CN107107233A - 电弧焊接的控制方法 - Google Patents

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Abstract

在交替地反复进行脉冲焊接和短路焊接的自耗电极式的电弧焊接中，在从脉冲焊接向短路焊接过渡时的脉冲焊接期间中的脉冲波形中，控制电流使得即将过渡之前的焊接电流降低至比脉冲波形中的基值电流低，由此能够抑制焊接电流从脉冲的峰值电流的值减小时的下冲，从而实现稳定的焊接。

Description

电弧焊接的控制方法
技术领域
本发明涉及交替地反复进行脉冲焊接和短路焊接的自耗电极式的电弧焊接的控制方法。
背景技术
在自耗电极式的电弧焊接方法中，代表性的有脉冲焊接和短路焊接，可供实际使用。但是，脉冲焊接和短路焊接存在如下缺点。
脉冲焊接若与基于超过临界电流的恒定电流的喷射过渡相比则为低线能量，但为了维持稳定的脉冲过渡，电弧长度需要长至某种程度，因此，不能将线能量抑制得较低。因此，在立焊、仰焊等所谓的姿势焊接中，容易产生焊道的下垂等不良形状的焊道。
短路焊接由于电弧长度短，并且短路期间中电弧所产生的线能量小，因而容易产生熔合不良等焊接缺陷。此外，经常发生短电弧长度以及短路所引起的溅射。
作为抑制以上那样的缺点的手段，提出了进行控制使得交替地反复各任意次数的脉冲焊接和短路焊接的电弧焊接方法(专利文献1)。专利文献1记载了如下内容：进行线能量的控制以及焊道形状的控制，能够抑制熔合不良等焊接缺陷、姿势焊接中的焊道的下垂等不良形状的焊道的产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开昭60-255276号公报
发明内容
在交替地反复进行脉冲焊接和短路焊接的自耗电极式的电弧焊接中，关于即将从脉冲焊接向短路焊接过渡之前的焊接电流，控制焊接电流以使其降低至比脉冲的基值电流低。
附图说明
图1A是实施方式1中的电弧焊接装置的概略结构图。
图1B是示出实施方式1中的电弧焊接的焊接部位的概略放大剖视图。
图2是示出实施方式1中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图3是示出实施方式2中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图4是示出实施方式2中的另一电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图5是示出实施方式3中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图6是示出实施方式3中的另一电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图7是示出实施方式3中的又一电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图8是示出实施方式3中的又一电弧焊接中的焊接电流和焊接电压的图。
图9是示出实施方式4中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压和焊丝进给量的图。
图10是示出实施方式4中的另一电弧焊接中的焊接电流和焊接电压和焊丝进给量的图。
图11是示出实施方式5中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压和平均电压的图。
图12是示出实施方式6中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压和平均电压的图。
图13是示出实施方式7中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压和焊丝的进给量的图。
图14是示出现有的电弧焊接中的焊接电流的图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1A是实施方式1中的电弧焊接装置50的概略结构图。电弧焊接装置50主要由对作为自耗性的焊接电极的焊丝15与焊接对象物18之间供给电力的焊接电源部19、焊炬16、进给焊丝15的焊丝进给部14构成。具体而言，焊丝进给部14沿朝向焊接对象物18的正向传送方向D101进给焊丝15。焊丝进给部14也可以沿与正向传送方向D101相反的反向传送方向D102输送焊丝15。另外，焊炬16例如安装于焊接机器人，由焊接机器人来进行焊接。或者，焊炬16例如被操作者保持，由操作者来进行焊接。在焊接电源部19中，从输入电源1输入的交流电由1次整流部2进行整流，由开关部3变换为交流，由变压器4进行降压，由2次整流部5以及DCL(电感)6进行整流，施加到焊丝15与焊接对象物18之间。通过施加于焊丝15与焊接对象物18之间的电力从而在焊丝15与焊接对象物18之间产生焊接电弧17来进行焊接。此外，焊接电源部19具备：检测焊接电压的焊接电压检测部7；检测焊接电流的焊接电流检测部8；以及对脉冲焊接期间/短路焊接期间的经过时间或脉冲的输出次数进行计数的计数部9。此外，电弧焊接装置50还具备：基于由计数部9所计数的数值来切换焊接输出的控制的控制切换部10；用于设定焊接条件等的设定部20；对脉冲焊接期间中的电流进行控制的脉冲焊接时的电流控制部12；对短路焊接期间中的电流进行控制的短路焊接时的电流控制部11；以及驱动部13。另外，计数部9在通过操作设置于焊炬16的焊炬开关或者执行焊接机器人的动作程序来指示了焊接的开始之后，检测最初产生的焊丝15与焊接对象物18的接触来进行时间的计数、脉冲的输出次数的计数。此外，设定部20用于设定为了进行焊接而设定的设定焊接电流、为了进行焊接而设定的设定焊接电压、焊丝15的进给速度、保护气体的种类、焊丝15的材质、焊丝15的直径、脉冲焊接的期间或脉冲的输出次数、短路焊接的期间或短路的次数等。另外，构成焊接电源部19的各构成部可以根据需要分别单独构成，也可以将多个构成部复合来构成。
