CN107949451A

CN107949451A - 焊接方法和电弧焊接装置

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Publication number: CN107949451A
Application number: CN201680049906.XA
Authority: CN
Inventors: 马场勇人; 塩崎秀男; 惠良哲生
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: KR102490672B1; EP3342523A4; US20180236584A1; EP3342523B1; US10710187B2; EP3342523A1; CN107949451B; KR20180043284A

Abstract

焊接方法具有：准备第1母材(50)和第2母材(60)的工序、以第1母材(50)的第1端面与第2母材(60)的第2端面相对的方式配置第1母材(50)和第2母材(60)的工序、采用GMA焊接将第1母材(50)和第2母材(60)焊接以致将第1端面和第2端面接合的工序。在将第1母材(50)和第2母材(60)焊接的工序中，通过在焊丝(15)侵入到被熔融区域(12)包围的区域中的状态下形成电弧(11)，从而以将第1母材(50)和第2母材(60)在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域(12)。

Description

焊接方法和电弧焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接方法和电弧焊接装置。

背景技术

在将一对母材的端面之间相对地配置的状态下进行焊接以使端面之间接合的对接焊中，通过形成焊接产生的熔融区域以致将母材在厚度方向上贯通(贯通焊接)，从而能够提高焊接的作业效率。对于贯通焊接的实现而言，潜弧焊的采用是有效的。在采用了潜弧焊的对接焊中，提出了用于实现焊接部的品质提高等的对策(例如参照专利文献1和2)。

另一方面，对于焊接方法之一，有消耗电极式的气体保护电弧焊接法(例如专利文献3)。气体保护电弧焊接法是在给送至母材的被焊接部的焊丝与母材之间产生电弧、利用电弧的热将母材焊接的方法，特别是为了防止成为了高温的母材的氧化，边向焊接部周边喷射非活性气体边进行焊接。如果是5mm左右的薄板，也能够采用单道将母材的对接接头焊接。

但是，如果厚板成为9～30mm，对于现有的气体保护电弧焊接法而言，不能采用单道就将母材焊接。因此，通过反复进行多次焊接操作的多层焊接，进行厚板的焊接。但是，在多层焊接中，焊接工时的增加成为问题。另外，生热量增大，母材的变形、焊接部分的脆化成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-221298号公报

专利文献2：日本特开2007-260692号公报

专利文献3：日本特开2007-229775号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述潜弧焊中，必须将粒状的焊药供给至焊接部。因此，在潜弧焊中，焊接的姿势受到限制。另外，在潜弧焊中，焊接装置倾向于大型化。

潜弧焊容易实现贯通焊接，相反也存在上述这样的缺点。

本申请发明人等为了解决该问题，锐意研究，结果获得如下见解：与一般的气体保护电弧焊接法相比，通过以高速进行焊丝的给送，供给大电流，从而能够实现厚板的单道焊接。具体地，通过以约5～100m/分给送焊丝，供给300A以上的大电流，从而能够实现厚板的单道焊接。如果进行焊丝的高速给送和大电流供给，则由于电弧的热而在母材中形成凹状的熔融部分，焊丝的顶端部进入由熔融部分包围的空间。通过焊丝的顶端部相对于母材表面而进入深部，从而熔融部分贯通至母材的厚度方向背面侧，单道焊接成为可能。以下将由凹状的熔融部分包围的空间称为埋没空间，将在进入了埋没空间的焊丝的顶端部与母材或熔融部分之间产生的电弧酌情称为埋弧。

本发明的目的在于提供焊接方法，其通过采用GMA(Gas Metal Arc)焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而可提高焊接的作业效率。

另一方面，在大电流的气体保护电弧焊接法中，利用电弧的热而熔融的母材和焊丝的熔融金属增加，发生电弧引起的熔融金属的波动，存在着该熔融金属凝固而成的焊珠的形状也周期地大幅地错乱的问题。例如，如果以30m/分的速度给送焊丝，进行焊接电流450A、焊接电压40V、板压12mm的对接二氧化碳焊接，则确认了熔融金属大幅地波动，发生焊珠(bead)的蛇行和垂挂。

本发明鉴于这样的实际情况而完成，其目的在于提供如下的焊接方法和电弧焊接装置：即使在使用300A以上的大电流进行气体保护电弧焊接的情况下，也能够抑制埋弧焊接中的熔融金属的波动，防止焊珠的错乱和垂挂的发生。

用于解决课题的手段

根据本发明的焊接方法具有：准备第1母材和第2母材的工序、以第1母材的第1端面与第2母材的第2端面相对的方式配置第1母材和第2母材的工序、和将第1母材和第2母材焊接以致将第1端面和第2端面接合的工序。在将第1母材和第2母材焊接的工序中，在焊丝与第1母材和第2母材之间形成电弧，通过利用电弧的热在第1母材和第2母材中形成熔融区域，从而将第1母材和第2母材焊接。在将第1母材和第2母材焊接的工序中，通过在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下形成电弧，从而形成熔融区域以致在厚度方向上将第1母材和第2母材贯通。

本发明人对于采用GMA焊接实现贯通焊接的对策进行了研究。其结果发现，通过在维持如下状态(埋弧状态)的同时实施焊接：在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下形成电弧，从而可实现贯通焊接。

在本发明的焊接方法中，通过在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下形成电弧，从而以将第1母材和第2母材在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域。因此，根据本发明的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

根据本发明的焊接方法具有：准备第1母材和第2母材的工序、以第1母材的第1端面与第2母材的第2端面相对的方式配置第1母材和第2母材的工序、和采用GMA焊接将第1母材和第2母材焊接以致将第1端面和第2端面接合的工序。在将第1母材和第2母材焊接的工序中，在焊丝与第1母材和第2母材之间形成电弧，通过利用电弧的热在第1母材和第2母材中形成熔融区域，从而将第1母材和第2母材焊接。在将第1母材和第2母材焊接的工序中，通过在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下，焊丝的顶端的位置在第1母材和第2母材的厚度方向上在第1深度与比第1深度深的第2深度之间往复,同时形成电弧，从而以将第1母材和第2母材在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域。

本发明人对于采用GMA焊接实现贯通焊接的对策进行了研究。其结果获得以下的见解，想到了本发明。通过在维持如下状态(埋弧状态)的同时实施焊接：在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下形成电弧，从而贯通焊接的实现变得容易。

另一方面，在这样实现了贯通焊接的情况下，有时产生熔融区域凝固所形成的焊珠将维持着未熔融的状态的母材的主表面(焊丝侵入侧的主表面)的一部分覆盖的状态(焊瘤)。这种情况下，成为母材的主表面与焊珠没有充分地接合的状态。因此，产生了焊瘤的区域成为接合体的缺陷，有可能使接合体的强度降低。根据本发明人的研究，通过使得焊丝的顶端的位置在第1母材和第2母材的厚度方向上往复，同时形成电弧，从而能够抑制焊瘤的产生，而且实现贯通焊接。即，在焊丝深地(到第2深度)侵入的状态下，对与焊丝侵入的一侧的母材的主表面远离的区域给予电弧的热，有助于贯通焊接的实现。在焊丝浅地(到第1深度)侵入的状态下，对与焊丝侵入的一侧的母材的主表面接近的区域给予电弧的热，抑制焊瘤的产生。通过将焊丝深地侵入的状态和浅地侵入的状态反复，从而能够在抑制焊瘤的产生的同时实现贯通焊接。

本发明的焊接方法中，通过在焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态下，焊丝的顶端的位置在第1母材和第2母材的厚度方向上往复，同时形成电弧，从而以将第1母材和第2母材在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域。因此，根据本发明的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

上述焊接方法中，在将第1母材和第2母材焊接的工序中，可以使焊丝侵入到第1深度、焊丝熔融所形成的熔滴的向熔融区域的转移形态为旋转转移的状态与焊丝侵入到第2深度、转移形态为旋转转移以外的状态反复。

在旋转转移的状态下，焊丝的顶端围绕沿着第1母材和第2母材的厚度方向的轴旋转。因此，所形成的电弧围绕该轴旋转。通过在焊丝浅地(到第1深度)侵入的状态下形成旋转转移的状态，从而容易将电弧的热供给至焊瘤有可能发生的区域。其结果，更为可靠地抑制焊瘤的产生。

根据本发明的焊接方法具有：准备第1母材和第2母材的工序、以第1母材的第1端面与第2母材的第2端面相对的方式配置第1母材和第2母材的工序、和采用GMA焊接将第1母材和第2母材焊接以致将第1端面和第2端面接合的工序。在将第1母材与第2母材焊接的工序中，在焊丝与第1母材和第2母材之间形成电弧，通过利用电弧的热在第1母材和第2母材形成熔融区域，从而将第1母材与第2母材焊接。在将第1母材和第2母材焊接的工序中，通过使焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态和从被熔融区域包围的区域脱离的状态反复，同时形成电弧，从而以将第1母材和第2母材在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域。

本发明人对于采用GMA焊接实现贯通焊接的对策进行了研究。其结果获得以下的见解，想到了本发明。通过在以焊丝侵入被熔融区域包围的区域中的状态形成电弧的状态(埋弧状态)下实施焊接，从而贯通焊接的实现变得容易。

另一方面，在这样实现了贯通焊接的情况下，有时产生熔融区域凝固所形成的焊珠将维持着未熔融的状态的母材的主表面(焊丝侵入侧的主表面)的一部分覆盖的状态(焊瘤)。这种情况下，成为母材的主表面与焊珠没有充分地接合的状态。因此，产生了焊瘤的区域成为接合体的缺陷，有可能使接合体的强度降低。根据本发明人的研究，通过使焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态(埋弧状态)和从被熔融区域包围的区域脱离的状态(埋弧解除了的状态)反复，同时形成电弧，从而能够抑制焊瘤的产生，而且实现贯通焊接。即，在埋弧状态下，将电弧的热给予与焊丝侵入侧的母材的主表面远离的区域，有助于贯通焊接的实现。在埋弧解除了的状态下，将电弧的热给予与焊丝侵入侧的母材的主表面接近的区域，抑制焊瘤的产生。通过使埋弧状态和埋弧解除了的状态反复，从而能够抑制焊瘤的产生，而且实现贯通焊接。

本发明的焊接方法中，通过使埋弧状态和埋弧解除了的状态反复，同时形成电弧，从而以将第1母材和第2母材在厚度方向上贯通的方式形成熔融区域。因此，根据本发明的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

在上述焊接方法中，在采用GMA焊接将第1母材和第2母材焊接的工序中，可以以如下方式将第1母材和第2母材焊接：相对于与第1端面和第2端面垂直的方向上的熔融区域的宽度，第1母材和第2母材的厚度成为1.3以下。通过这样进行，能够抑制熔融区域凝固所形成的焊珠的中央部沿着第1母材和第2母材的厚度方向破裂的现象即梨型焊珠破裂的发生。在此，上述焊接区域的宽度是指与第1母材和第2母材的主表面垂直的方向上从焊丝侵入侧平面上观看熔融区域时的宽度。

上述焊接方法中，在将第1母材和第2母材焊接的工序中，可通过焊丝的给送速度增减，从而使焊丝侵入到被熔融区域包围的区域中的状态和从被熔融区域包围的区域脱离的状态反复。

