CN110227875A - 脉冲电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脉冲电弧焊接方法，提供使焊接电极相对于工件(40)相对移动并将脉冲电流供给至焊接电极来进行焊接的脉冲电弧焊接方法。焊接电极具备主电极(13)和副电极(23)。将副电极(23)配置在主电极(13)的移动方向后侧，并使副电极(23)在通过主电极(13)形成的熔池(41)的上方与主电极(13)一起移动，对副电极(23)供给第二脉冲电流P2，第二脉冲电流P2与供给至主电极(13)的第一脉冲电流P1非同步。

Description

脉冲电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及脉冲电弧焊接方法。

背景技术

已知向消耗式或者非消耗式的焊接电极供给脉冲电流的脉冲电弧焊接方法。通过控制消耗式焊接电极的熔滴过渡、熔池的状态，能够抑制例如气孔等焊接缺陷的产生。

然而，如日本特开2011－140071号公报等所公开那样，已知对一个熔池使用两个消耗式焊接电极的电弧焊接方法。

发明人关于脉冲电弧焊接方法，发现了以下的问题点。

存在如下的问题，即：在熔池中，在焊接电极正下方附近，引起气孔的气体容易排出，但当远离焊接电极时则气体不易排出。特别是在熔池中的焊接电极的移动方向后侧，在表面附近被捕获的气泡不易排出，容易残留为气孔。此处，如日本特开2011－140071号公报所公开那样，即使单纯地对一个熔池使用两个焊接电极，也不能够充分地减少气孔。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够减少气孔的脉冲电弧焊接方法。

本发明的一个方式所涉及的脉冲电弧焊接方法是使焊接电极相对于工件相对移动将脉冲电流供给至上述焊接电极来进行焊接的脉冲电弧焊接方法，

上述焊接电极具备主电极和副电极，

将上述副电极配置在上述主电极的移动方向后侧，并使上述副电极在通过上述主电极形成的熔池的上方与上述主电极一起移动，

对上述副电极供给第二脉冲电流，该第二脉冲电流与供给至上述主电极的第一脉冲电流非同步。

在本发明的一个方式所涉及的脉冲电弧焊接方法中，将副电极配置在主电极的移动方向后侧并使副电极在通过主电极形成的熔池的上方与主电极一起移动，对副电极供给与供给至主电极的第一脉冲电流非同步的第二脉冲电流。因此，在熔池的后侧，在与主电极不同的时机从副电极产生电弧，能够使在表面附近被捕获的气泡破裂。结果能够从熔池排出引起气孔的气体，从而减少气孔。

上述主电极以及上述副电极可以都是消耗式焊接电极。能够更可靠地减少气孔。

另外，即使上述主电极是消耗式焊接电极，上述副电极是非消耗式焊接电极，也能够减少气孔。

上述工件可以包括由铝合金构成的压铸部件。在工件为压铸部件的情况下，由于在铸造时内部容易残留水蒸气，焊接时容易产生气孔，所以气孔减少的效果较大。

根据本发明，能够提供可以减少气孔的脉冲电弧焊接方法。

从以下给出的详细描述和附图，将更全面地理解本公开的上述和其它目的、特征和优点，附图仅以说明的方式示出，因此不应被视为限制本公开。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法以及该脉冲电弧焊接方法中使用的脉冲电弧焊接装置的结构的示意图。

图2是表示供给至电极焊丝13的脉冲电流P1以及供给至电极焊丝23的脉冲电流P2的一个例子的时序图。

图3是比较例以及实施例所涉及的焊接试件的示意性的俯视图。

图4是表示在实施例中供给至电极焊丝13的脉冲电流P1以及供给至电极焊丝23的脉冲电流P2的时序图。

图5是表示焊接时的熔池41中的气泡的产生状况的X射线透过图像。

图6是表示图3所示的焊接试件的剖面A、B中的气孔的产生状况的宏观照片。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地对应用本发明的具体的实施方式进行说明。但是，本发明并不限于以下的实施方式。另外，为了使说明变得清楚，适当地简化以下的记载以及附图。

(第一实施方式)

