CN106141423A - 电渣焊方法和电渣焊设备 - Google Patents

Abstract

在进行焊接而同时通过可滑动垫板使电渣焊中的渣池深度保持在预定深度，使得可以确保良好的渗透和防止焊接金属的机械性能下降。电渣焊设备100包括：具有向焊丝6供电的接触尖端5的焊炬4；可滑动垫板2；具有焊炬4和可滑动垫板2的行进托架16；行进托架控制装置17；熔渣池检测器13；助焊剂供给装置14；和助焊剂供给控制装置15。为了从接触尖端5的尖端到熔渣池7的焊丝6的长度Ld等于预定长度，助焊剂供给控制装置15控制助焊剂的供给。行进托架控制装置17控制行进托架16的行进速度，使得焊接电流8与基准电流值之间的预定关系得到满足。在进行焊接的同时使渣池深度保持在预定深度Ls。

Description

电渣焊方法和电渣焊设备

技术领域

本发明的一个方面涉及一种电渣焊方法和电渣焊设备。

背景技术

最近，在造船和工业机械领域，板厚趋于增加，因为各个结构的尺寸都增加。已经通过高效气电弧焊进行这些结构的竖直焊接。但是，在工作环境中的焊接操作者存在例如电弧辐射热、烟雾、溅射等问题。此外，还显示另一个问题，即随着板厚度的增加，屏蔽性能降低，从而降低焊接部的机械性能等等。

解决这些问题的方法是，有一种使用熔渣的焦耳热作为热源的电渣焊。在电渣焊中，露出的电弧不用于熔化焊丝和基体，而是熔渣内部产生的热量用于熔化焊丝和基体。因此，不会产生电弧辐射热，所产生的烟雾或溅射也减小。因此，工作环境得到改善。此外，焊接金属被熔渣屏蔽与大气隔离。因此，不需要保护气体。即使板厚增加时，也没有降低屏蔽效果。无论板厚如何，大气中存在的氮气或类似物可以有效防止侵入熔融金属。相应地，焊接金属也不发生机械劣化。

另一方面，在气电弧焊中，可以监测熔池和基体的渗透状态。在电渣焊中，熔池和基体的熔融部分被熔渣覆盖，使得不可能检查基体的渗透状态。除非在覆盖焊缝的固化熔渣被锤子等破碎后可目视观察到焊缝，否则不可能检查是否得到良好的渗透。

此外，良好的渗透不仅在是否发生渗透失效方面，也在焊接金属的机械性能取决于渗透程度的事实方面是重要的。即，焊接金属的化学成分由焊丝的化学成分、基体的化学成分和渗透比确定。由于焊丝的化学成分与基体的化学成分不同，渗透比改变时焊接金属的化学成分也改变。这会影响到焊接金属的机械性能。因此，进行焊接的同时使渗透比率尽可能恒定是非常重要的。

作为可以影响渗透的因素，其示例包括焊接电流、焊接电压、焊丝突出长度等。除此之外，在电渣焊的情况下，所述因素的示例可以包括渣池的深度。焊接电流、焊接电压、焊丝突出长度等是可以容易地管理的参数。然而，难以测量渣池深度，因此，难以控制渣池深度。

在此，例如，竖直气电焊接设备在专利文献1中作为常规气电弧焊而公开。竖直气电焊接设备进行向上的焊接，同时向在大致竖直地竖立的钢板的上/下方向z上延伸的槽供给含助焊剂的焊丝。竖直气电焊接设备包括托架和横向摆动装置。托架包括第一电极、第二电极和行进驱动马达。第一电极的尖端进入所述槽。第二电极在比第一电极的尖端更接近钢板的板厚方向x上的槽的开放侧的位置进入所述槽。托架可沿该槽向上移动。横向摆动装置被支承在托架上。横向摆动装置驱动所述第一和第二电极在板厚方向x上横向摆动。

在专利文献1中进行了下面的描述。即，随着焊接的推进在槽内形成熔融金属。另外，熔渣聚集在熔融金属中。熔渣的表面升高从而减少了焊丝从焊炬(焊枪)伸出的突出长度。当电源电路和竖直板之间的电流值增大到比预定值更高时，向托架发出向上移动的指令。另外，覆盖所述槽的开口的可滑动的铜垫板随着焊接推进而向上移动。据此，熔池上的熔渣在可滑动的铜垫板与焊缝之间连续流动，从而在焊缝上固化。这样，熔渣被消耗。

例如，非自耗喷嘴式双电极电渣焊方法在专利文献2中作为常规电渣焊而公开。在非自耗喷嘴式双电极电渣焊方法中，在形成为被垫板和基体所包围的槽中，通过两个电极同时进行焊接。非自耗喷嘴式双电极电渣焊方法包括以下步骤：在与两个电极的排列方向相同的方向上同时横向摆动两个电极的电力供给喷嘴，且将槽的中央部附近和槽的端部的电力供给喷嘴悬置，以便在横向摆动电力供给喷嘴期间的电流能量Wm、槽的端部悬置期间的电流能量Wh、槽的中央部附近处悬置的电流能量Wc之间建立Wc<Wm<Wh的关系；并进一步驱动电力供给喷嘴上升，以使焊丝的突出长度可以保持足够长，从而将焊接电流设定为目标电流值。

