CN101530945B - 等离子金属极惰性气体保护焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子金属极惰性气体保护焊接方法，在采用具备配置在保护气体喷嘴(43)内的焊丝(11)以及等离子电极(12)的焊炬，使由焊丝(11)所引起的金属极惰性气体电弧(31)以及等离子电极(12)所引起的等离子电弧(32)同时产生并进行焊接的等离子金属极惰性气体保护焊接方法中，设置焊接模式选择信号，在焊接模式选择信号为等离子金属极惰性气体焊接模式时，进行使等离子电弧(32)以及金属极惰性气体电弧(31)同时产生的上述等离子金属极惰性气体保护焊接，在焊接模式选择信号为等离子焊接模式时，使等离子电弧(32)产生且金属极惰性气体电弧(31)不产生，只进给焊丝(11)，通过等离子电弧(32)一边熔融焊丝(11)一边进行焊接。从而，能够使等离子金属极惰性气体保护焊接也适用于要求烧穿容易发生的电弧或者没有附带溅射的高质量的焊道外观的工件。

Description

等离子金属极惰性气体保护焊接方法

技术领域

本发明涉及采用具备在用于喷出保护气体的保护气体喷嘴内配置的焊丝以及等离子电极的焊炬，使由焊丝引起的金属极惰性气体电弧以及由等离子电极所引起的等离子电弧同时产生来进行焊接的等离子金属极惰性气体保护焊接方法。

背景技术

提出了同时进行进给焊丝作为熔化电极来产生金属极惰性气体电弧、和采用氩气等作为等离子气体使包括上述金属极惰性气体电弧的等离子电弧产生的等离子金属极惰性气体保护焊接方法(参照例如专利文献1)。图4为表示该等离子金属极惰性气体保护焊接方法中的焊炬4的构造以及电弧发生部的模式图。熔化电极(以下称作焊丝11)，从设置在焊炬4的中心部的供电芯片41被供电，并且沿中心轴线被进给，在与母材2之间产生金属极惰性气体电弧31。非熔化电极(以下称作等离子电极12)构成中空状的大致圆筒形状，在与母材2之间产生等离子电弧32。上述焊丝11被进给到等离子电极12的被绝缘的中空内，因此金属极惰性气体电弧31处于被等离子电弧32包围的状态。在等离子电弧32的外侧，用于热约束电弧来进行等离子电弧化的等离子气体(未图示)流动，进而保护气体(未图示)在其外侧流动。这些等离子气体以及保护气体多使用氩气。

在该图所示的等离子金属极惰性气体保护焊接中，等离子电弧32通过等离子气体等被热约束，因此熔融池21从等离子电弧32以及金属极惰性气体电弧31收到的电弧力与钨极惰性气体保护(テイグ焊接)、金属极惰性气体保护焊接(ミグ焊接)、金属极活性气体保护电弧焊接(マグ焊接)等相比大。即在等离子金属极惰性气体保护焊接中，由于等离子气体的动压力以及来自等离子电弧32以及金属极惰性气体电弧31的电弧力，熔融池21的表面受到高的动压力。在这种高电弧压力下的焊接中，如该图所示，熔融池21的表面的形状成为凹状。

从金属极惰性气体电弧31以及等离子电弧32的双方对母材2供给热，并且供给熔融的焊丝11的该方法，适用于以较快的焊接速度进行焊接的高效率焊接。

【专利文献1】日本特开昭63-168283号公報

上述的等离子金属极惰性气体保护焊接方法具有等离子电弧32以及金属极惰性气体电弧31两种热源，并且焊丝11成为熔滴来向熔融池21供给，因此高速焊接性优良且能进行高效率焊接。

