CN111558761B - 电弧焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电弧焊接方法，交替切换正向进给的脉冲电弧焊接和正反向进给的短路过渡电弧焊接来进行焊接，平顺地进行焊接方法的切换。在交替切换将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和将焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间从而进行焊接的电弧焊接方法中，在脉冲电弧焊接的时刻(t1)所表示的峰值期间中，将进给速度(Fw)加速到正向进给峰值(Wsp)并切换到短路过渡电弧焊接的期间(Tc)。

Description

电弧焊接方法
技术领域
本发明涉及交替切换进行脉冲电弧焊接的期间和进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接的电弧焊接方法。
背景技术
使用将焊丝进给、交替切换进行脉冲电弧焊接的期间和进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接的方法(例如参考专利文献1)。该情况下的切换频率是0.1～10Hz程度。在该焊接方法中，能形成鳞状的漂亮的焊道。进而在该焊接方法中，能通过调整脉冲电弧焊接的期间与短路过渡电弧焊接的期间的比率来进行向母材的热输入控制。
另外，在专利文献2的发明中，公开了交替切换将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和将焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间从而进行焊接的电弧焊接方法。在该电弧焊接方法中，使短路过渡电弧焊接中的进给在电弧期间中为正向进给，在短路期间中为反向进给。进而，在脉冲电弧焊接的基值期间中进行从脉冲电弧焊接向短路过渡电弧焊接的切换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2005-313179号公报
专利文献2：JP特开2015-205347号公报
在现有技术中，在脉冲电弧焊接与短路过渡电弧焊接的切换时，由于熔滴过渡形态发生变化，而存在产生溅射、焊接形态变得不稳定的问题。
发明内容
为此，在本发明中，目的在于，提供能平顺进行脉冲电弧焊接和短路过渡电弧焊接的切换的电弧焊接方法。
为了解决上述的课题，技术方案1的发明是一种电弧焊接方法，交替切换将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和将所述焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间从而进行焊接，所述电弧焊接方法的特征在于，在所述脉冲电弧焊接的峰值期间中切换为所述短路过渡电弧焊接。
技术方案2的发明在技术方案1记载的电弧焊接方法中，特征在于，在所述脉冲电弧焊接的峰值期间中，将进给速度加速到正向进给峰值并切换为所述短路过渡电弧焊接。
技术方案3的发明在技术方案2记载的电弧焊接方法中，特征在于，将所述短路过渡电弧焊接中的最初的周期的正向进给峰值设定为与下一周期过渡的正向进给峰值不同的值。
技术方案4的发明在技术方案1～3中任一项记载的电弧焊接方法中，特征在于，在所述短路过渡电弧焊接的电弧期间中切换为所述脉冲电弧焊接。
技术方案5的发明在技术方案1～3中任一项记载的电弧焊接方法中，特征在于，在所述短路过渡电弧焊接中再产生电弧，并在低电平电流值的状态下切换为所述脉冲电弧焊接。
发明的效果
根据本发明，能平顺地进行脉冲电弧焊接和短路过渡电弧焊接的切换。
附图说明
图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的焊接电源的框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从脉冲电弧焊接期间Ta向短路过渡电弧焊接期间Tc的切换时的各信号的时序图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从短路过渡电弧焊接期间Tc向脉冲电弧焊接期间Ta的切换时的各信号的时序图。
附图标记的说明
1焊丝
2母材
3电弧
4焊接喷枪
5进给辊
CM电流比较电路
Cm电流比较信号
DR驱动电路
Dr驱动信号
E输出电压
Ea误差放大信号
ED输出电压检测电路
Ed输出电压检测信号
EI电流误差放大电路
Ei电流误差放大信号
ER输出电压设定电路
Er输出电压设定信号
EV电压误差放大电路
Ev电压误差放大信号
FAR脉冲进给速度设定电路
Far脉冲进给速度设定信号
FC进给控制电路
Fc进给控制信号
FCR短路电弧进给速度设定电路
Fcr短路电弧进给速度设定信号
FR进给速度设定电路
Fr进给速度设定信号
Fw 进给速度
IAR 脉冲电流设定电路
