CN112004631B - 电弧焊接的控制方法 - Google Patents

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Abstract

脉冲焊接期间(Tp)包含：第1峰值期间(Tp1)，在焊丝(18)中流过第1峰值电流(Ip1)；第1基值期间(Tb1)，在焊丝(18)中流过比第1峰值电流(Ip1)小的基值电流(Ib)；第2峰值期间(Tp2)，将第1峰值期间(Tp1)和第1基值期间(Tb1)交替反复(n‑1)次(n是2以上的整数)之后，在焊丝(18)中流过第2峰值电流(Ip2)；和第2基值期间(Tb2)，在焊丝(18)中流过基值电流(Ib)。将第2峰值电流(Ip2)设为比第1峰值电流(Ip1)大的值，在第2峰值期间(Tp2)或者第2基值期间(Tb2)中使熔滴从焊丝(18)过渡。

Description

电弧焊接的控制方法
技术领域
本发明涉及电弧焊接的控制方法，特别地涉及脉冲焊接的控制方法。
背景技术
在自行车、摩托车等的焊接中，从实现美丽的波浪状的焊道并且提高生产性的观点出发，较多使用自耗电极式的MIG焊接或MAG焊接。在自耗电极式的MIG焊接或MAG焊接中，在作为电极的焊丝中流过电流，利用焊丝与母材之间产生的电弧热，将焊丝熔融并且焊接，因此熔敷效率高，能够加快焊接速度。
然而，在自耗电极式的MIG焊接或MAG焊接中，为了控制焊道形状，提出了一种附带向母材的热输入差来控制热输入量的方法，作为代表性的方法存在短路焊接和脉冲焊接。其中，脉冲焊接通过将比使熔滴从焊丝脱离的临界电流值高的峰值电流、和比维持电弧的临界电流值低的基值电流交替流过焊丝，能够平均电流值设为临界电流值以下，并且进行熔滴过渡，因此被经常使用。此外，在流过一次峰值电流的期间使一个熔滴过渡，因此也被称为一脉冲一滴。
另一方面，由于脉冲焊接在熔滴脱离时电流值较高，因此容易产生溅射，此外，在将CO2气体用作为保护气体的情况下，产生的电弧的反作用力较大，存在难以进行一脉冲一滴控制的这种问题。
因此，提出了如下的控制方法：使峰值电流的波形变化来连续进行熔滴的脱离和生长的控制方法(例如，参照专利文献1)；焊接电流中流过不同的峰值以及脉冲宽度的脉冲，通过一方来使熔滴脱离，通过另一方脉冲来使熔滴生长的控制方法(例如，参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特公平02-031630号公报
专利文献2：JP专利第4857163号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，近年来，作为焊接对象物即母材，较多使用铝或以铝为主体的合金，在这些电弧焊接中进行脉冲焊接的情况增多。
但是，专利文献1、2中公开的现有的方法涉及使用CO2气体的电弧焊接，难以直接应用于使用以惰性气体为主成分的保护气体的电弧焊接，担心熔滴的脱离变得不稳定。此外，脉冲焊接相比于短路焊接，存在向母材的热输入量较大、难以缩窄焊道的宽度的问题。
此外，在对铝系材料进行脉冲焊接的情况下，特别是在焊丝为硬质铝系材料的情况下，母材或焊丝蒸发的金属蒸气与大气中的氧气等结合的金属氧化物(以下，称为粉尘)容易附着于母材，存在损坏焊道的外观的这种问题。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种能够以规定的期间使熔滴可靠地过渡并且以低电流稳定地进行脉冲焊接的电弧焊接的控制方法。
-解决课题的手段-
为了实现上述目的，本发明所涉及的电弧焊接的控制方法包含脉冲焊接期间，将焊丝以一定的送给速度向母材送给，并且在所述焊丝中交替流过峰值电流和基值电流，从而在所述母材与所述焊丝之间产生电弧，所述脉冲焊接期间包含：第1峰值期间，在所述焊丝中流过第1峰值电流；第1基值期间，在所述第1峰值期间之后在所述焊丝中流过比所述第1峰值电流小的基值电流；第2峰值期间，将所述第1峰值期间和所述第1基值期间交替反复(n-1)次(n是2以上的整数)之后，在所述焊丝中流过第2峰值电流；和第2基值期间，在所述第2峰值期间之后在所述焊丝中流过所述基值电流，将所述第2峰值电流设为比所述第1峰值电流大的值，在所述第2峰值期间或者所述第2基值期间中使熔滴从所述焊丝向所述母材过渡。
通过该方法，能够在规定的期间中可靠地使熔滴向母材过渡。此外，能够以低焊接电流进行稳定的脉冲焊接。
-发明效果-
根据本发明，能够在规定的期间中可靠地使熔滴向母材过渡，能够形成外观美丽的焊道。此外，能够以低焊接电流进行稳定的脉冲焊接。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接装置的概略结构的图。
图2是表示脉冲焊接时的焊接电流设定波形与熔滴过渡状态的图。
