CN109843494A - 交流脉冲电弧焊接控制方法 - Google Patents

Abstract

在自耗电极交流脉冲电弧焊接中，使电极负极性峰值期间中的熔滴的生长状态稳定化。交流脉冲电弧焊接控制方法进给焊丝，在电极负极性基值期间中接通电极负极性基值电流，接着在电极负极性峰值期间中接通电极负极性峰值电流，接着在电极正极性期间中接通电极正极性电流，重复这些焊接电流的接通来进行焊接，在这样的交流脉冲电弧焊接控制方法中，电极负极性峰值期间由上升期间Tu、峰值期间Ta和下降期间Td构成，峰值期间Ta在电极负极性峰值期间中所占的时间比率不足20％，下降期间Td与上升期间Tu相比是2倍以上长的期间。

Description

交流脉冲电弧焊接控制方法

技术领域

本发明涉及交流脉冲电弧焊接控制方法，进给焊丝，在电极负极性基值期间中接通电极负极性基值电流，接着在电极负极性峰值期间中接通电极负极性峰值电流，接着在电极正极性期间中接通电极正极性电流，重复这些焊接电流的接通来进行焊接。

背景技术

在交流脉冲电弧焊接中，将电极正极性期间中的峰值电流以及基值电流的接通和电极负极性期间中的基值电流的接通作为1周期来重复，由此进行焊接。在该交流脉冲电弧焊接中，通过调整电极负极性期间来使电极负极性期间的电流在焊接电流的平均值中所占的比率即电极负极性电流比率变化，能控制向母材的线能量。为此能进行低线能量焊接，能进行高品质的薄板焊接。另外，通过使电极负极性电流比率变化，能使熔深深度、堆高高度等焊道形状配合工件而适合化。通常电极负极性电流比率在0～30％程度的范围内使用。在此，所谓电极负极性电流比率为0％，是直流脉冲电弧焊接。

根据工件的不同，有需要形成减小熔深部、加大堆高部的稀释率小的焊道形状的情况。例如在钢材的薄板焊接中，有对在焊接接缝部有大的缝隙的工件进行高速焊接那样的情况。在这样的情况下，为了将缝隙用熔融金属填埋且减小熔深，需要稀释率小的焊道形状。为了形成这样的焊道形状，需要将电极负极性电流比率设定为大于上述的通常范围的值的30％以上。有时还会出现设定为超过50％的值的情况。在这样的情况下，使用将电极正极性期间中的峰值电流以及基值电流的接通和电极负极性期间中的峰值电流以及基值电流的接通作为1周期来进行焊接的交流脉冲电弧焊接方法。以下对该现有技术(参考专利文献1)进行说明。在以下的说明中，电极负极性期间的焊接电流以及焊接电压成为负的值，但在记载值的大小时是指其绝对值的大小。另外，上升以及下降这样的记载是指焊接电流或焊接电压的绝对值增加或减少。

图14是表示现有技术中的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流Iw的波形图。在该图中，从0A起上侧表示电极正极性EP，下侧表示电极负极性EN。该图是电极负极性电流比率设定得大于通常范围(0～30％程度)的情况。为了防止极性切换时的电弧中断，在极性切换时在短时间的期间将高电压施加到焊丝与母材之间。以下参考该图来进行说明。

在时刻t1～t2的电极负极性基值期间Tbn中接通不足临界值的电极负极性基值电流Ibn。在时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中接通大于电极负极性基值电流Ibn的值的电极负极性峰值电流Ipn。在时刻t3将极性反转。在时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中接通临界值以上的电极正极性峰值电流Ip。在时刻t4～t5的电极正极性基值期间Tb中接通不足临界值的电极正极性基值电流Ib。时刻t5～t6再度成为上述的电极负极性基值期间Tbn，时刻t6～t7再度成为上述的电极负极性峰值期间Tpn，时刻t7～t8再度成为上述的电极正极性峰值期间Tp。时刻t1～t5的期间成为1脉冲周期Tf。另外，时刻t1～t3的期间成为电极负极性期间Ten，时刻t3～t5的期间成为电极正极性期间Tep。电极负极性基值电流Ibn以及电极负极性峰值电流Ipn成为电极负极性电流Ien，电极正极性峰值电流Ip以及电极正极性基值电流Ib成为电极正极性电流Iep。

还有删除上述的电极正极性基值期间Tb的情况。在该情况下，重复为：电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp→电极负极性基值期间Tbn。