通过使焊丝的给送速度增减，从而能够以使埋弧状态和埋弧解除了的状态反复的方式控制焊接状态。

上述焊接方法中，在将第1母材和第2母材焊接的工序中，焊丝的给送速度可以为30m/分以上。通过这样进行，维持埋弧状态变得容易。再有，如果焊丝的给送速度超过60m/分，则熔滴的转移状态有可能成为旋转转移。其结果熔透变浅，贯通焊接的实现有可能变得困难。因此，焊丝的给送速度可规定为60m/分以下。另外，从更可靠地避免熔透变浅的观点出发，焊丝的给送速度可规定为50m/分以下。

上述焊接方法中，在准备第1母材和第2母材的工序中，可准备厚度为9mm以上且30mm以下的第1母材和第2母材。采用GMA焊接的贯通焊接的实现对于厚度9mm以上的母材而言，从作业效率提高的观点出发特别有效。另一方面，如果母材的厚度超过30mm，则贯通焊接的实现有可能变得困难。因此，第1母材和第2母材的厚度可规定为9mm以上且30mm以下。

上述焊接方法中，在将第1母材与第2母材焊接的工序中，可将没有形成坡口的第1母材与第2母材焊接。

根据本发明的焊接方法，也可将没有形成坡口的母材焊接。在形成了坡口的情况下，焊接时必须将形成了坡口的区域填充。因此，例如由于供给到焊接部的焊添金属的量增加等原因，母材的变形有可能变大。通过采用本发明的焊接方法将没有形成坡口的母材焊接，从而能够抑制这样的问题的发生。

上述焊接方法中，在将第1母材和第2母材焊接的工序中，可在相对于100A的电流增加的电压降低为4V以上且20V以下的状态下将第1母材与第2母材焊接。

通过在焊接时这样设定电源的外部特性(输出特性)，从而维持埋弧状态变得容易。认为其基于以下的原因。在上述电压降低不到4V的情况下，对于干扰因素引起的电弧长的变动，电压的变动小，电流大幅地变动。其结果，熔融区域大幅地摇动，维持埋弧的状态变得困难。通过使上述电压降低成为4V以上，从而抑制熔融区域的摇动，维持埋弧状态变得容易。

另外，由于干扰因素，电弧长变短的情况下，电流值增加，焊丝的熔融速度增大，电弧长变长。另一方面，由于干扰因素，电弧长变长的情况下，电流值减小，焊丝的熔融速度降低，电弧长变短(电弧长的自控制作用)。在上述电压降低超过20V的情况下，对于干扰因素引起的电弧长的变动，电流的变动小，因此上述电弧长的自控制作用变小。其结果，维持埋弧的状态变得困难。通过使上述电压降低成为20V以下，从而维持上述电弧长的自控制作用，维持埋弧状态变得容易。

在上述焊接方法中，上述电压降低可以为5V以上。通过这样进行，进一步抑制熔融区域的摇动，维持埋弧状态变得更为容易。

在上述焊接方法中，上述电压降低可以为15V以下。通过这样进行，更可靠地维持电弧长的自控制作用，维持埋弧状态变得更为容易。

上述焊接方法中，上述焊丝可为实心焊丝。本发明的焊接方法中，优选采用实心焊丝。

上述焊接方法中，焊丝的直径可为0.9mm以上且1.6mm以下。由此，焊接时维持埋弧状态变得容易。本发明的焊接方法中，优选采用具有这样的范围的直径的焊丝。

本发明涉及的焊接方法是通过将焊丝给送至母材的被焊接部，同时将焊接电流供给至该焊丝，从而使上述焊丝的顶端部与被焊接部间产生电弧，将上述母材焊接的消耗电极式的焊接方法，以上述顶端部进入由在上述顶端部与被焊接部间产生的电弧在上述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间的速度，给送上述焊丝，以上述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下，平均电流成为300A以上，电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

本发明中，焊丝的顶端部进入由凹状的熔融部分包围的埋没空间，产生埋弧。具体地，焊丝的顶端部成为被熔融部分包围的状态，通过使焊接电流周期地变动，从而能够使埋没空间中的焊丝顶端位置上下移动，在顶端部与熔融部分的底部和侧部之间产生电弧。利用电弧的热而熔融的母材和焊丝的熔融金属要向埋没空间关闭、将焊丝的顶端部埋没的方向流动，但被从焊丝的顶端部向熔融部分的侧部照射的电弧的力推回，在顶端部被熔融部分包围的状态下稳定化。

另外，埋弧焊接中的熔融金属有可能大幅地波动，但通过利用上述频率、平均电流和电流振幅使焊接电流周期地变动，从而相比于大的波动周期以高频率使熔融金属微振动，能够抑制熔融金属的大的波动，能够实现厚板的单道焊接。

本发明涉及的焊接方法是通过将焊丝给送至母材的被焊接部，同时将焊接电流供给至该焊丝，从而使上述焊丝的顶端部与被焊接部间产生电弧，将上述母材焊接的消耗电极式的焊接方法，以上述顶端部进入由在上述顶端部与被焊接部间产生的电弧在上述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间的速度，给送上述焊丝，通过使上述焊接电流周期地变动，从而使在上述顶端部与上述熔融部分的底部间产生电弧的第1状态和在上述顶端部与上述熔融部分的侧部间产生电弧的第2状态周期地变动。

另外，埋弧焊接中的熔融金属有可能大幅地波动，但通过使焊接电流周期地变动，从而能够使电弧飞到凹状的熔融部分的底部的第1状态和电弧飞到熔融部分的侧部的第2状态周期地变动，能够抑制熔融金属的波动，能够实现厚板的单道焊接。

本发明涉及的焊接方法中，以10Hz以上且1000Hz以下的频率使上述第1状态和上述第2状态变动。

本发明中，通过以10Hz以上且1000Hz以下的频率使第1状态和第2状态变动，从而相比于大的波动周期以高频率使熔融金属微振动，能够抑制熔融金属的大的波动。

本发明涉及的焊接方法中，上述第1状态包含滴状转移的熔滴转移形态，上述第2状态包含在上述焊丝的上述顶端部所形成的液柱和电弧以摆状揺动的熔滴转移形态。

本发明中，通过使焊接电流周期地变动，从而能够使电弧飞到凹状的熔融部分的底部的滴状转移与摆式转移周期地变动，能够抑制熔融金属的波动。

本发明涉及的焊接方法中，上述第1状态包含滴状转移的熔滴转移形态，上述第2状态包含旋转转移的熔滴转移形态。

本发明中，通过使焊接电流周期地变动，从而能够使电弧飞到凹状的熔融部分的底部的滴状转移和电弧飞到熔融部分的侧部的旋转转移周期地变动，能够抑制熔融金属的波动。

本发明涉及的焊接方法中，上述第1状态包含在上述焊丝的上述顶端部所形成的液柱和电弧以摆状揺动的熔滴转移形态，上述第2状态包含旋转转移的熔滴转移形态。

本发明中，通过使焊接电流周期地变动，从而能够使电弧飞到凹状的熔融部分的底部的摆式转移和电弧飞到熔融部分的侧部的旋转转移周期地变动，能够抑制熔融金属的波动。

本发明涉及的焊接方法以上述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下、平均电流成为300A以上、电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

采用10Hz以上且1000Hz以下、平均电流为300A以上、电流振幅为50A以上的焊接条件，能够有效地抑制熔融金属的波动，并且实现厚板的单道焊接。

本发明涉及的焊接方法中，上述焊接电流的频率为50Hz以上且300Hz以下，平均电流为300A以上且1000A以下，电流振幅为100A以上且500A以下。

采用焊接电流的频率为50Hz以上且300Hz以下，平均电流为300A以上且1000A以下，电流振幅为100A以上且500A以下的焊接条件，能够更有效地抑制熔融金属的波动，并且实现厚板的单道焊接。

本发明涉及的电弧焊接装置是消耗电极式的电弧焊接装置，其具有将焊丝给送至母材的被焊接部的焊丝给送部和将焊接电流供给至该焊丝的电源部，通过将焊接电流供给至上述焊丝，从而在上述焊丝的顶端部和被焊接部间产生电弧，将上述母材焊接，上述焊丝给送部以上述顶端部进入由在上述顶端部与被焊接部间产生的电弧在上述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间的速度，给送上述焊丝，上述电源部以上述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下，平均电流成为300A以上，电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

本发明中，焊丝的顶端部进入用凹状的熔融部分包围的埋没空间，产生埋弧。如上所述，焊丝的顶端部成为被熔融部分包围的状态，该熔融金属有可能大幅地波动，但通过用上述频率、平均电流和电流振幅使焊接电流周期地变动，从而与大的波动周期相比，能够以高频率使熔融金属微振动，抑制熔融金属的大的波动，能够实现厚板的单道焊接。

本发明涉及的电弧焊接装置是消耗电极式的电弧焊接装置，其具有将焊丝给送至母材的被焊接部的焊丝给送部和将焊接电流供给至该焊丝的电源部，通过将焊接电流供给至上述焊丝，从而在上述焊丝的顶端部和被焊接部间产生电弧，将上述母材焊接，上述焊丝给送部以上述顶端部进入由在上述顶端部与被焊接部间产生的电弧在上述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间的速度，给送上述焊丝，上述电源部通过使上述焊接电流周期地变动，从而使在上述顶端部与上述熔融部分的底部间产生电弧的第1状态和在上述顶端部与上述熔融部分的侧部间产生电弧的第2状态周期地变动。

本发明中，焊丝的顶端部进入被凹状的熔融部分包围的埋没空间，产生埋弧。如上所述，焊丝的顶端部成为被熔融部分包围的状态，该熔融金属有可能大幅地波动，但通过使焊接电流周期地变动，从而使电弧飞到凹状的熔融部分的底部的第1状态和电弧飞到熔融部分的侧部的第2状态周期地变动，能够抑制熔融金属的波动，能够实现厚板的单道焊接。

发明的效果

由以上的说明可知，根据本发明的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提供可提高焊接的作业效率的焊接方法。