图3是表示脉冲焊接时的焊接电流以及焊接电压的输出波形的图。
图4A是表示用于比较的焊道的形状的照片。
图4B是表示实施方式1所涉及的焊道的形状的照片。
图5是表示脉冲焊接时的焊丝送给速度与各种输出的关系的图。
图6是表示设定电流与使熔滴过渡一次所需的脉冲数的关系的图。
图7是表示设定电流、第2峰值电流和第1峰值电流的差分的关系的图。
图8是表示设定电流、第2峰值电流和第1峰值电流的比的关系的图。
图9是表示设定电流、第2峰值期间和第1峰值期间的差的关系的图。
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接时的各种输出波形的图。
具体实施方式
以下，基于附图来详细说明本实施方式。以下的优选的实施方式的说明本质上仅仅是示例，完全不是意图限制本发明、其应用物或者其用途。
(实施方式1)
[电弧焊接装置的结构]
图1是表示本实施方式所涉及的电弧焊接装置的概略结构的图。电弧焊接装置16在作为自耗电极的焊丝18与作为焊接对象物的母材17之间，反复电弧状态和短路状态来进行焊接。另外，母材17被保持于未图示的焊炬，焊炬以规定的速度移动，从而焊丝18的前端也同样地以相同的速度沿着规定的焊接区间移动。此外，在本实施方式中，将焊丝18的材质设为硬质铝(A5356)，将焊丝直径设为1.2mm，将母材17的材质设为铝。但是，母材17也可以是以铝为主体的合金。此外，被喷射于母材17的保护气体以80％以上的比率包含Ar(氩气)。
电弧焊接装置16具有：主变压器2、初级侧整流部3、开关部4、DCL(电抗器)5、次级侧整流部6、焊接电流检测部7、焊接电压检测部8、控制切换部9、输出控制部10以及焊丝送给速度控制部13。此外，电弧焊接装置16具有对保持焊炬(未图示)的机器人(未图示)的动作进行控制的机器人控制部(未图示)。
输出控制部10具有短路焊接控制部11和脉冲焊接控制部12。焊丝送给速度控制部13具有焊丝送给速度检测部14和运算部15。初级侧整流部3对从处于电弧焊接装置16的外部的输入电源(三相交流电源)1输入的输入电压进行整流。开关部4将初级侧整流部3的输出控制为适合于焊接的输出。主变压器2将开关部4的输出转换为适合于焊接的输出。
次级侧整流部6对主变压器2的输出进行整流。DCL(电抗器)5将次级侧整流部6的输出平滑为适合于焊接的电流。焊接电流检测部7对焊接电流进行检测。焊接电压检测部8对焊接电压进行检测。
控制切换部9是将从短路焊接的控制切换为脉冲焊接的控制、从脉冲焊接切换为冷却期间的定时向输出控制部10输出的切换部。该控制切换部9具有计时功能，对由焊接条件设定部22设定的规定时间进行计时，将切换控制的定时向输出控制部10和焊丝送给速度控制部13输出。另外，所谓“冷却期间”，是指将焊接电流I设为0的期间，在该期间，来自电弧19的热输入量为0(参照图10)。
输出控制部10向开关部4输出控制信号来控制焊接输出。短路焊接控制部11在控制切换部9指令短路焊接的情况下进行短路焊接的控制。脉冲焊接控制部12在控制切换部9指令脉冲焊接的情况下，进行脉冲焊接的控制。
焊丝送给速度控制部13控制焊丝送给部21来控制焊丝18的送给速度。焊丝送给速度检测部14对焊丝送给速度进行检测。运算部15基于来自焊丝送给速度检测部14的信号，对焊丝18的送给量的累计量进行运算，控制焊丝送给速度。具体而言，对焊丝送给速度的指令值和检测值进行比较来求取差分，基于该差分的累计量，进行反馈控制以使得实际的焊丝送给速度与指令值一致。
在电弧焊接装置16，连接焊丝送给部21和焊接条件设定部22。焊接条件设定部22用于对电弧焊接装置16设定焊接条件。此外，焊接条件设定部22具有短路焊接设定部23、脉冲焊接设定部24和冷却期间设定部25。焊丝送给部21基于来自焊丝送给速度控制部13的信号，进行焊丝18的送给的控制。
若未图示的焊炬SW(开关)为接通，则电弧焊接装置16的焊接输出经由焊嘴20来提供给焊丝18。并且，通过电弧焊接装置16的焊接输出，在焊丝18与作为焊接对象物的母材17之间产生电弧19来进行焊接。
另外，在实际进行电弧焊接时，仅进行脉冲焊接的情况下，也可以省略控制切换部9、短路焊接设定部23和冷却期间设定部25。
[脉冲焊接的控制方法]
图2表示本实施方式所涉及的脉冲焊接时的焊接电流的设定波形与熔滴过渡状态的时间关系，图3表示脉冲焊接时的焊接电流以及焊接电压的输出波形。另外，虽未图示，但在脉冲焊接期间Tp，焊丝18的送给速度Wp(以下，称为焊丝送给速度Wp。参照图10)被保持为一定。