上述的电极正极性峰值期间Tp、上述的电极正极性峰值电流Ip、上述的电极负极性峰值期间Tpn、上述的电极负极性峰值电流Ipn、上述的电极负极性基值电流Ibn以及上述的电极正极性基值电流Ib预先设定成适合值。另外，对上述的脉冲周期Tf的长度进行反馈控制(电弧长度控制)，以使焊接电压的绝对值的平均值等于预先确定的电压设定值。由于使该脉冲周期Tf变化，因此上述的电极正极性基值期间Tb或上述的电极负极性基值期间Tbn通过上述的反馈控制变化。在上述的电极正极性基值期间Tb通过反馈控制而变化时，上述的电极负极性基值期间Tbn被预先设定为适合值。反之，在上述的电极负极性基值期间Tbn通过反馈控制而变化时，上述的电极正极性基值期间Tb被预先设定为适合值。在该图中，电极负极性电流比率Ren成为以下那样。

Ren(％)＝((Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|)/(Tp·Ip+Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|+Tb·Ib))×100

焊丝的材质为铁、保护气体的种类为80体积％Ar+20体积％CO₂的混合气体的情况下的各参数的设定值例如成为以下那样。成为Tp＝1.7ms、Ip＝500A、Tpn＝2.5ms、Ipn＝300A、Ib＝50A、Ibn＝70A。并且在对Tbn进行反馈控制的情况下，成为Tb＝0～4.0ms。Tb＝0时是没有电极正极性基值期间的情况。被反馈控制的Tbn的范围是1～10ms程度。

接下来在该图中说明熔滴的形成以及过渡。在时刻t4的电极正极性峰值期间Tp的结束近旁，熔滴过渡。在时刻t4～t5的电极正极性基值期间Tb中接通不足临界值的小电流且极性是电极正极性EP，因此焊丝前端的熔融仅出现少许，几乎不形成熔滴。

在时刻t5～t6的电极负极性基值期间Tbn中，焊丝前端熔融，形成小的熔滴。在时刻t6～t7的电极负极性峰值期间Tpn中，由于接通大电流值的电极负极性峰值电流Ipn，因此熔滴急速生长而变大。虽然在该期间的后半部在熔滴逐渐形成缩颈，但通常由于熔滴的尺寸大而不会达到过渡。在时刻t7～t8的电极正极性峰值期间Tp中，由于接通临界值以上的大电流，因此对熔滴的缩颈部作用强的电磁的箍缩力，缩颈急速推进而熔滴向熔池过渡。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-34049号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，在现有技术的交流脉冲电弧焊接中，焊丝前端的熔滴在电极负极性基值期间Tbn中一点点变大，若进入电极负极性峰值期间Tpn，就急速生长而变大。

在电极负极性峰值期间Tpn中，由于持续接通大电流值的电极负极性峰值电流Ipn，因此电弧压力以及从熔池喷出的金属蒸汽引起的强的排斥力作用于熔滴。为此，熔滴的生长不稳定，形成的熔滴的尺寸有偏差。其结果，存在电极正极性峰值期间Tp中的熔滴过渡变得不稳定的问题。

为此在本发明中，目的在于，提供能使电极负极性峰值期间中的熔滴的生长稳定化的交流脉冲电弧焊接控制方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题，本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，进给焊丝，在电极负极性基值期间中接通电极负极性基值电流，接着在电极负极性峰值期间中接通电极负极性峰值电流，接着在电极正极性期间中接通电极正极性电流，重复这些焊接电流的接通来进行焊接，所述交流脉冲电弧焊接控制方法的特征在于，所述电极负极性峰值期间由上升期间、峰值期间和下降期间构成，所述峰值期间在所述电极负极性峰值期间中所占的时间比率不足20％。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，所述下降期间与所述上升期间相比是2倍以上长的期间。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在所述下降期间中，所述焊接电流连续减少。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在所述下降期间中，所述焊接电流的绝对值成为小于所述峰值期间中的固定值。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在所述下降期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变大地减少。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，所述电极正极性期间包含接通电极正极性峰值电流的电极正极性峰值期间，所述电极正极性峰值期间由电极正极性上升期间、电极正极性最大值期间和电极正极性下降期间构成，所述电极正极性最大值期间在所述电极正极性峰值期间中所占的时间比率不足20％。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在所述电极正极性上升期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变小地增加，在所述电极正极性下降期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变小地减少。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，所述电极正极性期间包含接通电极正极性峰值电流的电极正极性峰值期间，所述电极正极性峰值期间由电极正极性上升期间、电极正极性最大值期间和电极正极性下降期间构成，所述电极正极性最大值期间由接通第1最大值电流的第1最大值期间和接通第2最大值电流的第2最大值期间构成，所述第1最大值电流大于所述第2最大值电流。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，所在所述电极负极性基值期间中发生短路时，直到所述电极负极性基值期间结束为止都使所述焊丝的进给速度减速。

本公开的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在所述电极负极性基值期间中发生短路时，移转到所述电极负极性峰值期间。

发明的效果

根据本发明，能在交流脉冲电弧焊接中使电极负极性峰值期间中的熔滴的生长稳定化。

附图说明

图1是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第1焊接电流波形图。

图2是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第2焊接电流波形图。

图3是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第3焊接电流波形图。

图4是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第4焊接电流波形图。

图5是用于实施本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图6是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第1焊接电流波形图。