但是，一个工件中存在多个焊接位置，存在各个焊接位置中的板厚及接缝形状不同的情况。在板厚较厚的情况或者接缝形状上电弧所引起的烧穿难以发生的情况下，通过使用上述的等离子金属极惰性气体保护焊接方法而能进行高效率焊接。但是，在板厚较薄的情况或者接缝形状上烧穿容易发生的情况下，如果使用等离子金属极惰性气体保护焊接方法，则由于对母材的线能量变大而烧穿发生，从而不能使用。在对具有这种复合的焊接位置的工件进行焊接的情况下，等离子金属极惰性气体保护焊接方法不能適用，不能实现焊接工序的效率化。这种情况下，不限于具有复合的焊接位置的工件，在各个工件能够在一个焊接线上传送来进行焊接的情况下也产生。

此外，还有根据焊接位置，除了效率化之外，还要求没有溅射的付着且焊道外观为高质量的情况。在这种重视高质量的焊接位置中使用等离子金属极惰性气体保护焊接方法时，由于发现溅射的附着，因此也产生不能满足要求水平(level)的情况。

发明内容

在此，本发明的目的在于，提供一种能够通过一种焊接装置来对要求效率化的焊接位置、容易发生烧穿的焊接位置或者要求高质量的焊道外观的焊接位置进行焊接的等离子金属极惰性气体保护焊接方法。

为了解决上述课题，第1发明的等离子金属极惰性气体保护焊接方法，采用具备配置在用于喷出保护气体的保护气体喷嘴内的焊丝以及等离子电极的焊炬，使由上述焊丝所引起的金属极惰性气体电弧以及上述等离子电极所引起的等离子电弧同时发生并进行焊接，

设置焊接模式选择信号，

在该焊接模式选择信号为等离子金属极惰性气体焊接模式时，进行使上述等离子电弧以及上述金属极惰性气体电弧同时产生的上述等离子金属极惰性气体保护焊接，

在上述焊接模式选择信号为等离子焊接模式时，按照产生上述等离子电弧并且不产生上述金属极惰性气体电弧的方式只进给上述焊丝，通过上述等离子电弧一边溶融该焊丝一边进行焊接。

第2发明，根据第1发明所述的等离子金属极惰性气体保护焊接方法，在上述等离子焊接模式时，使上述焊丝与熔融池相接触来通电加热电流。

通过上述第1发明，在对要求效率化的焊接位置进行焊接时使用等离子金属极惰性气体保护焊接模式，在对烧穿容易发生的焊接位置进行焊接时以及要求高质量的焊道外观的焊接位置进行焊接时，能够使用等离子焊接模式。由此，在第1发明中，能够由一个焊接装置进行与焊接位置的要求质量相对应的焊接方法。在等离子焊接模式中，热源为一个，焊丝通过等离子电弧被溶融，因此难以烧穿，溅射发生也变少。因此，等离子焊接模式能够使用于烧穿容易发生的焊接位置以及要求高质量的焊道外观的焊接位置。

通过上述第2发明，在选择等离子焊接模式时，通过对焊丝通电加热电流，从而焊丝的溶融变得平滑，溅射发生变少，并且进而焊道外观成为高质量。

附图说明

图1为用于实施本发明的实施方式相关的等离子金属极惰性气体保护焊接方法的焊接装置的结构图。

图2为表示与本发明的实施方式相关的等离子金属极惰性气体保护焊接方法的时序图。

图3为表示选择了等离子焊接模式时的焊接状态的图。

图4为表示现有技术中的等离子金属极惰性气体保护焊接方法的图。

【符号的说明】

2母材

4焊炬

5进给辊

11焊丝

12等离子电极

21熔融池

31金属极惰性气体电弧

32等离子电弧

41供电芯片

42等离子喷嘴

43保护气体喷嘴

61金属极惰性气体

62等离子气体

62保护气体

Fc进给控制信号

Fw丝进给速度

If接口信号

Iwm金属极惰性气体焊接电流

Iwp等离子电流

Ms焊接模式选择信号

PLC时序控制装置

PSM金属极惰性气体焊接电源

PSP等离子焊接电源

St焊接开始信号

Vwm金属极惰性气体焊接电压

Vwp等离子电压

WM丝进给电动机

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1为用于实施本发明的实施方式相关的等离子金属极惰性气体保护焊接方法的焊接装置的结构图。以下，参照该图对各结构进行说明。

