CN1008800B

CN1008800B - 控制根部焊道的方法

Info

Publication number: CN1008800B
Application number: CN88104233A
Authority: CN
Inventors: 杉谷祐司; 佐藤庆和; 西泰彦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1988-07-09
Publication date: 1990-07-18
Also published as: CN1031500A; JPS6415278A; US4876432A; KR890001681A; CA1299673C; KR910006100B1; JPH05143B2

Abstract

一种在单侧自动气体保护电弧焊接中控制根部焊接的方法，其中焊接底材沿焊接线附着在工件背面，焊接自动从工件表面一侧实现，包括：在焊接底材表面沿纵向放上一种导电材料；检测焊接时工件和导电材料间的电压，控制这个电压等于预定的参考电压，通过比较参考电压与测量电压得到它们的差，并且修正对应于该差分电压的移动台速度，使测量电压等于被参考电压。导电材料是从金属箔带、金属网和金属线中选出的一种材料。

Description

本发明涉及在单侧自动气体保护电弧焊接中控制根部焊道的方法。

现有技术的单侧自动气体保护电弧焊接法。例如，日本特许公报昭61-180677和昭61-137676公开的控制根部焊道的方法，主要是在焊接时测量出基体金属与金属托板之间的电压或电流，并与预定的基准电压或电流相比较。从而保证宽度一致的均匀的根部焊道。

如上所述的单侧自动气体保护电弧焊接法广泛地用来焊接不能翻转的结构。但是在这种情况下，由于焊缝根部间隙的差别而产生根部焊道的不均匀。为了去掉这种缺点。采用了下述两种方法：

（1）在焊接时，由工人手工控制改变诸如焊接速度等焊接参数。

（2）预先非常精确地形成待焊接部件的焊缝根部间隙。

第1种方法需要高度的技巧。例如，用单侧自动气体保护电弧焊接法焊接象船这样的大型结构时。不可能观察到被焊接部分的背面并掌握焊接条件。工人只能依靠他的经验和个人技巧。所以，形成均匀的根部焊道有困难，并且需要积累高度的技巧。第2种方法的缺点是很难对大型结构保持所需的精度。因为焊缝根部间隙的所需精度大约是±1毫米。

本发明的目的是提供控制根部焊道的方法，在该方法中可以形成均匀的焊道而不受焊缝根部间隙精度的影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种在单侧自动气体保护电弧焊接中控制根部焊道的方法，其中焊接底材沿焊接线附着在工件的背面，焊接自动地从工件表面一侧实现，该方法包括：在焊接底材表面沿纵向放上一种导电材料;检测焊接时工件和导电材料之间的电压，控制这个电压等于预定的参考电压。

图1是本发明控制系统的方块图;

图2是表示本发明的气体保护电弧焊接的侧视图;

图3是表示本发明的焊接底材的透视图;

图4是表示工件和导电材料之间产生的电压以及根据本发明改变焊接速度时，对应于该电压的根部焊道形状的曲线图。

图2是表示本发明气体保护电弧焊接的侧视图。铜垫板3使包含固体焊剂或陶瓷的焊接底材2沿焊接线附着在工件1的背面。如图3所示的导电材料12在焊接底材2的中心沿纵向放在槽14的表面上用来形成根部焊道。这个导电材料连续不断地熔化，与电弧或熔化的金属接触，变成焊道。在焊接时焊接底材2熔化，变成熔渣4，保护根部焊道。电流通过电焊极7送到焊丝5。焊丝5由送料轮6连续送进。焊接通过在保护气体9的气氛中产生的电弧10来实现，保护气体9由气嘴8供给。随着焊接的进行，移动台（未画出）使焊接装置沿焊接方向移动。工件1和导电材料12之间的电压通过电压表13测量。

当焊接开始时，电弧10从一对工件1之间漏过，到达导电材料12，在工件1和导电材料12之间产生电压Vd。本发明利用电压Vd与根部焊道的形成之间有良好的相互关系。

图4用曲线表示电压Vd和对应于该电压Vd的根部焊道的形状，在焊接速度v变化时测量电压，只要窄间隙焊接的焊缝根部间隙是不变的。纵轴表示被测电压Vd（伏），横轴表示焊接速度v（厘米/分）。其他焊接条件如下：