另外，在专利文献2中有以下描述。即，在全部四个侧面都由垫板和基体包围的槽中进行焊接。含有二氧化锰的助焊剂是在焊接的开始时加入， 使得焊接期间渣池的深度可以为15mm。

引文列表

专利文献

[专利文献1]JP-A-H10-118771

[专利文献2]JP-A-H05-42377

发明内容

技术问题

与气电弧焊相比，电渣焊具有不产生电弧辐射热、烟雾或溅射的产生也减少等特性。然而，在常规电渣焊中，通过从全部四个侧面都由钢板包围的槽的上方垂下的电极进行焊接。因此，熔渣不消耗，以便维持适当的渣池深度。然而，由于各个基体尺寸增加，可加工性变差，可焊接的基体的大小被限制成取决于每个喷嘴的尺寸。因此，电渣焊通常例如用于焊接具有数米长度的结构钢材料。另一方面，如果在气电弧焊中用托架来滑动垫板，可以在更大的基体上进行焊接。在这种情况下，不在所有四个侧面都被钢板包围的槽中进行焊接。因此，熔渣可在可滑动垫板和焊缝之间流动，并可被消耗。

因此，当可滑动的垫板用于电渣焊时，用于补偿熔渣的消耗部分的助焊剂必须被从上方加入，以尽可能保持所述渣池深度恒定，从而确保良好的渗透。基本上，加入对应于所消耗的部分的助焊剂时，渣池深度可以保持恒定。但是，随着槽的宽度增加，焊缝宽度增大，从而导致熔渣的消耗量的增加。另外，当熔渣的流动由于垫板的温度而变化时，所述熔渣的消耗量也改变。此外，当垫板与基体之间的间隙变化或焊接速度变化时，消耗量也改变。

这样，在使用滑动垫板的电渣焊中，熔渣消耗量由于各种因素而变化，因此，有必要改变助焊剂的添加量。然而，难以测量渣池深度。因此，焊接操作者没有选择，只能通过他/她的观察和估计来改变添加量。因此，这取决于焊接操作者的技术和眼力，因此很难使渣池深度保持在预定的深度而使渗透良好。此外，渗透的变化可能会造成焊接缺陷，也对焊接金属的 机械性能有不利影响。

根据在专利文献1和2中公开的上述方法，当使用可滑动的垫板进行电渣焊时，渣池深度改变，从而影响焊接金属的机械性能或渗透。因此，电渣焊的焊接加工性优异，但不幸的是它并不适用于焊接具有长焊接线的结构。

本发明的一个方面的目的是进行焊接同时使用可滑动的垫板使得在电渣焊中渣池深度保持在预定深度，因此可以确保良好的渗透，并防止焊接金属的机械性能降低。

技术方案

在这样的情况下，本发明的一个方面提供了一种电渣焊方法，包括：在电渣焊中将助焊剂供给到渣池中，使得焊丝的从接触尖端的尖端到渣池的长度等于一预定的长度；调节具有焊炬和可滑动垫板的行进托架的行进速度，使得焊接电流和基准电流值之间的预定关系得到满足；进行焊接，同时使渣池的深度保持在预定的深度。

从其他角度来看，本发明的一个方面提供了一种电渣焊设备，包括：向焊丝供电的具有接触尖端的焊炬；可滑动的垫板；具有焊炬和可滑动垫板的行进托架；行进托架控制装置；渣池检测器；助焊剂供给装置；和助焊剂供给控制装置；

其中：渣池检测器配置成当渣池上升到与接触尖端的尖端相距一预定长度的位置时检测渣池；为了使焊丝的从接触尖端的尖端到渣池的长度等于所述预定长度，助焊剂供给控制装置配置成控制所述助焊剂供给装置，以便在渣池检测器检测到渣池时停止供给助焊剂，并因此在渣池检测器未检测到渣池时供给助焊剂；行进托架的控制装置配置成控制所述行进托架的行进速度，使得根据送丝速度而确定的基准电流值与焊接电流之间的预定关系得到满足；并且电渣焊设备能够在进行焊接的同时使渣池深度保持在预定的深度。

此外，行进托架控制装置可以配置成控制，以便在根据预定关系焊接电流大于基准电流值时增加所述行进托架的行进速度，和在根据预定关系焊接电流小于基准电流值时降低行进托架的行进速度。