Iar 脉冲电流设定信号
Ib 基值电流
IBR 基值电流设定电路
Ibr 基值电流设定信号
ICR 短路电弧电流设定电路
Icr 短路电弧电流设定信号
ID 电流检测电路
Id 电流检测信号
ILR 低电平电流设定电路
Ilr 低电平电流设定信号
Ip 峰值电流
IPR 峰值电流设定电路
Ipr 峰值电流设定信号
IR 电流设定电路
Ir 电流设定信号
Iw 焊接电流
ND 缩颈检测电路
Nd 缩颈检测信号
PM 电源主电路
R 减流电阻器
SD 短路判别电路
Sd 短路判别信号
STD 小电流期间电路
Std 小电流期间信号
SW 电源特性切换电路
Ta 脉冲电弧焊接期间
TAR 脉冲电弧焊接期间设定电路
Tar 脉冲电弧焊接期间设定信号
Tb 基值期间
Tc 短路过渡电弧焊接期间
TCR 短路过渡电弧焊接期间设定电路
Tcr 短路过渡电弧焊接期间设定信号
Td 峰值下降期间
TDR 电流下降时间设定电路
Tdr 电流下降时间设定信号
TF 脉冲周期电路
Tf 脉冲周期(信号)
TM 计时器电路
Tm 计时器信号
Tp 峰值期间
TR 晶体管
Trd 反向进给减速期间
TRDR 反向进给减速期间设定电路
Trdr 反向进给减速期间设定信号
Trp 反向进给峰值期间
Tru 反向进给加速期间
TRUR 反向进给加速期间设定电路
Trur 反向进给加速期间设定信号
Tsd 正向进给减速期间
TSDR 正向进给减速期间设定电路
Tsdr 正向进给减速期间设定信号
Tsp 正向进给峰值期间
Tsu 正向进给加速期间
TSUR 正向进给加速期间设定电路
Tsur 正向进给加速期间设定信号
Tu 峰值上升期间
VD 电压检测电路
Vd 电压检测信号
Vw焊接电压
WL电抗器
WM进给电动机
Wrp反向进给峰值
WRR反向进给峰值设定电路
Wrr反向进给峰值设定信号
Wsp正向进给峰值
WSR正向进给峰值设定电路
Wsr正向进给峰值设定信号
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]
图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的焊接电源的框图。以下参考该图来说明各方块。
电源主电路PM将3相200V等的商用电源(图示省略)作为输入，按照后述的误差放大信号Ea进行基于逆变控制等的输出控制，将输出电压E输出。虽图示省略，但该电源主电路PM具备：将商用电源整流的1次整流器；将整流过的直流进行平滑的平滑电容器；将平滑过的直流变换成高频交流的由上述的误差放大信号Ea驱动的逆变电路；将高频交流降压成适合焊接的电压值的高频变压器；将降压的高频交流整流成直流的2次整流器。
电抗器WL将焊接电流1w平滑来使稳定的电弧3持续。
进给电动机WM将后述的进给控制信号Fc作为输入，在脉冲电弧焊接期间中进行正向进给，在短路过渡电弧焊接期间中进行正反向进给，将焊丝1以进给速度Fw进给。在进给电动机WM中使用过渡响应性快的电动机。为了加快焊丝1的进给速度Fw的变化率以及进给方向的反转，存在进给电动机WM设置在焊接喷枪4的前端的附近的情况。另外，还存在使用2个进给电动机WM来做出推拉方式的进给系统的情况。
焊丝1通过与上述的进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊接喷枪4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。对焊接喷枪4内的导电嘴(图示省略)与母材2之间施加焊接电压Vw，接通焊接电流Iw。从焊接喷枪4的前端喷出保护气体(图示省略)，来将电弧3从大气遮蔽。作为保护气体，在焊丝1的材质为钢铁的情况下使用氩气体与二氧化碳气体的混合气体，在焊丝1的材质为铝的情况下使用氩气体。
输出电压设定电路ER输出预先确定的输出电压设定信号Er。输出电压检测电路ED检测上述的输出电压E，进行平滑，并将输出电压检测信号Ed输出。
电压误差放大电路EV将上述的输出电压设定信号Er以及上述的输出电压检测信号Ed作为输入，将输出电压设定信号Er(+)与输出电压检测信号Ed(-)的误差放大，并输出电压误差放大信号Ev。
电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，并输出电流检测信号Id。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。短路判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，输出短路判别信号Sd，其在电压检测信号Vd的值不足预先确定的短路判别值(10V程度)时判别为处于短路期间而成为高电平，在为以上时判别为处于电弧期间而成为低电平。
正向进给加速期间设定电路TSUR输出预先确定的正向进给加速期间设定信号Tsur。
正向进给减速期间设定电路TSDR输出预先确定的正向进给减速期间设定信号Tsdr。