图7是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第2焊接电流波形图。

图8是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第3焊接电流波形图。

图9是用于实施本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图10是表示本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的电流、电压、进给速度的波形图。

图11是用于实施本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图12是表示本发明的实施方式4所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的电流、电压、进给速度的波形图。

图13是用于实施本发明的实施方式4所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图14是现有技术的交流脉冲电弧焊接中的电流波形图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

[实施方式1]

本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流波形，与上述的图14除了电极负极性峰值电流Ipn的波形以外都相同。即，存在：将电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp→电极正极性基值期间Tb作为1脉冲周期Tf的情况、和将电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp作为1脉冲周期Tf的情况。以下对该电极负极性峰值电流Ipn的波形进行说明。

图1是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第1焊接电流波形图。这以外的期间的焊接电流波形与上述的图14相同。在该图中，时刻t2以前的期间成为电极负极性基值期间Tbn，时刻t3以后的期间极性反转而成为电极正极性峰值期间Tp。以下参考该图来进行说明。

在时刻t2，从电极负极性基值期间Tbn切换成电极负极性峰值期间Tpn，开始接通电极负极性峰值电流Ipn。

电极负极性峰值期间Tpn由时刻t2～t21的上升期间Tu、时刻t21～t22的峰值期间Ta和时刻t22～t3的下降期间Td形成。

在时刻t2～t21的上升期间Tu中，从电极负极性基值电流Ibn直线状增加到峰值。在时刻t21～t22的峰值期间Ta中维持峰值。在时刻t22～t3的下降期间Td中，从峰值直线状减少到预先确定的极性切换电流值(50A程度)。在时刻t3，在电极负极性峰值电流Ipn为极性切换电流值的状态下从电极负极性EN向电极正极性EP切换极性。这时，为了防止电弧中断，对焊丝与母材之间施加数百V的高电压。

上述的峰值被设定为与图14所示的现有技术时的电极负极性峰值电流Ipn的峰值大致相同值。另外，电极负极性峰值期间Tpn中的电极负极性峰值电流Ipn的积分值被设定为与图14所示的现有技术的矩形波时的积分值大致相同值。

在本实施方式1中，峰值期间Ta被设定成在电极负极性峰值期间Tpn所占的时间比率不足20％。即，设定Ta，使得成为(Ta/Tpn)×100＜20。由此能缓和作用于熔滴的电弧压力以及从熔池喷出的金属蒸汽引起的排斥力。其结果，能使电极负极性峰值期间Tpn中的熔滴的生长稳定化，能始终形成所望尺寸的熔滴。若峰值期间Ta的时间比率变得超过20％，则排斥力变强，熔滴的生长不稳定化。进一步期望峰值期间Ta的时间比率不足10％。这样的话，排斥力进一步变弱，熔滴的生长进一步稳定化。

电极负极性峰值电流Ipn的积分值由于是与现有技术的矩形波时大致相同值，因此形成的熔滴的尺寸成为同等。

在本实施方式1中，下降期间Td期望设定与上升期间Tu相比2倍以上长的期间。如此一来，向熔滴的线能量的下降速度变得平缓，熔滴的生长更加稳定化。进而在本实施方式1中，下降期间Td更期望设定为与上升期间Tu相比3倍以上长的期间。如此一来，向熔滴的线能量的下降速度更进一步变得平缓，熔滴的生长格外稳定化。

图2是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第2焊接电流波形图。

在该图中，上升期间Tu以及峰值期间Ta被设定为极短的时间。为此该图成为大致锯齿波。即使设定为这样的波形也能起到与图1相同的效果。

图3是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第3焊接电流波形图。

在该图中，上升期间Tu被设定为短的时间。另外，下降期间Td中的电流成为小于峰值的固定值。为此该图成为大致2级的阶梯状波形。即使设定为这样的波形也能起到与图1相同效果。

图4是在本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极负极性峰值电流Ipn的波形的第4焊接电流波形图。

在该图中，上升期间Tu以及峰值期间Ta与图1同样。下降期间Td中的电流不是直线状而是曲线状减少。所谓曲线状，是焊接电流的变化率的绝对值连续变大地减少的状态。若设定成这样的波形，则由于电流值的绝对值大时的变化率表笑，因此与图1时相比，熔滴的生长进一步稳定化。

图5是用于实施图1～图4中上述的本发明的实施方式1所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。该图是上述的电极负极性基值期间Tbn通过反馈控制变化、电极正极性基值期间Tb为给定值的情况。在该图中省略上述的极性切换时的高电压施加电路。以下参考该图来说明各方块。

逆变电路INV将3相200V等交流商用电源(图示省略)作为输入，通过基于后述的电流误差放大信号Ei的脉冲宽度调制控制对整流以及平滑过的直流电压进行逆变控制，输出高频交流。逆变变压器INT将高频交流电压降压到适于电弧焊接的电压值。2次整流器D2a～D2d将降压的高频交流整流成直流。