另外，根据本发明，即使在使用300A以上的大电流进行气体保护电弧焊接的情况下，也能够抑制埋弧焊中的熔融金属的波动，防止焊珠的错乱和垂挂的发生。

附图说明

图1为表示焊接的步骤的概略情况的流程图。

图2为用于说明实施方式1中的焊接方法的概略图。

图3为用于说明实施方式1中的焊接方法的概略图。

图4为用于说明实施方式2中的焊接方法的概略图。

图5为用于说明实施方式2中的焊接方法的概略图。

图6A为表示实施方式3中的焊接工序的、焊丝深地侵入的状态的概略图。

图6B为表示实施方式3中的焊接工序的、焊丝浅地侵入、熔滴的转移形态为旋转转移的状态的概略图。

图7为表示电流、电压和焊丝的给送速度的控制状态的定时图。

图8A为表示实施方式4中的焊接工序的、焊丝深地侵入的状态的概略图。

图8B为表示实施方式4中的焊接工序的、焊丝浅地侵入、熔滴的转移形态为旋转转移的状态的概略图。

图9A为表示实施方式5中的焊接工序的、埋弧状态的概略图。

图9B为表示实施方式5中的焊接工序的、埋弧解除了的状态的概略图。

图10为表示焊丝的给送速度、电流和电压的控制状态的定时图。

图11A为表示实施方式6中的焊接工序的埋弧状态的概略图。

图11B为表示实施方式6中的焊接工序的埋弧解除了的状态的概略图。

图12为表示本实施方式7涉及的电弧焊接装置的一构成的示意图。

图13为表示本实施方式7涉及的焊接方法的步骤的流程图。

图14为表示焊接对象的母材的侧截面图。

图15A为表示焊接电压和焊接电流的变动的坐标图。

图15B为表示焊接电压和焊接电流的变动的坐标图。

图15C为表示焊接电压和焊接电流的变动的坐标图。

图16为表示本实施方式7涉及的焊接方法的示意图。

图17为用照片表示与埋没空间和焊珠形状的稳定化有关的实验结果的图表。

图18为用示意图表示与埋没空间和焊珠形状的稳定化有关的实验结果的图表。

图19为表示实现埋弧的焊接电流和电压的条件的坐标图。

图20为表示丝径和焊丝突出长度与实现埋弧的焊接电流和电压的条件的关系的概念图。

图21为表示丝径1.6mm、焊丝的突出长度25mm的情况下实现埋弧的焊接电流和电压的条件的一例的坐标图。

图22为表示滴状转移、摆式转移、旋转转移的各熔滴转移形态的图表。

图23为表示丝径为1.2mm、焊丝突出长度为25mm时的焊接电流与焊丝的熔滴转移形态的关系的概念图。

图24为表示丝径和焊丝突出长度与焊丝的熔滴转移形态的关系的概念图。

图25为表示丝径为1.4mm、焊丝突出长度为25mm时的焊接电流与焊丝的熔滴转移形态的关系的概念图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，以下的附图中对同一或相当的部分标注同一附图标记，不再反复对其说明。

(实施方式1)

首先，对实施方式1中的焊接方法进行说明。参照图1，在实施方式1的焊接方法中，首先，作为工序(S10)，实施母材准备工序。在该工序(S10)中，准备应通过焊接将其接合的一对母材。具体地，参照图2，准备第1母材50和第2母材60。第1母材50和第2母材60例如为由软钢、机械结构用碳钢、机械结构用合金钢等钢构成的钢板。钢板的厚度例如为9mm以上且30mm以下。

接下来，作为工序(S20)，实施母材配置工序。在该工序(S20)中，参照图2，将工序(S10)中准备了的第1母材50和第2母材60设置于焊接装置100。焊接装置100具有焊炬19、电源30和焊丝给送装置29。焊炬19包含接触片17和将接触片17包围的具有中空圆筒形状的喷嘴18。接触片17由铜合金等具有导电性的材料(金属)构成。接触片17与作为焊添金属的焊丝15接触，同时引导焊丝15。即，焊丝15与接触片17电连接。焊丝15作为消耗电极发挥功能。本实施方式中，焊丝15为实心焊丝。焊丝15的直径例如为0.9mm以上且1.6mm以下。

喷嘴18在与接触片17之间形成流过保护气体的流路。焊丝15位于包含喷嘴18的中央轴的区域。焊丝给送装置29将焊丝15向喷嘴18内给送。电源30经由配线34与接触片17电连接。电源30经由配线64与第2母材60电连接。

第1母材50具有一个主表面52、另一个主表面53和第1端面51。第2母材60具有一个主表面62、另一个主表面63和第2端面61。以第1端面51与第2端面61相对的方式配置第1母材50和第2母材60。以第1端面51与第2端面61接触的方式配置第1母材50和第2母材60。在第1母材50和第2母材60中没有形成坡口。即，第1端面51与第2端面61在厚度方向的整个区域成为平行。

接下来，作为工序(S30)，实施焊接工序。在该工序(S30)中，采用GMA焊接将工序(S20)中配置的第1母材50和第2母材60焊接。具体地，参照图3，采用焊丝给送装置29给送焊丝15，同时利用电源30在第1母材50和第2母材60与焊丝15之间施加电压，则在焊丝15与第1母材50和第2母材60之间形成电弧11。此时，例如将二氧化碳等保护气体向喷嘴18内供给，在接触片17与喷嘴18的内周面之间的空间中流动。而且，将保护气体从喷嘴18的出口沿着箭头G排出，将电弧11与外部空气阻断。利用这样形成的电弧11的热，在第1母材50和第2母材60中形成熔融区域12。

此时，通过在焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态(埋弧状态)下形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。即，在从第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62的一侧侵入的焊丝15的顶端15A位于被熔融区域12包围的区域内的状态下，形成电弧11。熔融区域12在第1母材50的另一个主表面53和第2母材60的另一个主表面63处露出。

通过相对于第1母材50和第2母材60，焊炬19相对地移动，从而待形成熔融区域12的区域移动。在先形成了的熔融区域12随着温度的降低而凝固。沿着应被焊接的区域(第1端面51与第2端面61相对的区域)的延伸方向依次形成熔融区域12，通过形成的熔融区域12凝固，从而完成本实施方式中的第1母材50与第2母材60的焊接。

在本实施方式的焊接方法中，在工序(S30)中，通过在焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态下形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。因此，根据本实施方式的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

上述工序(S30)中，焊丝15的给送速度优选规定为30m/分以上。由此维持埋弧状态变得容易。

再有，根据焊接条件，也可以在5～100m/分的范围内设定焊丝15的给送速度。

上述工序(S30)中，优选在相对于100A的电流增加的电压降低为4V以上且20V以下的状态下将第1母材50和第2母材60焊接。通过这样设定电源30的外部特性(输出特性)，维持埋弧状态变得容易。上述电压降低优选规定为5V以上。另外，上述电压降低优选规定为15V以下。

(实施方式2)

接下来，对本发明的另一实施方式即实施方式2中的焊接方法进行说明。实施方式2的焊接方法基本上与上述实施方式1的情形同样地实施，产生同样的效果。但是，实施方式2的焊接方法在母材的端面的形状上与实施方式1的情形不同。

参照图4，在实施方式2中的焊接方法中，在工序(S10)中，准备形成了坡口70的第1母材50和第2母材60。坡口70形成于第1母材50和第2母材60的一个主表面52、62侧。坡口70以如下方式形成：将连接第1端面51和一个主表面52的第1母材50的角部和连接第2端面61和一个主表面62的第2母材60的角部除去。因此，在工序(S20)中，如果以第1端面51与第2端面61相对的方式配置第1母材50和第2母材60，则在与坡口70对应的区域中，随着接近一个主表面52、62，第1母材50与第2母材60的间隔变宽。

然后，在工序(S30)中，参照图5，在形成了坡口70的状态下将第1母材50和第2母材60焊接。此时，通过焊接将对应于坡口70的区域填充。即，与没有形成坡口70的上述实施方式1的情形相比，作为被供给至熔融区域12的焊添金属的焊丝15的量增多。

通过这样形成坡口70，从而在工序(S30)中实现贯通焊接变得容易。因此，在将厚度大的第1母材50和第2母材60焊接的情况下，本实施方式的焊接方法适合。

(实施例)

进行了实验以确认：根据本发明的焊接方法，采用GMA焊接能实现对接焊中的贯通焊接。具体的实验方法如以下所述。

首先，作为母材，准备了厚度不同的多个钢板。接下来，参照图2，与上述实施方式1的情形同样地，没有形成坡口，以2张钢板的端面之间接触的方式将同一厚度的钢板设置于焊接装置100。然后，在焊接速度一定的条件下，在维持埋弧状态的同时使焊丝15的给送速度变化，考察了可实现贯通焊接的钢板的厚度(可贯通焊接的板厚)。电流值、电压值和焊丝突出长度调整为在各焊丝给送速度下为了维持埋弧状态所适合的值。另外，作为电源30的外部特性的相对于100A的电流增加的电压降低设定为10～20V或20V。作为焊丝15，采用了直径1.2mm的实心焊丝。将实验的条件和结果示于表1中。

【表1】

在表1中示出了确认了在各种焊丝给送速度下通过维持埋弧状态从而可贯通焊接的钢板的厚度。应予说明，表1中外部特性值成为了负值意味着：相对于100A的电流增加，是电压降低的状态。例如，外部特性值为-20V的状态意味着：相对于100A的焊接电流的增加，电压降低20V。

参照表1，确认通过根据焊丝给送速度来调整电流值和电压值等，从而维持埋弧状态，能够实现贯通焊接。另外，通过使焊丝给送速度上升，从而可贯通的板厚(母材的厚度)变大。对于9mm以上的厚度的钢板，为了实现贯通焊接，可以说焊丝给送速度优选规定为30m/分以上。

(实施方式3)

接下来，对本发明的另一实施方式即实施方式3中的焊接方法进行说明。实施方式3的焊接方法基本上与上述实施方式1的情形同样地实施，产生同样的效果。但是，实施方式3的焊接方法的焊接工序与实施方式1的情形不同。

在实施方式3的焊接方法中，用与图1中所示的实施方式1同样的步骤实施母材准备工序(S10)、母材配置工序(S20)、焊接工序(S30)。

图6A为表示实施方式3中的焊接工序的、焊丝15深地侵入的状态的概略图，图6B为表示实施方式3中的焊接工序的、焊丝浅地侵入、熔滴的转移形态为旋转转移的状态的概略图，图7为表示电流、电压和焊丝的给送速度的控制状态的定时图。

焊接工序(S20)中，具体地，参照图6A和图6B，采用焊丝给送装置29给送焊丝15，同时利用电源30在第1母材50和第2母材60与焊丝15之间施加电压，则在焊丝15与第1母材50和第2母材60之间形成电弧11。

此时，通过在焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态(埋弧状态)下焊丝15的顶端15A的位置在第1母材50和第2母材60的厚度方向上在第1深度和比第1深度深的第2深度之间往复，同时形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。即，在从第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62的一侧侵入的焊丝15的顶端15A位于被熔融区域12包围的区域内的状态下，顶端15A的位置在第1母材50和第2母材60的厚度方向上往复，同时形成电弧11。熔融区域12在第1母材50的另一个主表面53和第2母材60的另一个主表面63处露出。

参照图6A、图6B和图7对更具体的控制方法进行说明。图7中，横轴对应于时间t。另外，图7中，纵轴对应于焊接电流I、焊接电压V和焊丝15的给送速度W_f。参照图6A、图6B和图7，控制电流I以致使比阈值电流I_TH低的I_L的状态和比I_TH高的I_H的状态反复。从电流I为I_H的状态的时刻t₁到时刻t₂之间(时间T_H)，电压V为V_H，给送速度W_f设为W_fH。从电流I为I_L的状态的时刻t₂到时刻t₃之间(时间T_L)，电压V为比V_H低的V_L，给送速度W_f设为比W_fH小的W_fL。时间T_H与时间T_L之和为每1个循环的时间T。T的倒数1/T为频率。频率1/T例如能够规定为0.2Hz以上且2Hz以下。

在电流I比阈值电流I_TH小的状态下，如图6A中所示那样，成为焊丝15在第1母材50和第2母材60的厚度方向上深地侵入(到第2深度)的状态。此时，焊丝15熔融所形成的熔滴的向熔融区域12的转移形态成为旋转转移以外的状态，例如滴状转移的状态、或者焊丝15的顶端15A以摆状运动的状态下的转移(摆状转移)的状态。另一方面，在电流I比阈值电流I_TH大的状态下，如图6B中所示那样，成为焊丝15在第1母材50和第2母材60的厚度方向上浅地侵入(到第1深度)的状态。此时，焊丝15熔融所形成的熔滴的向熔融区域12的转移形态成为旋转转移的状态。