反向进给加速期间设定电路TRUR输出预先确定的反向进给加速期间设定信号Trur。
反向进给减速期间设定电路TRDR输出预先确定的反向进给减速期间设定信号Trdr。
正向进给峰值设定电路WSR将后述的计时器信号Tm以及上述的短路判别信号Sd作为输入，输出正向进给峰值设定信号Wsr，其在从计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)起直到最初短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)为止的期间中成为预先确定的初始值，在这以外的期间中成为预先确定的稳态值。
反向进给峰值设定电路WRR输出预先确定的反向进给峰值设定信号Wrr。
短路电弧进给速度设定电路FCR将上述的正向进给加速期间设定信号Tsur、上述的正向进给减速期间设定信号Tsdr、上述的反向进给加速期间设定信号Trur、上述的反向进给减速期间设定信号Trdr、上述的正向进给峰值设定信号Wsr、上述的反向进给峰值设定信号Wrr以及上述的短路判别信号Sd作为输入，将通过以下的处理生成的进给速度图案作为短路电弧进给速度设定信号Fcr输出。在该短路电弧进给速度设定信号Fcr成为正的值时成为正向进给期间，在成为负的值时成为反向进给期间。
1)在由正向进给加速期间设定信号Tsur确定的正向进给加速期间Tsu中，输出从0(其中，在刚切换到短路过渡电弧焊接期间Tc后是脉冲进给速度设定信号Far)直线状加速到由正向进给峰值设定信号Wsr确定的正的值的正向进给峰值Wsp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
2)接着，在正向进给峰值期间Tsp中，输出维持上述的正向进给峰值Wsp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
3)若短路判别信号Sd从低电平(电弧期间)变化为高电平(短路期间)，就过渡到由正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的正向进给减速期间Tsd，输出从上述的正向进给峰值Wsp直线状减速到0的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
4)接着，在由反向进给加速期间设定信号Trur确定的反向进给加速期间Tru中，输出从0直线状加速到由反向进给峰值设定信号Wrr确定的负的值的反向进给峰值Wrp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
5)接着，在反向进给峰值期间Trp中，输出维持上述的反向进给峰值Wrp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
6)若短路判别信号Sd从高电平(短路期间)变化为低电平(电弧期间)，就过渡到由反向进给减速期间设定信号Trdr确定的反向进给减速期间Trd，输出从上述的反向进给峰值Wrp直线状减速到0的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
7)通过重复上述的1)～6)来生成正负的梯形波状变化的进给图案的短路电弧进给速度设定信号Fcr。
减流电阻器R插入在上述的电抗器WL与焊接喷枪4之间。该减流电阻器R的值被设定成短路期间中的焊接电流Iw的通电路的电阻值(0.01～0.03Ω程度)的50倍以上的大的值(0.5～3Ω程度)。若将该减流电阻器R插入接电流Iw的通电路，就会急速消耗蓄积在电抗器WL以及焊接线缆的电抗器的能量。
晶体管TR与上述的减流电阻器R并联连接，并按照后述的驱动信号Dr被接通或断开控制。
缩颈检测电路ND将上述的短路判别信号Sd、上述的电压检测信号Vd以及上述的电流检测信号Id作为输入，输出缩颈检测信号Nd，其在短路判别信号Sd为高电平(短路期间)时的电压检测信号Vd的电压上升值达到基准值的时间点判别为缩颈的形成状态成为基准状态而成为高电平，在短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)的时间点成为低电平。另外，也可以在短路期间中的电压检测信号Vd的微分值达到与其对应的基准值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为高电平。进而，也可以用电压检测信号Vd的值除以电流检测信号Id的值来算出熔滴的电阻值，在该电阻值的微分值达到与其对应的基准值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为高电平。
低电平电流设定电路ILR输出预先确定的低电平电流设定信号Ilr。电流比较电路CM将该低电平电流设定信号Ilr以及上述的电流检测信号Id作为输入，输出电流比较信号Cm，其在Id<Ilr时成为高电平，在Id≥Ilr时成为低电平。