另外，焊接电流I的设定平均值(以下，有时称为设定电流Is。)相当于脉冲焊接期间Tp中的焊接电流I的移动平均，焊接电压V的设定平均值(以下，有时称为设定电压Vs。)相当于脉冲焊接期间Tp中的焊接电压V的移动平均。此外，设定电流Is与焊丝送给速度Wp处于比例关系。具体而言，根据设定电流Is来决定焊丝送给速度Wp，在焊丝18交替反复正送和反送的送给方式的情况下，根据设定电流Is来决定焊丝送给速度Wp的平均送给速度Ws。
如图2所示，在脉冲焊接期间Tp，基本单位期间Tpb被反复一次或者多次，进行母材17的脉冲焊接。在将焊丝18中流过第1峰值电流Ip1的期间设为第1峰值期间Tp1、将焊丝18中流过第2峰值电流Ip2的期间设为第2峰值期间Tp2、将第1峰值期间Tp1之后流过基值电流Ib的期间设为第1基值期间Tb1、将第2峰值期间Tp2之后流过基值电流Ib的期间设为第2基值期间Tb2时，基本单位期间Tpb被表示为式(1)。
Tpb＝(n-1)×(Tp1+Tb1)+Tp2+Tb2···(1)
这里，n为2以上的整数。
此外，第2峰值电流Ip2以及第1峰值电流Ip1被设定为比基值电流Ib大。此外，第2基值期间Tb2被设定为比第1基值期间Tb1长。此外，如后面详述那样，第2峰值电流Ip2是比第1峰值电流Ip1大的值，第1以及第2峰值电流Ip1、Ip2都根据设定电流Is而被决定。此外，在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中，设定为熔滴从焊丝18向母材17过渡。因此，n相当于使熔滴向母材17过渡一次所需的脉冲数。
另外，在本实施方式中，设定为将设定电流Is设为80A，将设定电压Vs设为15.8V，以n＝9使熔滴向母材过渡一次。但是，并不特别限定于此，设定电流Is、脉冲数n等可根据脉冲焊接条件而适当地变更。
此外，将第1峰值电流Ip1设为165A，将第2峰值电流Ip2设为380A，将基值电流Ib设为50A。另外，如后面所述那样，使熔滴从焊丝18向母材17过渡一次所需的脉冲数n也根据设定电流Is而变化(参照图5、6)。
此外，虽将第1峰值期间Tp1设为285ms，将第1基值期间Tb1设为1.8ms，将第2峰值期间Tp2设为320ms，将第2基值期间Tb2设为7.5ms，但这些值根据设定电流Is而变化。
在交替反复流过(n-1)次第1峰值电流Ip1和基值电流Ib的期间，在焊丝18与母材17之间产生电弧19，但熔滴未从焊丝18向母材17过渡。例如，如图2的状态(a)所示，在第一次的脉冲，在焊丝18的前端略微形成熔滴。此外，通过反复第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1，熔滴通过电弧力而上下振动(参照图2的状态(a)、(b))。
此外，通过从作为电极的焊丝18向母材17照射电弧19，母材17、焊丝18一部分蒸发，由此，可能产生粉尘(smut)。
图4A表示用于比较的焊道的形状照片，图4B表示本实施方式所涉及的焊道的形状照片。另外，在图4A中，表示进行通常的一脉冲一滴控制的情况下的形状。在母材17是铝系材料的情况下，特别是焊丝18是硬质铝的情况下，如图4A所示，可能粉尘大量产生，附着于母材17的表面。若这样的粉尘附着，则焊道的外观恶化，此外，在极端的情况下阻碍焊道的形成。
另一方面，通过本实施方式，在反复第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1的期间，在焊丝18与母材17之间产生的电弧19的电弧力周期性地变动。在第1峰值期间Tp1，通过在电弧力较强的状态下电弧19向母材17的表面照射，从而母材17的表面的氧化膜被分解并清洁化，能够抑制在母材17的表面附着粉尘。换句话说，实现了一种清洁作用，如图4B所示，在焊道的外侧，形成粉尘未附着的区域(以下，称为清洁区域AC)。另外，反复第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1的周期越短，换句话说，第1峰值电流Ip1的脉冲频率越高，上述的清洁作用越提高，越扩宽清洁区域AC的宽度。由此，能可靠地抑制粉尘的附着。
此外，通过周期性地流过比基值电流Ib大的第1峰值电流Ip1，焊丝18被加热，如前面所述，在焊丝18的前端开始形成熔滴。该熔滴生长到向母材17过渡的规定的大小为止。例如，图2的状态(c)表示其中途的熔滴的状态，形成比焊丝18的焊丝直径大的熔滴。此外，熔滴生长，并且伴随着电弧力的变动而上下振动。
另外，在焊丝18中流过基值电流Ib的第1基值期间Tb1，熔滴几乎不生长，但在焊丝18与母材17之间产生的电弧19的电弧长维持为规定的值。换言之，基值电流Ib为了将电弧长维持为规定的值而被向焊丝18供给。此外，能够将电弧长维持为规定的值，从而在下一个第1峰值期间Tp1稳定地将第1峰值电流Ip1流过焊丝18。