另外，渣池检测器可以配置成当渣池检测器的检测终端接触渣池时检 测焊接电压，因而检测渣池。

另外，渣池检测器可以配置成通过具有横向摆动周期的一半至两倍的时间常数的滤波器来处理所检测的焊接电压，由此确定渣池是否已经被检测。

此外，该检测终端可连接到焊炬。

另外，渣池检测器可配置成从直流电源通过电阻器向渣池检测器的检测终端施加电压来基于在检测终端接触渣池时检测终端的电压下降的事实来检测渣池。

另外，渣池检测器可以具有光传感器，并且可以配置成检测来自渣池的光来检测渣池。

此外，助焊剂供给装置可以配置成通过由螺线管驱动的阀供给助焊剂。

此外，助焊剂供给装置可配置成通过由电机驱动的螺杆供给助焊剂。

另外，当送丝速度改变时，基准电流值可以基于表示送丝速度和基准电流值之间的关系的预定函数而自动改变。

此外，基准电流值可以根据焊丝种类、基于根据所述焊丝种类的预定函数来确定。

本发明的有利效果

在本发明的一个方面，可以使用可滑动垫板在电渣焊中进行焊接，同时将焊池深度保持在预定深度，因此，可以保证良好渗透，从而防止焊接金属的机械性能下降。

附图说明

图1示出本发明的实施例的电渣焊设备的示意性配置的示例。

图2是从箭头T的方向观察的图1所示的电渣焊设备的视图。

图3A示出熔渣池的深度、焊丝长度、焊接电流和渗透的宽度之间的相关性。

图3B示出熔渣池的深度、焊丝长度、焊接电流和渗透的宽度之间的相关性。

图3C示出熔渣池的深度、焊丝长度、焊接电流和渗透的宽度之间的相关性。

图4示出的熔渣池检测器的结构示例。

图5示出熔渣池的表面上的焊接电压分布的示例。

图6A示出当焊炬在板厚方向上横向摆动时熔渣池的表面上的焊接电压分布的示例。

图6B示出当焊炬在板厚方向上横向摆动时熔渣池的表面上的焊接电压分布的示例。

图6C示出当焊炬在板厚方向上横向摆动时熔渣池的表面上的焊接电压分布的示例。

图7示出在图4所示的熔渣池检测器中设置有滤波电路的结构示例。

图8示出没有滤波电路的情况下的焊接电压波形的示例。

图9示出使用滤波电路的情况下的焊接电压波形的示例。

图10是用于说明检测终端连接至焊炬的结构示例的视图。

图11示出熔渣池检测器的另一结构示例。

图12示出熔渣池检测器的另一结构示例。

图13A示出助焊剂供给装置的结构示例。

图13B示出所述助焊剂供给装置的所述结构示例。

图14示出助焊剂供给装置的另一结构示例。

图15示出未控制渣池的情况和实施例中控制渣池的情况之间的比较结果。

图16是用于说明渣池深度对焊接的影响的表。

具体实施方式

下面将参考附图更详细地说明本发明的实施例。

<焊接设备的结构>

首先描述实施例中的电渣焊设备100。图1示出本实施例的电渣焊设备100的示意性结构的示例。在图1中，由箭头Z表示的方向是指竖直方向(上/下方向)的向上，由箭头X表示的方向是指板厚方向(左/右方向)的向右，以及垂直于图纸从后向前移动的方向是指水平横向Y的向前。图2是从箭头T的方向观察的图1所示的电渣焊设备100的视图。即，图2是从上方观 察电渣焊设备100的视图。然而，图2中省略将在后面描述的焊炬4、助焊剂供给装置14、助焊剂供给控制装置15、行进托架16、行进托架控制装置17等。

如图1所示，本实施例的电渣焊设备100包括固定的铜垫板1、可滑动的铜垫板2、焊炬4、熔渣池检测器13、助焊剂供给装置14、助焊剂供给控制装置15、行进托架16和行进托架控制装置17。

在电渣焊设备100中，静止的铜垫板1被设置在槽的背面侧以及可滑动的铜垫板2被设置在槽的前侧。这里，也可以使用由隔热陶瓷制成的垫板材料代替背面侧的铜垫板1。此外，前侧的可滑动的铜垫板2是在上/下方向滑动的铜垫板。可滑动的铜垫板2是水冷的。铜的任何替代物都可以用作可滑动的铜垫板2。

焊炬4向焊丝6供给由焊接电源(未示出)提供的焊接电流8以焊接一焊接基体3。此外，焊炬4具有接触尖端5。接触尖端5引导焊丝6并将焊接电流8供给焊丝6。

熔渣池检测器13检测熔渣池7的位置。

助焊剂供给装置14将助焊剂12添加到熔渣池7。助焊剂12被熔化以变成熔渣。因此，当加入助焊剂12时，熔渣池7的量增大。

助焊剂供给控制装置15控制助焊剂供给装置14的操作以便调节待添加到熔渣池7中的助焊剂12的量。

行进托架16包括可滑动的铜垫板2、焊炬4、熔渣池检测器13、助焊剂供给装置14、助焊剂供给控制装置15，以及行进托架控制装置17并向上移动(在由箭头Z示出的方向)。即，行进托架16与可滑动铜垫板2、焊炬4、熔渣池检测器13、助焊剂供给装置14、助焊剂供给控制装置15，以及行进托架控制装置17整体移动。因此，它们之间的相对位置关系保持不变。由于行进托架16可以向上移动，可以在向上的方向来进行焊接。