在旋转转移的状态下，与焊丝15的顶端15A接近的区域以从沿着第1母材50和第2母材60的厚度方向的轴α离开的方式弯曲。而且，焊丝15的顶端15A围绕轴α旋转。因此，所形成的电弧11围绕轴α进行旋转。通过在焊丝15浅地侵入的状态下规定为旋转转移的状态，从而容易将电弧11的热供给到担心发生焊瘤的区域(与第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62接近的区域)。

通过相对于第1母材50和第2母材60，焊炬19相对地移动，从而待形成熔融区域12的区域移动。在先形成的熔融区域12随着温度的降低而凝固。沿着应被焊接的区域(第1端面51与第2端面61相对的区域)的延伸方向，依次形成熔融区域12，通过形成的熔融区域12凝固，从而完成本实施方式中的第1母材50与第2母材60的焊接。

本实施方式的焊接方法中，在工序(S30)中，通过在焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态下，焊丝15的顶端15A的位置在第1母材50和第2母材60的厚度方向上在第1深度与比第1深度深的第2深度之间往复，同时形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。

此时，使焊丝15在第1母材50和第2母材60的厚度方向上浅地侵入(到第1深度)、焊丝15熔融所形成的熔滴的向熔融区域12的转移形态为旋转转移的状态与焊丝15深地侵入(到第2深度)、转移形态为旋转转移以外的状态反复。通过在焊丝15深地侵入的状态下形成电弧11，从而将电弧11的热供给至与第1母材50的另一个主表面53和第2母材60的另一个主表面62接近的区域。因此，贯通焊接的实现变得容易。另一方面，通过在焊丝15浅地侵入的状态下形成旋转转移的状态，从而容易将电弧11的热供给至担心发生焊瘤的区域(与第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62接近的区域)。因此，抑制焊瘤的产生。而且，通过使这些状态反复，从而能够抑制焊瘤的产生，同时实现贯通焊接。因此，根据本实施方式的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

上述工序(S30)中，焊丝15的给送速度优选规定为30m/分以上。由此，维持埋弧状态变得容易。

(实施方式4)

接下来，对本发明的另一实施方式即实施方式4中的焊接方法进行说明。实施方式4的焊接方法基本上与上述实施方式3的情形同样地实施，产生同样的效果。但是，实施方式4的焊接方法在母材的端面的形状上与实施方式3的情形不同。

母材的端面的形状由于与实施方式2同样，因此酌情参照图4对实施方式4的焊接方法进行说明。另外，图8A为表示实施方式4中的焊接工序的、焊丝15深地侵入的状态的概略图，图8B为表示实施方式4中的焊接工序的、焊丝15浅地侵入、熔滴的转移形态为旋转转移的状态的概略图。

参照图4，在实施方式4中的焊接方法中，在工序(S10)中，准备形成了坡口70的第1母材50和第2母材60。坡口70形成于第1母材50和第2母材60的一个主表面52、62侧。坡口70以如下方式形成：将连接第1端面51和一个主表面52的第1母材50的角部和连接第2端面61和一个主表面62的第2母材60的角部除去。因此，在工序(S20)中，如果以第1端面51与第2端面61相对的方式配置第1母材50和第2母材60，则在与坡口70对应的区域中，随着接近一个主表面52、62，第1母材50与第2母材60的间隔变宽。

然后，在工序(S30)中，参照图8A和图8B，在形成了坡口70的状态下将第1母材50和第2母材60焊接。此时，通过焊接将对应于坡口70的区域填充。即，与没有形成坡口70的上述实施方式3的情形相比，作为被供给至熔融区域12的焊添金属的焊丝15的量增多。

再有，上述实施方式中，对于通过使焊接电流、焊接电压和焊丝的给送速度变大而成为焊丝浅地侵入的状态，使焊接电流、焊接电压和焊丝的给送速度变小而成为焊丝深地侵入的状态，从而使焊丝的顶端的位置在母材的厚度方向上往复的方法进行了说明，但本发明的焊接方法并不限于此。例如，通过在焊接电压一定下使焊丝的给送速度和焊接电流变大而成为焊丝深地侵入的状态，使焊丝的给送速度和焊接电流变小而成为焊丝浅地侵入的状态，从而可使焊丝的顶端的位置在母材的厚度方向上往复。

(实施例)

首先，作为母材，准备了厚12mm的2张钢板。接下来，参照图2，与上述实施方式3的情形同样地，没有形成坡口，将2张钢板以彼此的端面之间接触的方式设置于焊接装置100。而且，在表2中所示的条件下实施了焊接。

【表2】

对通过焊接接合了的钢板进行观察，结果确认实现了贯通焊接。另外，没有确认焊瘤的产生。由以上的实验结果确认，根据本发明的焊接方法，通过使焊丝15深地侵入的状态和浅地侵入的状态反复，从而能够抑制焊瘤的产生，同时实现贯通焊接。

(实施方式5)

接下来，对本发明的另一实施方式即实施方式5中的焊接方法进行说明。实施方式5的焊接方法基本上与上述实施方式1的情形同样地实施，产生同样的效果。但是，实施方式5的焊接方法的焊接工序与实施方式1的情形不同。

在实施方式5的焊接方法中，用与图1中所示的实施方式1同样的步骤实施母材准备工序(S10)、母材配置工序(S20)、焊接工序(S30)。

图9A为表示实施方式5中的焊接工序的埋弧状态的概略图，图9B为表示实施方式1中的焊接工序的埋弧解除了的状态的概略图，图10为表示焊丝15的给送速度、电流和电压的控制状态的定时图。

在焊接工序(S20)中，具体地，参照图9A和图9B，如果采用焊丝给送装置29给送焊丝15，同时利用电源30在第1母材50和第2母材60与焊丝15之间施加电压，则在焊丝15与第1母材50和第2母材60之间形成电弧11。

此时，通过使焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态(埋弧状态)和从被熔融区域12包围的区域脱离的状态(埋弧解除了的状态)反复，同时形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。即，使焊丝15的顶端15A位于被熔融区域12包围的区域的状态和位于被熔融区域12包围的区域的外部的状态反复，同时形成电弧11。熔融区域12在第1母材50的另一主表面53和第2母材60的另一主表面63处露出。

参照图9A、图9B和图10对更具体的控制方法进行说明。图10中，横轴对应于时间t。另外，图10中，纵轴对应于焊丝15的给送速度W_f、焊接电流I和焊接电压V。参照图9A、图9B和图10，控制给送速度W_f以致使W_fL的状态和比W_fL大的W_fH的状态反复。从给送速度W_f为W_fH的状态的时刻t₁到时刻t₂之间(时间T_H)，电压I设为I_H。从给送速度W_f为W_fL的状态的时刻t₂到时刻t₃之间(时间T_L)，电流I设为比I_H小的I_L。将电压V维持于一定的值V_C。时间T_L与时间T_H之和为每1个循环的时间T。T的倒数1/T为频率。频率1/T例如能够规定为0.2Hz以上且2Hz以下。

在给送速度W_f为W_fH的状态下，如图9A中所示那样，成为焊丝15侵入到被熔融区域12包围的区域中的状态(埋弧状态)。另一方面，在W_f为比W_fH小的W_fL的状态下，如图9B中所示那样，成为焊丝15从被熔融区域12包围的区域脱离的状态(埋弧解除了的状态)。

通过相对于第1母材50和第2母材60，焊炬19相对地移动，从而待形成熔融区域12的区域移动。在先形成了的熔融区域12随着温度的降低而凝固。沿着应被焊接的区域(第1端面51与第2端面61相对的区域)的延伸方向，依次形成熔融区域12，通过形成了的熔融区域12凝固，从而完成本实施方式中的第1母材50与第2母材60的焊接。

在本实施方式的焊接方法中，在工序(S30)中，通过将埋弧状态和埋弧解除了的状态反复，同时形成电弧11，从而形成熔融区域12以致将第1母材50和第2母材60在厚度方向上贯通。

参照图9B，通过在埋弧解除了的状态下形成电弧11，从而电弧11的宽度(与第1端面51和第2端面61垂直的方向上的宽度)变大，同时在与第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62接近的区域形成电弧11。因此，容易将电弧11的热供给至担心发生焊瘤的区域(与第1母材50的一个主表面52和第2母材60的一个主表面62接近的区域)。因此，抑制焊瘤的产生。另一方面，参照图9A，通过在埋弧状态下形成电弧11，从而电弧11的宽度变小，同时在与第1母材50的另一主表面53和第2母材60的另一主表面63接近的区域形成电弧11。因此，贯通焊接的实现变得容易。而且，通过将这些状态反复，从而能够在抑制焊瘤的产生的同时实现贯通焊接。因此，根据本实施方式的焊接方法，通过采用GMA焊接实现对接焊中的贯通焊接，从而能够提高焊接的作业效率。

参照图9A和图9B，在上述工序(S30)中，优选以相对于与第1端面51和第2端面61垂直的方向上的熔融区域12的宽度W的第1母材50和第2母材60的厚度H成为1.3以下的方式，将第1母材50和第2母材60焊接。由此，能够抑制梨型焊珠破裂的发生。

(实施方式6)

接下来，对本发明的另一实施方式即实施方式6中的焊接方法进行说明。实施方式6的焊接方法基本上与上述实施方式5的情形同样地实施，产生同样的效果。但是，实施方式6的焊接方法在母材的端面的形状上与实施方式5的情形不同。

母材的端面的形状由于与实施方式2同样，因此酌情参照图4对实施方式4的焊接方法进行说明。另外，图11A为表示实施方式6中的焊接工序的埋弧状态的概略图，图11B为表示实施方式6中的焊接工序的埋弧解除了的状态的概略图。

参照图4，在实施方式6中的焊接方法中，在工序(S10)中，准备形成了坡口70的第1母材50和第2母材60。坡口70形成于第1母材50和第2母材60的一个主表面52、62侧。坡口70以如下方式形成：将连接第1端面51和一个主表面52的第1母材50的角部和连接第2端面61和一个主表面62的第2母材60的角部除去。因此，在工序(S20)中，如果以第1端面51与第2端面61相对的方式配置第1母材50和第2母材60，则在与坡口70对应的区域中，随着接近一个主表面52、62，第1母材50与第2母材60的间隔变宽。

然后，在工序(S30)中，参照图11A和图11B，在形成了坡口70的状态下将第1母材50和第2母材60焊接。此时，通过焊接将对应于坡口70的区域填充。即，与没有形成坡口70的上述实施方式1的情形相比，作为被供给至熔融区域12的焊添金属的焊丝15的量增多。

再有，上述实施方式中，对于通过焊丝的给送速度增减从而使埋弧状态和埋弧解除了的状态反复的方法进行了说明，但本发明的焊接方法并不限于此。例如，也可通过增减焊接电压，从而使埋弧状态和埋弧解除了的状态反复。

(实施方式7)

图12是表示本实施方式7涉及的电弧焊接装置的一构成的示意图。本实施方式7涉及的电弧焊接装置是可1次通过就将板厚为9～30mm的母材704对接焊的消耗电极式的气体保护电弧焊接机，具有焊接电源701、焊炬702和焊丝给送部703。