接下来，说明电弧焊接装置50的动作。图1B是示出实施方式1中的电弧焊接的焊接部位的示意放大剖视图。
在电弧焊接装置50中，从气体供给口供给保护气体来屏蔽电弧以及焊接部不受外部气体影响的同时，从焊接电源部19对焊丝15与焊接对象物18之间供给电流。由此，使焊丝15和焊接对象物18产生焊接电弧17，通过焊接电弧17的热来使焊丝15的前端和焊接对象物18的一部分熔化。熔化的焊丝15滴下到焊接对象物18上，与通过焊接电弧17的热而熔化的焊接对象物18的一部分一起形成熔融池15P。通过焊炬16向相对于焊接对象物18的相对的焊接方向D15的移动，从而形成熔融池15P的同时，相对于焊接对象物18相对地沿焊接方向D15移动而形成焊道18A的同时对焊接对象物18进行熔敷。
该焊接的焊接条件由设定部20设定，此外焊丝15的进给速度等条件也同样地由设定部20预先设定，控制焊接电源部19的输出以及电动机的旋转使得成为该设定条件。上述的各控制部对焊接的控制通过在监视焊接电压、焊接电流的同时进行驱动部13的控制使得成为设定条件来进行。成为该控制的基础的焊丝15中流动的电流即焊接电流以及焊接电流的波形通过焊接电流检测部8的输出来得到。
图2示出焊接电流I和作为焊丝15的电压的焊接电压V。在图2中，纵轴表示焊接电流I和焊接电压V，横轴表示时间。在短路焊接期间Ts进行短路焊接，在脉冲焊接期间Tp进行脉冲焊接。
在图2所示的电弧焊接中，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间Tp和进行短路焊接的短路焊接期间Ts。在脉冲焊接期间Tp中，控制电弧焊接装置50使得流过作为焊接电极的焊丝15的焊接电流I形成交替地反复峰值电流Ip的一个以上的值Ip1～Ip6和基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5的多个脉冲Pp1～Pp6。基值电流Ib的值Ib1～Ib5可以相同，或者也可以不同。
在短路焊接期间Ts中，具有使焊丝15与焊接对象物18短路的一个以上的短路期间Tss1～Tss3和在焊丝15与焊接对象物18之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间Tsa1、Tsa2，控制电弧焊接装置50使得交替地分别过渡到一个以上的短路期间Tss1～Tss3和一个以上的电弧产生期间Tsa1、Tsa2。
通过由焊接电流检测部8检测出的焊接电流的波形来检测脉冲焊接期间Tp的脉冲Pp1～Pp6。脉冲焊接期间Tp的脉冲Pp1～Pp6，例如，能够通过焊接电流I(瞬时电流)从比预先设定的阈值Is大的值变化为比该阈值小的值来检测。因此，通过对焊接电流与阈值Is进行比较，能够检测脉冲焊接期间Tp中的脉冲Pp1～Pp6。脉冲Pp1～Pp6的检测方法并不限于该例，只要能够检测各个脉冲Pp1～Pp6，可以是任意的方法。
短路焊接期间Ts中的焊丝15与焊接对象物18的短路，例如，由焊接电压检测部7监视焊接电压，能够通过焊接电压V(瞬时电压)从比预先设定的阈值Vs大的值变化为比该阈值小的值来检测。此时，由于设为短路期间Tss1～Tss3不将非常短的微短路判定为短路，因此也可以将在自焊接电压V从大于阈值Vs的值变化为小于该阈值的值时起经过预先设定的规定时间的期间中持续小于规定的阈值Vs的情况判定为一次短路。短路的检测方法并不限定于该例，只要能够检测各个短路，可以是任意的方法。此外，在短路焊接期间Ts中，由设定部20预先设定了能够以由设定部20所设定的焊丝进给速度稳定地进行短路焊接的焊接电压V的值。此外，短路期间Tss1～Tss3的次数也可以由设定部20预先设定。另一方面，在脉冲焊接期间Tp中，与设定部20的脉冲条件进行组合，由设定部20预先设定了焊丝进给速度使得脉冲焊接期间Tp中的焊接电流I的平均值不超过喷射过渡的临界电流。此外，脉冲Pp1～Pp6的数量也由设定部20预先设定。因此，在电弧焊接装置50的焊接电源部19中，例如由脉冲焊接时的电流控制部12以及短路焊接时的电流控制部11输出控制输出，使得若按由设定部20所设定的次数产生脉冲Pp1～Pp6来进行脉冲焊接，则随后按由设定部20所设定的次数在短路期间Tss1～Tss3发生短路来进行短路焊接。然后，接受短路焊接时的电流控制部11、脉冲焊接时的电流控制部12等控制部的输出的驱动部13将控制输出提供给开关部3，使得得到与各控制输出相应的焊接电流I的波形。由此，焊接电源部19例如输出图2所示的焊接电流而流入焊丝15和焊接对象物18。此外，通过控制切换部10将控制输出提供给焊丝进给部14使得成为与脉冲焊接时、短路焊接时对应的焊丝进给速度，从而焊丝进给部14对电动机进行旋转驱动，使得成为与控制切换部10的控制输出对应的焊丝进给速度。据此，焊丝15以最佳的速度进给。由此，按设定条件交替地反复脉冲焊接和短路焊接，并且，以当时的脉冲焊接、短路焊接中的最佳的焊丝进给速度来输送焊丝15的同时进行焊接。