驱动电路DR将上述的电流比较信号Cm以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，将驱动信号Dr输出到上述的晶体管TR的基极端子，该驱动信号Dr若缩颈检测信号Nd变化为高电平就变化为低电平，之后若电流比较信号Cm变化为高电平就变化为高电平。因此，作为该驱动信号Dr，若缩颈被检测到就成为低电平，晶体管TR成为断开状态，在通电路插入减流电阻器R，因此焊接电流Iw急减。然后，若急减的焊接电流Iw的值减少到低电平电流设定信号Ilr的值，驱动信号Dr就成为高电平，晶体管TR就成为接通状态，因此减流电阻器R被短路而回到通常的状态。
短路电弧电流设定电路ICR将上述的短路判别信号Sd、上述的低电平电流设定信号Ilr以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，进行以下的处理，输出短路电弧电流设定信号Icr。
1)在短路判别信号Sd为低电平(电弧期间)时，输出成为低电平电流设定信号Ilr的短路电弧电流设定信号Icr。
2)若短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)，在预先确定的初始期间中，输出短路电弧电流设定信号Icr，其成为预先确定的初始电流设定值，之后以预先确定的短路时倾斜上升到预先确定的短路时峰值设定值并维持该值。
3)之后，若缩颈检测信号Nd变化为高电平，就输出成为低电平电流设定信号Ilr的值的短路电弧电流设定信号Icr。
电流下降时间设定电路TDR输出预先确定的电流下降时间设定信号Tdr。
小电流期间电路STD将上述的短路判别信号Sd以及上述的电流下降时间设定信号Tdr作为输入，输出小电流期间信号Std，其在从短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)的时间点起经过由电流下降时间设定信号Tdr确定的时间的时间点成为高电平，之后若短路判别信号Sd成为高电平(短路期间)就成为低电平。
脉冲周期电路TF将上述的电压误差放大信号Ev作为输入，将电压误差放大信号Ev电压/频率变换，按每个脉冲周期输出成为短时间高电平的脉冲周期信号Tf。通过该脉冲周期信号Tf，来决定脉冲电弧焊接的峰值期间与基值期间的重复周期。
峰值电流设定电路IPR输出预先确定的峰值电流设定信号Ipr。基值电流设定电路IBR输出预先确定的基值电流设定信号Ibr。
脉冲电流设定电路IAR将上述的脉冲周期信号Tf、上述的峰值电流设定信号Ipr以及上述的基值电流设定信号Ibr作为输入，进行以下的处理，输出脉冲电流设定信号Iar。
1)若脉冲周期信号Tf变化为短时间高电平，则在预先确定的峰值上升期间Tu中，输出从基值电流设定信号Ibr上升到峰值电流设定信号Ipr的脉冲电流设定信号Iar。
2)接着，在预先确定的峰值期间Tp中，输出成为峰值电流设定信号Ipr的脉冲电流设定信号Iar。
3)接着，在预先确定的峰值下降期间Td中，输出从峰值电流设定信号Ipr下降到基值电流设定信号Ibr的脉冲电流设定信号Iar。
4)接着，在直到脉冲周期信号Tf成为短时间高电平为止的基值期间Tb中，输出成为基值电流设定信号Ibr的脉冲电流设定信号Iar。
脉冲电弧焊接期间设定电路TAR输出预先确定的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar。短路过渡电弧焊接期间设定电路TCR输出预先确定的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr。
计时器电路TM将上述的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar、上述的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr、上述的短路判别信号Sd、上述的脉冲电流设定信号Iar以及上述的峰值电流设定信号Ipr作为输入。
在从计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)的时间点经过由短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr确定的期间后，短路判别信号Sd最初变化为低电平(电弧期间)，并在经过预先确定的延迟期间的时间点，计时器信号Tm变化为高电平。
在从计时器信号Tm变化为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)的时间点起经过由脉冲电弧焊接期间设定信号Tar确定的期间后，在脉冲电流设定信号Iar最初变得与峰值电流设定信号Ipr的值相等的时间点，计时器信号Tm变化为低电平。
因此，脉冲电弧焊接期间Ta成为脉冲电弧焊接期间设定信号Tar的期间+之后直到最初成为峰值期间为止的期间。短路过渡电弧焊接期间Tc成为短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr的期间+之后直到最初的延迟期间结束为止的期间。
