Anwendungen

Das Schweißen ist ein verbreiteter Prozess zum Verbinden von Metallen, der in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird. Eine Schweißstromquelle ist ein Gerät, das einen elektrischen Strom bereitstellt und reguliert, um Bogen-Schweißen durchzuführen. Eine kostengünstige, einsteigerfreundliche Schweißmaschine ist der sogenannte „Buzz Box“-Schweißer, wie unten gezeigt, welcher einen einfachen Netzteiler mit einem gesättigten Induktor oder einem stromgesteuerten Kreis enthält. Die beiden Terminals des Netzteilers werden mit dem Basismetall und dem Stift-Elektroden verbunden. Wenn das Stift-Elektrode das Basismetall berührt, verursacht dies eine Kurzschluss, was einen größeren Strom erzeugt und einen Bogen entzündet, der das Stift-Elektrode schmilzt und den Spalt im Basismetall füllt. Da die „Buzz Box“-Schweißer begrenzte Kontrolle bieten, hängt die Schweißequalität weitgehend von den Bedienern ab. Hohe Gewicht und Lärm sind weitere Nachteile dieser Schweißgeräte. Mit der Verfügbarkeit von Leistungshalbleiter-Schaltern wurden fortgeschrittene Umrichterschweißer entwickelt. Durch die Nutzung von Hochfrequenz-Schalttechnologie und Regelkreissteuerung werden diese Schweißgeräte viel leichter und einfacher zu bedienen. Das Blockdiagramm eines Niedrigleistungs-Umrichterschweißers ist unten dargestellt.

Der Schweißbrenner und das Werkstück können auf zwei verschiedene Arten mit den Ausgängen des Schweißgeräts verbunden werden. Wenn der Brenner an die DC-negative Ausgangsspannung angeschlossen ist, wird dies als 'gerade' Schweißen bezeichnet (Elektronen fließen aus dem Brenner), im Gegensatz dazu wird es als 'umgekehrt' Schweißen bezeichnet. Davon wird heute viel häufiger 'umgekehrtes' Schweißen angewendet. Es erzeugt eine gute Schmelznahtprofilierung, tiefgehende Penetration und insgesamt bessere Schweißeigenschaften (Biegung, Haltbarkeit, Porosität usw.) für Brücken, Schiffe, Gebäude aus Metallbauwerken. Dann Rohre und Wurzelgänge in Rohren. Im Allgemeinen werden Schweißverfahren bei höherfesten und niedriglegierten Stählen ausschließlich mit Gleichstrom 'umgekehrt' durchgeführt. Gleichstrom 'gerades' Schweißen wird bei dünnem Blech eingesetzt, um das Durchbrennen des Materials zu verhindern oder an Stellen, an denen das Metall nicht extremer Temperaturwechsel oder gefährlichem Wasser ausgesetzt ist. Schweißgeräte mit konstantem Gleichstromausgang werden oft verwendet, aber bei Aluminium ist es erforderlich, die Polarisitäten des Ausgangs in bestimmter Frequenz und Muster abzuwechseln (AC-Schweißen). Dies liegt daran, dass Aluminium im Wesentlichen zwei Schichten hat: das Basisaluminium und Aluminiumoxid. Das Oxid bildet sich grundsätzlich beim Kontakt mit Luft und hat einen viel höheren Schmelzpunkt von etwa 3600 Grad F. Zum Beispiel schmilzt Basisaluminium bei 1200 Grad F. Das Aluminiumoxid muss vor dem Schmelzen des Basismetalls entfernt werden. Wenn dies nicht geschieht, kann das Basismetall nicht ordnungsgemäß verschmelzen. Bei dünnen Blechen wird das Basismetall überhitzen und flüssig, bevor der Bogen durch das Oxid dringen kann. Hier kommt die Reinigungseigenschaft des Wechselstroms zum Einsatz.

Durch die Steuerung der Gleichstrom-Ausgangspolarität und -dauer können hochwertige Schweißergebnisse erzielt werden. Im Folgenden ein WAVE BALANCE-Beispiel, das für die Aluminiumschweißung im AC HF TIG- oder AC LIFT TIG-Modus verwendet wird.

AC TIG Wellenbilanz

Um positive Gleichspannung, negative Gleichspannung und Wechselstrom auszugeben, müssen Umrichterschweigermaschinen einen Polwechselschaltung am Ausgang hinzufügen. Im Folgenden ein universelles Blockschaltbild und ein Stromsteuungsprofil eines Hochleistungsschweigers.

SiC-basierendes universelles Blockschaltbild des Umrichterschweißers

Stromsteuungsprofil des Umrichterschweißers