接下来，若在第2峰值期间Tp2将第2峰值电流Ip2流过焊丝18，则如状态(d)所示，形成于焊丝18的前端的熔滴向母材17过渡。进一步地，通过在第2峰值期间Tp2之后在第2基值期间Tb2流过基值电流Ib，可抑制焊丝18的前端熔融，并且调整电弧19的产生状态以使得电弧长成为与第1基值期间Tb1相同的值、换句话说成为规定的值(参照状态(e))。另外，该规定的值可根据脉冲焊接的焊接条件而适当地变更。
此外，如图3所示，在实际的焊接输出中，根据焊接电流I的周期性的变动，焊接电压V也周期性地变动，根据焊接电流I的大小，焊接电压V也变化。此外，在熔滴的过渡结束后，虽然暂时由于电弧长变长而焊接电压V上升，但在第2基值期间Tb2中，逐渐降低并接近于规定的值。换句话说，表示电弧长收敛于上述的规定的值。
此外，作为使熔滴脱离并使熔滴向母材17过渡一次的脉冲焊接期间的基本单位期间Tpb根据设定电流Is或者焊丝送给速度Wp的变化而变化。具体而言，若设定电流Is或者焊丝送给速度Wp变大，则基本单位期间Tpb变短。
作为脉冲焊接期间的基本单位期间Tpb包含第1峰值电流期间Tp1、第1基值电流期间Tb1、第2峰值电流期间Tp2以及第2基值电流期间Tb2。在作为该脉冲焊接期间的基本单位期间Tpb中设定为：按照每个周期，在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中，熔滴从焊丝18向母材17过渡一次。换言之，设定为：在第1峰值电流期间Tp1以及第1基值电流期间Tb1中熔滴不从焊丝18向母材17过渡，在作为脉冲焊接期间的基本单位期间Tpb的每个周期，仅在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中，熔滴从焊丝18向母材17过渡。
图5表示脉冲焊接时的设定电流与各种输出的关系。图6表示设定电流与使熔滴过渡一次所需的脉冲数的关系，图7表示设定电流、第2峰值电流和第1峰值电流的差分的关系，图8表示设定电流、第2峰值电流和第1峰值电流的比的关系，图9表示设定电流、第2峰值期间和第1峰值期间的比的关系。另外，在本实施方式中，如图5所示，将第2峰值电流Ip2设为一定。
如图5、6所示，根据设定电流Is或者焊丝送给速度Wp，单调减少使熔滴过渡一次所需的脉冲数n。换句话说，为了以一定的周期使熔滴过渡，根据设定电流Is或者焊丝送给速度Wp的增加，以更小的脉冲数使熔滴过渡。通过这样，能够将基本单位期间Tpb中的焊接电流I的平均值保持较低，并且稳定地控制熔滴从焊丝18的脱离。另外，若相对于设定电流Is或者焊丝送给速度Wp，过度减小脉冲数n，则在基本单位期间Tpb，第2峰值期间Tp2的比例相对增加，因此难以将焊接电流I的平均值保持较低，因此需要注意这方面来进行控制。
此外，在达到第2峰值电流Ip2之后的第2峰值期间Tp2与第2基值期间Tb2之间使熔滴脱离来进行一滴过渡，能够抑制溅射的产生。熔滴脱离的定时更加优选是从达到第2峰值期间Tp2中的第2峰值电流Ip2之后到达到第2基值期间Tb2的基值电流I2、或者达到的时间点的附近的期间。通过在这些期间中进行熔滴的脱离，能够稳定地进行熔滴的过渡。
如图5、7所示，控制为随着设定电流Is或者焊丝送给速度Wp增加，第1峰值电流Ip1与第2峰值电流Ip2的差(以下，有时称为(Ip2-Ip1)。)变小。此外，如图5、8所示，控制为随着设定电流Is或者焊丝送给速度Wp增加，第2峰值电流Ip2相对于第1峰值电流Ip1的比IP2/Ip1变小。如图5所示，随着设定电流Is或者焊丝送给速度Wp增加，使第1峰值电流Ip1增加，在将第2峰值电流Ip2流过焊丝18之前，熔滴充分地生长。因此，即使减小(Ip2-Ip1)，也能够使熔滴向母材17可靠地过渡。
另外，针对设定电流Is或者焊丝送给速度Wp的变化，需要将(Ip2-Ip1)保持为适当的范围。例如，若过度减小(Ip2-Ip1)，则担心焊丝18中的熔滴生长、熔滴脱离变得不完整，变得不稳定。具体而言，通过使第1峰值电流Ip1接近第2峰值电流Ip2，从而减小(Ip2-Ip1)的情况下，在第2峰值期间Tp2难以进行熔滴脱离，熔滴脱离变得不稳定。此外，通过使第1峰值电流Ip1接近第2峰值电流Ip2，从而减小(Ip2-Ip1)的情况下，在焊丝18熔滴的生长变得过大，在交替进行第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1的期间，担心意外地产生熔滴脱离从而产生大量的溅射。
换句话说，若过度减小(Ip2-Ip1)，则产生溅射，或者熔滴的脱离变得不稳定。
此外，若过度增大(Ip2-Ip1)，则产生各种问题，因此也需要注意这一点。具体而言，在通过降低第1峰值电流Ip1，从而增大(Ip2-Ip1)的情况下，担心清洁效果不能充分发挥。