行进托架控制装置17增大或减小行进托架16的行进速度，从而控制行进托架16的操作。

焊丝6从焊接炬4的接触尖端5供给到由焊接基体3、铜垫板1和可滑动铜垫板2包围的槽中，然后输送到在槽的内部形成的熔渣池7中。焊接电流8通过熔渣池7从焊丝6流动到熔融金属9中。在这种情况下，由于流入熔渣 池7的焊接电流8一级熔渣池7的电阻而产生焦耳热，可在焊丝6和焊接基体3被融化的同时进行焊接。

随着焊接的进行，熔融金属9被冷却至变成焊接金属10。熔渣池7的一部分成为在铜垫板1和焊接金属10之间形成的熔渣层以及可滑动铜垫板2与焊接金属10之间的熔渣层。熔渣层冷却至变成固化熔渣11。这样，熔渣池7的一部分变成覆盖焊缝表面的固化熔渣11。因此，熔渣池7随焊接进行而被消耗。因此，熔渣池7的深度Ls降低。为了补偿熔渣池7的降低的部分，需要额外添加待熔化以变成熔渣池7的助焊剂12。

覆盖焊缝表面的固化熔渣11的量根据每个焊缝的宽度或焊接槽的宽度变化。此外，固化熔渣11的量也根据铜垫板1和可滑动铜垫板2的紧密接触度或冷却状态而变化。因此，固化熔渣11的量不是恒定的。为了保持熔渣池7的深度Ls恒定而加入的助熔剂12的量也必须改变。然而，由于熔渣池7的深度Ls为未知，熔渣池7的深度Ls在助焊剂12的添加量不恰当时有所不同。

因此，在本实施例中，进行对使熔渣池7的深度Ls恒定的控制。这里，术语“恒定”不限于熔渣池7的深度Ls总是一个值的情况，而是还可以包括熔渣池7的深度Ls的考虑了误差的固定范围内的一个值的情况。即，熔渣池7的深度Ls被控制为保持在预定的深度。

用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第一个要求如下。即，进行控制以便使接触尖端5的尖端和熔渣池7的上表面之间的焊丝长度Ld(以下称为干长度Ld)可以等于一个预定的长度。另外，为了使熔渣池7的深度Ls恒定的第二要求如下。即，行进托架控制装置17控制行进托架16的行进速度，使焊接电流8和根据送丝速度预定的基准电流值之间的预定关系得到满足，也就是，基准电流值和焊接电流8可以彼此相等。

<用于使熔渣池的深度恒定的要求>

首先说明用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第一个要求。

当熔渣池检测器13不检测熔渣池7时，即，当设置在可滑动的铜垫板2的上部/设置在可滑动铜垫板2的上部上方的熔渣池检测器13不与熔渣池7的上表面接触时，助焊剂供给控制装置15控制助焊剂供给装置14以便添加助焊剂12。另一方面，当熔渣池检测器13检测熔渣池7时，即，当设置在 可滑动的铜垫板2的上部/设置在可滑动铜垫板2的上部上方的熔渣池检测器13与熔渣池7的上表面发生接触时，助焊剂供给控制装置15控制助焊剂供给装置14以便停止添加助焊剂12。这样，助焊剂供给装置14添加助焊剂12以调节熔渣池7的深度Ls，使熔渣池检测器13检测熔渣池7。

这里，焊炬4、可滑动铜垫板2和熔渣池检测器13都装在行进托架16上。即使当行进托架16移动时，它们之间的相对位置关系也不变。因此，接触尖端5的尖端和熔渣池检测器13之间的距离也保持不变。当熔渣池7升高到与接触尖端5的尖端相距一预定长度的位置(即，熔渣池检测器13的位置)时，熔渣池检测器13检测到熔渣池7。助焊剂供给控制装置15控制助焊剂12的添加量以使熔渣池7被熔渣池检测器13检测到。因此，接触尖端5的尖端和熔渣池7的上表面之间的距离，即，干长度Ld可以被控制成等于预定长度。

接着，将说明用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第二个要求。

图3A至3C分别示出熔渣池7的深度、焊丝6的长度、焊接电流8和渗透宽度之间的相关性。这里，假设所述熔渣池7的深度Ls变为保持Ls1＞Ls2>Ls3的关系，如图3A至3C所示，在干长度Ld以被控制成等于预定长度的状态下，浸没在熔渣池7中的焊丝6的长度(以下，称为湿长度Lw)基本按比例改变以保持Lw1>Lw2>Lw3的关系，并且穿透宽度Lm变化以保持Lm1<Lm2<Lm3的关系。另一方面，当焊接电流8的值指示为Iw时，焊接电流Iw与送丝速度Vw之间的关系表示为下面的数学式(1)。

