CN113165095B - 电弧焊接控制方法 - Google Patents

电弧焊接控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113165095B
CN113165095B CN201980077840.9A CN201980077840A CN113165095B CN 113165095 B CN113165095 B CN 113165095B CN 201980077840 A CN201980077840 A CN 201980077840A CN 113165095 B CN113165095 B CN 113165095B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
period
current
peak
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980077840.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113165095A (zh
Inventor
松冈范幸
佐藤骏
古和将
藤原润司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN113165095A publication Critical patent/CN113165095A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113165095B publication Critical patent/CN113165095B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/093Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits the frequency of the pulses produced being modulatable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/124Circuits or methods for feeding welding wire
    • B23K9/125Feeding of electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof

Abstract

本发明涉及电弧焊接控制方法,脉冲焊接期间(Tp)交替包括峰值为第一电流值(IA)的第一峰电流(Ip1)流入焊丝(18)的第一峰期间(Tp1)和具有第二电流值(IB)的基础电流(Ib)流入焊丝(18)的基础期间(Tb)。在基础期间(Tb),峰电流值是第二电流值(IB)与第三电流值(IC)之和,并且以第二脉冲频率(Fp2)使小于第一电流值(IA)的第二峰电流(Ip2)叠加于基础电流(Ib)。使第二峰电流(Ip2)流动一次的第二峰期间(Tp2)比第一峰期间(Tp1)短。在第一峰期间(Tp1)中,使熔滴从焊丝(18)向母材(17)过渡。

Description

电弧焊接控制方法
技术领域
本发明涉及一种电弧焊接控制方法,特别是涉及一种脉冲焊接的控制方法。
背景技术
就自行车、摩托车等的焊接而言,从实现漂亮的波浪状焊道并且提高生产效率的观点出发,多使用熔化电极式的熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)、熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)。在熔化电极式的熔化极惰性气体保护焊、熔化极活性气体保护电弧焊中,使电流流入作为电极的焊丝,利用在焊丝与母材间产生的电弧热,一边使焊丝熔化一边进行焊接,因此能够提高焊接效率,能够加快焊接速度。
顺便说一下,在熔化电极式的熔化极惰性气体保护焊、熔化极活性气体保护电弧焊中,为了控制焊道形状,已有人提出了对母材施加热量输入差来控制热量输入量的方法,代表性的有短路焊接方法和脉冲焊接方法。其中,关于脉冲焊接,由于通过将用于使熔滴从焊丝上脱离比临界电流值高的峰电流和用于维持电弧比临界电流值低的基础电流交替着流入焊丝,便能够使平均电流值在临界电流值以下并且能够实施熔滴过渡,因此常被使用。另外,由于在使峰电流流动一次的期间内使熔滴过渡一次,因此也称为一脉一滴控制。
另一方面,脉冲焊接在熔滴脱离时电流值较高,因此容易产生飞溅,另外,在使用CO2气体作为保护气体的情况下,存在所产生的电弧的反作用力较大、一脉一滴控制困难的问题。
因此,已有人提出了使峰电流的波形变化连续地实施熔滴的脱离和生长的控制方法(例如,参见专利文献1)和使峰值和脉冲宽度不同的脉冲电流流入焊丝并以一个脉冲电流使熔滴脱离以另一个脉冲电流使熔滴生长的控制方法(例如,参见专利文献2)。
专利文献1:日本公开专利公报特公平02-031630号公报
专利文献2:日本专利第4857163号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