此外，在通过增大第2峰值电流Ip2来增大(Ip2-Ip1)的情况下，焊丝18过度熔融，因此产生多个较大的熔滴和较小的熔滴的颗粒从而大量产生溅射。此外，担心由于焊丝18过度燃烧，电弧长变长，伴随于此而电弧的照射范围变窄，导致容易卷入氧气并较多产生粉尘。
此外，在设定电流Is为50A以上、110A以下的情况下，优选第2峰值电流Ip2相对于第1峰值电流Ip1的比Ip2/Ip1为190％以上且260％以下。
若Ip2/Ip1比190％小，则与过度减小(Ip2-Ip1)的情况同样地，熔滴的脱离变得不稳定，作为结果，焊接变得不稳定，或者产生溅射。此外，若Ip2/Ip1比260％大，则与过度增大(Ip2-Ip1)的情况同样地，担心不能充分发挥清洁效果，或者引起大量的溅射、粉尘的产生。
此外，如图5、9所示，控制为随着设定电流Is或者焊丝送给速度Wp增加，第1峰值期间Tp1与第2峰值期间Tp2的差(以下，有时称为(Tp2-Tp1)。)变小。
通过这样控制，能够将基本单位期间Tpb中的焊接电流I的平均值保持较低，并且稳定地控制熔滴从焊丝18的脱离。另外，若过度增长第2峰值期间Tp2，则在基本单位期间Tpb中，起到清洁作用的期间、也就是交替进行第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1的期间的比例相对变低。由此，需要留意清洁效果相对变小，来设定Tp2-Tp1。
[效果等]
如以上说明那样，本实施方式所涉及的电弧焊接的控制方法通过将焊丝18以一定的焊丝送给速度Wp向母材17送给，并且在焊丝18中交替流过峰值电流和基值电流，从而包含在母材17与焊丝18之间产生电弧的脉冲焊接期间Tp。
脉冲焊接期间Tp包含：将第1峰值电流Ip1流过焊丝18的第1峰值期间Tp1、和之后将比第1峰值电流Ip1小的基值电流Ib流过焊丝18的第1基值期间Tb1。进一步地，脉冲焊接期间Tp在将第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1交替反复(n-1)次之后，包含将第2峰值电流Ip2流过焊丝18的第2峰值期间Tp2、和在第2峰值期间Tp2之后将基值电流Ib流过焊丝18的第2基值期间Tb2。
此外，将第2峰值电流Ip2设为比第1峰值电流Ip1大的值，在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中使熔滴从焊丝18向母材17过渡。
通过本实施方式，通过在第2峰值期间Tp2将比第1峰值电流Ip1大的第2峰值电流Ip2流过焊丝18，能够在基本单位期间Tpb中使熔滴可靠地向母材17过渡。
此外，本实施方式的电弧焊接的控制方法通过交替反复第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1，能够使规定的大小的熔滴在焊丝18的前端生长。进一步地，通过适当调整第1峰值电流Ip1，从而对焊丝18的熔融进行抑制，相比于所谓的一脉冲一滴控制的情况，能够以较低的焊接电流进行稳定的脉冲焊接。
通常，脉冲焊接相比于短路焊接等，向母材17的热输入量较大，因此难以减小在焊丝18的前端形成的熔滴的尺寸。此外，若减小峰值电流，则熔滴未充分生长，使熔滴向母材17过渡的定时出现偏差的情况较多。一般地，若设定电流Is为60A左右，则通过一次峰值电流而熔滴未过渡的情况较多，但在这样的状态下，担心损害焊道的外观，或者产生焊接不良。
另一方面，通过本实施方式，即使在熔滴较小的状态下也能够在基本单位期间Tpb中可靠地使熔滴脱离并向母材17过渡，能够进行缩窄了焊道的宽度的电弧焊接。此外，由于能够减小焊接电流I本身，因此能够减少熔滴脱离时的溅射。
基值电流Ib优选是在焊丝18与母材17之间产生的电弧19的电弧长被维持为规定的值的电流。此外，优选第2基值期间Tb2被设定为比第1基值期间Tb1长，在第2基值期间Tb2中，将基值电流Ib流过焊丝18以使得焊丝18不熔融，并且电弧长成为规定的值。
通过设定基值电流Ib以使得电弧长被维持为规定的值，从而在将第1峰值电流Ip1和基值电流Ib交替反复(n-1)次流过的期间，使电弧力的变动量稳定。由此，抑制粉尘向母材17的表面的附着的性能稳定，能够进行高品质的清洁。此外，在第2基值期间Tb2，不使焊丝18熔融，并且使电弧长稳定，从而在下一个基本单位期间Tpb，能够在最初的第1峰值期间Tp1稳定地使第1峰值电流Ip1流过焊丝18。由此，能够连续稳定地进行脉冲焊接。
此外，通过在第1峰值期间Tp1以及第1基值期间Tb1中向母材17照射电弧19，也可以抑制在母材17的表面附着构成焊丝18或者母材17的金属的氧化物即粉尘。