焊炬702由铜合金等导电性材料构成，具有将焊丝705引导至母材704的被焊接部的同时供给电弧707(参照图16)的产生所需的焊接电流Iw的圆筒形状的接触片。接触片与将其内部插通的焊丝705接触，将焊接电流Iw供给至焊丝705。另外，焊炬702形成围绕接触片的中空圆筒形状，具有向被焊接部喷射保护气体的喷嘴。保护气体用于防止由于电弧707而熔融的母材704和焊丝705的氧化。保护气体例如为二氧化碳、二氧化碳和氩气的混合气体、氩气等非活性气体等。

焊丝705例如为实心焊丝，其直径为0.9mm以上且1.6mm以下，作为消耗电极发挥功能。焊丝705例如为在卷绕成螺旋状的状态下收容于包装桶的包装焊丝或者卷绕于焊丝卷盘的卷盘焊丝。

焊丝给送部703具有将焊丝705给送至焊炬702的给送辊和使该给送辊旋转的马达。焊丝给送部703通过使给送辊旋转，从而将焊丝705从焊丝卷盘拉出，将拉出的焊丝705向焊炬702供给。再有，该焊丝705的给送方式为一例，并无特别限定。

焊接电源701经由供电电缆连接至焊炬702的接触片和母材704，具有供给焊接电流Iw的电源部711和控制焊丝705的给送速度的给送速度控制部712。再有，电源部711和给送速度控制部712可独立地构成。电源部711为恒电压特性的电源，具有输出经PWM控制的直流电流的电源电路711a、输出电压设定电路711b、频率设定电路711c、电流振幅设定电路711d、平均电流设定电路711e、电压检测部711f、电流检测部711g和比较电路711h。

电压检测部711f检测焊接电压Vw，将表示检测的电压值的电压值信号Ed输出至比较电路711h。

电流检测部711g，例如，检测从焊接电源701经由焊炬702向焊丝705供给、在电弧707中流过的焊接电流Iw，将表示检测的电流值的电流值信号Id向输出电压设定电路711b输出。

频率设定电路711c将用于设定使母材704和焊丝705间的焊接电压Vw和焊接电流Iw周期地变动的频率的频率设定信号输出到输出电压设定电路711b。实施本实施方式7涉及的焊接方法的情况下，频率设定电路711c输出表示10Hz以上且1000Hz以下的频率、优选50Hz以上且300Hz以下的频率、更优选80Hz以上且200Hz以下的频率的频率设定信号。

电流振幅设定电路711d将用于设定周期地变动的焊接电流Iw的振幅的振幅设定信号输出到输出电压设定电路711b。实施本实施方式7涉及的焊接方法的情况下，电流振幅设定电路711d输出表示50A以上的电流振幅、优选100A以上且500A以下的电流振幅、更优选200A以上且400A以下的电流振幅的振幅设定信号。

平均电流设定电路711e将用于设定周期地变动的焊接电流Iw的平均电流的平均电流设定信号输出到输出电压设定电路711b和给送速度控制部712。实施本实施方式7涉及的焊接方法的情况下，平均电流设定电路711e输出表示300A以上的平均电流、优选300A以上且1000A以下的平均电流、更优选500A以上且800A以下的平均电流的平均电流设定信号。

输出电压设定电路711b基于从各部输出的电流值信号Id、频率设定信号、振幅设定信号、平均电流设定信号，以焊接电流Iw成为目标的频率、电流振幅和平均电流的方式，例如生成表示矩形波状或三角波状等的任意波形的目标电压的输出电压设定信号Ecr，将生成的输出电压设定信号Ecr输出到比较电路711h。

比较电路711h对从电压检测部711f输出的电压值信号Ed和从输出电压设定电路711b输出的输出电压设定信号Ecr进行比较，将表示其差分的差分信号Ev输出到电源电路711a。

电源电路711a具有：对商用交流进行交直变换的AC-DC转换器、通过转换将经交直变换的直流变换为所需的交流的逆变器电路、对经变换的交流进行整流的整流电路等。电源电路711a按照从比较电路711h输出的差分信号Ev，对逆变器进行PWM控制，将电压输出到焊丝705。其结果，在母材704与焊丝705间施加周期地变动的焊接电压Vw，使焊接电流Iw流通。再有，以经由未图示的控制通信线从外部将输出指示信号输入焊接电源701的方式构成，电源部711将输出指示信号作为触发，开始向电源电路711a供给焊接电流Iw。输出指示信号例如从焊接机器人输出到焊接电源701。另外，手动的焊接机的情况下，输出指示信号在操作了设置于焊炬702侧的手头操作开关时从焊炬702侧输出到焊接电源701。

焊接电源701的电源部711具有恒电压特性。例如，电源部711具有相对于100A的焊接电流的增加、焊接电压的降低成为4V以上且20V以下的外部特性。通过这样设定电源部711的外部特性，从而维持埋弧状态变得容易。

在上述焊接电压的降低不到4V的情况下，相对于干扰因素引起的电弧长的变动，焊接电压的变动小，焊接电流大幅地变动。其结果，熔融部分706大幅地摇动，维持埋弧的状态变得困难。通过使上述焊接电压的降低成为4V以上，从而抑制熔融部分706的摇动，维持埋弧状态变得容易。

另外，在由于干扰因素，电弧长变短的情况下，焊接电流的值增加，焊丝705的熔融速度增大，电弧长变长。另一方面，在由于干扰因素，电弧长变长的情况下，焊接电流的值减少，焊丝705的熔融速度降低，电弧长变短(电弧长的自控制作用)。在上述焊接电压的降低超过20V的情况下，相对于干扰因素引起的电弧长的变动，焊接电流的变动小，因此上述电弧长的自控制作用变小。其结果，维持埋弧的状态变得困难。通过使上述焊接电压的降低成为20V以下，从而维持上述电弧长的自控制作用，维持埋弧状态变得容易。

再有，上述电压降低优选规定为5V以上。另外，上述电压降低优选规定为15V以下。

图13为表示本实施方式7涉及的焊接方法的步骤的流程图，图14为表示焊接对象的母材704的侧截面图。首先，将应通过焊接接合的一对母材704配置于电弧焊接装置，进行焊接电源701的各种设定(步骤S711)。具体地，如图14中所示那样，准备板状的第1母材741和第2母材742，使作为被焊接部的端面741a、742a对接，配置于规定的焊接作业位置。再有，根据需要，可在第1母材741和第2母材742中设置Y形、レ形等任意形状的坡口。第1和第2母材7041、42例如为软钢、机械结构用碳钢、机械结构用合金钢等的钢板，厚度为9mm以上且30mm以下。

而且，焊接电源701在频率10Hz以上且1000Hz以下、平均电流300A以上、电流振幅50A以上的范围内，设定焊接电流Iw的焊接条件。

再有，焊接电流Iw的条件设定可全部由焊接作业者进行，焊接电源701在操作部受理本实施方式7涉及的焊接方法的实施，以自动地进行全部的条件设定的方式构成。另外，也可以以如下方式构成：焊接电源701在操作部采纳平均电流等一部分的焊接条件，确定与采纳的一部分的焊接条件相适合的剩余的焊接条件，半自动地进行条件设定。

进行了各种设定后，焊接电源701判定是否满足焊接电流Iw的输出开始条件(步骤S712)。具体地，焊接电源701判定是否输入了焊接的输出指示信号。在判定为没有将输出指示信号输入、不满足焊接电流Iw的输出开始条件的情况下(步骤S712：否)，焊接电源701在等待输出指示信号的输入的状态下待机。

在判定为满足焊接电流Iw的输出开始条件的情况下(步骤S712：是)，焊接电源701的给送速度控制部712将指示焊丝的给送的给送指示信号输出到焊丝给送部703，以规定速度给送焊丝705(步骤S713)。焊丝705的给送速度例如在约5～100m/分的范围内设定。给送速度控制部712根据从平均电流设定电路711e输出的平均电流设定信号，确定给送速度。再有，焊丝705的给送速度可以为一定速度，也可周期地变动。另外，可以以如下方式来构成：焊接作业者直接设定焊丝的给送速度。

接下来，焊接电源701的电源部711在电压检测部711f和电流检测部711g检测焊接电压Vw和焊接电流Iw(步骤S714)，以所检测的焊接电流Iw的频率、电流振幅和平均电流与所设定的焊接条件一致，焊接电流Iw周期地变动的方式生成目标电压，对焊接电压进行PWM控制(步骤S715)。即，焊接电源701以在恒电压特性中焊接电流Iw以频率10Hz以上且不到1000Hz、平均电流300A以上、电流振幅50A以上周期地变动的方式，使目标电压周期地变动，对输出进行控制。

接下来，焊接电源701的电源部711判断是否停止焊接电流Iw的输出(步骤S716)。具体地，焊接电源701判定是否继续输出指示信号的输入。在判定为输出指示信号的输入继续，不停止焊接电流Iw的输出的情况下(步骤S716：否)，电源部711将处理返回到步骤S713，继续焊接电流Iw的输出。

在判定为停止焊接电流Iw的输出的情况下(步骤S716：是)，电源部711将处理返回到步骤S712。

图15A～图15C为表示焊接电压Vw和焊接电流Iw的变动的坐标图，图16为表示本实施方式7涉及的焊接方法的示意图。图15A～图15C中所示的各坐标图的横轴表示时间，图15A～图15C中所示的各坐标图的纵轴分别为焊接电源701的设定电压、母材704和焊丝705间的焊接电压Vw、流过电弧707的焊接电流Iw。

本实施方式7涉及的焊接方法中，电源部711以焊接电流Iw的频率成为10Hz以上且1000Hz以下、平均电流成为300A以上、电流振幅成为50A以上的方式控制焊接电流Iw。具体地，恒电压特性的焊接电源701以焊接电流Iw这样变动的方式设定目标电压，使该目标电压周期地变动。对于以下的焊接电流Iw的控制也同样。通过利用恒电压特性使焊接电流I周期地变动，从而能够更有效地使埋弧的熔融部分706稳定化。

优选地，电源部711以焊接电流Iw的频率成为50Hz以上且300Hz以下、平均电流成为300A以上且1000A以下、电流振幅成为100A以上且500A以下的方式控制焊接电流Iw。

更优选地，电源部711如图15C中所示那样，以焊接电源701的频率成为80Hz以上且200Hz以下、电流振幅成为200A以上且400A以下、平均电流成为500A以上且800A以下的方式控制焊接电流Iw。再有，图15C中，焊接电流的频率为约100Hz，电流振幅为约240A，平均电流为约530A。在该焊接电流Iw的焊接条件下将板压12mm的母材704焊接的情况下，例如，如果将焊丝705的直径设为1.2mm，则以约40m/分的速度给送焊丝705为宜。以下酌情将焊丝705的直径称为丝径。在这样设定了焊接电流Iw和焊丝给送速度的情况下，设定电压例如如图15A中所示那样，成为频率100Hz、电压振幅30V的矩形波状的电压，在焊丝705与母材704间施加图15B中所示的焊接电压Vw，使图15C中所示的焊接电流Iw流过。焊接电源701例如以焊接电流Iw的电流振幅成为240A、平均电流成为530A的方式以频率100Hz进行设定电压的控制。另外，焊接电源701以约40m/分的速度控制焊丝705的给送。再有，焊接电压Vw在41V以上且27以下的范围内变动，但焊接电压Vw的变动范围由于各种阻抗的影响而变化。另外，图15C中所示的电流波形为一例，并无特别限定。例如，电流波形可以为大致矩形波状，也可为三角波状。