接下来，说明本实施方式中的焊接电流I的波形。在本实施方式中的焊接电流I的波形中，在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的脉冲焊接期间Tp中的脉冲波形中，在形成了脉冲Pp1～Pp5之后过渡到短路焊接期间Ts之前最近的焊接电流I的值Ib6被控制为成为比脉冲Pp1～Pp5中的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5的至少一个小的电流值(A)。在实施方式1中，将即将短路之前的焊接电流I的值Ib6控制为比其前面的脉冲Pp5的基值电流Ib的值Ib5低。在实施方式1中，焊接电流I的值Ib6既可以控制为成为比脉冲Pp1～Pp5中的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5的平均值小的电流值，或者，焊接电流I的值Ib6也可以控制为成为比脉冲Pp1～Pp5中的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5小的电流值。这样，在脉冲焊接期间Tp中，焊接电流I在形成了脉冲Pp1～Pp5之后小于脉冲Pp1～Pp5中的基值电流Ib时，向短路焊接期间Ts过渡。此外，在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的短路焊接期间Ts中，将刚刚过渡之后的短路期间Tss1中的短路的检测后的焊接电流I的值Ib7控制为比过渡前的脉冲焊接期间Tp的基值电流Ib的值Ib5小、并且比从脉冲焊接期间Tp过渡到短路焊接间Ts之前最近的焊接电流I的值Ib6小的电流值(B)。此外，在短路焊接期间Ts中进行了在检测出短路的时间点以及检测出焊丝15的缩颈15A的时间点的至少一个时间点使焊接电流I急剧降低的控制(B以及C)。在此，所谓缩颈15A，如图1B所示，是指在短路即将断开之前在焊丝15产生的变细部。由于焊丝15在缩颈15A变细从而焊丝15的截面积减小，电阻值上升，因而随之电压上升。通过监视平均每单位时间的电压变化dv/dt，从而能够检测短路即将断开之前的焊丝15的变细部即缩颈15A。说明以上的焊接电流I的效果。
在交替地反复各任意次数的脉冲焊接和短路焊接的自耗电极式电弧焊接方法中，在脉冲焊接期间和短路焊接期间中，存在如下差异：由熔融的焊丝构成的熔滴的大小不同，或者由熔滴形成的熔融池的大小不同等。因此，例如在从脉冲焊接向短路焊接的过渡时，因为在较高的热量施加到熔滴的状态下发生短路，所以容易成为在刚刚短路之后短路被断开的微短路，容易发生溅射。此外，若产生微短路，则短路的周期变得不稳定，焊接不稳定。另一方面，在从短路焊接向脉冲焊接过渡时，因为在熔融池较小且电弧未扩展的状态下，输出脉冲的峰值电流，所以电弧反作用力变强，存在所形成的熔滴由于电弧反作用力而被吹跑，发生大粒的溅射的情况。
在实施方式1中的电弧焊接中，在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的脉冲焊接期间Tp中，若在即将移行之前将焊接电流I控制为比脉冲Pp1～Pp5中的基值电流Ib小的电流值(A)，则能够促进刚刚过渡到短路焊接期间Ts之后的短路，能够在抑制因焊丝15的熔融而产生的熔滴的生长的状态下使焊丝15与焊接对象物18短路，能够抑制短路时的溅射的发生。此外通过将即将过渡之前的焊接电流I以比连续反复产生的脉冲Pp1～Pp5的基值电流Ib小的电流值(A)保持规定期间，从而能够抑制焊接电流I从脉冲Pp6的峰值电流Ip的值Ip6减小时的下冲(undershoot)，能够实现稳定的焊接。
在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的短路焊接期间Ts中，若将刚刚过渡之后的短路期间Tss1中的短路的检测后的焊接电流I控制为比过渡行前的脉冲焊接期间Tp的脉冲Pp6的基值电流Ib小、并且比焊接电流I的电流(A)小的电流值(B)，则能够可靠地使焊丝15与焊接对象物18短路，能够抑制在短路之后短路立即断开的微短路的发生，能够抑制溅射的发生。
若在短路焊接期间Ts中进行在短路的检测的时间点以及缩颈15A的检测的时间点的至少一个时间点使焊接电流I急剧降低的控制(B以及C)，则能够降低短路时以及短路的断开时的电流I，与其相应地能够抑制短路时以及短路断开时的溅射的发生。
通过如以上那样控制焊接电流I，从而即使以较短的周期交替地切换高线能量的脉冲焊接和低线能量的短路焊接，也难以发生焊接期间Tp、Ts的过渡情况下的溅射，能够实现兼备两种焊接法的优点的焊接法。此外，通过适当地组合脉冲Pp1～Pp6的数量与短路期间Tss1～Tss3的数量，能够容易地控制线能量。由此，能够改善焊道18A的形状，能够容易地进行姿势焊接。
如上所述，在脉冲焊接期间Tp中，控制焊接装置50使得在形成了多个脉冲Pp1～Pp6之后并且即将从脉冲焊接期间Tp过渡到短路焊接期间Ts之前的焊接电流I的值Ib6比多个脉冲Pp1～Pp5的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5的至少一个小。
此外，在脉冲焊接期间Tp中，也可以控制焊接装置50使得焊接电流I的值Ib6比多个脉冲Pp1～Pp5的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5的平均值小。
此外，在脉冲焊接期间Tp中，也可以控制焊接装置50使得焊接电流I的值Ib6比多个脉冲Pp1～Pp5的基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5小。