＜脉冲电弧焊接方法以及在该脉冲电弧焊接方法中使用的脉冲电弧焊接装置＞

首先，参照图1，对第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法以及在该脉冲电弧焊接方法中使用的脉冲电弧焊接装置进行说明。图1是表示第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法以及在该脉冲电弧焊接方法中使用的脉冲电弧焊接装置的结构的示意图。

此外，图1所示的脉冲电弧焊接装置是使用了消耗式焊接电极的MIG(Metal InertGas：熔化极惰性气体保护)焊接装置，但并不限于此。例如，也可以是使用了非消耗式焊接电极的TIG(Tungsten Inert Gas：非熔化极气体保护)焊接装置等。

如图1所示，在第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法中使用的脉冲电弧焊接装置具备主焊枪10、副焊枪20、电源装置30。在图1的例子中，由该脉冲电弧焊接装置进行平板堆焊焊缝，在板状的工件40的上面形成线状的焊道42。

此处，工件40并未特别限定，例如是由铝合金构成的压铸部件。在为压铸部件的情况下，在铸造时内部容易残留水蒸气，焊接时容易产生气孔。

此外，当然第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法并不限于平板堆焊焊缝，能够应用于如接头焊接的其它焊接。

如图1所示，主焊枪10具有插入有电极焊丝(主电极)13的圆筒状的导电嘴12被圆筒状的喷嘴11覆盖的结构。此处，电极焊丝13的前端部从喷嘴11的前端突出。在喷嘴11的内部中，氩气等惰性气体朝向喷嘴11的前端流动。

另外，电极焊丝13与导电嘴12接触，并且被依次送出至工件40。导电嘴12例如由铜、铜合金构成，与电源装置30电连接。因此，从电源装置30经由导电嘴12向电极焊丝13供给脉冲电流(第一脉冲电流)P1。

当向电极焊丝13供给脉冲电流P1时，产生电弧，使得电极焊丝13的前端熔融，成为熔滴13a，落下至形成于工件40的上面的熔池41。例如，在一脉冲一滴控制中，使每一次的脉冲电流P1产生一个熔滴13a。利用从主焊枪10喷射的电弧形成熔池41。

此外，如上述那样，电极焊丝13是消耗式焊接电极，但也可以使用非消耗式焊接电极的主电极来代替电极焊丝13。

副焊枪20具有与主焊枪10相同的结构。具体而言，如图1所示，副焊枪20具有插入有电极焊丝(副电极)23的圆筒状的导电嘴22被圆筒状的喷嘴21覆盖的结构。此处，电极焊丝23的前端部从喷嘴21的前端突出。在喷嘴21的内部，氩气等惰性气体朝向喷嘴21的前端流动。

另外，电极焊丝23与导电嘴22接触，并且被依次送出至工件40。导电嘴22例如由铜、铜合金构成，与电源装置30电连接。因此，从电源装置30经由导电嘴22向电极焊丝23供给脉冲电流(第二脉冲电流)P2。

当向电极焊丝23供给脉冲电流P2时，产生电弧，使得电极焊丝23的前端熔融，成为熔滴23a，落下至形成于工件40的上面的熔池41。例如，在一脉冲一滴控制中，使每一次的脉冲电流P2产生一个熔滴23a。如详细后述那样，能够利用从副焊枪20喷射的电弧从熔池41排出引起气孔的气体。

此外，如上述那样，电极焊丝23是消耗式焊接电极，但也可以使用非消耗式焊接电极的副电极来代替电极焊丝23。

如图1所示，副焊枪20被配置在图1中空心箭头所示的主焊枪10的移动方向后侧。副焊枪20在熔池41的上方与主焊枪10一起移动。即，熔池41也与主焊枪10以及副焊枪20一起沿空心箭头方向移动。此时，熔池41的移动方向后端依次凝固，形成焊道42。这样，随着熔池41沿空心箭头方向移动，则焊道42延伸。

