar de draadtoevoermiddelen 20 om deze kort in te schakelen in de richting "terugtrekken", en daarna de draadtoevoermiddelen 20 10 uitschakelen.When the end of the welding process is reached, the arc is switched off as a third step. According to an important aspect of the present invention, the end 10a of the wire 10 is also withdrawn into the contact tube 3, as indicated by arrow 11 in Figure 2C. In the case of 8 manual control, a welder will switch off the power source 100 and the wire supply means 20. switch in the reverse direction for a short time. In the case of control by the control member 50, the welder will operate a stop button 51, to which the control member 50 responds by sending a control signal S2 to the power source 100 to switch it off, and also sending a control signal S1 to the wire feed means 20 to switch it on briefly in the "retract" direction, and then switch off the wire feed means.

Hierbij kunnen de draadtoevoermiddelen 20 gedurende een voorafbepaalde tijd worden ingeschakeld in de richting "terugtrekken". Bij voorkeur echter zijn de draadtoevoermiddelen 20 ingericht om, in respons op het ontvangen van een 15 terugtrek-commandosignaal SI, de draad terug te trekken over een voorafbepaalde afstand. Deze voorafbepaalde terugtrek-afstand is zodanig gekozen dat, bij normaal gebruik en de daarbij horende normale uitsteeklengte d van de draad 10 uit de contactbuis 3, het uiteinde 10a van de draad 10 met 20 zekerheid wordt teruggetrokken tot in de contactbuis 3, terwijl anderzijds voorkomen wordt dat de draad 10 wordt teruggetrokken uit de toorts 1.The wire feed means 20 can herein be switched on in the "retract" direction for a predetermined time. Preferably, however, the wire feed means 20 are adapted to retract the wire over a predetermined distance in response to receiving a withdrawal command signal S1. This predetermined withdrawal distance is chosen such that, under normal use and the associated normal projection length d of the wire 10 from the contact tube 3, the end 10a of the wire 10 is withdrawn with certainty into the contact tube 3, while on the other hand occurring the wire 10 is withdrawn from the torch 1.

Het terugtrekken kan langzaam gebeuren, en/of in gang worden gezet enige tijd nadat de boog 30B gestopt is door 25 uitschakelen van de stroombron 100. De mogelijkheid bestaat dan echter, dat aan het uiteinde van de lasdraad 10 een bolvormige druppel met diameter groter dan de draaddiameter stolt, zodat het in de contactbuis 3 terugtrekken van de lasdraad 10 wordt verhinderd. Het starten van een volgende las 30 kan dan pas gebeuren nadat het uiteinde van de lasdraad 10 is afgeknipt, hetgeen ongemakkelijk is en tijd kost. Het terugtrekken gebeurt daarom bij voorkeur relatief snel, direct wanneer de stroombron wordt uitgeschakeld, zodat een dergelijke druppel nog voldoende vloeibaar is om bij het 35 terugtrekken vervormd te worden door de contactbuis 3 en/of de hulpelektrode 8.The retraction can be slow and / or triggered some time after the arc 30B has been stopped by switching off the power source 100. However, it is possible that at the end of the welding wire 10 a spherical droplet with a diameter greater than the wire diameter solidifies, so that withdrawal of the welding wire 10 into the contact tube 3 is prevented. The start of the next weld 30 can only happen after the end of the welding wire 10 has been cut off, which is uncomfortable and takes time. The withdrawal is therefore preferably done relatively quickly, immediately when the current source is switched off, so that such a drop is still sufficiently liquid to be distorted by the contact tube 3 and / or the auxiliary electrode 8 during the withdrawal.

1 )'! r i - i 5 91) '! r i - i 5 9

Nadat het lasproces is beëindigd op de beschreven manier, is de apparatuur direct klaar voor het starten van een nieuw lasproces.After the welding process has been completed in the manner described, the equipment is immediately ready to start a new welding process.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse varianten en modificaties mogelijk zijn binnen de beschermingsomvang van de 10 uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.It will be clear to a person skilled in the art that the invention is not limited to the exemplary embodiments discussed above, but that various variants and modifications are possible within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat het besturingsorgaan en de stroombron geïntegreerd zijn tot een enkele eenheid. Zelfs is het mogelijk dat het besturingsorgaan, de draad-toevoermiddelen en de stroombron geïntegreerd zijn tot een 15 enkele eenheid.For example, it is possible that the controller and the power source are integrated into a single unit. It is even possible that the control member, the wire feed means and the power source are integrated into a single unit.