由于通过反复第1峰值期间Tp1以及第1基值期间Tb1从而电弧力周期性地增强的状态下电弧被照射到母材17的表面，因此能够抑制粉尘附着于母材17的表面，此外，能够扩大粉尘未附着的清洁区域AC的宽度。由此，能够形成外观美丽的焊道。在母材17是铝或者以铝为主体的合金的情况下，本实施方式的控制方法在抑制粉尘附着、得到外观美丽的焊道这方面有用。在焊丝18是硬质铝系材料的情况下，粉尘容易附着于母材17，因此本实施方式的控制方法特别有用。
(实施方式2)
图10表示本实施方式所涉及的电弧焊接时的各种输出波形。使用图10，对图1所示的电弧焊接装置16的动作进行说明。另外，在本实施方式中，在电弧焊接时，使电弧焊接装置16进行动作以使得依次进行短路焊接和脉冲焊接，然后设置将焊接电流设为0的冷却期间。另外，保持焊丝18的焊炬(未图示)被控制为将进行焊接的规定的区间以一定的速度移动。换句话说，并不是如一般的叠焊那样在焊炬停止的时间进行焊接、将焊接停止之后使焊炬向下一个指示点移动，而是焊炬连续地移动以使得在规定的区间焊接速度被保持为一定。另外，也可以不是遍及母材17的焊接位置整体，焊接速度一定。例如，也可以在母材17的板厚变化的部分等，使焊接速度变化。
此外，在图10中，在被虚线包围的部分A，反复一次或者多次图2以及图3所示的基本单位期间Tpb来进行脉冲焊接。
首先，从指示焊接开始的时间点Wst起以送给速度W1开始焊丝18的送给。然后从指示焊接开始的时间点Wst，或者从指示焊接开始并检测到焊丝18与作为焊接对象物的母材17的短路产生的时间点Ed，以由短路焊接设定部23设定的条件通过短路焊接控制部11来控制焊接输出，进行短路焊接。接下来，若经过预先由短路焊接设定部23设定的规定的时间Ts(以下，称为第1短路焊接期间Ts)，则控制切换部9从短路焊接切换为脉冲焊接。然后，以由脉冲焊接设定部24设定的条件通过脉冲焊接控制部12来控制焊接输出，反复峰值电流和基值电流并且从脉冲焊接开始时间点Pst(Pst1、Pst2)进行脉冲焊接。此时，焊接电流I被脉冲焊接控制部12控制以使得成为图2所示的波形。
并且，若经过预先由脉冲焊接设定部24设定的规定的时间Tp，则控制切换部9从脉冲焊接切换为冷却期间。在由冷却期间设定部25设定的规定的时间Tn的期间，切断来自输出控制部10的输出。由此能够将基于电弧的热输入量设为0。若将上述的第1短路焊接期间Ts、脉冲焊接期间Tp和冷却期间Tn设为一个焊接周期，则通过依次反复这些周期来形成鱗状的焊道。
如图10所示，在第1短路焊接期间Ts之后，设置热输入量较高的脉冲焊接期间Tp，进一步在之后设置热输入量为0的冷却期间Tn，从而能够提高焊接位置处的冷却效果，使热输入量之差最大，能够实现波浪状清楚的鱗状的焊道。在冷却期间Tn，若将焊接电流以及焊接电压的输出设为0，则能够将热输入量设为0，冷却性最优。若仅将焊接电流设为0，保持施加焊接电压，则能够维持产生无负载电压的状态，能够顺利地进行下个电弧开始。将从脉冲焊接期间Tp的脉冲焊接开始时间点Pst1到下一个循环的脉冲焊接期间Tp的脉冲焊接开始时间点Pst2的周期设为脉冲焊接期间的周期Pc，该脉冲焊接期间的周期Pc越长，波浪是越稀疏的形状，该脉冲焊接期间的周期Pc越短，波浪是越紧密的形状。
此外，若在脉冲焊接期间Tp，在电弧19的产生时在电弧正下方未形成熔融池，则在第2峰值电流Ip2的输出时，焊丝18的熔滴被吹飞并产生溅射。因此，将短路焊接期间Ts设置于脉冲焊接期间Tp之前。由此，向脉冲焊接期间Tp的切换时在电弧正下方形成熔融池，能够抑制基于第2峰值电流Ip2的溅射的产生。
在第1短路焊接期间Ts的电弧开始时，如图10所示，输出比脉冲焊接期间Tp中的焊接电压高的无负载电压V1，焊丝18以一定送给速度W1被送给直到与母材17短路并进行电流检测为止。电流检测后的焊接电流I1比本焊接的短路断开时的焊接电流大。焊接电流I1在规定期间被输出。该期间中，焊丝18的送给以预先决定的振幅而被反送。短路断开后，焊丝18的送给以预先决定的振幅以及频率反复进行正送以及反送。图10表示送给波形是正弦波的情况，但若是周期性的波形，则例如也可以是梯形波(未图示)等任意的送给波形。此外，频率(周期)可以一定，也可以变动。此外，若以不具有预先决定的振幅以及频率等的、一定送给速度进行送给则容易管理，但短路断开时容易产生基于电磁投掷力(Pitch force)的溅射。因此，通过以预先决定的振幅以及频率将焊丝18机械性地正送以及反送，能够抑制第1短路焊接期间Ts中的短路断开时的溅射产生。