顺便说一下,近年来,多使用铝、以铝为主要成分的合金作为焊接对象即母材,在这些合金的电弧焊接中实施脉冲焊接的情况也在增加。
但是,专利文献1、2中公开的现有方法涉及使用CO2气体的电弧焊接,难以将它直接应用到使用以惰性气体为主要成分的保护气体的电弧焊接中。另外,因为在焊接电流比短路焊接高的脉冲焊接中,对母材的热量输入量增大,因此特别是在母材为薄板的情况下存在焊道的形状控制困难这样的问题。
本发明正是为解决上述问题而完成的,其目的在于:提供一种包括能够以低焊接电流形成外观良好的焊道的脉冲焊接在内的电弧焊接的控制方法。
-用以解决技术问题的技术方案-
为达成上述目的,本发明所涉及的电弧焊接控制方法包括脉冲焊接期间,在所述脉冲焊接期间,通过将焊丝以规定的进给速度向母材进给,并且使峰电流和基础电流交替地流入所述焊丝,在所述母材与所述焊丝之间产生电弧,其特征在于:所述脉冲焊接期间包括交替着出现的第一峰期间和基础期间,在所述第一峰期间,使峰电流值为第一电流值的第一峰电流流入所述焊丝;在所述基础期间,使具有第二电流值的基础电流流入所述焊丝,在所述基础期间,以峰电流值为所述第二电流值与第三电流值之和的方式,使第二峰电流以比所述第一峰电流的第一脉冲频率高的第二脉冲频率叠加于所述基础电流,所述第二电流值与所述第三电流值之和比所述第一电流值小,使所述第二峰电流流入所述焊丝一次的第二峰期间比所述第一峰期间短,在所述第一峰期间中或紧接在所述第一峰期间之后,使熔滴从所述焊丝向所述母材过渡。
根据该方法,能够以较低的焊接电流实施稳定的脉冲焊接。另外,能够稳定地形成外观良好的焊道。
-发明的效果-
根据本发明,能够以较低的焊接电流实施稳定的脉冲焊接。另外,能够稳定地形成外观良好的焊道。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的电弧焊接装置的大致构成的图;
图2是示出脉冲焊接时的焊接电流和焊接电压的波形和熔滴过渡状态的图;
图3是示出用于进行比较的焊接电流的波形和熔滴过渡状态的图;
图4是示出脉冲焊接条件的设定顺序的流程图;
图5是按照图4所示的顺序设定的焊接条件之一例;
图6是示出脉冲焊接时的焊道形状的示意俯视图;
图7是示出脉冲焊接时的焊道形状的示意剖视图;
图8是示出脉冲焊接时的焊道外观的照片;
图9是示出本发明的第二实施方式所涉及的电弧焊接时的各种输出波形的图;
图10是说明焊丝顶端与焊接方向所成的夹角的图。
具体实施方式
下面,参照附图对本实施方式进行详细的说明。以下优选实施方式仅为本质性示例而已,完全没有限制本发明、其应用对象或其用途的意图。
(第一实施方式)
[电弧焊接装置的构成]
图1是示出本实施方式所涉及的电弧焊接装置的大致构成的图。电弧焊接装置16通过在作为熔化电极的焊丝18和作为焊接对象的母材17之间重复电弧状态和短路状态,实施焊接。需要说明的是,焊丝18被未图示的焊炬夹持住,焊炬以规定的速度移动,由此焊丝18的顶端也同样以相同的速度沿规定的焊接区间移动。另外,在本实施方式中,使焊丝18的材质为硬质铝(ER5356),使丝径为1.2mm,使母材17的材质为铝,使板厚为3.0mm。不过,母材17也可以是以铝为主要成分的合金,例如A5052等。另外,向母材17吹送的保护气体以80%以上的比率含有Ar(氩)气体,将其流量设定为20L/min。不过,保护气体的流量并不特别限定于此。
电弧焊接装置16具有主变压器2、一级整流部3、开关部4、DCL(电抗器)5、二级整流部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以及送丝速度控制部13。另外,电弧焊接装置16具有机器人控制部(未图示),所述机器人控制部(未图示)对固定焊炬(未图示)的机器人(未图示)的动作进行控制。
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。送丝速度控制部13具有送丝速度检测部14和运算部15。一级整流部3对从位于电弧焊接装置16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将一级整流部3的输出控制为适合焊接的输出。主变压器2将开关部4的输出转换为适合焊接的输出。
二级整流部6对主变压器2的输出进行整流。DC[(电抗器)5将二级整流部6的输出平滑化为适合焊接的电流。焊接电流检测部7检测焊接电流。焊接电压检测部8检测焊接电压。
控制切换部9是将从短路焊接控制切换为脉冲焊接控制、从脉冲焊接期间切换为冷却期间的时刻向输出控制部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,将切换控制的时刻向输出控制部10和送丝速度控制部13输出。需要说明的是,“冷却期间”是例如使焊接电流I为0的期间,在该期间内,来自电弧19的热量输入量为0(参见图9)。
输出控制部10向开关部4输出控制信号,控制焊接输出。短路焊接控制部11在控制切换部9发出了短路焊接指令的情况下,实施短路焊接的控制。脉冲焊接控制部12在控制切换部9发出了脉冲焊接指令的情况下,实施脉冲焊接的控制。需要说明的是,如后所述,至少在要控制脉冲焊接之际,基于在母材17实际形成的焊道的外观等设定焊接条件,以规定的格式制成表并保存于未图示的存储部。