电极正极性晶体管PTR通过后述的电极正极性驱动信号Pd而成为接通状态，这时焊接电源的输出成为电极正极性EP。电极负极性晶体管NTR通过后述的电极负极性驱动信号Nd成为接通状态，这时焊接电源的输出成为电极负极性EN。

电抗器WL将有脉动的输出平滑。

焊丝1通过与焊丝进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊枪4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。对焊丝1与母材2之间施加焊接电压Vw，接通焊接电流Iw。

电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vw并输出电压检测信号Vd。电压平均化电路VAV将该电压检测信号Vd的绝对值平均化并输出电压平均值信号Vav。电压设定电路VR输出预先确定的电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV将该电压设定信号Vr与上述的电压平均值信号Vav的误差放大并输出电压误差放大信号Ev。

电压-频率变换电路VF，将上述的电压误差放大信号Ev变换成与上述的电压误差放大信号Ev成正比的频率的信号，并按每个该频率输出仅短时间成为高电平的脉冲周期信号Tf。该脉冲周期信号Tf是每个脉冲周期成为短时间高电平的触发信号。

电极负极性峰值期间设定电路TPNR输出预先确定的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr。

电极正极性峰值期间设定电路TPR输出预先确定的电极正极性峰值期间设定信号Tpr。电极正极性基值期间设定电路TBR输出预先确定的电极正极性基值期间设定信号Tbr。

计时器电路TM将上述的脉冲周期信号Tf、上述的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr、上述的电极正极性峰值期间设定信号Tpr以及上述的电极正极性基值期间设定信号Tbr作为输入，每当脉冲周期信号Tf变化成短时间高电平，就输出计时器信号Tm，在通过电极负极性峰值期间设定信号Tpnr确定的期间中其值成为1，接着在通过电极正极性峰值期间设定信号Tpr确定的期间中其值成为2，接着在通过电极正极性基值期间设定信号Tbr确定的期间中其值成为3，这以后的电极负极性基值期间中其值成为4。

电极负极性峰值电流设定电路IPNR存储上述的图1～图4的波形，从这些波形选择1个，输出电极负极性峰值电流设定信号Ipnr。

电极正极性峰值电流设定电路IPR输出预先确定的电极正极性峰值电流设定信号Ipr。电极正极性基值电流设定电路IBR输出预先确定的电极正极性基值电流设定信号Ibr。

电极负极性基值电流设定电路IBNR输出预先确定的电极负极性基值电流设定信号Ibnr。

切换电路SW将上述的计时器信号Tm、上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr、上述的电极正极性峰值电流设定信号Ipr、上述的电极正极性基值电流设定信号Ibr以及上述的电极负极性基值电流设定信号Ibnr作为输入，在计时器信号Tm＝1时输出电极负极性峰值电流设定信号Ipnr作为电流设定信号Ir，在计时器信号Tm＝2时输出电极正极性峰值电流设定信号Ipr作为电流设定信号Ir，在计时器信号Tm＝3时输出电极正极性基值电流设定信号Ibr作为电流设定信号Ir，在计时器信号Tm＝4时输出电极负极性基值电流设定信号Ibnr作为电流设定信号Ir。

电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw的绝对值并输出电流检测信号Id。电流误差放大电路EI将上述的电流设定信号Ir与上述的电流检测信号Id的误差放大，并输出电流误差放大信号Ei。

驱动电路DV将上述的计时器信号Tm作为输入，在计时器信号Tm＝1或4时输出电极负极性驱动信号Nd，在计时器信号Tm＝2或3时输出电极正极性驱动信号Pd。由此电极负极性基值期间以及电极负极性峰值期间成为电极负极性，电极正极性峰值期间以及电极正极性基值期间成为电极正极性。

进给速度设定电路FR输出预先确定的进给速度设定信号Fr。进给控制电路FC将该进给速度设定信号Fr作为输入，将用于以与其值对应的进给速度Fw进给焊丝1的进给控制信号Fc输出到上述的焊丝进给电动机WM。

在该图中，在删除电极正极性基值期间Tb时，设定为上述的电极正极性基值期间设定信号Tbr＝0即可。

[实施方式2]

本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流波形与上述的图14相比，除了图1～图4的电极负极性峰值电流Ipn以及后述的电极正极性峰值电流Ip的波形以外都相同。即，存在：将电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp→电极正极性基值期间Tb作为1脉冲周期Tf的情况、和将电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp作为1脉冲周期Tf的情况。以下说明该电极正极性峰值电流Ip的波形。

图6是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中，表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第1焊接电流波形图。这以外的期间的焊接电流波形都与上述的实施方式1相同。在该图中，时刻t3以前的期间成为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t4以后的期间成为电极正极性基值期间Tb。以下参考该图来进行说明。