脉冲进给速度设定电路FAR输出预先确定的正的值的脉冲进给速度设定信号Far。
进给速度设定电路FR将上述的计时器信号Tm、上述的短路电弧进给速度设定信号Fcr以及上述的脉冲进给速度设定信号Far作为输入，在计时器信号Tm为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)时输出脉冲进给速度设定信号Far作为进给速度设定信号Fr，在低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)时输出短路电弧进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr。
进给控制电路FC将上述的进给速度设定信号Fr作为输入，将用于以相当于进给速度设定信号Fr的值的进给速度Fw进给焊丝1的进给控制信号Fc输出到上述的进给电动机WM。
电流设定电路IR将上述的计时器信号Tm、上述的短路电弧电流设定信号Icr以及上述的脉冲电流设定信号Iar作为输入，在计时器信号Tm为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)时输出脉冲电流设定信号Iar作为电流设定信号Ir，在低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)时输出短路电弧电流设定信号Icr作为电流设定信号Ir。
电流误差放大电路EI，将上述的电流设定信号Ir以及上述的电流检测信号Id作为输入，将电流设定信号Ir(+)与电流检测信号Id(-)的误差放大并输出电流误差放大信号Ei。
电源特性切换电路SW将上述的计时器信号Tm、上述的电流误差放大信号Ei、上述的电压误差放大信号Ev、上述的短路判别信号Sd以及上述的小电流期间信号Std作为输入，进行以下的处理，输出误差放大信号Ea。
1)在从计时器信号Tm为低电平且短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)的时间点起直到短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)并经过上述的延迟期间的时间点为止的期间中，输出电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea。
2)在之后的大电流电弧期间中，输出电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea。
3)在之后的电弧期间中，在小电流期间信号Std成为高电平的小电流电弧期间中，输出电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea。
4)在计时器信号Tm为高电平时，输出电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea。
通过该电路，短路过渡电弧焊接期间Tc中的焊接电源的特性在短路期间、延迟期间以及小电流电弧期间中成为恒电流特性，在这以外的大电流电弧期间(在计时器信号Tm为低电平的期间中，短路判别信号Sd从高电平变化为低电平后经过上述的延迟时间的时间点起、直到小电流期间信号Std从低电平变化为高电平的时间点为止的期间)中成为恒电压特性。另外，脉冲电弧焊接期间Ta中的焊接电源的特性成为恒电流特性。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从脉冲电弧焊接期间Ta向短路过渡电弧焊接期间Tc的切换时的各信号的时序图。该图(A)表示进给速度Fw的时间变化，该图(B)表示焊接电流Iw的时间变化，该图(C)表示焊接电压Vw的时间变化，该图(D)表示短路判别信号Sd的时间变化，该图(E)表示小电流期间信号Std的时间变化，该图(F)表示计时器信号Tm的时间变化。以下参考该图来说明各信号的动作。
在时刻t0，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw从基值电流上升并在时刻t1成为峰值电流值。然后在时刻t1，在从该图(F)所示的计时器信号Tm变化为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)的时间点起经过由图1的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar确定的期间后，图1的脉冲电流设定信号Iar最初变得与图1的峰值电流设定信号Ipr的值相等，因此如该图(F)所示那样，计时器信号Tm从高电平变化为低电平。因此，在时刻t1，从脉冲电弧焊接期间Ta切换成短路过渡电弧焊接期间Tc。在该图中，在时刻t1以前的期间中，如该图(A)所示那样，进给速度Fw以由图1的脉冲进给速度设定信号Far确定的一定的速度正向进给。如该图(C)所示那样，焊接电压Vw从基值电压向峰值电压上升。如该图(D)所示那样，短路判别信号Sd由于电弧期间继续而保持低电平的状态。如该图(E)所示那样，小电流期间信号Std保持低电平的状态。