送丝速度控制部13通过控制送丝部21来控制焊丝18的进给速度。送丝速度检测部14检测送丝速度。运算部15基于来自送丝速度检测部14的信号,运算焊丝18的进给量的累计量,控制送丝速度。具体而言,将送丝速度的指令值与检测值进行比较,求出二者之差值,基于该差值的累计量,以使实际的送丝速度与指令值相一致的方式实施反馈控制。
在电弧焊接装置16上连接有送丝部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。另外,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以及冷却期间设定部25。送丝部21基于来自送丝速度控制部13的信号,实施焊丝18进给的控制。
当未图示的焊炬SW(开关)导通时,电弧焊接装置16的焊接输出就会经由焊嘴20向焊丝18供给。而且,利用电弧焊接装置16的焊接输出,在焊丝18与作为焊接对象的母材17之间产生电弧19,实施焊接。
需要说明的是,在实际实施电弧焊接之际,也可以使焊丝18与母材17之间不经由短路状态,仅实施脉冲焊接。在该情况下,也可以省去控制切换部9、短路焊接设定部23以及冷却期间设定部25。
[脉冲焊接的控制方法]
图2示出本实施方式所涉及的脉冲焊接时的焊接电流和焊接电压的波形与熔滴过渡状态之间的时序关系,图3示出用于进行比较的脉冲焊接时的焊接电流波形与熔滴过渡状态之间的时序关系。需要说明的是,在脉冲焊接期间Tp,焊丝18的进给速度Wp(以下称为送丝速度Wp。参见图9)保持为恒定,未图示。
需要说明的是,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的移动平均值;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的移动平均值。此处,移动平均值是边移动某一定区间边求出的每个该某一定区间的平均值。在本实施方式中,基于设定电流Is对焊接电流I进行控制。具体而言,当设定设定电流Is时,在脉冲焊接期间Tp中以维持该值的方式控制焊接电流I。
另外,设定电流Is与送丝速度Wp成比例关系。具体而言,根据送丝速度Wp决定设定电流Is,在焊丝18的进给为反复地交替实施正进给和反进给的情况下,根据送丝速度Wp的平均进给速度Ws决定设定电流Is。或者,也可以根据设定电流Is决定送丝速度Wp,在焊丝18的进给为反复交替地实施正进给和反进给的情况下,根据设定电流Is决定送丝速度Wp的平均进给速度Ws(参见图9)。
如图2、3所示,在脉冲焊接期间Tp,基本单位期间Tpb为一次或者反复多次实施母材17的脉冲焊接。在将使第一峰电流Ip1流入焊丝18的期间设为第一峰期间Tp1、将在第一峰期间Tp1之后使基础电流Ih流动的期间设为基础期间Tb时,基本单位期间Tpb成为第一峰期间Tp1与基础期间Tb之和。另外,在第一峰期间Tp1中,使第一峰电流Ip1流入焊丝18一次。
需要说明的是,由图2、3可知,在第一峰期间Tp1,第一峰电流Ip1为脉冲状波形。另外,在基础期间Tb,第二峰电流Ip2也分别为脉冲状波形。因此,在以下说明中,当将第一峰电流Ip1、第二峰电流Ip2视为脉冲的情况下,有时将它们分别称为“第一峰电流Ip1的脉冲”、“第二峰电流Ip2的脉冲”。另外,有时将在第一峰期间Tp1中第一峰电流Ip1的第一脉冲产生的次数、在基础期间Tb中第二峰电流Ip2的第二脉冲产生的次数称为脉冲数。
另外,在以下说明中,有时将第一峰电流Ip1的峰值称为第一电流值IA,将基础电流Ib的电流值称为第二电流值IB。另外,第二电流值IB被设定为比设定电流Is低且维持电弧19所需的值。
需要说明的是,当急剧提高流入焊丝18的电流时,形成于焊丝18的顶端的熔滴就有可能爆裂而产生飞溅(spatters),因此如图2所示,对第一峰电流Ip1的上升设有规定斜率的倾斜。另外,当使流入焊丝18的电流急剧下降时,有可能出现下冲(undershoot),焊接电流I变为0,电弧19断裂,因此对第一峰电流Ip1的下降设有倾斜。因此,如图2所示,第一峰期间Tp1用下式(1)表示。
Tp1=T1+T2+T3···(1)
在此,T1是第一峰电流Ip1的上升期间,T2是第一峰电流Ip1保持着第一电流值IA的期间,T3是第一峰电流Ip1的下降期间。需要说明的是,实际上,在第一峰电流Ip1的上升期间T1的后半部分,为了可靠地抑制飞溅的产生,而以倾斜的斜率进一步变小的方式控制焊接电流I,但为了便于说明,在图2中,以恒定的斜率图示上升期间T1中焊接电流I的倾斜。另外,在第一峰电流Ip1的下降期间T3的后半部分,为了可靠地防止电弧19断裂,而以倾斜的斜率进一步变小的方式控制焊接电流I,但为了便于说明,在图2中,以恒定的斜率图示下降期间T3中焊接电流I的倾斜。