在时刻t3，从电极负极性峰值期间Tpn向电极正极性峰值期间Tp反转切换极性，开始接通电极正极性峰值电流Ip。

电极正极性峰值期间Tp由时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu、时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa和时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd形成

在时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu中，从上述的极性切换电流值直线状增加到最大值。在时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa中维持最大值。在时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd中，从最大值直线状减少到电极正极性基值电流Ib。

上述的最大值被设定为比图14所示的现有技术时的电极正极性峰值电流Ip的最大值小100A程度的值。另外，电极正极性峰值期间Tp中的电极正极性峰值电流Ip的积分值被设定为与是图14所示的现有技术的矩形波时的积分值大致相同值。

在本实施方式2中，设定电极正极性最大值期间Tpa，使其在电极正极性峰值期间Tp中所占的时间比率不足20％。即，设定Tpa，使得(Tpa/Tp)×100＜20。由此能缓和作用于熔滴的电弧压力。其结果，由于能防止母材是薄板时的烧穿，因此能进行高品质的薄板焊接。特别在母材的材质是不锈钢时，该作用效果变得显著。因此，在进行不锈钢焊接时，期望设为该波形。

若电极正极性最大值期间Tpa的时间比率超过20％，则电弧压力变强，发生烧穿的可能性变高。进一步期望电极正极性最大值期间Tpa的时间比率不足10％。如此一来，电弧压力进一步变弱，烧穿的发生概率变低。

电极正极性峰值电流Ip的积分值由于是与现有技术的矩形波时大致相同值，因此形成的熔滴的尺寸同等。

以下示出母材的材质是不锈钢时的波形参数的数值例。Tpu＝1.5～2.0ms、Tpa＝0.2ms、Tpd＝1.5～2.0ms、Ip的最大值＝300～400A。

图7是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第2焊接电流波形图。该图与上述的图6对应，时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu以及时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd的波形不同。关于时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa则相同。以下参考该图，以与图6不同的点为中心进行说明。

在时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu中，从上述的极性切换电流值增加到最大值，焊接电流Iw的变化率的绝对值连续变小。在时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa中，维持最大值。在时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd中，从最大值减少到电极正极性基值电流Ib，焊接电流Iw的变化率的绝对值连续变小。

上述的最大值被设定为比图14所示的现有技术时的电极正极性峰值电流Ip的最大值小100A程度的值。另外，电极正极性峰值期间Tp中的电极正极性峰值电流Ip的积分值被设定为是图14所示的现有技术的矩形波时的积分值大致相同值。

在本实施方式2中，电极正极性最大值期间Tpa被设定为在电极正极性峰值期间Tp中所占的时间比率不足20％。即，设定Tpa，使得(Tpa/Tp)×100＜20。由此能缓和作用于熔滴的电弧压力。其结果，由于能防止母材是薄板时的烧穿，因此能进行高品质的薄板焊接。特别在母材的材质是不锈钢时，其作用效果变得显著。因此，在进行不锈钢焊接时期望设为该波形。

若电极正极性最大值期间Tpa的时间比率超过20％，则电弧压力变强，发生烧穿的可能性变高。进一步期望电极正极性最大值期间Tpa的时间比率不足10％。如此一来，电弧压力进一步变弱，烧穿的发生概率变低。

在该图中，与图6时不同，电极正极性上升期间Tpu中的焊接电流Iw变化成电流值越大则变化率的绝对值越小。为此更加缓和电弧压力的变化。进而电极正极性下降期间Tpd中的焊接电流Iw在电流值大时变化率的绝对值变大。为此电弧的指向性变强，能抑制磁偏吹等引起的电弧不稳定。且若电流值变小则变化率的绝对值变小。为此能抑制下冲引起的电弧中断。其结果，能更高品质地焊接不锈钢。

图8是在本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中表示电极正极性峰值电流Ip的波形的第3焊接电流波形图。这以外的期间的焊接电流波形与上述的实施方式1相同。在该图中，时刻t3以前的期间成为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t4以后的期间成为电极正极性基值期间Tb。以下参考该图来进行说明。

在时刻t3，从电极负极性峰值期间Tpn向电极正极性峰值期间Tp反转切换极性，开始接通电极正极性峰值电流Ip。

电极正极性峰值期间Tp由时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu、时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa和时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd形成。

在时刻t3～t31的电极正极性上升期间Tpu中，从上述的极性切换电流值直线状增加到第1最大值。在时刻t31～t32的电极正极性最大值期间Tpa中，由接通第1最大值电流的第1最大值期间和接通第2最大值电流的第2最大值期间形成。第1最大值电流＞第2最大值电流。在时刻t32～t4的电极正极性下降期间Tpd中从第2最大值直线状减少到电极正极性基值电流Ib。例如设定为Tpu＝0.5ms、Tpa＝1.5ms、Tpd＝0.5ms。