如果在该焊接条件下使焊接电流Iw周期地变动，则在母材704中形成利用焊丝705的顶端部705a与被焊接部间产生的电弧707的热而熔融的母材704和焊丝705的熔融金属所构成的凹状的熔融部分706。于是，用高速照相机拍摄电弧707的样子，结果如图16的左图中所示那样，确认了使在焊丝705的顶端部705a与熔融部分706的底部761间产生电弧707的第1状态和在顶端部705a与熔融部分706的侧部762间产生电弧707的第2状态周期地变动。

具体地，使电弧707从焊丝705的顶端部705a飞到熔融部分706的底部761的第1状态和电弧707从焊丝705的顶端部705a飞到熔融部分706的侧部762的第2状态反复。第1状态例如为焊丝705的熔滴转移形态为滴状转移的状态。第2状态例如为焊丝705的熔滴转移形态为旋转转移的状态。滴状转移为从焊丝705的顶端部705a向熔融部分706的底部761进行熔滴转移的形态的一例，旋转转移为从焊丝705的顶端部705a向熔融部分706的侧部762进行熔滴转移的形态的一例。熔融金属要向埋没空间706a关闭、将焊丝705的顶端部705a埋没的方向流动，但在第2状态下电弧707飞到熔融部分706的侧部762，将熔融部分706的熔融金属向与焊丝705隔离的方向推回，埋没空间706a在凹状的状态下稳定化。应予说明，在图16的右图中，利用大电流而熔融的焊丝705的顶端部705a的熔滴转移的结果是焊丝705的顶端部705a变短。

通过使这样的第1状态和第2状态以10Hz以上、优选50Hz以上且300Hz以下、更优选80Hz以上且200Hz以下变动，从而与大的波动周期相比，能够以高频率使熔融金属微振动，抑制熔融金属的波动。

图17为用照片表示与埋没空间706a和焊珠形状的稳定化有关的实验结果的图表，图18为用示意图表示与埋没空间706a和焊珠形状的稳定化有关的实验结果的图表。以丝径为1.4mm、焊丝705的突出长度为18mm、焊丝705的给送速度为17.5m/分、平均焊接电流为530A的焊接条件为基础，使焊接电流的频率和振幅改变，进行了厚板的埋弧焊接。

图17和图18的上图表示焊接电流的频率为0Hz、振幅为0A时的实验结果，即在没有使焊接电流振动的情况下进行了焊接时的焊珠的外观和形状。图17和图18的中图表示在焊接电流的频率为10Hz、振幅为50A的条件下进行了焊接时的焊珠形状，图17和图18的下图表示在焊接电流的频率为50Hz、振幅为100A的条件下进行了焊接时的焊珠的外观和形状。

如由图17和图18中所示的实验结果可知那样，通过在频率10Hz以上和电流振幅50A以上的焊接条件下使焊接电流振动，与频率0Hz的情形相比，可知获得良好的焊珠形状。这样的良好的焊珠形状表示：通过以频率10Hz使焊接电流振动，从而埋没空间706a稳定化，抑制了短路的发生。

另外，通过以高频使熔融金属振动，利用抑制熔融金属的波动的动作原理，即使焊接电流的频率为10Hz以上，预想也能够同样地抑制熔融金属的波动，使埋没空间706a稳定化。另外，由于能够以50A的电流振幅充分地抑制熔融金属的波动，因此即使是50A以上的电流振幅，预想也能够抑制熔融金属的波动。实际上，如果在熔融电流的频率50Hz、焊接电流100A以上的焊接条件下进行焊接，如图17和图18中所示那样，得到了更为良好的焊珠形状。再有，只要丝径、焊丝705的突出长度、给送速度、平均电流为以下说明的能够实现埋弧的范围，则并无特别限定，只要是焊接电流的频率为10Hz以上以及电流振幅为50A的条件，就同样地获得良好的焊珠形状。特别地，只要是频率50Hz和电流振幅100A以上，就获得更为良好的焊珠形状。

＜埋弧的焊接条件＞

以下对实现埋弧的焊接条件进行说明。

在电弧焊接中，一般地，焊丝705的顶端部705a的位置位于母材704的上侧，在该状态下在焊丝705的顶端部705a与母材704之间产生电弧。将在该状态下产生的电弧称为非埋弧。在非埋弧中，将焊丝705的顶端部705a与在母材704的表面形成的熔融金属表面之间的距离称为电弧长，已知随着焊接电压降低，该电弧长变短。在通常的电弧焊接中，如果降低焊接电压，电弧长变短，则熔融金属与焊丝705的顶端部705a的位置的距离接近，最终电弧长成为0，焊丝705与母材704发生短路，电弧的维持变得困难。

但是，在高电流焊接中，由于利用电弧压力挤压熔融金属，因此即使降低电压，短路也难以发生。其结果，即使焊丝705的顶端部705a位于比母材704或熔融金属表面深的位置，由于利用电弧压力挤压熔融金属所形成的空间、即埋没空间706a的存在，也不发生短路，能够维持电弧。其为埋弧现象。

即，在电弧压力增强的高电流区域中，通过在低电压条件下产生电弧，从而能够实现埋弧。具体地，焊接电流必须为300A以上(例如，浅井知、《工场焊接的高效率化-重电机器焊接的事例-》、一般社团法人日本焊接协会焊接信息中心、WE-COM杂志第16号、2015年4月)。可实现埋弧的电压值因焊接电流、丝径、焊丝705的突出长度而变动，如上所述，通过形成只是将焊丝705的顶端部705a的位置降低到比母材704或熔融金属表面低的位置的低电压，从而能够实现埋弧。

图19为表示实现埋弧的焊接电流和电压的条件的坐标图。横轴表示焊接电流，纵轴表示焊接电压。脱白部分表示能够实现埋弧的焊接电流和电压。如图19中所示那样，如果相对于焊接电流，焊接电压高，则成为通常的电弧焊接、即非埋弧焊接，相反如果焊接电压过低，则输出不足，电弧的维持变得困难。在其中间的区域存在成为在埋没空间706a中产生电弧707的埋弧的范围。

另外，实现埋弧的焊接条件的范围如上所述受到丝径和焊丝705的突出长度的影响。

图20为表示丝径和焊丝突出长度与实现埋弧的焊接电流和电压的条件的关系的概念图。如图20中所示那样，丝径越变大，或者焊丝705的突出长度越变短，则能够实现埋弧的焊接电流和电压的范围如附图标记Arc3、Aec2、Arc1中所示那样，以该顺序相对于相同的电流向低电压区域侧迁移。

图21为表示在丝径1.6mm、焊丝705的突出长度25mm的情况下实现埋弧的焊接电流和电压的条件的一例的坐标图。图21的横轴表示焊接电流，纵轴表示焊接电压。黑圆图表示非埋弧与埋弧的边界。图21中，就位于上侧的折线上的黑圆图而言，在该黑圆图表示的焊接电流下，如果使焊接电压上升，则成为非埋弧，如果使焊接电压减小，则成为埋弧。另外，就位于下侧的折线上的黑圆图而言，在该黑圆图表示的焊接电流下，如果使焊接电压上升，则成为埋弧，如果使焊接电压减小，则成为非埋弧。总之，相对于焊接电流，如果焊接电压高，则成为通常的电弧焊接，即非埋弧焊接，相反如果焊接电压过低，则输出不足，电弧的维持变得困难。在其中间的区域存在成为在埋没空间706a中产生电弧707的埋弧的范围。

如以上所述，在实现埋弧的焊接电流为300A以上，焊丝705的顶端部705a接近熔融金属的情况下，是可产生将该熔融金属推开的电弧压力的电流值。另外，实现埋弧的焊接电压是可将焊丝705的顶端部705a的位置降低到比母材704或熔融金属表面低的位置的电压值。

就具体的焊接电流和电压而言，可以以图21中所示的焊接电流和电压的范围为基础，同时考虑图19和图20中所示的倾向，适当地确定焊接电流和电压。

＜埋没空间的稳定化和可抑制熔融金属的波动的焊接条件＞

对使埋没空间706a稳定化的同时能够抑制熔融金属的波动的其他优选的焊接条件进行说明。

该优选的焊接条件例如是：焊接电流的频率为20Hz以上且600Hz以下，振幅为50A以上且500A以下，平均电流为300A以上且1000A以下。

另外，焊接电流的频率可为40Hz以上且380Hz以下，振幅可为100A以上且500A以下，平均电流可为300A以上且1000A以下。

进而，焊接电流的频率可为60Hz以上且280Hz以下，振幅可为100A以上且500A以下，平均电流可为300A以上且900A以下。

进而，焊接电流的频率可为60Hz以上且180Hz以下，振幅可为150A以上且500A以下，平均电流可为300A以上且800A以下。

如上所述，采用本实施方式7涉及的焊接方法和电弧焊接装置，即使在使用300A以上的大电流进行气体保护电弧焊接的情况下，通过使焊接电流Iw周期地变动，也能够抑制熔融金属的波动，能够防止焊珠的错乱和垂挂的发生。

另外，为了更有效地抑制熔融金属的波动，必须使电弧长保持一定。一般的恒电流脉冲焊接的情况下，无法获得电弧长的自控制作用，因此必须进行用于保证一定的电弧长的某种控制。本实施方式7涉及的电弧焊接装置为恒电压特性，可获得电弧长的自控制作用，因此能够将电弧长保持一定，更有效地抑制熔融金属的波动。

再有，本实施方式7中，对于焊接电流Iw和焊接电压Vw大的期间和小的期间大致相同的情形进行了说明，但可使各期间的比率变化。通过使该期间的比率变化，从而能够抑制熔融金属的波动，同时调整焊丝705的顶端部705a的上下位置变动的宽度。例如，通过使焊接电流Iw和焊接电压Vw大的期间的比率变大，从而将焊丝705的顶端部705a保持于比熔融部分706的底部761高的位置的比例升高。其结果，能够使母材704中的生热量增加，使焊珠成形性提高。

(实施方式8)

实施方式8涉及的焊接方法和电弧焊接装置由于焊接电流Iw等焊接条件与实施方式7不同，因此以下主要对该不同点进行说明。其他的构成和作用效果由于与实施方式7同样，因此在对应的部位标注同样的附图标记，省略详细的说明。

首先，对于埋弧焊接中的熔滴转移形态及其特征进行说明。

图22为表示滴状转移、摆式转移、旋转转移的各熔滴转移形态的图表。图22中，左列表示焊接条件，右栏表示多个不同的熔滴转移形态。中央列表示示意图，该示意图表示使用高速度照相机以0.4m每秒拍摄处于各熔滴转移形态的熔融部分706得到的图像。埋弧焊接中，存在多个熔滴转移形态。在多个熔滴转移形态中例如包含图22中所示的3种熔滴转移形态、即滴状转移、摆式转移、旋转转移。再有，滴状转移和旋转转移为一般名称，摆式转移是发明人创造的术语。