图2所示的焊接电流I的波形在基础期间Th中产生n次(n为1以上的整数)第二峰电流Ip2的第二脉冲,并且第二峰电流Ip2的第三电流值IC以第二脉冲的规定频率Fp2(以下称为第二脉冲频率Fp2)叠加于基础电流Ib,这一点是与图3所示的焊接电流I的波形的不同之处。需要说明的是,在以下说明中,在以第二脉冲下的第二电流值IB即基础电流Ib作为基准的情况下,有时将基础期间Tb中的峰电流值称为第三电流值IC(参见图2)。需要说明的是,如图2所示,第二脉冲的实际的峰电流值为作为第二电流值IB与第三电流值IC之和的第二峰电流Ip2。另外,以第二峰电流Ip2比第一脉冲的峰电流值即第一峰电流Ip1低的方式,控制焊接电流I。另外,在此,作为第二脉冲的、与第二峰电流Ip2相对应的峰电压值即第二峰电压Vp2比作为第一脉冲的、与第一峰电流Ip1相对应的峰电压值即第一峰电压Vp1低。
需要说明的是,第一峰电流Ip1比第二峰电流Ip2高,第一峰电流Ip1和第二峰电流Ip2比基础电流Ib高。
另外,上述第二脉冲频率Fp2(Hz)能用下式(2)表示,是第二峰期间与第二基础期间之和的倒数。
Fp2=1/(Tp2+Tb2)···(2)
在此,Tp2是使第二峰电流Ip2流入焊丝18一次的期间(以下称为第二峰期间Tp2),相当于第二峰电流Ip2的脉冲宽度。另外,Tb2是在继第二峰期间Tp2之后或者紧靠第二峰期间Tp2之前使基础电流Ib流入焊丝18的期间(以下称为第二基础期间Tb2)。需要说明的是,由图2明显可知,第二基础电流期间Tb2比第二峰期间Tp2长。另外,第二峰电流Ip2的第二脉冲频率Fp2是比脉冲焊接期间Tp中的第一峰电流Ip1的频率Fp1(=1/(Tp1+Tb);以下有时称为第一脉冲频率Fp1)高的高频。另外,在从第一峰期间Tp1切换为基础期间Tb时,继第一峰期间Tp1之后设定第二基础期间Tb2,进而继续设定第二峰期间Tp2。
另外,在一个基础期间Tb中第二峰电流Ip2一次或者多次叠加于基础电流Ib的次数n,换言之一个基础期间Tb中的第二峰电流Ip2的脉冲数n能够根据设定电流Is、母材17的厚度等适当地变更。
如图2的状态(c)、图3的状态(c)所示,以在第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后熔滴从焊丝18朝向母材17过渡的方式设定有焊接条件(实施每使第一峰电流Ip1流动一次就使熔滴向母材17过渡一次的一脉一滴动作的一脉一滴控制)。需要说明的是,也包括熔滴过渡时在内,在脉冲焊接时,焊丝18与母材17不短路。另外,图3所示的脉冲焊接控制相当于在第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后实施每使第一峰电流Ip1流动一次就使熔滴向母材17过渡一次的一脉一滴动作的一脉一滴控制。
需要说明的是,在图2所示的脉冲焊接控制中,关于各种焊接条件,例如将设定电流Is设定为60A,将设定电压Vs设定为17V,将第一电流值IA设定为360A,将第二电流值IB设定为25A,将第三电流值IC设定为35A(参见图5)。不过,并不特别局限于此,包括设定电流Is等在内的焊接条件能够根据母材17的厚度、母材17和焊丝18的材质等适当地变更。
[脉冲焊接条件的设定顺序]
图4是示出脉冲焊接条件的设定顺序的流程图。
首先,在设定好母材17和焊丝18的材质以后,根据母材17的厚度对设定电流Is和设定电压Vs进行设定。本实施方式中的母材17和焊丝18的材质,如前所述,在例如1mm~6mm的范围内适当地选择多个母材17的厚度,根据它们分别选择设定电流Is和设定电压Vs。需要说明的是,当然能够根据母材17和焊丝18的材质、母材17的厚度来变更设定电流Is、设定电压Vs的选择范围。
实验性地求出第一电流值IA(第一峰电流Ip1)、第一峰期间Tp1和基础期间Tb、第二电流值IB等焊接条件,以便对所选择的一个设定电流Is实施一脉一滴控制。接着,针对所选择的多个设定电流Is分别实验性地求取焊接条件,将它们制成表,存储于例如存储部(未图示)(步骤S1)。需要说明的是,存储部可以设置于电弧焊接装置16的外部,例如,可以将与电弧焊接装置16有线或无线连接的服务器等用作存储部。
在步骤S1中制作出的表中,选择一个设定电流Is,抽取对应的焊接条件(步骤S2)。
针对所选择的设定电流Is和焊接条件,在能够维持基于第一峰电流Ip1的一脉一滴控制的范围内,决定叠加在基础期间Tb的第二电流值IB上的第二峰电流Ip2的电流值(第三电流值)IC和第二峰期间Tp2(步骤S3)。
使用这样决定出的焊接条件对母材17实施脉冲焊接,基于所形成的焊道的外观决定第二基础期间Tb2。并且,第二脉冲频率Fp2和脉冲数n分别能够根据它决定下来(步骤S4)。
而且,另行观察在焊道周缘部,形状是否良好。具体而言,是否有焊道边缘的不整齐以及熔合(fitness)是否良好(步骤S5),如果在步骤S5中的判断结果为否定,则返回步骤S4,重新设定第三电流值IC、第二峰期间Tp2、第二脉冲频率Fp2以及脉冲数n,进入步骤S5。
如果在步骤S5中的判断结果为肯定,则进入步骤S6,针对表中的各设定电流Is,判断第三电流值IC、第二峰期间Tp2、第二基础期间Tb2、第二脉冲频率Fp2以及脉冲数n是否全部都已决定下来了。
如果在步骤S6中的判断结果为肯定,则结束焊接条件的设定,将全部的焊接条件制成表,存储于规定的存储部(未图示)。另一方面,如果在步骤S6中的判断结果为否定,则返回步骤S2,重新选择设定电流Is,反复进行步骤S3~步骤6中的一系列处理。