上述的第1最大值与第2最大值的差分被设定为50～100A程度。另外，第1最大值与第2最大值的平均值被设定为与图14所示的现有技术时大致相同值。另外，电极正极性峰值期间Tp中的电极正极性峰值电流Ip的积分值被设定为是图14所示的现有技术的矩形波时的积分值大致相同值。

如上述那样，通过将电极正极性最大值期间Tpa中的焊接电流Iw设为阶梯状的波形，能使熔滴过渡状态稳定化。特别在母材的材质是钢铁的情况下，其作用效果更加显著。因此，能更高品质地进行钢铁焊接。

图9是用于实施图6～图8中上述的本发明的实施方式2所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。该图与上述的图5对应，对相同方块标注相同附图标记并不再重复它们的说明。该图将图5的电极正极性峰值电流设定电路IPR置换成第2电极正极性峰值电流设定电路IPR2。以下参考该图来说明该方块。

第2电极正极性峰值电流设定电路IPR2存储上述的图6～图8的波形，从这些波形选择1个，输出电极正极性峰值电流设定信号Ipr。

[实施方式3]

在本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中，在电极负极性基值期间中发生短路时，直到电极负极性基值期间结束为止都使焊丝的进给速度减速。

图10是表示本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的电流、电压、进给速度的波形图。该图(A)表示焊接电流Iw的时间变化，该图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，该图(C)表示焊丝的进给速度Fw的时间变化。以下参考该图来进行说明。

在该图中，时刻t1～t2的期间成为电极负极性基值期间Tbn，时刻t2～t3的期间成为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t3～t4的期间成为电极正极性峰值期间Tp，时刻t4～t5的期间成为电极正极性基值期间Tb，时刻t5～t6的期间再度成为电极负极性基值期间Tbn。

时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中的电极负极性峰值电流Ipn的波形与上述的图1～图4任意一者相同。该图(A)描绘图1的波形。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为和与电弧长度大致成正比的电流波形相似的波形。如该图(C)所示那样，进给速度Fw成为预先确定的固定值的稳态进给速度。

时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中的电极正极性峰值电流Ip的波形与上述的图6～图8的任一者相同。该图(A)描绘图6的波形。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为和与电弧长度大致成正比的电流波形相似的波形。如该图(C)所示那样，进给速度Fw成为上述的稳态进给速度。

在时刻t4～t5的电极正极性基值期间Tb中接通预先确定的电极正极性基值电流Ib。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为与电弧长度大致成正比的电弧电压值。如该图(C)所示那样，进给速度Fw成为上述的稳态进给速度。

时刻t5～t6的电极负极性基值期间Tbn中的动作成为以下那样。在时刻t5～t51的期间中接通预先确定的电极负极性基值电流Ibn。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为与电弧长度大致成正比的电弧电压值。如该图(C)所示那样，进给速度Fw成为上述的稳态进给速度。

在该图中，在时刻t51是发生焊丝与母材的短路的情况。在时刻t51～t52的短路期间中，如该图(A)所示那样，焊接电流Iw逐渐增加，提前解除短路而再产生电弧。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为数V的短路电压值。如该图(C)所示那样，进给速度Fw从时刻t51的短路发生起减速到小于稳态进给速度的值的低速进给速度，在时刻t6维持该值直到电极负极性基值期间Tbn结束。进给速度Fw若进入电极负极性峰值期间Tpn，就回到稳态进给速度。若在时刻t52再产生电弧，则如该图(A)所示那样，焊接电流Iw回到上述的电极负极性基值电流Ibn的值，如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为电弧电压值。

一旦在电极负极性基值期间Tbn中发生短路后，即使短路解除再产生电弧，紧接其后也易于陷入再度发生短路的状态。即，若一旦在电极负极性基值期间Tbn中发生短路，多会重复发生多次短路。在电极负极性EN中，由于比电极正极性EP更促进焊丝的熔融，因此即使是小电流值也易于形成熔滴。为此，这是因为，若一旦发生短路，即使再产生电弧，电弧长度也会成为短于适合值的状态，熔滴以及熔池的微小的振动就会发生短路。若短路多发，熔滴的形成状态就会变得不稳定，且与短路相伴，溅射的产生也会变多。

为此，根据上述的实施方式3，在电极负极性基值期间中发生短路时，直到电极负极性基值期间结束为止都使焊丝的进给速度减速。由此，由于若发生短路，则进给速度减速，因此在电弧再产生后电弧长度迅速变长。其结果能防止再短路。为此能使熔滴的形成状态稳定化且还能抑制溅射的产生。

实施方式3中还包含在短路被解除而再产生电弧后再将进给速度Fw减速。

图11是用于实施图10中上述的本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。该图与上述的图5以及图9对应，对相同方块标注相同附图标记并不再重复它们的说明。该图在图9中追加短路判别电路SD，将图9的电极负极性基值电流设定电路IBNR置换成第2电极负极性基值电流设定电路IBNR2，在图9追加低速进给速度设定电路FTR，将图9的进给速度设定电路FR置换成第2进给速度设定电路FR2。以下参考该图来说明这些方块。