此外，在短路焊接期间Ts中，检测焊接电极(焊丝15)与焊接对象物18的短路。在短路焊接期间Ts中，也可以控制焊接装置50使得检测到短路之后的焊接电流I的值Ib7比基值电流Ib的一个以上的值Ib1～Ib5小、并且比焊接电流I的值Ib6小。
此外，在短路焊接期间Ts中也可以检测焊丝15的缩颈15A。在短路焊接期间Ts中，也可以焊接装置50使得在检测到短路的时间点以及检测到缩颈15A的时间点的至少一个降低焊接电流I。
如以上详细叙述的那样，为了控制线能量以及焊道18A的形状，交替地反复进行各次数的脉冲焊接和短路焊接。因为以短时间交替地反复进行高线能量的脉冲焊接和低线能量的短路焊接，所以能够实现兼备两种焊接法的优点的焊接法。此外，通过适当地组合短路焊接的次数和脉冲焊接的次数，从而能够容易地进行线能量的控制，由此能够改善焊道18A的形状，能够容易地进行姿势焊接。
(实施方式2)
图3示出实施方式2中的电弧焊接中的焊接电流和焊接电压。在图3中，对与图2所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在实施方式2中，与实施方式1不同，在从短路焊接期间Ts向脉冲焊接期间Tp过渡时的脉冲焊接期间Tp中连续产生的多个脉冲Pp1～Pp5中，过渡后的第一个脉冲Pp1的至少达到峰值电流Ip的值Ip1的斜度(D1)与第二个以后的脉冲Pp2～Pp5的斜度(D2)不同。这是基于在短路焊接期间Ts和脉冲焊接期间Tp中熔融池15P的大小不同。短路焊接期间Ts因为与脉冲焊接期间Tp相比线能量较低，所以若与脉冲焊接期间Tp相比则熔融池15P较小。因此，在从短路焊接期间Ts过渡到脉冲焊接期间Tp时，针对在短路焊接期间Ts形成的较小的熔融池15P由脉冲焊接期间Tp的第一个脉冲Pp1瞬间施加较大的峰值电流Ip的值Ip1。该期间由于熔融池15P较小，因而电弧17未扩展而电弧反作用力较强。因此，存在所形成的熔滴由于电弧反作用力而被吹跑，发生大粒的溅射的情况。在实施方式2中，如图3所示，在从短路焊接期间Ts向脉冲焊接期间Tp过渡时的脉冲焊接期间Tp中连续产生的多个脉冲Pp1～Pp5中，将过渡后的第一个脉冲Pp1的至少达到峰值电流Ip的值Ip1的斜度(D1)设为与第二个以后的脉冲Pp2～Pp5的达到峰值电流Ip的值Ip2～Ip5的斜度(D2)不同的斜度。由此，能够防止电弧反作用力瞬间提高，从而能够抑制大粒的溅射发生。
如上所述，控制焊接电流I，使得多个脉冲Pp1～Pp5之中的第一个脉冲Pp1的达到峰值电流Ip的值Ip1～Ip5之中的构成第一个脉冲Pp1的峰值电流Ip的值Ip1的斜度与多个脉冲Pp1～Pp5之中的其他脉冲Pp2～Pp5的达到其他峰值电流Ip的值Ip2～Ip5的斜度不同。
图4示出实施方式2中的另一电弧焊接的焊接电流I和焊接电压V。在图4中，对与图3所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图4所示的电弧焊接中，在脉冲焊接期间Tp中的多个脉冲Pp1～Pp5中，使(1)达到峰值电流Ip的值Ip1～Ip5的斜度、以及(2)从峰值电流Ip的值Ip1～Ip5返回至基值电流Ib的斜度、以及(3)峰值电流Ip的值Ip1～Ip5的参数群(1)～(3)的至少任意一个参数群相对于时间逐渐单调地(连续性地)变更(E)。“单调”意味着不管变化率固定或变化，参数群相对于时间持续增加或者持续减小。通过该控制，从而根据熔融池15P的大小使焊接电流I的波形连续性地发生了变更。在此，连续性地变更或逐渐单调地变化这样的表现，是指在多次连续产生的脉冲Pp1～Pp5的一部分中包含逐渐单调地变化的至少两个部分。只限于能够抑制大粒溅射的发生，可以使用图3、图4任意的方法。
如上所述，使多个脉冲Pp1～Pp5的达到峰值电流Ip的值Ip1～Ip5的斜度单调地变化。也可以使多个脉冲Pp1～Pp5的从峰值电流Ip的值Ip1～Ip5返回至基值电流Ib的斜度单调地变化。此外，还可以使峰值电流Ip的值Ip1～Ip5单调地变化。
(实施方式3)
图5示出实施方式3中的电弧焊接中的焊接电流I和焊接电压V。在图5中，对与图2所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图5所示的电弧焊接的实施方式3中，与实施方式1不同，控制电弧焊接使得在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的短路焊接期间Ts中连续产生的短路期间Tss1～Tss3中，过渡后的第一个短路期间Tss1中的焊接电流I的增加的斜度(F1)与第二个以后的短路期间Tss2、Tss3中的焊接电流I的增加的斜度(F2)不同。该控制是因为在脉冲焊接期间Tp和短路期间Tss1～Tss3中施加于熔滴的线能量不同。在从脉冲焊接期间Tp过渡到短路焊接期间Ts时，因为施加于熔滴的线能量较高，所以容易发生在刚短路后短路断开的微短路。通过使过渡后的第一个短路期间Tss1中焊接电流I的增加的斜度与第二个以后的短路期间Tss2、Tss3的焊接电流I的增加的斜度相比而降低，从而抑制在短路期间Tss1中施加于焊丝15的线能量来抑制微短路的发生。由此，能够抑制微短路的发生，从而能够抑制溅射发生。
如上所述，控制焊接电流I，使得多个短路期间Tss1～Tss3之中的第一个短路期间Tss1中的焊接电流I的增加的斜度与多个短路期间Tss1～Tss3之中的除第一个短路期间Tss1以外的短路期间Tss2、Tss3中的焊接电流I的增加的斜度不同。