图5示出按照图4所示的顺序设定的焊接条件之一例。
由图5可知,母材17的板厚越薄,设定电流Is、设定电压Vs以及送丝速度Wp越低。这是因为焊接所需的对母材17的热量输入量减少之故。另外,设定电流Is越高,第一电流值IA~第三电流值IC分别也越高。另外,因为基础期间Tb中流入焊丝18的电流的时间积分值增大,所以基础期间Tb缩短,与此相对应,第二脉冲频率Fp2增高,脉冲数n变小。
需要说明的是,图5所示的条件归根结底是一例,在实际实施脉冲焊接时,根据母材17的材质、厚度以及焊丝18的丝径、材质进而根据保护气体的种类、流量等设定适当的焊接条件的组合。
[效果等]
如上所述,在本实施方式所涉及的电弧焊接控制方法中包括脉冲焊接期间Tp,在所述脉冲焊接期间Tp,将焊丝18以规定的送丝速度Wp向母材17进给,并且使第一峰电流Ip1和基础电流Ib交替地流入焊丝18,由此而会在母材17与焊丝18之间产生电弧19。
另外,至少在脉冲焊接期间Tp,基于流入焊丝18的焊接电流I的设定平均值即设定电流Is,控制焊接电流I。
脉冲焊接期间Tp包括交替出现的使峰值为第一电流值IA的第一峰电流Ip1流入焊丝18的第一峰期间Tp1和使具有第二电流值IB的基础电流Ib流入焊丝18的基础期间Ib。
在基础期间Tb,以第二脉冲的峰电流值成为第二电流值IB与第三电流值IC之和的方式,将脉冲数为n次(n为1以上的整数)的第二脉冲的第二峰电流Ip2以比第一脉冲的第一脉冲频率Fp1高的第二脉冲的第二脉冲频率Fp2叠加于基础电流Ib。这样一来,便会反复交替地产生脉冲数为n次的第二峰电流Ip2的第二脉冲和第一峰电流Ip1的第一脉冲。
第二电流值IB与第三电流值IC之和比作为第一电流值IA的第一峰电流Ip1小,第二峰期间Tp2比第一峰期间Tp1短。
另外,在本实施方式所涉及的电弧焊接控制方法中,在第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后,使熔滴从焊丝18向母材17过渡。
通过这样构成电弧焊接控制方法,在将设定电流Is设定得较低的低焊接电流下的脉冲焊接中,能够抑制焊道周缘部的焊道边缘不整齐,使焊道边缘的整齐性稳定,使焊道的外观良好。另外,在焊道周缘部与母材17的熔合优化,由此而能够形成形状扁平的焊道。关于这一点,参照图6、7进一步进行说明。
图6示出脉冲焊接时的焊道的示意俯视图,图7示出示意剖视图。需要说明的是,在图6、7所示的例子中,以在规定的区间,焊接速度保持恒定的方式,使焊炬连续移动,对母材17进行脉冲焊接。另外,在图7中,图(a)示出沿图6中的VIIA-VIIA线剖开的示意剖视图,图(b)是示出沿图6中的VIIB-VIIB线剖开的示意剖视图,图(c)示出沿图6中的VIIC-VIIC线剖开的示意剖视图。
在图3所示那样的现有技术下的一脉一滴控制中,当将设定电流Is设定得较低时,基础电流Ib的电流值即第二电流值IB也会与此相对应,为较低的值。
但是,当第二电流值IB降低到规定值以上时,虽然能够维持住电弧19,但其指向性会降低,在脉冲焊接期间Tp中不同的基本单位期间Tpb或者在脉冲焊接期间Tp中相同的基本单位期间Tpb中,有时电弧19相对于母材17的入射方向、入射位置都会变化(参见图3的状态(a)、(b))。当产生这样的状态时,相对于焊炬的行进方向(以下称为焊接方向),母材17的热量输入部位会不稳定。其结果是,焊道周缘部有可能在焊道边缘产生不整齐,焊道的宽度出现差异(参见图6的图(b))。
另一方面,根据本实施方式,如图2所示,在基础期间Tb中,以比第一脉冲频率Fp1高的第二脉冲频率Fp2将第二峰电流Ip2叠加于基础电流Ib上。通过这样做,便能够将在基础期间Tb流入焊丝18的电流的时间积分值保持得较低。另外,通过周期性地加强在基础期间Tb的电弧力,便能够抑制电弧19的指向性降低,能够稳定地对母材17的相对于焊接方向的规定位置进行热量输入。其结果是,如图6的图(a)所示,能够抑制焊道周缘部的焊道边缘不整齐,使焊道边缘的整齐性稳定,使焊道的宽度稳定,并且能够使焊道的外观良好。
另外,在基础期间Tb中,通过使第二峰电流Ip2叠加于基础电流Ib,在基础期间Tb流入焊丝18的电流的时间积分值就会增加,与不叠加第二峰电流Ip2的情况相比,能够增大对母材17的热量输入量。因此与不叠加第二电流Ip2的情况(参见图7的图(b)、图(c)相比,如图7的图(a)示,焊道周缘部的剖面形状平缓,与母材17的熔合优化,并且能够形成扁平的焊道。
另外,通过使第二电流值IB与第三电流值IC之和小于第一电流值IA并且使第二峰期间Tp2比第一峰期间Tp1短,便能够防止在基础期间Tb中形成于焊丝18顶端的熔滴的尺寸过大。这是因为在基础期间Tb中基础电流Ib与第二峰电流Ip2以第二脉冲频率Fp2交替流动,因此即使在第二峰期间Tp2中熔滴稍有生长,在接下来的第二基础期间Tb2,其生长也会得到抑制之故。这样一来,便能够防止在基础期间Tb中熔滴意外地脱离焊丝18。在脉冲焊接期间Tp,能够以在基本单位期间Tpb中的规定的时刻即第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后实施每使第一峰电流Ip1流动一次就使熔滴向母材17过渡一次的一脉一滴动作的方式,使熔滴从焊丝18朝着母材17可靠地过渡到母材17。这样一来,反复交替地产生脉冲数为n次的第二峰电流Ip2的第二脉冲与脉冲数为一次的第一峰电流Ip1的第一脉冲,在第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后,换言之每使第一峰电流Ip1的第一脉冲流动一次,就会使在每个基本单位期间Tpb在焊丝18生成的熔滴过渡到母材17一次。