[数学式1]

$Iw={\left(\frac{K1\&times;Vw}{K2+K3\&times;Ld+K4\&times;Lw}\right)}^{1/2}---\left(1\right)$

在数学式(1)中，K1到K4是根据焊丝6的直径、结构和材料确定的常数。

另外，在干长度Ld被助焊剂供给控制装置15控制成等于预定长度的条件下，如前述第一要求所示，在以设定为常数的送丝速度Vw进行焊接的状态下，数学式(1)表示为下面的数学式(2)。

[数学式2]

$Iw={\left(\frac{K5}{K6+K4\&times;Lw}\right)}^{1/2}---\left(2\right)$

即，根据数学式(2)，焊接电流Iw与湿长度Lw成反比地变化。当湿长度Lw增大时，焊接电流Iw减小。由于熔渣池7的深度Ls与上述湿长度Lw成正比，焊接电流Iw在熔渣池7具有适当深度Ls2时提前设定为基准电流值Iw2。当随着焊接的进行，焊接电流Iw变得大于基准电流值Iw2时，判定如下：熔渣池7的深度Ls变得小于Ls2并且渗透宽度Lm变得大于Lm2。因此，行进托架控制装置17增加行进托架16的行进速度。当行进托架16的行进速度增大时，进行控制以便增加的焊丝突出长度(Ld+Lw)，使得焊接电流Iw可以减小为等于基准电流值Iw2。另一方面，当焊接电流Iw变为小于基准电流值Iw2时，判定如下：熔渣池7的深度Ls变得大于Ls2并且渗透宽度Lm变得小于Lm2。因此，行进托架控制装置17降低行进托架16的行进速度。

为了附加地说明，熔渣池7的深度Ls首先调整为Ls2作为预定深度，然后开始焊接。此外，行进托架16的行进速度根据焊接电流Iw的值来确定。随着焊接的进行，熔渣池7的一部分变成固化熔渣11和被消耗。因此，熔渣池7的深度Ls减小。当设置在可滑动铜垫板2上部/可滑动铜垫板2的上部上方的熔渣池检测器13减小到不与熔渣池7的上表面接触的水平时，助焊剂供给控制装置15控制助焊剂供给装置14以添加助焊剂12。助焊剂12被添加了一段时间。然后，助焊剂供给控制装置15控制助焊剂供给装置14从而当熔渣池检测器13检测到熔渣池7、即当设置在可滑动铜垫板2上部/可滑动铜垫板2的上部上方的熔渣池检测器13接触熔渣池7的上表面时停止添加助焊剂12。因此进行控制以使接触尖端5的尖端与熔渣池7的上表面之间的距离、即干长度Ld可等于预定长度。另一方面，当熔渣池深度适当时，焊接电流Iw设定为基准电流值Iw2。因此，只要干长度Ld通过上述控制为恒定的，则湿长度Lw也可以恒定并且渣池的深度也可以恒定。

以这种方式，行进托架控制装置17控制行进托架16的行进速度以使焊接电流Iw可以等于基准电流值Iw2。因此，进行控制以使使熔渣池7的深度Ls可以是恒定、等于适当的深度Ls2。因此，可以得到适当的渗透宽度Lm2。此外，可以得到具有稳定的机械性能的焊接金属。

此外，基准电流值Iw2确定如下。在电渣焊设备100中，当利用特定的焊丝6的焊接首先通过将送丝速度Vw设为常数来进行时，干长度Ld被控制成等于预定长度。当使用某些类型的焊接电流Iw进行焊接时，通过不同的 湿长度Lw和不同的渗透宽度Lw进行焊接。在这种情况下获得最佳渗透宽度Lw2的焊接电流Iw被确定为用于送丝速度Vw的基准电流值Iw2。

接着，改变送丝速度Vw，并且类似地获得最佳基准电流值Iw2。当重复这样做时，基准电流值Iw2可以作为送丝速度Vw的函数而获得。这个函数(表达基准电流值Iw2和送丝速度Vw的关系的函数)预先存储在行进托架控制装置17中。当进行控制以使用送丝速度设定器的输出或送丝速度的检测值来设定基准电流值Iw2时，基准电流值Iw2可以相应地设置为送丝速度Vw。当送丝速度Vw改变时，基准电流值Iw2也根据改变的送丝速度Vw自动变化。可通过湿长度Lw(或熔渣池7的深度Ls)进行焊接，其中自动获得最佳渗透。

此外，改变焊丝6并执行前述过程。以这种方式，可以为各种焊丝6获得对应于送丝速度Vw的基准电流值Iw2。这里，可以根据各种焊丝6、例如焊丝6的直径、结构和材料等的送丝速度Vw的函数获得基准电流值Iw2。为了附加地说明，送丝速度Vw的函数可以根据每种焊丝6来确定并且基准电流值Iw2可以根据用于该类型的焊丝6的函数来获得。