此外，也可以使工件40移动来代替主焊枪10以及副焊枪20的移动。即，主焊枪10以及副焊枪20只要相对于工件40进行相对移动即可。

如图1所示，电源装置30具备脉冲电流控制部31。脉冲电流控制部31对供给至主焊枪10的电极焊丝13的脉冲电流P1进行控制。同样地，脉冲电流控制部31对供给至副焊枪20的电极焊丝23的脉冲电流P2进行控制。此处，使电极焊丝13、23都与电源装置30的正极端子连接，使工件40与电源装置30的负极端子连接。

虽然没有图示，但脉冲电流控制部31例如具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等运算部、储存有各种控制程序、数据等的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等存储部。

此外，也可以使电极焊丝13、23都与电源装置30的负极端子连接，使工件40与电源装置30的正极端子连接。

以下，参照图2，对脉冲电流控制部31对脉冲电流P1、P2的控制方法进行说明。图2是表示供给至电极焊丝13的脉冲电流P1以及供给至电极焊丝23的脉冲电流P2的一个例子的时序图。图2的横轴表示时间，纵轴表示电流。如图2所示，由脉冲电流控制部31进行控制，使得供给至副焊枪20的电极焊丝23的脉冲电流P2与供给至主焊枪10的电极焊丝13的脉冲电流P1非同步。

在图2的例子中，由于副焊枪20的电极焊丝23是消耗式焊接电极，所以脉冲电流P2的脉冲间隔比脉冲电流P1的脉冲间隔长。如果副焊枪20的电极是非消耗式，则脉冲电流P2的脉冲间隔可以为脉冲电流P1的脉冲间隔以下。但是，脉冲电流P2的脉冲间隔越短，则越能够抑制消耗电力。

此外，图2所示的脉冲电流P1、P2是直流脉冲，但也可以是交流脉冲。

副焊枪20如上述那样，被配置在主焊枪10的移动方向后侧(以下，仅称为“后侧”)。因此，在将要凝固的熔池41的后侧，在与主焊枪10不同的时机从副焊枪20产生电弧，熔滴23a落下至熔池41。结果在熔池41的后侧，随着电流在表面流动，表面摇动且温度上升，在表面附近被捕获的气泡破裂。

因此，与不使用副焊枪20而仅使用主焊枪10的情况相比，能够从熔池41排出引起气孔的气体，从而减少气孔。如以往那样，在仅使用主焊枪10的情况下，在熔池41的后侧的表面附近被捕获的气泡不易排出，容易残留为气孔。

如以上说明的那样，在本实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法中，将副焊枪20配置在主焊枪10的移动方向后侧，在由主焊枪10形成的熔池41的上方与主焊枪10一起移动。而且，将与脉冲电流P1非同步的脉冲电流P2供给至副焊枪20。

因此，在熔池41的后侧，在与主焊枪10不同的时机从副焊枪20产生电弧，能够使在表面附近被捕获的气泡破裂。结果与仅使用主焊枪10的情况相比，能够从熔池41排出引起气孔的气体，从而减少气孔。

[实施例]

以下，列举比较例以及实施例，详细地对第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法进行说明。然而，第一实施方式所涉及的脉冲电弧焊接方法并不仅限于以下的实施例。在以下的说明中，也适当地参照图1所示的脉冲电弧焊接装置。

＜试验条件＞

首先，对比较例以及实施例所涉及的共用的试验条件进行说明。此处，图3是比较例以及实施例所涉及的焊接试件的模式的俯视图。如图3所示，在比较例以及实施例中，使用图1所示的脉冲电弧焊接装置在由铝合金构成的压铸部件的板状的工件40的上面形成线状的焊道42。使用X射线透视观察来记录并确认焊接时的熔池41中的气泡的产生状况。并且，通过宏观照片观察来确认图3所示的焊接试件的剖面A、B中的气孔的产生状况。此处，剖面A、B的位置没有特别的含义，仅在不同的两处进行宏观照片观察。

主焊枪10的喷嘴11以及副焊枪20的喷嘴21的直径都设为12mm。在主焊枪10的喷嘴11以及副焊枪20的内部，都使15L/min的氩气流动。

比较例以及实施例所涉及的焊接速度都设为10mm/s。

(比较例的试验条件)