图6示出实施方式3中的另一电弧焊接中的焊接电流I和焊接电压V。在图6中，对与图5所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图6所示的电弧焊接中，使短路期间Tss1～Tss3中的焊接电流I的增加的斜度逐渐单调地进行了变更(G)。根据施加于熔融的焊丝15即熔滴的线能量，使短路期间Tss1～Tss3的焊接电流I的增加的斜度逐渐单调地(连续性地)进行了变更(G)。只限于能够抑制微短路的发生，可以使用图5、图6任意的方法。
如上所述，控制焊接电流I使得多个短路期间Tss1～Tss3中的焊接电流I的增加的斜度单调地变更。
图7示出实施方式3中的又一电弧焊接中的焊接电流I和焊接电压V。在图7中，对与图5所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图7所示的电弧焊接中，控制电弧焊接使得在从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的短路焊接期间Ts中连续的短路期间Tss1～Tss3中，过渡后的第一个短路期间Tss1中的短路初始电流Iss1(B)的值与第二个以后的短路期间Tss2、Tss3中的短路初始电流Iss2、Iss3的值不同。由此，能够抑制在短路期间Tss1中对焊丝15的线能量，能够抑制微短路的发生。
如上所述，控制焊接电流I，使得多个短路期间Tss1～Tss3之中的第一个短路期间Tss1中的焊接电流I的初始值(短路初始电流Iss1)与多个短路期间Tss1～Tss3之中的除第一个短路期间Tss1以外的其他短路期间Tss2、Tss3中的焊接电流I的初始值(短路初始电流Iss2、Iss3)不同。
图8示出实施方式3中的又一电弧焊接中的焊接电流I和焊接电压V。在图8中，对与图7所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图8所示的电弧焊接中，使从脉冲焊接期间Tp向短路焊接期间Ts过渡时的短路焊接期间Ts中连续的短路期间Tss1～Tss3中的焊接电流I的初始值即短路初始电流Iss1～Iss3的值逐渐单调地(连续性地)变更(H)。只限于能够抑制微短路的发生，可以使用图7、图8任意的方法。在此，连续性地变更或者逐渐变化这样的表现，是指在焊接电流I的多次连续产生的部分，至少包含逐渐变化的部分。
如上所述，控制焊接电流I，使得多个短路期间Tss1～Tss3中的焊接电流I的初始值(短路初始电流Iss1～Iss3)单调地变更。
(实施方式4)
图9示出实施方式4中的电弧焊接中的焊接电流I、焊接电压V和对作为焊接电极的焊丝15进行进给的每单位时间的量即焊丝15的进给量WF。在图9中，纵轴表示进给量WF、焊接电压V和焊接电流I，横轴表示时间。在图9中，对与图3所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在实施方式4中，使脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的进给量WF的移动平均值即平均进给量与短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量相同。特别是在图9所示的电弧焊接中，始终固定焊接期间Tp、Ts中的进给量WF对焊接对象物18进行焊接。因此，能够使焊丝15熔敷于焊接对象物18的量保持固定。
图10示出实施方式4中的另一电弧焊接的焊接电流I、焊接电压V和对作为焊接电极的焊丝15进行进给的每单位时间的量即焊丝进给量WF。在图10中，对与图9所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图10所示的电弧焊接中，脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的进给量WF的平均值即平均进给量与短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量不同。这样设定的理由是因为，在以焊丝15的同一进给量进行了比较的情况下，短路焊接期间Ts中的焊道18A的外观与脉冲焊接期间Tp中的焊道18A的外观不同。短路焊接期间Ts中的焊道18A的外观与脉冲焊接期间Tp中的焊道18A的外观相比，因为线能量较低，所以焊道18A的宽度较细，容易成为高凸状。如图10所示通过使短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量比脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的平均进给量多，从而能够使焊道18A的宽度对齐并一致。使脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的平均进给量与短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量相同的情况和设为不同的值的情况能够如下灵活运用。即，在焊接期间Tp、Ts短至在脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts中难以出现焊道18A的外观的差异的程度(例如50msec以下)的情况下，期望在脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts使焊丝15的进给量相同。与此相对，在脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts较长的情况(例如1sec以上)下，因为容易出现焊道18A的外观的差异，所以为了使焊道18A的外观尤其是焊道18A的宽度在脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts相匹配，如图10所示，可以将脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts中的进给量WF设为不同的值。此外，在各个进给量WF中存在容易产生溅射的区域、难以产生溅射的区域、或者根据焊接对象物18容易烧穿的区域、难以烧穿的区域等，所以平均进给量根据情况适当灵活运用即可。