在时刻t1，如该图(F)所示那样，计时器信号Tm变化为低电平而进入短路过渡电弧焊接期间Tc。对此做出响应，如该图(A)所示那样，进给速度Fw向由图1的正向进给峰值设定信号Wsr确定的正向进给峰值Wsp加速，直到在时刻t3发生短路为止都维持该值。该期间中的正向进给峰值Wsp由于是从计时器信号Tm变化为低电平起直到最初短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)为止的期间中，因此成为预先确定的初始值。这以后的正向进给峰值Wsp成为预先确定的稳态值。初始值与稳态值独立设定，以使该期间中的焊接形态变得稳定。也可以设为初始值＝稳态值。
在时刻t1～t2的期间中，如该图(B)所示那样，由于焊接电源成为恒电压特性，因此焊接电流Iw对应于电弧负载而变化。焊接电流1w从时刻t1起逐渐下降。如该图(C)所示那样，焊接电压Vw也下降。
在时刻t2，若时刻t1起的经过时间达到图1的电流下降时间设定信号Tdr的值，则如该图(E)所示那样，小电流期间信号Std变化为高电平。对此做出响应，焊接电源从恒电压特性切换为恒电流特性。为此，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw降低到低电平电流值，直到发生短路的时刻t3为止都维持该值。同样地，如该图(C)所示那样，焊接电压Vw也降低。若在时刻t3发生短路，小电流期间信号Std就回到低电平。
该图(A)所示的进给速度Fw被控制成从图1的短路电弧进给速度设定电路FCR输出的短路电弧进给速度设定信号Fcr的值。进给速度Fw由如下期间形成：由图1的正向进给加速期间设定信号Tsur确定的正向进给加速期间Tsu；直到发生短路为止一直持续的正向进给峰值期间Tsp；由图1的正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的正向进给减速期间Tsd；由图1的反向进给加速期间设定信号Trur确定的反向进给加速期间Tru；直到发生电弧为止一直持续的反向进给峰值期间Trp；以及由图1的反向进给减速期间设定信号Trdr确定的反向进给减速期间Trd。进而，正向进给峰值Wsp由图1的正向进给峰值设定信号Wsr确定，反向进给峰值Wrp由图1的反向进给峰值设定信号Wrr确定。其结果，短路电弧进给速度设定信号Fcr成为正负的大致梯形波波状变化的进给图案。
[时刻t3～t6的短路期间的动作]
若在正向进给峰值期间Tsp中的时刻t3发生短路，则由于如该图(C)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，因此如该图(D)所示那样，短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)。对此做出响应，过渡到时刻t3～t4的预先确定的正向进给减速期间Tsd，如该图(A)所示那样，进给速度Fw从上述的正向进给峰值Wsp减速到0。例如设定为正向进给减速期间Tsd＝1ms。
如该图(A)所示那样，进给速度Fw进入时刻t4～t5的预先确定的反向进给加速期间Tru，从0加速到上述的反向进给峰值Wrp。在该期间中短路期间持续。例如设定成反向进给加速期间Tru＝1ms。
若在时刻t5反向进给加速期间Tru结束，则如该图(A)所示那样，进给速度Fw进入反向进给峰值期间Trp，成为上述的反向进给峰值Wrp。反向进给峰值期间Trp直到在时刻t6产生电弧为止都继续。因此，时刻t3～t6的期间成为短路期间。反向进给峰值期间Trp不是给定值，为4ms程度。例如设定成反向进给峰值Wrp＝-60m/min。
如该图(B)所示那样，时刻t3～t6的短路期间中的焊接电流Iw在预先确定的初始期间中成为预先确定的初始电流值。之后，焊接电流Iw以预先确定的短路时倾斜上升，若到达预先确定的短路时峰值就维持该值。
如该图(C)所示那样，焊接电压Vw从焊接电流Iw成为短路时峰值附近上升。这是因为，由于焊丝1的反向进给以及焊接电流Iw所引起的箍缩力的作用而在焊丝1的前端的熔滴逐渐形成缩颈。
之后若焊接电压Vw的电压上升值到达基准值，就判别为缩颈的形成状态成为基准状态，图1的缩颈检测信号Nd变化为高电平。