接下来，对比较例所涉及的脉冲电弧焊接方法的试验条件进行说明。在比较例中，在图1所示的脉冲电弧焊接装置中，不使用副焊枪20而仅使用主焊枪10来进行焊接。

作为供给至主焊枪10的脉冲电流P1，使用控制为一脉冲一滴的直流的低频叠加脉冲。叠加的低频的频率设为7Hz。电极焊丝13的进给速度设为9.5m/min，平均焊接电流设为152A，电弧电压设为23.2V。

(实施例的试验条件)

接下来，对实施例所涉及的脉冲电弧焊接方法的试验条件进行说明。在实施例中，在图1所示的脉冲电弧焊接装置中，使用主焊枪10以及副焊枪20这两者来进行焊接。

作为供给至主焊枪10的脉冲电流P1，与比较例同样地使用控制为一脉冲一滴的直流的低频叠加脉冲。叠加的低频的频率也设为7Hz。电极焊丝13的进给速度设为8.0m/min，平均焊接电流设为127A，电弧电压设为22.1V。

作为供给至副焊枪20的脉冲电流P2，使用控制为一脉冲一滴的直流的标准脉冲。电极焊丝23的进给速度设为1.5m/min，平均焊接电流设为20A，电弧电压设为18.5V。此处，比较例的电极焊丝13的进给速度为9.5m/min，与实施例的电极焊丝13的进给速度8.0m/min和电极焊丝23的进给速度1.5m/min的合计一致。

此处，图4是表示在实施例中供给至电极焊丝13的脉冲电流P1以及供给至电极焊丝23的脉冲电流P2的时序图。图4的横轴表示时间(s)，纵轴表示电流(A)。如图4所示，供给到主焊枪10的脉冲电流P1是具有弱区间和强区间的直流的低频叠加脉冲。通过使用低频叠加脉冲，使得电弧压力变动，熔池41摇动，因而促进气泡的排出。

如图4所示，供给至副焊枪20的电极焊丝23的脉冲电流P2与供给至主焊枪10的电极焊丝13的脉冲电流P1非同步。脉冲电流P1的频率在弱区间为124.0Hz，在强区间为158.7Hz。脉冲电流P2为24.4Hz。

＜试验结果＞

接下来，参照图5、图6，对比较例以及实施例所涉及的试验结果进行说明。图5是表示焊接时的熔池41中的气泡的产生状况的X射线透视图像。图6是表示图3所示的焊接试件的剖面A、B中的气孔的产生状况的宏观照片。如图5所示，与比较例相比，在实施例中，能够通过记录的动态图像确认出被虚线椭圆围起的熔池41的表面附近产生的气泡减少。另外，如图6所示，在焊接试件的剖面A、B任何一个中，与比较例相比，实施例中的气孔减少。

如以上那样，在实施例中，通过在熔池41的后侧，在与主焊枪10不同的客机从副焊枪20产生电弧，从而如图5所示，能够使在比较例中的表面附近被捕获的气泡破裂。因此，从熔池41排出引起气孔的气体，如图6所示，推断出能够减少气孔。

根据上述公开，显而易见的是本公开可以以多种方式进行变更。此类变更不应视为违背本公开的精神和范围，并且对本领域技术人员显而易见的是，所有此类修改包含在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种脉冲电弧焊接方法，使焊接电极相对于工件相对移动并将脉冲电流供给至所述焊接电极来进行焊接，其中，

所述焊接电极具备主电极和副电极，

将所述副电极配置在所述主电极的移动方向后侧，并使所述副电极在通过所述主电极形成的熔池的上方与所述主电极一起移动，

对所述副电极供给第二脉冲电流，该第二脉冲电流与供给至所述主电极的第一脉冲电流非同步。

2.根据权利要求1所述的脉冲电弧焊接方法，其中，

所述主电极以及所述副电极均是消耗式焊接电极。

3.根据权利要求1所述的脉冲电弧焊接方法，其中，

所述主电极是消耗式焊接电极，所述副电极是非消耗式焊接电极。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的脉冲电弧焊接方法，其中，

所述工件包括由铝合金构成的压铸部件。