如上所述，在脉冲焊接期间Tp中，控制电弧焊接装置50使得进给作为焊接电极的焊丝15在焊接对象物18形成焊道18A，并且流过焊丝15的焊接电流I形成交替地反复峰值电流Ip和基值电流Ib的多个脉冲Pp1～Pp5。进而，在短路焊接期间Ts中，控制电弧焊接装置50使得进给焊丝15在焊接对象物18形成焊道18A，并交替地分别过渡到使焊丝15与焊接对象物18短路的一个以上的短路期间Tss1～Tss3和在焊丝15与焊接对象物18之间产生电弧17的一个以上的电弧产生期间Tsa1、Tsa2。进给焊丝15使得脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的平均进给量与短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量不同，以使脉冲焊接期间Tp中的焊道18A的宽度与短路焊接期间Ts中的焊道18A的宽度相匹配。进给焊丝15使得脉冲焊接期间Tp中的焊丝15的平均进给量与短路焊接期间Ts中的焊丝15的平均进给量不同，以使脉冲焊接期间Tp中的焊道18A的宽度与短路焊接期间Ts中的焊道18A的宽度相匹配。
(实施方式5)
图11示出实施方式5中的电弧焊接的焊接电流I、焊接电压V和焊接电压V的平均值即平均电压WV。在图11中，纵轴表示平均电压WV、焊接电压V和焊接电流I，横轴表示时间。在图11中，对与图3所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图11所示的电弧焊接中，在脉冲焊接期间Tp和短路焊接期间Ts中进行恒压控制使得焊接电压V接近于预先设定的设定电压。所谓恒压控制，在脉冲焊接期间Tp中，能够通过针对时间变更脉冲Pp1～Pp5的周期、针对时间变更脉冲Pp1～Pp5的宽度、或者根据时间来变更峰值电流Ip的值Ip1～Ip5/基值电流Ib的值等调整来进行。此外，所谓恒压控制，通过进行如下调整在进行，即，在短路期间Tss1～Tss3中根据时间来变更焊接电流I的斜度，或者在短路的断开后的电弧产生期间Tsa1、Tsa2中根据时间来变更焊接电流I的峰值电流等。通过以上，与交替地反复同一波形的情况相比能够将焊接电压V保持为恒定，所以能够容易地进行线能量的控制。
(实施方式6)
图12示出实施方式6中的电弧焊接中的焊接电流I、焊接电压V和焊接电压V的平均值即平均电压。在图12中，纵轴表示平均电压WV、焊接电压V和焊接电流I，横轴表示时间。在图12中，对与图11所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图12所示的电弧焊接中，脉冲焊接和短路焊接的切换通过恒压控制来决定。通过这样处理，能够抑制烧穿。预先设定焊接电压V的规定期间中的移动平均即平均电压WV的上限Va和下限Vb。例如，判定焊接中测量的平均电压WV是否达到规定的上限Va或规定的下限Vb。具体而言，若在脉冲焊接期间Tp中平均电压WV达到上限Va以上的值则从脉冲焊接切换为短路焊接，若在短路焊接期间Ts中平均电压WV达到下限Vb以下的值则从短路焊接切换为脉冲焊接。对焊接对象物18的线能量因为由焊接电流I和焊接电压V的积来表示，所以在以预先决定的焊接电流I的波形交替地反复脉冲焊接和短路焊接来进行焊接的情况下，例如，即使焊接电流I的波形相同，焊接电压V的波形也不一定相同。若持续短路焊接则平均电压WV接近于线能量较低的短路焊接中的平均电压WV。此外，若持续脉冲焊接则存在平均电压WV升高的情况。若平均电压WV升高，则线能量增高，焊接对象物18容易烧穿。因此，通过交替地反复进行脉冲焊接和短路焊接的上述控制，从而能够使焊接电压V始终限制在一定范围内，能够抑制向作为母材的焊接对象物18的线能量过多。
这样，若在脉冲焊接期间Tp中焊丝15(焊接电极)的平均电压WV达到规定的上限Va则从脉冲焊接期间Tp过渡到短路焊接期间Ts。进而，若在短路焊接期间Ts中焊丝15的平均电压WV达到规定的下限Vb则从短路焊接期间Ts过渡到脉冲焊接期间Tp。
(实施方式7)
图13示出实施方式7中的电弧焊接中的焊接电流I、焊接电压V和焊丝15的焊丝进给量。在图13中，纵轴表示进给量WF、焊接电压V和焊接电流I，横轴表示时间。在图13中，对与图9所示的部分相同的部分赋予相同的参照编号。在图13所示的电弧焊接中，在短路焊接期间Ts中，基于焊丝15与焊接对象物18的短路或电弧的检测将焊丝15沿正向传送方向D101或反向传送方向D102进行输送。在短路焊接期间Ts中，若检测到短路，则向正向传送方向D101的相反的、从焊接对象物18离开的反向传送方向D102输送焊丝15。进而，在短路焊接期间Ts中，若检测到短路断开(电弧)则向正向传送方向D101进给焊丝15。通过该控制，从而根据短路和短路的断开来机械地进行焊丝15的正向传送以及反向传送的动作，能够降低短路的断开时的电流。因此，能够降低在短路的断开时发生的溅射。