对缩颈检测信号Nd成为高电平做出响应，图1的驱动信号Dr成为低电平，因此图1的晶体管TR成为断开状态，图1的减流电阻器R被插入在通电路。同时，图1的短路电弧电流设定信号Icr变小到低电平电流设定信号Ilr的值。为此，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw从短路时峰值向低电平电流值急减。然后，若焊接电流Iw减少到低电平电流值，驱动信号Dr就回到高电平，因此晶体管TR成为接通状态，减流电阻器R被短路。如该图(B)所示那样，由于短路电弧电流设定信号Icr保持低电平电流设定信号Ilr的状态，因此，焊接电流Iw在从电弧再产生起到经过预先确定的延迟期间为止都维持低电平电流值。因此，晶体管TR仅在从缩颈检测信号Nd变化为高电平的时间点起到焊接电流Iw减少到低电平电流值为止的期间成为断开状态。如该图(C)所示那样，焊接电压Vw在由于焊接电流Iw变小而一度减少后急上升。上述的各参数例如设定成以下的值。初始电流＝40A、初始期间＝0.5ms、短路时倾斜＝180A/ms、短路时峰值＝400A、低电平电流值＝50A、延迟期间＝0.5ms。
[时刻t6～t9的电弧期间的动作]
在时刻t6，若由于焊丝的反向进给以及焊接电流Iw的接通所产生的箍缩力而缩颈进展从而产生电弧，则如该图(C)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，因此如该图(D)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)。对此做出响应，过渡到时刻t6～t7的预先确定的反向进给减速期间Trd，如该图(A)所示那样，进给速度Fw从上述的反向进给峰值Wrp减速到0。
若在时刻t7反向进给减速期间Trd结束，就过渡到时刻t7～t8的预先确定的正向进给加速期间Tsu。在该正向进给加速期间Tsu中，如该图(A)所示那样，进给速度Fw从0加速到上述的正向进给峰值Wsp。在该期间中电弧期间持续。例如设定成正向进给加速期间Tsu＝1ms。
若在时刻t8正向进给加速期间Tsu结束，则如该图(A)所示那样，进给速度Fw进入正向进给峰值期间Tsp，成为上述的正向进给峰值Wsp。在该期间中，电弧期间也持续。正向进给峰值期间Tsp直到在时刻t9发生短路为止一直继续。因此，时刻t6～t9的期间成为电弧期间。然后，若发生短路，就回到时刻t3的动作。正向进给峰值期间Tsp不是给定值，成为4ms程度。例如设定成正向进给峰值Wsp＝70m/min。
若在时刻t6产生电弧，则如该图(C)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值。另一方面，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw在时刻t6～t61的延迟期间之间持续低电平电流值。之后，从时刻t61起焊接电流Iw急速增加并成为峰值，之后成为慢慢减少的大电流值。在该时刻t61～t81的大电流电弧期间中，由于通过图1的电压误差放大信号Ev进行焊接电源的反馈控制，因此成为恒电压特性。因此，大电流电弧期间中的焊接电流Iw的值根据电弧负载而变化。
在时刻t6产生电弧后，经过由图1的电流下降时间设定信号Tdr确定的电流下降时间的时刻t81，如该图(E)所示那样，小电流期间信号Std变化为高电平。对此做出响应，焊接电源从恒电压特性切换为恒电流特性。如此地，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw降低到低电平电流值，直到发生短路的时刻t9为止一直维持该值。同样地，如该图(C)所示那样，焊接电压Vw也降低。若在时刻t9发生短路，小电流期间信号Std就回到低电平。
短路过渡电弧焊接期间Tc包含短路期间和电弧期间的重复的多个周期。短路/电弧的1周期例如是10ms程度。短路过渡电弧焊接期间Tc例如是50～500ms程度。在图2中，有在峰值期间的开始时间点切换为短路过渡电弧焊接期间Tc的情况。除此以外，也可以在峰值期间Tp的中途、峰值上升期间Tu或峰值下降期间Td切换。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从短路过渡电弧焊接期间Tc向脉冲电弧焊接期间Ta的切换时的各信号的时序图。该图(A)表示进给速度Fw的时间变化，该图(B)表示焊接电流Iw的时间变化，该图(C)表示焊接电压Vw的时间变化，该图(D)表示短路判别信号Sd的时间变化，该图(E)表示小电流期间信号Std的时间变化，该图(F)表示计时器信号Tm的时间变化。以下参考该图来说明各信号的动作。
在时刻t1，如该图(B)所示那样，焊接电流Iw由于是短路被解除而再产生电弧后的延迟期间中，因此成为低电平电流值。并且，在时刻t1，由于是下述的时间点，即在从该图(F)所示的计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)的时间点经过由图1的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr确定的期间后、短路判别信号Sd最初变化为低电平(电弧期间)并经过预先确定的延迟期间的时间点，因此如该图(F)所示那样，计时器信号Tm从低电平变化为高电平。因此，在时刻t1，从短路过渡电弧焊接期间Tc切换为脉冲电弧焊接期间Ta。在该图中，在时刻t1以前的期间中，如该图(A)所示那样，进给速度Fw处于从反向进给峰值Wrp向0的反向进给减速期间Trd的状态。如该图(C)所示那样，焊接电压Vw成为电弧电压值。如该图(D)所示那样，短路判别信号Sd在延迟期间中成为低电平。如该图(E)所示那样，小电流期间信号Std保持低电平的状态。