时序控制装置PLC发送包括焊接模式选择信号Ms、焊接开始信号St、金属极惰性气体焊接电压设定信号、金属极惰性气体焊接电流设定信号以及等离子电流设定信号的接口信号If。该时序控制装置PLC为可编程逻辑控制器(プログラマブル·ロジツク·コソトロ-ラ)，在机器人焊接时相当于机器人控制装置等。金属极惰性气体焊接电源PSM接收上述的接口信号If，在上述的焊接模式选择信号Ms为“等离子金属极惰性气体保护焊接模式”时，上述焊接开始信号St为High电平时，输出金属极惰性气体焊接电压Vwm以及金属极惰性气体焊接电流Iwm，并且将用于以与上述金属极惰性气体焊接电流设定信号相对应的丝进给速度Fw进给焊丝11的进给控制信号Fc向丝进给电动机WM输出。另一方面，上述焊接模式选择信号Ms为“等离子焊接模式”时，如果上述焊接开始信号St为High电平，则金属极惰性气体焊接电源PSM不输出金属极惰性气体焊接电压Vwm以及金属极惰性气体焊接电流Iwm，只输出用于进给焊丝11的进给控制信号Fc。金属极惰性气体焊接电源PSM具有恒压特性，因此金属极惰性气体焊接电压Vwm由上述金属极惰性气体焊接电压设定信号被设定。等离子焊接电源PSP接收上述接口信号If，与上述焊接模式选择信号Ms的模式无关，如果焊接开始信号处于High电平，则输出与等离子电流设定信号相对应的等离子电流Iwp以及等离子电压Vwp。该等离子焊接电源PSP具有恒电流特性。

焊炬的构造如下。在同轴中心部设置供电芯片41，通过与丝进给电动机WM相耦合的进给辊5被进给的焊丝11在该供电芯片内通过而被进给时被供电。焊丝11以丝进给速度Fw被进给。等离子电极12构成大致圆筒形状，成为中空构造。上述焊丝11被进给到该被绝缘的中空内，在与母材2之间产生金属极惰性气体电弧31。金属极惰性气体61在上述等离子电极12的内侧流动。在上述等离子电极12的外侧设置有等离子喷嘴42，等离子气体62在其内侧流动。进而，在其外侧设置保护气体喷嘴43，保护气体63在其内侧流动。在上述等离子电极12与母材2之间产生被热约束的等离子电弧32。

图2为表示与本发明的实施方式相关的等离子金属极惰性气体保护焊接方法的时序图。该图(A)表示焊接模式选择信号Ms，该图(B)表示焊接开始信号St，该图(C)表示丝进给速度Fw，该图(D)表示金属极惰性气体焊接电流Iwm，该图(E)表示等离子电流Iwp。以下，参照该图进行说明。

该图(A)所示的焊接模式选择信号Ms存在两个模式，在为High电平时处于“等离子金属极惰性气体保护焊接模式”，在Low电平时处于“等离子焊接模式”。时刻t1～t2的期间中，如该图(A)所示，焊接模式选择信号为High电平，因此处于“等离子金属极惰性气体保护焊接模式”。该期间中，如该图(B)所示，焊接开始信号St处于High电平，因此如该图(C)所示，焊丝11以丝进给速度Fw被进给，并且如该图(D)所示，金属极惰性气体焊接电流Iwm通电，金属极惰性气体电弧31产生。同时，如该图(E)所示，等离子电流Iwp通电，因此等离子电弧32也产生。该期间中的焊接状态如上述的图1所示。