在图1A至图13所示的实施方式1～7的电弧焊接中，若作为焊接电极的焊丝15与焊接对象物18短路，则也可以在使焊丝15减速的同时向正向传送方向D101进给，或者也可以向与正向传送方向D101相反的反向传送方向D102进给焊丝15。进而，若焊丝15与焊接对象物18的短路断开则也可以使焊丝15加速的同时向正向传送方向D101进给。
产业上的可利用性
本发明中的电弧焊接的控制方法能够抑制溅射的发生，能够实现周期稳定的焊接，并能够毫无问题地进行线能量控制、焊道的外观控制，所以在自耗电极式的电弧焊接装置中是有用的。
符号说明
1 输入电源
2 1次整流部
3 开关部
4 变压器
5 2次整流部
6 DCL(电感)
7 焊接电压检测部
8 焊接电流检测部
9 计数部
10 控制切换部
11 电流控制部
12 电流控制部
13 驱动部
14 焊丝进给部
15 焊丝(焊接电极)
15A 缩颈
16 焊炬
17 焊接电弧
18 焊接对象物
18A 焊道(第1焊道、第2焊道)
19 焊接电源部
20 设定部
D101 正向传送方向
D102 反向传送方向
Ib 基值电流
Ip 峰值电流
Pp1～Pp6 脉冲
Tp 脉冲焊接期间
Ts 短路焊接期间
Tss1～Tss3 短路期间
Tsa1、Tsa2 电弧产生期间

Claims (19)

1.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流的一个以上的值和基值电流的一个以上的值的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置，使得在所述脉冲焊接期间中形成了所述多个脉冲之后并且即将从所述脉冲焊接期间过渡到所述短路焊接期间之前的所述焊接电流的第1值小于所述多个脉冲的所述基值电流的所述一个以上的值的至少一个值的步骤。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接的控制方法，在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置，使得所述焊接电流的所述第1值小于所述多个所述基值电流的所述一个以上的值的平均值的步骤。
3.根据权利要求1所述的电弧焊接的控制方法，在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置，使得所述焊接电流的所述第1值小于所述多个所述基值电流的所述一个以上的值的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧焊接的控制方法，还包括在所述短路焊接期间中检测所述焊接电极与焊接对象物的短路的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：在所述短路期间中，控制所述焊接装置使得检测到所述短路之后的所述焊接电流的第2值小于所述基值电流的所述一个以上的值且小于所述焊接电流的所述第1值的步骤。
5.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，检测所述焊接电极与所述焊接对象物的短路的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：在所述短路期间中，控制所述焊接装置使得检测到所述短路之后的所述焊接电流小于所述基值电流的步骤。
6.根据权利要求5所述的电弧焊接的控制方法，还包括在所述短路焊接期间中检测所述焊接电极的缩颈的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，还包括如下步骤：在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置，使得在检测到所述短路的时间点以及检测到所述缩颈的时间点的至少一个时间点降低所述焊接电流的步骤。
7.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的多个短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述多个短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置使得所述多个脉冲之中的第一个脉冲的达到所述峰值电流的值为止的斜度与所述多个脉冲之中的其他脉冲的达到所述峰值电流的值为止的斜度不同的步骤。
8.根据权利要求7所述的电弧焊接的控制方法，在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接电流的步骤，还包括使所述多个脉冲的达到所述峰值电流的值为止的斜度单调变化的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的电弧焊接的控制方法，在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，还包括使所述多个脉冲的从所述峰值电流的值返回到所述基值电流为止的斜度单调变化的步骤。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电弧焊接的控制方法，在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，还包括使所述多个脉冲的所述峰值电流的值单调变化的步骤。