在时刻t1，如该图(F)所示那样，计时器信号Tm变化为高电平，进入脉冲电弧焊接期间Ta。对此做出响应，如该图(A)所示那样，进给速度Fw以由图1的脉冲进给速度设定信号Far确定的固定的速度正向进给。
如该图(B)所示那样，在时刻t1～t2的预先确定的峰值上升期间Tu中，接通向预先确定的峰值电流Ip上升的过渡电流。在时刻t2～t3的预先确定的峰值期间Tp中，接通峰值电流Ip。在时刻t3～t4的预先确定的峰值下降期间Td中，接通从峰值电流Ip向预先确定的基值电流Ib下降的过渡电流。在时刻t4～t5的基值期间Tb中，接通基值电流Ib。在脉冲电弧焊接期间Ta中，焊接电源成为恒电流特性。为此，焊接电流Iw由图1的脉冲电流设定信号Iar设定。如该图(C)所示那样，焊接电压Vw成为与电流波形相似的波形。时刻t1～t5的脉冲周期Tf被反馈控制，使得焊接电压Vw的平均值成为所期望值。电流波形参数被设定成每1脉冲周期Tf让1个熔滴过渡。例如设定成峰值电流Ip＝500A、基值电流Ib＝60A、峰值上升期间Tu＝1ms、峰值期间Tp＝2ms、峰值下降期间Td＝1ms。
脉冲电弧焊接期间Ta包含多个脉冲周期Tf。脉冲周期Tf例如是15ms程度。脉冲电弧焊接期间Ta例如是50～500ms程度。图3是在延迟期间中切换为脉冲电弧焊接期间Ta的情况。除此以外，也可以让脉冲电弧焊接期间Ta从基值期间Tb开始。只要直到最初的峰值电流Ip接通为止都是小电流的期间在前即可。
以下说明本实施方式的作用效果。根据本实施方式，如图2的时刻t1所示那样，在脉冲电弧焊接的峰值期间中切换为所述短路过渡电弧焊接。如此地，在接通大电流值的电弧期间切换为短路过渡电弧焊接期间。为此，从进入短路过渡电弧焊接期间起直到在时刻t3发生最初的短路为止，形成熔滴。其结果，由于在短路期间，熔滴平顺地向熔池过渡，因此平顺地进行从脉冲电弧焊接期间向短路过渡电弧焊接期间的切换。若在未形成熔滴的状态下发生短路，就会成为焊丝的非熔融部深入熔池的状态，焊接形态变得不稳定，产生大粒的溅射。在本实施方式中，能抑制成为这样的状态。
进而，根据本实施方式，在脉冲电弧焊接的峰值期间中，将进给速度加速到正向进给峰值并切换为短路过渡电弧焊接。如此一来，由于进行正向进给峰值下的高速正向进给，因此能抑制到发生最初的短路为止的时间变得过长。为此，能抑制发生最初的短路的时间点的熔滴的尺寸变得过大而产生溅射。
进而，根据本实施方式，将短路过渡电弧焊接中的最初的周期的正向进给峰值设定为与下一周期过渡的正向进给峰值不同的值。如此一来，由于将直到最初发生短路为止的正向进给峰值设定为适合值，因此能使发生最初的短路的时间点的熔滴尺寸适合化，能使溅射的产生更少。
进而，如图3的时刻t1所示那样，根据本实施方式，在短路过渡电弧焊接的电弧期间中切换为脉冲电弧焊接。由于若在短路期间中切换为脉冲电弧焊接，熔滴过渡状态就会变得不稳定，因此焊接形态变得不稳定，有可能会产生大粒的溅射。若在电弧期间中切换，则平顺地向脉冲电弧焊接过渡。
进而，根据本实施方式，在短路过渡电弧焊接中再产生电弧，并在低电平电流值的状态下切换为脉冲电弧焊接。如此一来，由于在未形成熔滴的状态下切换为脉冲电弧焊接，因此从最初的脉冲周期就能实现1脉冲周期1熔滴过渡状态。为此能使焊接形态进一步稳定化。

Claims (5)

1.一种电弧焊接方法，交替切换将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和将所述焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间从而进行焊接，所述电弧焊接方法的特征在于，
在焊接电流值成为峰值电流值的时刻切换为所述短路过渡电弧焊接。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其特征在于，
在焊接电流值成为峰值电流值的时刻，切换为所述短路过渡电弧焊接，并开始进给速度的加速，然后将所述进给速度持续加速到正向进给峰值为止。
3.根据权利要求2所述的电弧焊接方法，其特征在于，
将所述短路过渡电弧焊接中的最初的周期的正向进给峰值设定为与下一周期过渡的正向进给峰值不同的值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，
在所述短路过渡电弧焊接的电弧期间中切换为所述脉冲电弧焊接。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，
在所述短路过渡电弧焊接中再产生电弧，并在低电平电流值的状态下切换为所述脉冲电弧焊接。
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