短路判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，基于其值来判别短路或电弧，输出在短路期间中成为高电平、在电弧期间中成为低电平的短路判别信号Sd。

第2电极负极性基值电流设定电路IBNR2将上述的短路判别信号Sd作为输入，输出电极负极性基值电流设定信号Ibnr，其在短路判别信号Sd为低电平(电弧期间)时成为预先确定的电极负极性基值电流值，在短路判别信号Sd为高电平(短路期间)时从电极负极性基值电流值随时间增加。

低速进给速度设定电路FTR输出预先确定的低速进给速度设定信号Ftr。该低速进给速度设定信号Ftr的值被设定为稳态进给速度的70～90％程度。

第2进给速度设定电路FR2将上述的短路判别信号Sd、上述的计时器信号Tm以及上述的低速进给速度设定信号Ftr作为输入，输出进给速度设定信号Fr，其在从计时器信号Tm＝4(电极负极性基值期间Tbn)中短路判别信号Sd变化为高电平(短路)的时间点起到变化为计时器信号Tm＝1(电极负极性峰值期间Tpn)为止的期间中成为低速进给速度设定信号Ftr的值，在其他期间中成为预先确定的稳态进给速度。

[实施方式4]

在本发明的实施方式4所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法中，在电极负极性基值期间中发生短路时，移转到电极负极性峰值期间。

图12是表示本发明的实施方式4所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的电流、电压、进给速度的波形图。该图(A)表示焊接电流Iw的时间变化，该图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，该图(C)表示焊丝的进给速度Fw的时间变化。该图与上述的图10对应，不再重复相同动作的说明。以下参考该图来进行说明。

在该图中，时刻t1～t2的期间成为电极负极性基值期间Tbn，时刻t2～t3的期间成为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t3～t4的期间成为电极正极性峰值期间Tp，时刻t4～t5的期间成为电极正极性基值期间Tb，时刻t5～t6的期间再度成为电极负极性基值期间Tbn，时刻t6～t7的期间再度成为电极负极性峰值期间Tpn。电极负极性峰值期间Tpn、电极正极性峰值期间Tp以及电极正极性基值期间Tb的动作由于与图10相同，因此不再重复说明。

时刻t5～t6的电极负极性基值期间Tbn中的动作成为以下那样。在时刻t5起直到发生短路为止的期间中接通预先确定的电极负极性基值电流Ibn。如该图(B)所示那样，焊接电压Vw成为与电弧长度大致成正比的电弧电压值。如该图(C)所示那样，进给速度Fw成为预先确定的固定值的稳态进给速度。

电极负极性基值期间Tbn在计时器信号Tm从4变化为1的时间点移转到电极负极性峰值期间Tpn。若在计时器信号Tm＝4的状态下的时刻t6发生短路，则强制使计时器信号Tm变化为1。如此一来，在发生短路的时间点中断电极负极性基值期间Tbn，并移转到电极负极性峰值期间Tpn。

根据上述的实施方式4，在电极负极性基值期间中发生短路时移转到电极负极性峰值期间。由此，由于若发生短路，就移转到电极负极性峰值期间而焊接电流变大，因此短路被提前解除，在电弧再产生后电弧长度迅速变长。其结果能防止再短路。为此能使熔滴的形成状态稳定化且还能抑制溅射的发生。

在实施方式4中还包含在短路被解除而再产生电弧后再移转到电极负极性峰值期间Tpn。

图13是用于实施在图12上述的本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。该图与上述的图5以及图9对应，对相同方块标注相同附图标记并不再重复它们的说明。该图在图9中追加短路判别电路SD，将图9的计时器电路TM置换成第2计时器电路TM2。以下参考该图来说明这些方块。

短路判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，基于其值判别短路或电弧，输出在短路期间中成为高电平、在电弧期间中成为低电平的短路判别信号Sd。

第2计时器电路TM2将上述的短路判别信号Sd、上述的脉冲周期信号Tf、上述的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr、上述的电极正极性峰值期间设定信号Tpr以及上述的电极正极性基值期间设定信号Tbr作为输入，输出计时器信号Tm，其在从脉冲周期信号Tf变化为短时间高电平的时间点或者计时器信号Tm＝4且短路判别信号Sd变化为高电平的时间点起在通过电极负极性峰值期间设定信号Tpnr确定的期间中值成为1，接着在通过电极正极性峰值期间设定信号Tpr确定的期间中值成为2，接着在通过电极正极性基值期间设定信号Tbr确定的期间中值成为3，在这以后的电极负极性基值期间中值成为4。

产业上的利用可能性

根据本发明，在自耗电极交流脉冲电弧焊接中，使电极负极性峰值期间中的熔滴的生长状态稳定化。

以上通过特定的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于该实施方式，能在不脱离公开的发明的技术思想的范围内进行种种变更。