这些熔滴转移形态受到包含焊接电流、焊丝突出长度、焊丝705的直径、焊丝705的材质、焊丝705的给送速度等的各种主要因素产生的影响而综合地确定，特别是强烈地受到焊接电流的影响。再有，焊丝突出长度是接触片的顶端与母材704的距离。在焊接电流比较小的情况下，呈现滴状转移，随着焊接电流的上升，熔滴转移形态向摆式转移、旋转转移过渡。

滴状转移是焊丝705的顶端部705a熔融、熔滴以粒状从焊丝705脱离的熔滴转移形态，在焊丝705的顶端部705a和熔融部分706的底部761间产生电弧707。即，在滴状转移中，电弧707向下，即成为焊丝705的延长方向。

摆式转移是如下的特征的熔滴转移形态：在焊丝705的顶端部705a所形成的液柱和电弧707在同一平面上以摆状揺动，同时以焊丝705的突出方向为中心轴，该平面整体上一点点地旋转。

旋转转移是如下的熔滴转移形态：在焊丝705的顶端部705a与熔融部分706的侧部762间产生电弧707，在焊丝705的顶端部705a所形成的液柱和电弧707边朝向凹状的熔融部分706的侧部762方向边持续旋转。

作为一例，将焊丝突出长度为25mm、焊丝705的直径为1.2mm、焊丝705的材质为YGW12、焊丝705的给送速度为30cm/分的条件下的、焊接电流与熔滴转移形态的关系汇总于图23中。

图23为表示丝径为1.2mm、焊丝突出长度为25mm时的焊接电流与焊丝705的熔滴转移形态的关系的概念图。粗线箭头表示焊接电流，细线箭头表示成为各熔滴转移形态的焊接电流的范围。再有，图23中所示的焊接电流与熔滴转移形态的关系是在上述的丝径、焊丝突出长度等的条件下的关系，终究只是一例。

在焊接电流为300A以上且不到450A的电流范围的情况下，滴状转移的熔滴转移形态成为支配性的转移形态。

在焊接电流为450A以上且不到550A的电流范围的情况下，成为滴状转移和摆式转移的熔滴转移形态混合的状态。

在焊接电流为550A以上且不到600A的电流范围的情况下，摆式转移的焊接转移形态成为支配性的转移形态。

在焊接电流为600A以上且不到700A的电流范围的情况下，成为摆式转移和旋转转移的焊接转移形态混合的状态。

在焊接电流为700A以上的电流范围的情况下，旋转转移的熔滴转移形态成为支配性的转移形态。

在埋弧焊接中，在熔融金属中形成埋没空间706a、即由凹状的熔融部分706包围的空间，熔融金属经常要向埋没空间706a关闭、将焊丝705的顶端部705a埋没的方向流动。但是，由于从焊丝705的顶端部705a向熔融部分706的侧部762照射的电弧的力，将熔融部分706支承，埋没空间706a在稳定的状态下得以保持。在没有利用电弧707将埋没空间706a完全支承的情况下，埋没空间706a的开口部变窄，最终与焊丝705接触而引起短路。如果短路，则焊接状态显著地变得不稳定。例如，在熔滴转移为支配性的状况下，不能利用电弧707将熔融部分706的侧部762充分地支承，由于上述短路，焊接有可能变得不稳定。

而在旋转转移中，将电弧707照射到凹状的熔融部分706的侧部762，能够支承埋没空间706a的开口部，使埋没空间706a稳定化。

另外，即使是摆式转移，由于以一定间隔将电弧707照射于熔融部分706的侧部762，因此与旋转转移同样地，也获得使埋没空间706a稳定化的类似的效果。在滴状转移中，电弧707向下，即，向熔融部分706的底部761照射，因此没有获得上述的稳定化效果。

另一方面，在旋转转移中，虽然能够使埋没空间706a稳定化，但由于没有将电弧707照射于埋没空间706a的底部761，因此相对于焊接电流的输出的母材704的熔透倾向于变得比较浅。而在滴状转移中，由于将电弧707照射于熔融部分706的底部761，因此焊接电流的每单位输出的熔透变得比较深。即使是摆式转移，由于以一定间隔将电弧707照射于熔融部分706的底部761，因此与滴状转移同样地获得比较深的熔透。

如果考虑以上情况，可知在滴状转移和旋转转移中呈现规则的熔滴转移，但不能兼顾埋没空间706a的稳定化和深的熔透。另外，在摆式转移中，认为能够兼顾埋没空间706a的稳定化和深的熔透，但由于液柱和电弧707采取不合规则的行为，因此未必能够经常地实现稳定的焊接。

即，即使采用3个溶液转移形态的任一个，如果只是单独的熔滴转移形态，都不能实现埋没空间706a的稳定化和深的熔透的兼顾。另外，如上述那样，熔滴转移形态因焊接电流的电流范围而变化，因此只将特定的熔滴转移形态通用地利用是困难的。

接下来，对于符合以上的实际情况的实施方式8涉及的焊接方法进行说明。本发明的实施方式8中，通过复合地采用这3个熔滴转移形态，从而实现埋没空间706a的稳定化和深的熔透的兼顾。

例如，使焊接电流的大小周期地变动时，通过使小电流期间的焊接电流Iw成为呈现滴状转移的电流范围，使大电流期间的焊接电流Iw成为呈现摆式转移或旋转转移的电流范围，从而可使滴状转移与摆式转移或旋转转移周期地反复。如果在大电流期间熔滴转移形态成为摆式转移或旋转转移，则将电弧707照射到凹状的熔融部分706的侧部762，使埋没空间706a稳定化成为可能。另一方面，如果在小电流期间熔滴转移形态成为滴状转移，则将电弧707照射到凹状的熔融部分706的底部761，获得深的熔透。通过将它们周期地反复，从而兼顾埋没空间706a的稳定化和深的熔透成为可能。

再有，使小电流期间的焊接电流Iw为滴状转移的电流范围、使大电流期间的焊接电流Iw为摆式转移或旋转转移的电流范围进行了说明，但小电流期间和大电流期间的焊接电流Iw的电流范围并不限定于此。

具体地，可在300A以上且不到450A的电流范围、450A以上且不到550A的电流范围、550A以上且不到600A的电流范围、600A以上且不到700A的电流范围以及700A以上的电流范围中至少任二个电流范围间周期地使其变动，以将电弧707照射到熔融部分706的底部761和侧部762的方式使焊接电流周期地变动。焊接电流的变动周期可在10Hz以上且1000Hz以下的范围内设定，优选在50Hz以上且300Hz以下的范围内设定。焊丝705的直径可设定为0.9mm以上且1.6mm以下，焊丝705的给送速度可设定为30m/分以上。焊丝705的给送速度可以是30m/分、50m/分、60m/分等一定的给送速度，也可根据焊接电流的大小而使其变动。

例如，电弧焊接装置以小电流期间的焊接电流Iw成为300A以上且不到450A的电流范围，大电流期间的焊接电流Iw成为550A以上且不到600A的电流范围的方式，周期地使焊接电流变动为宜。这种情况下，周期地切换滴状转移和摆式转移的熔滴转移形态，使在焊丝705的顶端部705a与熔融部分706的底部761间产生电弧707的第1状态和在顶端部705a与熔融部分706的侧部762间产生电弧707的第2状态周期地反复。

另外，电弧焊接装置以小电流期间的焊接电流Iw成为300A以上且不到450A的电流范围，大电流期间的焊接电流Iw成为700A以上的电流范围的方式，周期地使焊接电流变动为宜。这种情况下，周期地切换滴状转移和旋转转移的熔滴转移形态，使在焊丝705的顶端部705a与熔融部分706的底部761间产生电弧707的第1状态和在顶端部705a与熔融部分706的侧部762间产生电弧707的第2状态周期地反复。

进而，电弧焊接装置以小电流期间的焊接电流Iw成为550A以上且不到600A的电流范围，大电流期间的焊接电流Iw成为700A以上的电流范围的方式，周期地使焊接电流变动为宜。这种情况下，周期地切换摆式转移和旋转转移的熔滴转移形态，使在焊丝705的顶端部705a与熔融部分706的底部761间产生电弧707的第1状态和在顶端部705a和熔融部分706的侧部762间产生电弧707的第2状态周期地反复。

进而，可使用2个熔滴转移形态混在一起的电流区域，周期地使焊接电流变动。

例如，电弧焊接装置可以使焊接电流周期地变动，以致小电流期间的焊接电流Iw成为450A以上且不到550A的电流范围，大电流期间的焊接电流Iw成为700A以上的电流范围。这种情况下，将滴状转移和摆式转移混在一起的状态和旋转转移周期地切换。

另外，电弧焊接装置可使焊接电流周期地变动，以致小电流期间的焊接电流Iw成为300A以上且不到450A的电流范围，大电流期间的焊接电流Iw成为600A以上且不到700A的电流范围。这种情况下，将滴状转移与摆式转移和旋转转移混在一起的状态周期地切换。

再有，上述的焊接条件为一例，焊丝705的材质、焊丝线、突出长度、焊丝705的给送速度、焊接电流的范围并不限定于上述的数值范围。以下对于可进行埋弧中的滴状转移、摆式转移、旋转转移的熔滴转移形态的相互过渡的各种条件进行说明。

焊丝705的材质除了YGW12以外，能够使用YGW11、YGW15、YGW17、YGW18、YGW19等实心焊丝。不过，可将药芯焊丝、金属芯焊丝、其他新型的焊丝用作焊丝705。

焊丝705的突出长度优选10mm以上且35mm以下。突出长度越变长，熔透越变浅，因此至多停留于35mm为宜。另一方面，如果突出长度变短，则片顶端接近熔融池，片消耗加剧。由于大电流焊接，该倾向特别显著，如果低于10mm，则频繁的芯片更换变得必要。

进而，焊丝705的突出长度对转移形态的过渡电流产生影响(参照图24)。从其平衡的观点出发，在突出长度上存在适当的范围，10～35mm左右是适当的。

丝径优选例如0.9mm以上且1.6mm以下。就丝径而言，通过适当地改变焊接条件，基本上任何丝径都能够应对，并无特别限定，如果考虑一般流通性，0.9mm～1.6mm左右是现实的。另外，丝径对熔滴转移形态的过渡电流产生影响(参照图24)。从该观点出发，如果使用极粗的焊丝705、极细的焊丝705，则熔滴转移形态的过渡区域大幅地扩大，利用任意的熔滴转移形态变得困难。因此，0.9～1.6mm左右是适当的。

焊丝705的给送速度由于与焊接电流相关，因此可根据焊接电流来适当地确定以致形成埋没空间706a。

图24为表示丝径和焊丝突出长度与焊丝705的熔滴转移形态的关系的概念图。横轴表示焊接电流，纵轴表示焊丝705的突出长度的长短和焊丝系的大小。熔滴转移形态的过渡电流强烈地受到丝径和突出长度的影响。图24示出了焊丝705的突出长度和丝径对熔滴转移形态的过渡电流产生的影响。如图24中所示那样，丝径越大或者突出长度越短，则过渡电流越整体地向高电流范围侧迁移。这起因于焊丝705的电阻发热的差异，如果丝径变大或者突出长度变短，则焊丝的电阻减小，电阻发热产生的焊丝705中的生热量减少。因此，为了使相同的熔滴转移现象再现，必须相应地提高焊接电流，增加生热，因此过渡电流整体地向高电流侧迁移。