Voorts is het binnen het kader van de onderhavige uitvinding mogelijk dat het besturingsorgaan afwezig is, en dat de door de onderhavige uitvinding voorgestelde werkwijze door een lasser wordt uitgevoerd door een handbediening van de 20 draadtoevoermiddelen en de stroombron.Further, within the scope of the present invention, it is possible that the control member is absent, and that the method proposed by the present invention is performed by a welder by manual operation of the wire feed means and the power source.

Voorts is het mogelijk dat de hulpelektrode 8 die de contactelektrode 3 beschermt tegen de boog 30, is uitgevoerd als een om de contactelektrode 3 aangebrachte huls, zoals geïllustreerd, of als een op de contactelektrode 3 25 aangebrachte beschermlaag, of als een naast de contactelektrode 3 opgestelde, elektrisch met de contactelektrode 3 verbonden, separate elektrode.Furthermore, it is possible that the auxiliary electrode 8 which protects the contact electrode 3 from the arc 30 is designed as a sleeve arranged around the contact electrode 3, as illustrated, or as a protective layer applied to the contact electrode 3, or as a protective layer adjacent to the contact electrode 3. arranged separate electrically connected to the contact electrode 3.

ίί

Claims

A welding method for performing a GMAW welding process, wherein a welding wire (10) is supplied through a welding torch (1) with a tubular contact electrode (3) provided with an auxiliary electrode (8); and wherein a welding arc (30B) is generated between an end (10a) of the welding wire (10) and a workpiece (W); the method comprising the steps of: initially assuring that the end (10a) of the welding wire (10) is within the tubular contact electrode (3); igniting a pre-heating arc (30A) between the auxiliary electrode (8) and the respective workpiece (W); some time after igniting the pre-heating arc (30A), supplying welding wire (10) so that a welding arc (30B) lights up between the end (10a) of the welding wire (10) and the relevant workpiece (W).

Method according to claim 1, wherein the ignition of the pre-heating arc (30A) is achieved by means of a short circuit or by means of high-voltage pulses.

3. Method according to claim 1 or 2, wherein a current source (100) for igniting and maintaining the pre-arc (30A) is operated in a first operating condition with a vertical or TIG characteristic (31), and wherein said current source (100 ) for maintaining the welding arc (30B) is operated in a second operating state with a horizontal or GMAW characteristic (32).

The method of claim 3, wherein the power source (100) is switched from the first operating state to the second operating state simultaneously with the wire feed being initiated, or a little later.

A method according to any of the preceding claims, wherein the welding process is terminated by switching off the welding arc (30B) and withdrawing the end (10a) of the welding wire (10) into the contact electrode (3).

The method of claim 5, wherein the welding wire (10) is withdrawn immediately when the welding arc (30B) is turned off.

Apparatus for performing the method according to any of claims 1-6, comprising: a GMAW welding torch (1) with a tubular contact electrode (3) provided with an auxiliary electrode (8); a controllable current source (100) with switchable characteristic; Steerable wire transport means (20) adapted to hold a welding wire (10) in a standstill operating state, to feed the welding wire (10) to the welding torch (1) in a feed-in operating state, and withdrawal operating condition withdraw the welding wire (10) from the welding torch (1); control means (50; 51) coupled to the current source (100) and the wire transport means (20) for controlling the operation of the current source (100) and the wire transport means (20); The control means (50; 51) being adapted to switch on, in response to receiving a start command, the current source (100) in a first operating condition with a vertical or TIG characteristic (31) and the wire transport means in a pre-heating phase (20) to be held in the standstill operating state.

Apparatus as claimed in claim 7, wherein the control means (50; 51) are adapted to switch in a welding phase, similar to the pre-heating phase, the current source (100) to a second operating state with a horizontal or GMAW characteristic (32) and switching on the wire transport means (20) in the feed operating state.

Apparatus according to claim 8, wherein the control means (50; 51) are adapted to switch from the pre-heating phase to the welding phase in response to receiving a switching command to that end. 5

Apparatus according to claim 8, wherein the control means (50; 51) are arranged to switch from the pre-heating phase to the welding phase, a predetermined time after receiving the start command. 10

11. Apparatus as claimed in claim 8, provided with a current detector (55) coupled to the control means (50), and wherein the control means (50; 51) are adapted to switch from the pre-heating phase to the welding phase, a predetermined time after the receiving a detector signal indicative of starting the pre-arc (30A).

Apparatus as claimed in any of the foregoing claims 7-11, wherein the control means (50; 51) are adapted to switch off the power source (100) and the wire transport means in response to receiving a stop command (20) to switch to the retract operating state. 1

Apparatus according to claim 12, arranged to allow the retreat operating condition to last for a sufficient time to ensure that the end (10a) of the welding wire (10) is retracted into the contact electrode, and then out of the wire transport means (20) to switch.