本申请基于2016年10月24日申请的日本专利申请(特愿2016-207958)、2016年11月30日申请的日本专利申请(特愿2016-232014)、2016年12月28日申请的日本专利申请(特愿2016-254894)，将其内容引用于此。

附图标记的说明

1 焊丝

2 母材

3 电弧

4 焊枪

5 进给辊

DV 驱动电路

EI 电流误差放大电路

Ei 电流误差放大信号

EN 电极负极性

EP 电极正极性

EV 电压误差放大电路

Ev 电压误差放大信号

FC 进给控制电路

Fc 进给控制信号

FR 进给速度设定电路

Fr 进给速度设定信号

FR2 第2进给速度设定电路

FTR 低速进给速度设定电路

Ftr 低速进给速度设定信号

Fw 进给速度

Ib 电极正极性基值电流

Ibn 电极负极性基值电流

IBNR 电极负极性基值电流设定电路

Ibnr 电极负极性基值电流设定信号

IBNR2 第2电极负极性基值电流设定电路

IBR 电极正极性基值电流设定电路

Ibr 电极正极性基值电流设定信号

ID 电流检测电路

Id 电流检测信号

Ien 电极负极性电流

Iep 电极正极性电流

INT 逆变变压器

INV 逆变电路

Ip 电极正极性峰值电流

Ipn 电极负极性峰值电流

IPNR 电极负极性峰值电流设定电路

Ipnr 电极负极性峰值电流设定信号

IPR 电极正极性峰值电流设定电路

Ipr 电极正极性峰值电流设定信号

IPR2 第2电极正极性峰值电流设定电路

Ir 电流设定信号

Iw 焊接电流

Nd 电极负极性驱动信号

NTR 电极负极性晶体管

Pd 电极正极性驱动信号

PTR 电极正极性晶体管

Ren 电极负极性电流比率

SD 短路判别电路

Sd 短路判别信号

SW 切换电路

Ta 峰值期间

Tb 电极正极性基值期间

Tbn 电极负极性基值期间

TBR 电极正极性基值期间设定电路

Tbr 电极正极性基值期间设定信号

Td 下降期间

Ten 电极负极性期间

Tep 电极正极性期间

Tf 脉冲周期(信号)

TM 计时器电路

Tm 计时器信号

TM2 第2计时器电路

Tp 电极正极性峰值期间

Tpa 电极正极性最大值期间

Tpd 电极正极性下降期间

Tpn 电极负极性峰值期间

TPNR 电极负极性峰值期间设定电路

Tpnr 电极负极性峰值期间设定信号

TPR 电极正极性峰值期间设定电路

Tpr 电极正极性峰值期间设定信号

Tpu 电极正极性上升期间

Tu 上升期间

VAV 电压平均化电路

Vav 电压平均值信号

VD 电压检测电路

Vd 电压检测信号

VF 电压-频率变换电路

VR 电压设定电路

Vr 电压设定信号

Vw 焊接电压

WL 电抗器

WM 焊丝进给电动机

Claims (10)

1.一种交流脉冲电弧焊接控制方法，进给焊丝，在电极负极性基值期间中接通电极负极性基值电流，接着在电极负极性峰值期间中接通电极负极性峰值电流，接着在电极正极性期间中接通电极正极性电流，重复这些焊接电流的接通来进行焊接，其中，

所述电极负极性峰值期间由上升期间、峰值期间和下降期间构成，

所述峰值期间在所述电极负极性峰值期间中所占的时间比率不足20％。

2.根据权利要求1所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

所述下降期间与所述上升期间相比是2倍以上长的期间。

3.根据权利要求1或2所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述下降期间中，所述焊接电流连续减少。

4.根据权利要求1或2所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述下降期间中，所述焊接电流的绝对值成为小于所述峰值期间中的固定值。

5.根据权利要求1或2所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述下降期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变大地减少。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

所述电极正极性期间包含接通电极正极性峰值电流的电极正极性峰值期间，

所述电极正极性峰值期间由电极正极性上升期间、电极正极性最大值期间和电极正极性下降期间构成，

所述电极正极性最大值期间在所述电极正极性峰值期间中所占的时间比率不足20％。

7.根据权利要求6所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述电极正极性上升期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变小地增加，

在所述电极正极性下降期间中，所述焊接电流的变化率的绝对值连续变小地减少。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

所述电极正极性期间包含接通电极正极性峰值电流的电极正极性峰值期间，

所述电极正极性峰值期间由电极正极性上升期间、电极正极性最大值期间和电极正极性下降期间构成，

所述电极正极性最大值期间由接通第1最大值电流的第1最大值期间和接通第2最大值电流的第2最大值期间构成，所述第1最大值电流大于所述第2最大值电流。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述电极负极性基值期间中发生短路时，直到所述电极负极性基值期间结束为止都使所述焊丝的进给速度减速。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其中，

在所述电极负极性基值期间中发生短路时，移转到所述电极负极性峰值期间。