作为一例，具体地示出丝径变化时的过渡电流的变化。

图25是表示丝径为1.4mm、焊丝突出长度为25mm时的焊接电流与焊丝705的熔滴转移形态的关系的概念图。图25与图22同样地示出了焊丝突出长度为25mm、焊丝705的直径为1.4mm、焊丝705的材质为YGW12、焊丝705的给送速度为30cm/分的条件下的、焊接电流与熔滴转移形态的关系，焊接条件只是丝径不同。如果将丝径为1.2mm的情形与丝径为1.4mm的情形进行比较，则如图22和图25中所示那样，熔滴转移形态的过渡电流整体上向高电流侧过渡。

如以上所述，焊丝705的丝径和突出长度能够以图23或图25为基准，考虑图24中所示的倾向，适当地确定。

实施上述焊接方法的焊接电源701设定在上述焊接方法中说明的焊接电流、焊接电流的频率、焊丝705的给送速度。再有，焊接电源701可用操作部接纳该焊接条件并存储，也可预先存储。焊接电源701基于设定了的焊接条件，控制焊丝705的给送，使焊接电流周期地变动。

如以上所述，本实施方式8涉及的焊接方法和电弧焊接装置中，在上述的条件下使焊接电流变动的情况下，在滴状转移、摆式转移和旋转转移以及它们混在一起的二个状态间周期地变动，能够抑制熔融金属的波动，能够实现埋没空间706a的稳定化和深的熔透。

再有，将电弧707照射于熔融部分706的侧部762可未必是大电流期间。如果以高频率切换电流期间，则熔滴转移形态过渡地变迁，例如即使是在本来的稳定状态下成为摆式转移或旋转转移的电流范围、即大电流期间的过程中，熔滴转移形态也未必过渡至摆式转移或旋转转移，然后，在成为了小电流期间后，有时略滞后地呈现摆式转移或旋转转移。

同样地，即使为大电流期间，有时也呈现滴状转移，或者将电弧707照射于熔融部分706的底部761。

另外，小电流期间可未必是稳定地呈现滴状转移的电流范围，大电流期间可未必是稳定地呈现摆式转移或旋转转移的电流范围。由于熔滴转移形态的变迁是过渡性的，因此即使不是稳定地呈现该熔滴转移形态的电流范围，有时也暂时地或过渡地形成不同的熔滴转移形态。

进而，大电流期间和小电流期间未必处于将焊接电流保持于一定的电流值的状态，周期地变动的焊接电流的电流波形为矩形波等，并不限定于特定的波形。例如，焊接电流的电流波形可以为三角波。大电流期间为焊接电流平均上大的期间，小电流期间为焊接电流平均上小的期间。

进而，在实施方式8中，对于通过使焊接电流的电流范围周期地变动从而使熔滴转移形态变动的例子进行了说明，但即使在焊接电流的变动上不伴有上述的熔滴转移形态的过渡的情况下，电弧707的力也在大电流期间和小电流期间周期地变动，对熔融部分706赋予一定的微细的、比较大的频率的振动。由此，抑制比较小的频率、或者突发地产生的埋没空间706a的大的摇动，因此仅此就对埋没空间706a的稳定化产生一定的效果。因此，即使未必伴有上述的熔滴转移形态的过渡，根据本发明也能够实现某程度的埋没空间706a的稳定化。

此次公开的实施方式和实施例在所有的方面都为例示，应理解从所有方面都不会产生限制。本发明的范围并不是上述的说明，而由权利要求规定，意在包含与权利要求均等的含义和范围内的全部的改变。

应予说明，可将上述实施方式1～8的至少一部分任意地组合。另外，可采用实施方式7中说明的焊接装置实施在实施方式1～6中记载的焊接方法。

产业上的可利用性

本发明的焊接方法能够特别有利地应用于需要提高作业效率的焊接。

附图标记的说明

11 电弧

12 熔融区域

15 焊丝

15A 顶端

17 接触片

18 喷嘴

19 焊炬

29 焊丝给送装置

30 电源

34 配线

50 第1母材

51 第1端面

52，53 主表面

60 第2母材

61 第2端面

62，63 主表面

64 配线

70 坡口

100 焊接装置

701 焊接电源

702 焊炬

703 焊丝给送部

704 母材

705 焊丝

705a 顶端部

706 熔融部分

706a 埋没空间

7061 底部

762 侧部

707 电弧

711 电源部

711a 电源电路

711b 输出电压设定电路

711c 频率设定电路

711d 电流振幅设定电路

711e 平均电流设定电路

711f 电压检测部

711g 电流检测部

711h 比较电路

712 给送速度控制部

741 第1母材

742 第2母材

Vw 焊接电压

Iw 焊接电流

Ecr 输出电压设定信号

Ed 电压值信号

Id 电流值信号

Ev 差分信号。

Claims

1.焊接方法，其具有：准备第1母材和第2母材的工序、以所述第1母材的第1端面与所述第2母材的第2端面相对的方式配置所述第1母材和所述第2母材的工序、和采用GMA焊接将所述第1母材和所述第2母材焊接以致将所述第1端面和所述第2端面接合的工序；在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，在焊丝与所述第1母材和所述第2母材之间形成电弧，通过利用所述电弧的热在所述第1母材和所述第2母材中形成熔融区域，从而将所述第1母材和所述第2母材焊接；在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，通过在所述焊丝侵入到被所述熔融区域包围的区域中的状态下形成所述电弧，从而形成所述熔融区域以致在厚度方向上将所述第1母材和所述第2母材贯通。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，通过在所述焊丝侵入到被所述熔融区域包围的区域中的状态下，所述焊丝的顶端的位置在所述第1母材和所述第2母材的厚度方向上在第1深度与比所述第1深度深的第2深度之间往复，同时形成所述电弧，从而形成所述熔融区域以致将所述第1母材和所述第2母材在厚度方向上贯通。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，使所述焊丝侵入到所述第1深度、所述焊丝熔融所形成的熔滴的向所述熔融区域的转移形态为旋转转移的状态与所述焊丝侵入到所述第2深度、所述转移形态为旋转转移以外的状态反复。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，通过使所述焊丝侵入到被所述熔融区域包围的区域中的状态和从被所述熔融区域包围的区域脱离的状态反复，同时形成所述电弧，从而以将所述第1母材和所述第2母材在厚度方向上贯通的方式形成所述熔融区域。

5.根据权利要求4所述的焊接方法，其中，在采用GMA焊接将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，以相对于与所述第1端面和所述第2端面垂直的方向上的所述熔融区域的宽度，所述第1母材和所述第2母材的厚度成为1.3以下的方式，将所述第1母材和所述第2母材焊接。

6.根据权利要求4或5所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，通过所述焊丝的给送速度增减，从而使所述焊丝侵入到被所述熔融区域包围的区域中的状态和从被所述熔融区域包围的区域脱离的状态反复。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，所述焊丝的给送速度为30m/分以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的焊接方法，其中，在准备所述第1母材和所述第2母材的工序中，准备厚度为9mm以上且30mm以下的所述第1母材和所述第2母材。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，将没有形成坡口的所述第1母材和所述第2母材焊接。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的焊接方法，其中，在将所述第1母材和所述第2母材焊接的工序中，在相对于100A的电流增加的电压降低为4V以上且20V以下的状态下将所述第1母材和所述第2母材焊接。

11.根据权利要求10所述的焊接方法，其中，所述电压降低为5V以上。

12.根据权利要求10或11所述的焊接方法，其中，所述电压降低为15V以下。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的焊接方法，其中，所述焊丝为实心焊丝。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的焊接方法，其中，所述焊丝的直径为0.9mm以上且1.6mm以下。

15.焊接方法，是通过将焊丝给送至母材的被焊接部，同时将焊接电流供给至该焊丝，从而使所述焊丝的顶端部与被焊接部间产生电弧，将所述母材焊接的消耗电极式的焊接方法；以所述顶端部进入空间的速度给送所述焊丝，所述空间是由在所述顶端部与被焊接部间产生的电弧在所述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间；以所述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下，平均电流成为300A以上，电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

16.焊接方法，是通过将焊丝给送至母材的被焊接部，同时将焊接电流供给至该焊丝，从而使所述焊丝的顶端部与被焊接部间产生电弧，将所述母材焊接的消耗电极式的焊接方法；以所述顶端部进入空间的速度给送所述焊丝，所述空间是由在所述顶端部与被焊接部间产生的电弧在所述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间；通过使所述焊接电流周期地变动，从而使在所述顶端部与所述熔融部分的底部间产生电弧的第1状态和在所述顶端部与所述熔融部分的侧部间产生电弧的第2状态周期地变动。

17.根据权利要求16所述的焊接方法，其中，以10Hz以上且1000Hz以下的频率使所述第1状态和所述第2状态变动。

18.根据权利要求16或17所述的焊接方法，其中，所述第1状态包含滴状转移的熔滴转移形态，所述第2状态包含在所述焊丝的所述顶端部所形成的液柱和电弧以摆状揺动的熔滴转移形态。

19.根据权利要求16或17所述的焊接方法，其中，所述第1状态包含滴状转移的熔滴转移形态，所述第2状态包含旋转转移的熔滴转移形态。

20.根据权利要求16或17所述的焊接方法，其中，所述第1状态包含在所述焊丝的所述顶端部所形成的液柱和电弧以摆状揺动的熔滴转移形态，所述第2状态包含旋转转移的熔滴转移形态。

21.根据权利要求16～20中任一项所述的焊接方法，其中，以所述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下，平均电流成为300A以上，电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

22.根据权利要求15或21所述的焊接方法，其中，所述焊接电流的频率为50Hz以上且300Hz以下，平均电流为300A以上且1000A以下，电流振幅为100A以上且500A以下。

23.电弧焊接装置，是消耗电极式的电弧焊接装置，其具有将焊丝给送至母材的被焊接部的焊丝给送部和将焊接电流供给至该焊丝的电源部，通过将焊接电流供给至所述焊丝，从而在所述焊丝的顶端部和被焊接部间产生电弧，将所述母材焊接；所述焊丝给送部以所述顶端部进入空间的速度给送所述焊丝，所述空间是由在所述顶端部与被焊接部间产生的电弧在所述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间；所述电源部以所述焊接电流的频率成为10Hz以上且1000Hz以下，平均电流成为300A以上，电流振幅成为50A以上的方式使该焊接电流变动。

24.电弧焊接装置，是消耗电极式的电弧焊接装置，其具有将焊丝给送至母材的被焊接部的焊丝给送部和将焊接电流供给至该焊丝的电源部，通过将焊接电流供给至所述焊丝，从而在所述焊丝的顶端部和被焊接部间产生电弧，将所述母材焊接；所述焊丝给送部以所述顶端部进入空间的速度给送所述焊丝，所述空间是由在所述顶端部与被焊接部间产生的电弧在所述母材中形成的凹状的熔融部分所包围的空间；所述电源部通过使所述焊接电流周期地变动，从而使在所述顶端部与所述熔融部分的底部间产生电弧的第1状态和在所述顶端部与所述熔融部分的侧部间产生电弧的第2状态周期地变动。