工件（1）：带有厚12毫米，50°角的V形坡口斜角焊接面的钢板

焊接底材（2）：陶瓷

导电材料（12）：宽3毫米、厚0.2毫米的金属箔带

电流/电弧电压：250A/30V（直流）

焊丝（5）：直径1.2毫米的固体焊丝

保护气体（9）：由80%氩气和20%二氧化碳组成的混合气体。

焊缝根部间隙：（a）14毫米

（b）12毫米

（c）10毫米

图4中，在区域（Ⅰ）形成过量根部焊道，该区域中测量到的电压超过6伏。在区域Ⅱ得到好的根部焊道，该区域中测量到的电压是4到6伏。在区域（Ⅲ）形成不充分的根部焊道，该区域中测量到的电压小于4伏。在这种方法中，工件Ⅰ和导电材料12之间的测量电压与根部焊道的形状有良好的相互关系。如果利用这个关系，可以规定一个在区域（Ⅱ）能够形成良好根部焊道的参考电压Vo。所以，如果控制焊接参数使测量电压Vd等于参考电压Vo，那么在焊接线的整个长度上都可以形成良好的根部焊道而不管焊缝根部间隙的精度如何。如果注意到这个事实：测量电压Vd和焊接速度v之间有线性关系，那么可以通过控制焊接速度v来控制测量电压Vd。例如，在图4中很清楚地证明，当焊缝根部间隙是10毫米时，如果焊接速度控制在15厘米/分，就可以得到良好的根部焊道。由上所述很清楚地证明，能够实现对根部焊道的联机控制，这是按常规从来没有实现过的。

图1是本发明控制系统的方框图。预先将参考电压Vo输入到参考电压设置单元15。由电压表13测量的信号Vd（其噪声由滤波器16去掉）输入到比较器17，与参考电压设置单元的参考电压信号Vo比较。比较器17输出一个表示测量电压信号Vd与参考电压信号Vo之间平衡的差分信号给速度控制单元18。速度控制单元18输出一个对应于该差分信号的速度控制信号给移动台20的驱动电机19，控制移动台20的速度使测量电压Vd等于参考电压Vo。上面所述的控制使得在焊接线的整个长度上形成良好的根部焊道。根据如上所述构成的在单侧自动气体保护电弧焊接中控制根部焊道的方法，通过控制工件1和导电材料12之间的测量电压，使该测量电压Vd总是等于参考电压（从而可以很容易地控制根部焊道），可以形成对应于该电压Vd，具有一定预定形状的根部焊道。在上述实施例中，直接测量焊接工件1和导电材料12之间的电压Vd。但是，也可以通过测量焊丝5和工件之间的电压，以及焊丝5和导电材料12之间的另一个电压，控制这两个电压之间的差，使这个差保持不变来控制根部焊道。

具有导电性的导电材料12最好同时具有能被电弧熔化的特点。作为导电材料12，希望用金属箔带、带状金属网和金属线。

在上述最佳实施例中，说明了使用80%氩气和20%二氧化碳气体组成的混合气体作为保护气体的情况。此外，本发明的方法还可以广泛地应用于其他气体保护电弧焊接，例如二氧化碳气体电弧焊接，活性气体保护电弧焊（MAG）和熔化极惰性气体保护焊（MIG）。

Claims

1、在单侧自动气体保护电弧焊中控制根部焊道的方法，其中焊接底材沿焊接线附着在一对工件的背面，焊接自动地从工件的表面一侧实现，其特征在于包括下述步骤：

在焊接底材表面沿纵向放上一种导电材料；

检测焊接时工件和导电材料之间的电压并且控制这个电压等于预定的参考电压；以及

所说的控制电压是通过控制焊接速度实现的。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于控制电压的过程包括比较参考电压和测量电压，计算参考电压和测量电压之间的差分电压，修正对应于该差分电压的移动台的速度。控制测量电压等于该参考电压。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该导电材料是放在焊接底材槽表面上的用来形成根部焊道的导电材料。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述导电材料是从金属箔带、金属网和金属线中选出的一种材料。

5、在单侧自动气体保护电弧焊接中控制根部焊道的方法，其中所说的焊接底材沿焊接线附着在一对工件的背面，焊接自动地从工件的表面一侧实现，其特征在于包括下述步骤：

在焊接底材表面沿纵向放上一种导电材料;

计算下述两个电压之间的差并控制这个差等于常数，这两个电压中的一个是电焊条与工件之间的电压，另一个是电焊条与导电材料之间的电压。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于控制电压差的过程是通过控制焊接速度实现的。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于该导电材料是放在焊接底材的槽表面上的用来形成根部焊道的导电材料。

8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述导电材料是从金属箔带、金属网和金属线中选出的一种材料。