图10的最下段表示此时的熔滴过渡状态。状态(a)表示第1短路焊接期间Ts中的短路电弧焊接的电弧期间的熔滴过渡状态，使电弧产生并且对焊丝18进行正送。状态(b)表示第1短路焊接期间Ts中的短路电弧焊接的短路期间的熔滴过渡状态，使焊丝18前端的熔滴向母材17过渡后使焊丝反送，机械性地促使短路断开。接下来，脉冲焊接期间Tp中的焊丝18的送给以最适合于由脉冲焊接设定部24设定的焊接电流的一定送给速度进行，在将图2所示的第2峰值电流Ip2流过焊丝18的第2峰值期间Tp2中，使形成于焊丝18的前端的熔滴脱离，在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中使熔滴向母材17过渡。并且，在脉冲焊接期间Tp结束的冷却期间Tn，如状态(d)所示，焊丝18的送给速度被停止。此时的从焊丝18的前端到母材17的距离为WD。进一步地，冷却期间Tn经过后再次执行下一个循环，如状态(e)所示，焊丝18与母材17接触并进行电流检测之后，再次开始下一个第1短路焊接期间Ts。这样，需要在第1短路焊接期间Ts以及脉冲焊接期间Tp中维持的电弧在冷却期间Tn消失，在切换为下一个第1短路焊接期间Ts时再次产生电弧，因此在电弧开始初期的短路断开时容易产生基于电磁投掷力的溅射。但是，如本实施方式所示，在第1短路焊接期间Ts，由于将焊丝18机械性地正送以及反送，因此能够抑制电弧开始初期的短路断开时的溅射产生。即，在第1短路焊接期间Ts对焊丝18进行正送以及反送，机械式地使短路状态断开，从而能够减少基于电磁投掷力的溅射的产生。
如图10所示，第1短路焊接期间Ts中的焊接电流I和送给速度W时刻变化。特别地，送给速度的平均送给速度逐渐增加以使得接近于脉冲焊接期间Tp的焊接条件的设定送给量。
通过依次反复上述的第1短路焊接期间Ts、脉冲焊接期间Tp和冷却期间Tn的循环来进行焊接，从而分别调整低热输入量的短路焊接、高热输入量的脉冲焊接、热输入量为0的冷却期间，从而能够广泛地控制向母材17的热输入量，能够更加精密地控制焊道形状。此外，由于以低电流进行脉冲焊接，因此能够实现接近于短路焊接的焊道宽度。由此，能够以一定的狭窄的焊道宽度进行电弧焊接。此外，与实施方式1所示同样地，在脉冲焊接期间Tp中，在反复第1峰值期间Tp1和第1基值期间Tb1的过程中将母材17的表面清洁，在第2峰值期间Tp2或者第2基值期间Tb2中使熔滴从焊丝18向母材17过渡，因此能够进行低溅射并且粉尘的附着少的电弧焊接，并且能够形成外观良好的焊道。
另外，在第1短路焊接期间Ts中，焊丝18以预先决定的振幅以及频率而被送给，但并不局限于此。如上述那样，为了使管理容易，也可以在第1短路焊接期间Ts中，以一定送给速度送给焊丝18。
此外，脉冲焊接期间Tp中，焊丝18以一定送给速度而被送给，但并不局限于此。也可以在脉冲焊接期间Tp中，使焊丝18的送给速度变动。
此外，在第1短路焊接期间Ts中使平均送给速度Ws增加到脉冲焊接期间Tp中的一定送给速度，但并不局限于此。也可以第1短路焊接期间Ts的结束时的平均送给速度Ws与脉冲焊接期间Tp中的一定送给速度不同。
(其他的实施方式)
另外，虽未图示，但也可以在图10所示的脉冲焊接期间Tp与冷却期间Tn之间，设置第2短路焊接期间Tse。在第2短路焊接期间Tse，平均送给速度Ws逐渐降低。短路焊接的电弧长比脉冲焊接短，能够缩短焊接结束时的焊丝前端到母材的距离WD，能够减小冷却期间Tn的变动，能够使脉冲焊接期间的周期Pc一定从而形成均匀的焊道。
此外，保护气体可以包含CO2气体、O2气体。例如，可以是Ar气体为80％、CO2气体为20％的混合气体，也可以是Ar气体为98％、O2气体为2％的混合气体。但是，CO2气体在电弧焊接中分解而生成氧(O2)。该氧与构成焊丝18或者母材17的金属反应从而形成粉尘。因此，优选在适合于电弧焊接的规格的范围内，CO2气体、O2气体的比率降低。若从该观点出发，优选保护气体是100％的Ar气体。
此外，作为保护气体，可以使用100％的He(氦)气体。在该情况下，保护气体中不包含氧、CO2，因此粉尘难以附着于母材17。
另外，在实施方式1、2中，将母材17设为铝或者以铝为主体的合金，将焊丝18设为硬质铝，但并不特别局限于此，也可以是其他材质。
产业上的可利用性
本发明的电弧焊接控制方法能够在规定的期间中可靠地使熔滴向母材过渡，在应用于脉冲焊接上特别有用。
-符号说明-
1 输入电源
2 主变压器(变压器)
3 初级侧整流部
4 开关部
5 DCL(电抗器)
6 次级侧整流部
7 焊接电流检测部
8 焊接电压检测部
9 控制切换部
10 输出控制部
11 短路焊接控制部
12 脉冲焊接控制部
13 焊丝送给速度控制部
14 焊丝送给速度检测部
15 运算部
16 电弧焊接装置
17 母材
18 焊丝
19 电弧
20 焊嘴
21 焊丝送给部
22 焊接条件设定部
23 短路焊接设定部
24 脉冲焊接设定部
25 冷却期间设定部。

Claims (16)

1.一种电弧焊接控制方法，包含：脉冲焊接期间，将焊丝以一定的送给速度向母材送给，并且在所述焊丝中交替流过峰值电流和基值电流，从而在所述母材与所述焊丝之间产生电弧，