11.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的多个短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述多个短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置，使得所述多个短路期间之中的第一个短路期间中的所述焊接电流的增加的斜度与所述多个短路期间之中的所述第一个短路期间以外的短路期间中的所述焊接电流的增加的斜度不同的步骤。
12.根据权利要求11所述的电弧焊接的控制方法，在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括控制所述焊接装置使得所述多个短路期间中的所述焊接电流的增加的斜度单调变更的步骤。
13.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到在进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的多个短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述多个短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置使得所述多个短路期间之中的第一个短路期间中的所述焊接电流的初始值与所述多个短路期间之中的所述第一个短路期间以外的短路期间中的所述焊接电流的初始值不同的步骤。
14.根据权利要求13所述的电弧焊接的控制方法，在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括控制所述焊接装置使得所述多个短路期间中的所述焊接电流的初始值单调变更的步骤。
15.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的同时进给所述焊接电极的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的同时进给所述焊接电极的步骤，
使所述脉冲焊接期间中的所述焊丝的平均进给量与所述短路焊接期间中的所述焊接电极的平均进给量相同。
16.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲，以进给所述焊接电极在焊接对象物形成第1焊道的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与所述焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间，以进给所述焊接电极在所述焊接对象物形成第2焊道的步骤，
在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置来进给所述焊接电极使得所述脉冲焊接期间中的所述焊接电极的平均进给量与所述短路焊接期间中的所述焊接电极的平均进给量不同，以使所述第1焊道的宽度与所述第2焊道的宽度相匹配的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：控制所述焊接装置来进给所述焊接电极使得所述脉冲焊接期间中的所述焊接电极的平均进给量与所述短路焊接期间中的所述焊接电极的平均进给量不同，以使所述第2焊道的宽度与所述第1焊道的宽度相匹配的步骤。
17.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括进行恒压控制使得作为所述焊接电极的电压的焊接电压接近于规定的设定电压的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括进行恒压控制使得所述焊接电压接近于规定的设定电压的步骤。
18.一种电弧焊接的控制方法，其是使用具备焊接电极的电弧焊接装置的自耗电极式的电弧焊接的控制方法，交替地反复过渡到进行脉冲焊接的脉冲焊接期间和进行短路焊接的短路焊接期间，所述电弧焊接的控制方法包括：
在所述脉冲焊接期间中，控制所述焊接装置使得流过所述焊接电极的焊接电流形成交替地反复峰值电流和基值电流的多个脉冲的步骤；以及
在所述短路焊接期间中，控制所述焊接装置使得具有使所述焊接电极与焊接对象物短路的一个以上的短路期间和在所述焊接电极与所述焊接对象物之间产生电弧的一个以上的电弧产生期间，并且交替地分别过渡到所述一个以上的短路期间和所述一个以上的电弧产生期间的步骤，
在所述脉冲焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：若在所述脉冲焊接期间中所述焊接电极的平均电压达到了规定的上限则从所述脉冲焊接期间过渡到所述短路焊接期间的步骤，
在所述短路焊接期间中控制所述焊接装置的步骤，包括如下步骤：若在所述短路焊接期间中所述焊接电极的平均电压达到了规定的下限则从所述短路焊接期间过渡到所述脉冲焊接期间的步骤。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的电弧焊接的控制方法，还包括：
在所述脉冲焊接期间中将所述焊接电极以一定的进给量沿朝向所述焊接对象物的正向传送方向进行进给的步骤；
在所述短路焊接期间中若所述焊接电极和所述焊接对象物发生短路，则使所述焊接电极减速的同时沿所述正向传送方向进行进给或者将所述焊接电极沿与所述正向传送方向相反的反向传送方向进行进给的步骤；以及
在所述短路焊接期间中若断开所述焊接电极与所述焊接对象物的短路则使所述焊接电极加速的同时沿所述正向传送方向进行进给的步骤。
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