另外,为了抑制熔滴过度生长,优选第二基础期间Tb2与第二峰期间Tp2相同或者比第二峰期间Tp2长。需要说明的是,如图5所示,在本实施方式中,设定为第二峰期间Tp2与第二基础期间Tb2之比Tp2:Tb2为1:2,但该比值并不特别限定于此。
需要说明的是,当在第一峰期间Tp1中以使第一峰电流Ip1流动多次的方式控制焊接电流I的情况下,熔滴过渡的时刻有可能不稳定。在这样的情况下,所形成的焊道的间距有可能有差异,鱼鳞纹不整齐,焊道的外观不良。因此,在第一峰期间Tp1,使第一峰电流Ip1流动一次为好。
需要说明的是,如图5所示,优选,第二峰电流Ip2的峰值即第二电流值IB与第三电流值IC之和在第一峰电流Ip1的峰值即第一电流值IA的1/2以下。通过这样做,便能够可靠地防止在基础期间Tb中形成于焊丝18顶端的熔滴的尺寸过大。
另外,在将母材17的板厚设定得较薄、将设定电流Is设定得较低的情况下,基础电流Ib也会相对应地较低。在这样的情况下,在基础期间Tb,可以将第二峰电流Ip2以第二脉冲频率Fp2多次叠加于基础电流Ib。
另外,根据本申请发明者等的研究结果,优选第三电流值IC小于150A,更优先为100A以下。另外,优选,第二基础期间Tb2与第二峰期间Tp2相同或者比第二峰期间Tp2长。
通过按照以上所述设定第三电流值IC、第二基础期间Tb2、第二峰期间,在第一峰期间Tp1中或者紧接在第一峰期间Tp1之后便能够使熔滴从焊丝18朝着母材17更可靠地过渡到母材17。例如,通过使第三电流值IC小于150A,与第一电流值IA相比,便能够使第三电流值IC为充分小的值。这样一来,便能够防止流入焊丝18的电流量相对于一脉一滴的熔滴过渡过大,焊丝18的熔融加剧,熔滴过渡时刻、过渡的熔滴数变化。
另外,根据本实施方式,通过在基础期间Tb中向母材17照射电弧19,便能够抑制构成焊丝18或者母材17的金属的氧化物附着在母材17的表面上。
在对铝系材料进行脉冲焊接的情况下,存在以下问题:母材17、焊丝18蒸发而形成的金属蒸气与大气中的氧等结合而形成的金属氧化物(以下称为粉尘、smut)容易附着于母材17,破坏焊道的外观。特别是,在焊丝18由硬质铝系材料形成的情况下,粉尘的附着很明显。
根据本实施方式,在基础期间Tb中,以比第一峰电流Ip1的第一脉冲的第一脉冲频率Fp1高的第二峰电流Ip2的第二脉冲的第二脉冲频率Fp2,以成为比第一峰电流Ip1的第一脉冲的第一峰期间Tp1短的第二脉冲的第二峰期间Tp2的方式将比第一峰电流Ip1低、脉冲数为n次的第二脉冲的第二峰电流Ip2叠加于基础电流Ib上,反复交替地产生脉冲数为n次的第二峰电流Ip2的第二脉冲和脉冲数为一次的第一峰电流Ip1的第一脉冲。在此,与第二峰电流Ip2的第二脉冲相对应的第二峰电压Vp2比与第一峰电流Ip1的第一脉冲相对应的第一峰电压Vp1低。这样一来,使在焊丝18与母材17之间产生的电弧19的电弧力周期性地,换言之以第二脉冲频率Fp2,以优选的强弱程度变化,一边提高电弧的指向性,一边稳定地对母材17施加电弧。在第二峰期间Tp2,在电弧力比第二基础期间Tb2强的状态下向母材17的表面照射电弧19,母材17表面的氧化膜由此会被分解而变得清洁。也就是说,能够发挥一种清洁作用,抑制粉尘附着于母材17的表面。
需要说明的是,设定为反复交替地产生脉冲数为n次的第二峰电流Ip2的第二脉冲和脉冲数为一次的第一峰电流Ip1的第一脉冲,但更优选使第二峰电流Ip2的脉冲数为多次,反复交替地产生脉冲数为多次的第二峰电流Ip2的第二脉冲和脉冲数为一次的第一峰电流Ip1的第一脉冲。
这样一来,基础期间Tb中的第二峰电流Ip2的脉冲会更加稳定。另外,能够进一步抑制对焊道的焊道边缘的不整齐等产生影响的电弧19的指向性,抑制粉尘附着于母材17的表面,能够更加稳定地维持焊道的清洁性。
图8示出本实施方式中的焊道的外观照片。在图8所示的例子中,实施脉冲跳焊(stitch welding),即一边以恒定速度朝着焊接方向相对地输送焊炬,一边反复地接通和切断焊接电流,以焊道的形状呈鱼鳞纹状的方式,对母材17进行脉冲焊接,在反复接通和切断焊接电流之际,同时反复进行送丝的进给和停止(参见图9)。
如图8所示,在基础期间Tb,在未叠加第二峰电流Ip2的情况下,在焊道内会附着有粉尘,而如本实施方式所示,在叠加了第二峰电流Ip2的情况下,没有看到这样的粉尘的附着,能够形成外观良好的焊道。
需要说明的是,第二脉冲频率Fp2越高,上述清洁作用越高。不过,当第二脉冲频率Fp2升高到规定值以上时,伴随着焊接电流I变化的振动的频率会过度升高,噪声成为问题。
因此,第二脉冲频率Fp2优选为3000Hz以下,更优选为1000Hz以下。另一方面,如果第二脉冲频率Fp2低于300Hz,提高基础期间Tb中电弧19指向性的效果会减弱。