所述脉冲焊接期间中，基本单位期间被反复1次或者多次，
所述基本单位期间包含：
第1峰值期间，在所述焊丝中流过第1峰值电流；
第1基值期间，在所述第1峰值期间之后在所述焊丝中流过比所述第1峰值电流小的基值电流；
1次第2峰值期间，将所述第1峰值期间和所述第1基值期间交替反复(n-1)次之后，在所述焊丝中流过第2峰值电流，其中，n为2以上的整数；和
第2基值期间，在所述第2峰值期间之后在所述焊丝中流过所述基值电流，
将所述第2峰值电流设为比所述第1峰值电流大的值，以使得熔滴在所述第1峰值期间以及所述第1基值期间不从焊丝向母材过渡，
进一步地，所述第2基值期间设为比所述第1基值期间长，
在作为所述脉冲焊接期间的所述基本单位期间的各循环中，在所述第2峰值期间或者所述第2基值期间中使熔滴从所述焊丝向所述母材过渡一次。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
在从所述第2峰值期间焊接电流达到所述第2峰值电流的时间点至所述第2基值期间之间，使熔滴脱离。
3.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
随着焊接电流的设定平均值即设定电流或者所述焊丝的送给速度增加，减少将所述第1峰值期间和所述第1基值期间交替反复的次数。
4.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
通过交替反复所述第1峰值期间和所述第1基值期间，使规定的大小的熔滴在所述焊丝的前端生长。
5.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
所述基值电流是在所述焊丝与所述母材之间产生的电弧的电弧长被维持为规定的值的电流。
6.根据权利要求5所述的电弧焊接控制方法，其中，
所述第2基值期间比所述第1基值期间长，在所述第2基值期间中，在所述焊丝中流过所述基值电流，以使得所述焊丝不熔融，并且使得所述电弧长为所述规定的值。
7.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
随着焊接电流的设定平均值即设定电流或者所述焊丝的送给速度增加，减小所述第1峰值电流与所述第2峰值电流的差以及所述第2峰值电流相对于所述第1峰值电流的比。
8.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
在焊接电流的设定平均值即设定电流为50A以上且110A以下的情况下，第2峰值电流相对于第1峰值电流的比为190％以上且260％以下。
9.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
随着焊接电流的设定平均值即设定电流或者所述焊丝的送给速度增加，减小所述第1峰值期间与所述第2峰值期间的差。
10.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
通过在所述第1峰值期间以及所述第1基值期间中向所述母材照射电弧，从而抑制在所述母材的表面附着构成所述焊丝或者所述母材的金属的氧化物。
11.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
在所述脉冲焊接期间之后，设置第1短路焊接期间，在该第1短路焊接期间，通过相对于所述母材交替反复所述焊丝的正送和反送，从而在所述母材与所述焊丝之间产生电弧的状态和所述母材与所述焊丝短路的状态被交替反复。
12.根据权利要求11所述的电弧焊接控制方法，其中，
在所述脉冲焊接期间与所述第1短路焊接期间之间，设置将针对所述母材的热输入量设为0的冷却期间。
13.根据权利要求12所述的电弧焊接控制方法，其中，
在所述脉冲焊接期间与所述冷却期间之间，进一步设置第2短路焊接期间，在该第2短路焊接期间，通过相对于所述母材交替反复所述焊丝的正送和反送，从而在所述母材与所述焊丝之间产生电弧的状态和所述母材与所述焊丝短路的状态被交替反复。
14.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
所述母材是铝或者以铝为主体的合金。
15.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
向所述母材喷射的保护气体以80％以上的比率含有氩气。
16.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其中，
向所述母材喷射的保护气体是氦气。
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