接下来，时刻t3～t4的期间中，焊接模式选择信号Ms为Low电平，因此处于“等离子焊接模式”。该期间中，如该图(B)所示，焊接开始信号St处于High电平，因此如该图(C)所示，焊丝11以丝进给速度Fw被进给，但如该图(D)所示，金属极惰性气体焊接电流Iwm不通电，因此金属极惰性气体电弧31不产生。另一方面，如该图(E)所示，等离子电流Iwp通电，因此等离子电弧32产生。因此，焊丝11通过等离子电弧32被溶融。该期间中的焊接状态如图3所示。焊丝11被进给而处于与熔融池21接触的状态，由来自等离子电弧32的热而被溶融。在焊丝11与熔融池21之间不产生金属极惰性气体电弧31。该图为焊丝11的前端与熔融池21的表面相接触的情况，但也有处于非接触状态的情况。处于接触状态或者处于非接触状态依赖于丝进给速度Fw的值。在该等离子焊接模式的状态下，电弧只为一个，因此电弧力变弱，在薄板焊接时难以发生烧穿。进而，焊丝11从等离子电弧32收到稳定的线能量而不是按照金属极惰性气体焊接时那样容易变动的线能量来进行溶融，因此发生的溅射变得非常少。其结果，能够得到高质量的焊道外观。

图2中，说明了从时刻t3到t4的期间中，焊丝11中没有通电金属极惰性气体焊接电流Iwm的情况。但是，在焊丝11中通电加热电流时，溶融变得更平滑，因此如下那样在使金属极惰性气体电弧31不产生的状态下也可通电电流。即按照焊丝11的前端与熔融池21的表面相接触的常态的方式调整丝进给速度Fw。进而，将金属极惰性气体焊接电压Vwm设定为电弧没有产生的较低值。在此基础上，通电金属极惰性气体焊接电流Iwm作为加热电流。此时，通过将金属极惰性气体焊接电源PSM控制为恒电流特性或者垂下特性，从而能够将加热电流控制为规定值，能够使焊丝11的溶融状态稳定化。

在上述中，也可考虑设置金属极惰性气体焊接模式来代替等离子焊接模式。在该金属极惰性气体焊接模式中，不发生等离子电弧32，只发生金属极惰性气体电弧31。即与通常的金属极惰性气体焊接相同。但是，在金属极惰性气体焊接中，由于发生溅射，因此难以得到高质量的焊道外观。因此，不能设置金属极惰性气体焊接模式来代替本发明的等离子焊接模式。

通过上述的实施方式，在对要求效率化的焊接位置进行焊接时，使用等离子金属极惰性气体保护焊接模式，对烧穿容易发生的焊接位置进行焊接时以及对要求高质量的焊道外观的焊接位置进行焊接时能够使用等离子焊接模式。由此，在本实施方式中，能够由一个焊接装置进行与焊接位置的要求质量相对应的焊接方法。在等离子焊接模式中，热源为一个，焊丝根据等离子电弧而被溶融，因此难以烧穿，溅射发生也变得较少。因此，等离子焊接模式能够使用于烧穿容易发生的焊接位置以及要求高质量的焊道外观的焊接位置。此外，在等离子焊接模式时，通过在焊丝中通电加热电流，从而焊丝的溶融变得更平滑，溅射发生变得更少，并且焊道外观成为高质量。

Claims (1)

1.一种能由一个焊接装置进行与焊接位置的要求质量相对应的等离子金属极惰性气体保护焊接的方法，采用具备在用于喷出保护气体的保护气体喷嘴内配置的焊丝以及等离子电极的焊炬，使由上述焊丝所引起的金属极惰性气体电弧以及上述等离子电极所引起的等离子电弧同时发生来进行焊接，

该等离子金属极惰性气体保护焊接方法，

设置焊接模式选择信号，

在该焊接模式选择信号为等离子金属极惰性气体焊接模式时，进行使上述等离子电弧以及上述金属极惰性气体电弧同时产生的上述等离子金属极惰性气体保护焊接，

在上述焊接模式选择信号为等离子焊接模式时，按照产生上述等离子电弧并且不产生上述金属极惰性气体电弧的方式只进给上述焊丝，通过上述等离子电弧一边溶融该焊丝一边进行焊接，

在对要求效率化的焊接位置进行焊接时，使用上述等离子金属极惰性气体保护焊接模式，对烧穿容易发生的焊接位置进行焊接时以及对要求高质量的焊道外观的焊接位置进行焊接时能够使用上述等离子焊接模式，

在上述等离子焊接模式时，使上述焊丝与熔融池相接触来通电加热电流。

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