<熔渣池检测器的结构>

下面，详细说明熔渣池检测器13的结构。图4示出熔渣池检测器13的结构示例。

如图4所示，实施例中的熔渣池检测器13包括检测终端18、差分放大器19、接触判定基准信号设定器20和比较器21。检测终端18是由导电金属铜制成的。该检测终端18通常是水冷的。当检测终端18与熔渣池7发生接触时，该检测终端检测焊接电压的分电压。

在收到检测终端18的电压和可滑动铜垫板2的电压作为输入后，差分放大器19输出该两个电压之间的差。因为可滑动的铜垫板2与焊接基体3接触，可滑动的铜垫板2的电压等于基体3的电压。

接触判定基准信号设定器20输出一个电压作为基准信号。该电压基本上是在检测终端18与熔渣池7发生接触时检测到的电压的一半。例如，图5示出熔渣池7的表面上的焊接电压分布的示例。检测终端18通常检测到大约6伏(电压单位：V)的焊接电压。因此，作为基准信号输出的电压被设定为大约3V，这是所检测的焊接电压的一半。当检测终端18是不与熔渣池 7接触时，焊接电压不施加到检测终端18。因此，检测终端18的电压为0V。

比较器21接收差分放大器19的输出信号和接触判定基准信号设定器20的基准信号作为输入。当差分放大器19的输出信号大于接触判定基准信号设定器20的基准信号时，比较器21产生判定该检测终端18与熔渣池7彼此发生接触的信号。所产生的信号被发送到助焊剂供给控制装置15，以及助焊剂12被供给并通过助焊剂供给装置14停止，并且进行控制以便于定位熔渣池7的上表面与接触尖端5的尖端相距的预定长度。因此，干长度Ld被保持在预定的长度。

图6A到6C分别示出了当焊炬4在板厚方向上横向摆动时熔渣池7的表面上的焊接电压分布的示例。首先，当焊丝6处于板厚的中央时提供图6B所示的焊接电压分布。由检测终端18检测出的焊接电压约为6V。在这种情况下，焊炬4横向摆动以使板厚方向上的渗透均匀。当焊炬4在铜垫板1的附近时，由设置在可滑动铜垫板2的附近的检测端子18检测到的电压减少到大约3伏，这是6伏的一半，如图6A所示。相反，当焊炬4来到可滑动铜垫板2的附近时，如图6C所示，由检测终端18检测到的焊接电压较高，约为12V.

这里，接触判定基准信号设定器20的基准信号的电压被设定为约1.5V，比较器21可正确地确定该熔渣池7与检测终端18是在相互接触。由于基准信号的值小，也有可能的是，由于焊接状态或外部噪音等阻碍了适当的判定。

为了防止误检测，熔渣池检测器13可包括布置在差分放大器19的后部的滤波电路22，使熔渣池检测器13可根据通过滤波电路22处理的焊接电压确定熔渣池7是否被检测到。图7示出了在图4所示的熔渣池检测器13中设置滤波电路22的结构示例。期望的是，所述滤波电路22设定成时间常数为与焊炬4的横向摆动周期大致相同，即所述周期的大约一半至两倍的滤波电路22。

图8示出在没有滤波电路22的情况下所获得的焊接电压波形的示例。图9示出在利用滤波电路22的情况下所获得的焊接电压波形的示例。尤其是，图8所示的波形是当250ms的样本周期不存在时检测到的焊接电压波形。另外，图9所示的波形是用于27个数据的移动平均的焊接电压波形，即， 6.75秒(6750毫秒)的间隔的移动平均。这里，纵坐标上的一个刻度表示3.000V，横坐标上的一个刻度表示一秒(sec)。另外，在图8和9所示的示例中，焊炬4的横向摆动周期为8秒。因此，焊接电压波形等同于焊炬4的横向摆动周期。

如从这些焊接电压波形中显而易见的，在没有滤波器的情况下，当焊炬4在铜垫板1的附近时,由检测终端18检测出的电压降低到约3V，但是当焊炬4处于可滑动的铜垫板2附近时，所检测的电压达到大约12伏。此外，所检测的焊接电压具有大的变化。另一方面，通过滤波器获得的焊接电压波形平均在9V至12V的范围内。因此，当使用滤波电路22时，用于接触判定的基准信号可以设定为3V至6V，由此，误检测的危险可大大降低。虽然时间常数基本上等于横向摆动周期的示例已经在这里示出，但通过时间常数是横向摆动周期的大约一半至两倍的滤波器的效果也已经被确认。

此外，检测终端18可以连接到焊炬4。图10是用于说明其中检测终端18被连接到焊炬4的结构的示例。在图10所示的示例中，差分放大器19、接触判定基准信号设定器20、比较器21和滤波电路22的结构与图7所示的结构相同，但检测终端18连接到焊炬4。当焊炬4横向摆动时，检测终端18也与焊炬4一起横向摆动。因此，检测终端18总是位于焊丝6的附近。因此，参照图6A至6C中所示的焊接电压分布，当检测终端18与熔渣池7发生接触时可以检测到约24伏的焊接电压。此外，无论焊炬4的横向摆动如何都可以检测到基本恒定的电压。因此，降低了被噪音等影响的风险。