因此,第二脉冲频率Fp2优选为300Hz以上且3000Hz以下的高频,在重视噪声问题的情况下,更优选为300Hz以上且1000Hz以下的高频。
需要说明的是,为了提高基础期间Tb电弧19的指向性,提高对母材17的清洁性能,也能够想到例如在图3所示的脉冲焊接控制中,在基础期间Tb中同样地提高基础电流Ib。
但是,在该方法下,虽然清洁性能本身会提高,但会产生如下所示的不良现象。首先,在脉冲焊接期间Tp中,以维持设定电流Is和/或设定电压Vs的方式控制焊接电流I。当在基础期间Tb中同样地提高基础电流Ib时,熔滴的过渡周期会变长,伴随于此,焊道的间距会变长。另外,熔滴本身的尺寸也会增大。在这样的情况下,熔滴滴下来的部分与熔滴没有滴下来的部分之间的形状差会很明显,而且焊道上有可能形成褶皱。另外,有可能产生图6的图(b)所示的焊道周缘部的焊道边缘的不整齐。另外,熔滴的尺寸还有可能变得过大,在熔滴过渡时产生飞溅。
另外,当将基础电流Ib提高到规定值以上时,有时为了维持设定电流Is,第一峰电流Ip1会下降。在这样的情况下,在熔滴过渡时对母材17的热量输入量不足,如图7的图(b)、图(c)所示,焊道有可能变细,细得超过设定值以上。在这样的情况下,焊道有可能与母材17的熔合不良,形成外观形状为宽度较窄地凸起的焊道。
另一方面,根据本实施方式,在基础期间Tb中,以第二脉冲频率Fp2使第二峰电流Ip2的第三电流值IC叠加于基础电流Ib上,并且适当地设定第二峰期间Tp2和/或第二基础期间Tb2,由此而能够提高基础期间Tb中电弧19的指向性,抑制焊道周缘部的焊道边缘的不整齐的产生,稳定焊道的宽度,并且使其外观良好。另外,能够形成与母材17的熔合得到优化且扁平的焊道。
另外,根据焊道的精加工情况,有时会改变最初设定的设定电压Vs,调整焊道的宽度。例如,存在以下趋势:电弧长度较长时,电弧19扩展,焊道的宽度增大。因此,如果实际形成的焊道宽度比最初的目标值宽,则需要降低设定电压Vs,进行调整使电弧长度变短。另外,如果实际形成的焊道宽度比最初的目标值窄,则需要提高设定电压Vs,进行调整使电弧长度变长。在电弧长度过短而有可能发生微小短路的情况下,同样需要提高设定电压Vs,进行调整使电弧长度变长。
另一方面,在本实施方式所示的电弧焊接控制方法中具有以下趋势:当为了修正电弧长度而进行调整使设定电压Vs提高时,基础期间Ib会变短并且脉冲数n会减少;当为了修正电弧长度而进行调整使设定电压Vs降低时,基础期间Ib会变长并且脉冲数n会增加。
具体而言,例如,在图5所示的例子中,当在设定电流Is的设定值为60A的情况下进行调整使设定电压Vs降低1V时,基础期间Tb变长,脉冲数n增加到四次。另外,当进行调整使设定电压Vs增高1V时,基础期间Tb变短,脉冲数n减少到两次。基础期间Tb就这样根据设定电压Vs而发生变化。
另一方面,根据本实施方式,对设定电流Is决定第二峰电流Ip2的各参数的最佳值。也就是说,第二峰电流Ip2的峰值使用从基础电流Ib的电流值即第二电流值IB开始的升高值(=第三电流值IC)来决定,并且将第二峰期间Tp2和第二基础期间Tb2决定为与设定电流Is相对应的恒定周期。其结果是,第二峰电流Ip2以第二脉冲频率Fp2输出。
因此,即使为了修正电弧长度而调整设定电压Vs,也会以预先对设定电流Is决定的恒定周期输出第二峰电流Ip2,因此能够稳定地提高并维持对焊道的焊道边缘的不整齐等产生影响的电弧19的指向性、焊道的清洁性。
需要说明的是,如前所述,当改变设定电压Vs时,基础期间Tb会改变,因此脉冲数n会改变。但在本实施方式中,以不对除此以外的第二峰电流Ip2的条件即第三电流值IC、第二峰期间Tp2、第二基础期间Tb2产生影响的方式控制焊接电流I。
另外,本实施方式的控制方法在母材17为铝或者为以铝为主要成分的合金的情况下,能够抑制粉尘附着,得到外观漂亮的焊道。在焊丝18由硬质铝系材料形成的情况下,粉尘更容易附着于母材17上,因此本实施方式所示的电弧焊接控制方法特别有用。
在母材17的厚度为1mm以上且6mm以下即所谓的薄板的情况下,需要将设定电流Is设定得较低,以低焊接电流实施脉冲焊接,因此本实施方式所示的电弧焊接控制方法特别有用。
(第二实施方式)
图9示出进行本实施方式所涉及的电弧焊接时的各种输出波形。参照图9,对图1所示的电弧焊接装置16的工作情况进行说明。需要说明的是,在本实施方式中,在进行电弧焊接时,依次实施短路焊接和脉冲焊接,之后,以设置使焊接电流为0的冷却期间的方式使电弧焊接装置16工作。需要说明的是,以在实施焊接的规定区间以恒定的速度移动的方式控制夹住焊丝18的焊炬(未图示)。也就是说,不是像一般的跳焊那样在焊炬停止的时间实施焊接,在停止焊接后使焊炬移动到下一个示教点,而是让焊炬以焊接速度在规定区间保持恒定的方式连续移动。需要说明的是,也可以是焊接速度在母材17的整个焊接部位并不恒定。例如,可以是在母材17的板厚变化的部分等,使焊接速度变化。
另外,在图9中,在用虚线包围起来的部分A,使图2所示的由第一峰期间Tp1与基础期间Tb之和构成的基本单位期间Tpb为一次或者反复多次,实施脉冲焊接。