<熔渣池检测器的另一结构示例>

下面，将说明熔渣池检测器13的另一结构示例。图11和12各示出了熔渣池检测器13的另一结构示例。

在图11所示的示例中，熔渣池检测器13包括检测终端18、直流电源23、电阻器24、差分放大器19、滤波电路22、接触判定基准信号设定器20，以及比较器21。例如，直流电源23是大约100V至200V的电源。直流电源23的输出通过电阻器24连接到检测终端18。在此，例如，电阻器24为20kΩ至500kΩ。

当检测终端18与熔渣池7不接触时，没有电流流过。因此，直流电源23的电压基本上施加到检测终端18。另一方面，当检测终端18与熔渣池7 接触时，电流从检测终端18通过熔渣池7流入可滑动铜垫板2。因此，直流电源23的电压由于电阻24而下降。检测终端18的电压下降到焊接电压的一部分，即，下降到约3V至12V。该改变由差分放大器19、滤波电路22、接触判定基准信号设定器20和比较器21确定，然后，检测熔渣池7。它们的操作与上述方法相同，因此省略说明。

根据该方法，当检测终端18和熔渣池7彼此不发生接触时，检测终端18的电压是100V至200V。另一方面，当检测终端18和熔渣池7彼此发生接触时，检测终端18的电压为3V至12V。由于两个电压之间的差值大，可预期可靠的操作。

在图12所示的示例中，熔渣池检测器13包括作为光传感器的光接收器25和光接收判定装置26。光接收器25接收从熔渣池7的表面发出的光。光接收判定装置2确定在光接收器25的光量达到一定水平的时间。假定预先确定了光量的测定水平，调节光接收器25的角度等以便做出调整以使干长度Ld等于目标预定长度。此外，该判定结果被发送到助焊剂供给控制装置15，以及供给助焊剂12以保持干长度Ld为常数。

为了附加地说明，当光接收判定装置26确定光接收器25的光量达到一定水平时，熔渣池7上升到与接触尖端5的尖端相距一预定长度的位置。在这种情况下，干长度Ld不大于预定长度。因此，助焊剂供给控制装置15进行控制以停止添加助焊剂12。另一方面，当光接收判定装置26确定光接收器25的光量没有达到特定水平时，熔渣池7不上升到与接触尖端5的尖端相距一预定长度的位置。在这种情况下，干长度Ld大于预定长度。因此，助焊剂供给控制装置15控制添加助焊剂12。

<助焊剂供给装置的结构>

下面，将详细说明助焊剂供给装置14的结构。图13A和13B分别示出了助焊剂供给装置14的结构示例。

如图13A所示，当实施例中的助焊剂供给装置14中的螺线管27如箭头28所示来回移动时，阀30绕旋转轴29转动，如箭头31所示。因此，助焊剂供给喷嘴32被打开/关闭。通过该操作，助焊剂料斗33中的助焊剂12被供给到熔渣池7。

这里，图13A示出助焊剂供给喷嘴32被关闭的状态。另一方面，图13B 示出助焊剂供给喷嘴32被打开的状态。当助焊剂供给喷嘴32打开时，在助焊剂料斗33的助焊剂12通过助焊剂供给喷嘴32供给到熔渣池7。

<焊剂供给装置的另一结构示例>

下面，将说明助焊剂供给装置14的另一结构示例。图14示出助焊剂供给装置14的另一结构示例。

在图14所示的示例中的助焊剂供给装置14中，助焊剂12由于由电机34驱动的螺杆35的转动而从助焊剂料斗33挤出，并供给到熔渣池7。

<示例>

下面将示出实验结果和描述所述实施例中的示例。本实施例并不限于这些示例。

在图1所示的电渣焊设备100中，采用直径为1.6mm的焊丝6的焊接在板厚为60mm的20°的V形槽中进行，其条件为：送丝速度为15.4m/min，焊接电压为42V和基准电流值为380A。尖端和基体之间的距离被设定在45mm。此外，在25mm的渣熔池深度开始焊接。在电渣焊稳定之后渣池不受控制(传统方法)的情况与实施例中的渣池受控制的情况之间的比较结果在图15示出。这里，实施例中的结果将示出为示例，传统方法的结果将作为比较例示出。

行进托架16向上移动的距离示出为电渣焊稳定之后的距离，各个距离中的“发生电弧”、“表面焊缝宽度”和“渗透”的评估效果在图15中示出。对于“发生电弧”，“B”表示电弧已发生的情况，“A”表示没有发生电弧的情况。对于“渗透”，“B”表示存在渗透失效的情况，“A”表示没有渗透失效的情况。从图15所示的结果发现，当熔渣池7受控时，渗透深度大致恒定，表面焊缝宽度不会大幅变化。

现在将说明在所述实施例中的电渣焊设备100用于通过前述送丝速度进行焊接和渣池深度被改变的情况下的焊接结果。图16是用于说明渣池深度对焊接的影响的表格。各渣池深度下的“发生电弧”、“表面焊缝宽度”、“渗透”和“韧性”的评估结果在图16中示出。对于“韧性”，在温度为-20°的条件下，“A”表示“韧性”不小于39J(焦耳)的情况和“B”表示“韧性”小于39J的情况。从图16中所示的结果发现，在这种情况下，适当的渣池深度为20mm至60mm。此处只示出一个示例。但是，根据焊接中实 际使用的助焊剂类型、焊丝类型和焊接电压，加工性会发生变化，适当的渣池深度也发生变化。

虽然所述实施例中的电渣焊设备100使用一个电极来实施焊接，但是电渣焊设备100并不限定于这样的结构，而是可以使用多个电极进行焊接。

虽然本发明的一个方面已经在上面使用实施例进行描述，本发明的技术范围不限于上述实施例。但显然对本领域技术人员来说，可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下通过任何其它模式对本发明进行各种改变或替换。

附图标记列表

1：铜垫板，2：可滑动铜垫板，3：焊接基体，4：焊炬，5：接触尖端，6：焊丝，7：熔渣池，8：焊接电流，9：熔融金属，10：焊接金属，11：固化熔渣，12：助焊剂，13：熔渣池检测器，14：助焊剂供给装置，15：助焊剂供给控制装置，16：行进托架，17：行进托架控制装置，18：检测终端，19：差分放大器，20：接触判定基准信号设定器，21：比较器，22：滤波电路，23：直流电源，24：电阻器，25：光接收器，26：光接收判定装置，27：螺线管，28：箭头，29：旋转轴，30：阀，31：箭头，32：助焊剂供给喷嘴，33：助焊剂料斗，34：电机，35：螺杆，100：电渣焊设备。

Claims (12)

1.一种电渣焊方法，包括：

在电渣焊中向渣池供给助焊剂，使得从接触尖端的尖端到渣池的焊丝的长度等于预定长度；

调整具有焊炬和可滑动垫板的行进托架的行进速度，使得焊接电流和基准电流值之间的预定关系得到满足；和

进行焊接，同时使渣池的深度保持在预定的深度。

2.一种电渣焊设备，包括：

向焊丝供电的具有接触尖端的焊炬；

可滑动垫板；

具有所述焊炬和所述可滑动垫板的行进托架；

行进托架控制装置；

渣池检测器；

助焊剂供给装置；和

助焊剂供给控制装置；其中：

所述渣池检测器配置成当渣池上升到与接触尖端的尖端相距一预定长度的位置时检测渣池；

为了使从接触尖端的尖端到渣池的焊丝长度等于预定长度，助焊剂供给控制装置配置成控制助焊剂供给装置以便在渣池检测器检测到渣池时停止供给助焊剂，并且在渣池检测器未检测到渣池时供给助焊剂；

所述行进托架控制装置配置成控制所述行进托架的行进速度，使得焊接电流与根据送丝速度而确定的基准电流值之间的预定关系得到满足；且

所述电渣焊设备能够进行焊接，同时使渣池深度保持在预定深度。

3.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述行进托架控制装置配置成用于进行控制以便在焊接电流大于基准电流值作为所述预定关系时增加所述行进托架的行进速度，并且在焊接电流小于基准电流值作为所述预定关系时降低行进托架的行进速度。

4.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述渣池检测器配置成用于在渣池检测器的检测终端与渣池发生接触时检测焊接电压，从而检测渣池。

5.根据权利要求4所述的电渣焊设备，其中：

所述渣池检测器配置成通过具有时间常数为焊矩横向摆动周期的一半至两倍的滤波器处理检测到的焊接电压，由此确定渣池是否已经被检测到。

6.根据权利要求4所述的电渣焊设备，其中：

所述检测终端连接到所述焊炬。

7.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述渣池检测器配置成从直流电源通过电阻器向渣池检测器的检测终端施加电压以基于在检测终端与渣池发生接触时检测终端的电压下降的事实来检测渣池。

8.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述渣池检测器具有光传感器，并且配置成用于检测来自渣池的光以检测渣池。

9.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述助焊剂供给装置配置成通过由螺线管驱动的阀供给助焊剂。

10.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

所述助焊剂供给装置配置成通过由电机驱动的螺杆供给助焊剂。

11.根据权利要求2所述的电渣焊设备，其中：

当送丝速度改变时，基准电流值根据表示送丝速度与基准电流值之间的关系的预定函数而自动改变。

12.根据权利要求11所述的电渣焊设备，其中：

根据焊丝的种类、基于根据所述焊丝的种类的预定函数而确定基准电流值。