首先,从指示焊接开始的时刻Wst起,以进给速度W1开始进行焊丝18的进给。然后,从指示焊接开始的时刻Wst起或者从指示焊接开始并检测出焊丝18与作为焊接对象的母材17之间的短路产生的时刻Ed起,由短路焊接控制部11按照由短路焊接设定部23设定的条件控制焊接输出,实施短路焊接。接下来,当由短路焊接设定部23预先设定的规定时间Ts过去时,控制切换部9便将焊接从短路焊接切换为脉冲焊接。之后,按照由脉冲焊接设定部24设定的条件,由脉冲焊接控制部12控制焊接输出,一边重复峰电流和基础电流,一边从脉冲焊接开始时刻Pst(Pst1、Pst2)开始实施脉冲焊接。此时,焊接电流I被脉冲焊接控制部12控制,而成为图2所示的焊接电流的波形。
而且,当由脉冲焊接设定部24预先设定的规定时间的脉冲焊接期间Tp过去时,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设定出的规定时间的冷却期间Tn内,切断来自输出控制部10的输出。这样一来,便能够使电弧的热量输入量为0。将上述的第一短路焊接期间Ts、脉冲焊接期间Tp以及冷却期间Tn作为一个焊接周期,依次重复它们,由此形成鱼鳞纹状焊道。
如图9所示,在第一短路焊接期间Ts之后,设置热量输入量较高的脉冲焊接期间Tp,进而在之后设置热量输入量为0的冷却期间Tn,由此而能够提高在焊接部位的冷却效果,使热量输入量之差最大,能够实现波浪状明显的鱼鳞纹状焊道。在冷却期间Tn,当使焊接电流和焊接电压的输出为0时,能够使热量输入量为0,冷却性最好。当仅使焊接电流为0,保持施加焊接电压时,能够维持产生了无载电压的状态,能够顺利地实施下一个起弧。将从脉冲焊接期间Tp的脉冲焊接开始时刻Pst1起至下一个周期的脉冲焊接期间Tp的脉冲焊接开始时刻Pst2为止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,鱼鳞纹越粗;该脉冲焊接期间的周期Pc越短,鱼鳞纹越密。
另外,在脉冲焊接期间Tp,如果在产生电弧19时在电弧正下方没有形成熔池,在输出第一电流Ip1时,焊丝18的熔滴就会爆裂而产生飞溅。因此,将短路焊接期间Ts设置在脉冲焊接期间Tp之前。这样一来,在向脉冲焊接期间Tp切换时,便能够在电弧正下方形成熔池,从而抑制因第一峰电流Ip1导致的飞溅的产生。
在短路焊接期间Ts起弧时,如图9所示,输出比脉冲焊接期间Tp中的焊接电压高的无载电压V1,以恒定进给速度W1进给焊丝18,直至焊丝18与母材17短路,检测电流为止。电流检测后的焊接电流I1比本焊接的短路解放时的焊接电流大。将焊接电流I1输出规定期间。该期间中,焊丝18的进给以预先决定的振幅进行反进给。短路解放后,焊丝18的进给是以预先决定的振幅和频率反复实施正进给和反进给。图9示出进给波形为正弦波的情况,但只要是周期性的波形,例如也可以是梯形波(未图示)等任何进给波形。此外,频率(周期)既可以恒定,也可以变化。另外,当以不具有预先决定的振幅和频率等的恒定进给速度实施进给时,管理是容易的,但在短路解放时,容易产生电磁收缩力导致的飞溅。因此,通过以预先决定的振幅和频率机械式地进行焊丝18的正进给和反进给,便能够抑制短路焊接期间Ts中短路解放时的飞溅的产生。
图9的最下段示出此时的熔滴过渡状态。状态(a)示出在短路焊接期间Ts中的短路电弧焊接的电弧期间的熔滴过渡状态,一边产生电弧一边对焊丝18进行正进给。状态(b)示出在短路焊接期间Ts中的短路电弧焊接的短路期间的熔滴过渡状态,在使焊丝顶端的熔滴过渡到母材17后,将焊丝进行反进给,机械式地促使短路解放。接下来,脉冲焊接期间Tp中的焊丝18的进给以最适合由脉冲焊接设定部24设定的焊接电流的恒定进给速度实施,在图2所示的为峰期间Tp1与基础期间Tb之和的基本单位期间Tpb中,使形成于焊丝18顶端的熔滴在第一峰期间Tpl中或者在紧接在第一峰期间Tp1之后脱离焊丝18,向母材17过渡。而且,在脉冲焊接期间Tp结束了的冷却期间Tn,如状态(d)所示,停止焊丝18的进给速度。此时从焊丝顶端至母材17的距离为WD。然后,冷却期间Tn过去后,再次执行下一个周期,如状态(e)所示,焊丝18与母材17接触,进行电流检测后,再次开始下一个短路焊接期间Ts。就这样,在短路焊接期间Ts和脉冲焊接期间Tp维持着的电弧在冷却期间Tn消失,在切换为下一个短路焊接期间Ts之际需要再次产生电弧,因此在起弧初期的短路解放时,容易产生因电磁收缩力导致的飞溅。但是,如本实施方式所示,由于在短路焊接期间Ts机械式地将焊丝18进行正进给和反进给,因此能够抑制在起弧初期的短路解放时产生飞溅。也就是说通过在短路焊接期间Ts将焊丝18进行正进给和反进给,机械式地将短路状态断开,便能够减少因电磁收缩力导致的飞溅的产生。
如图9所示,使短路焊接期间Ts中的焊接电流I和进给速度W时刻地发生变化。特别是,进给速度的平均进给速度以接近脉冲焊接期间Tp的焊接条件的设定进给量的方式逐渐升高。
根据本实施方式,通过在脉冲焊接期间Tp中实施第一实施方式所示的脉冲焊接控制,便能够收到与第一实施方式相同的效果。
并且,通过以依次重复上述的短路焊接期间Ts、脉冲焊接期间Tp以及冷却期间Tn的周期实施焊接,调整低热量输入的短路焊接、高热量输入的脉冲焊接、热量输入量为0的冷却期间分别能够得到调整。从而能够大大地控制对母材17的热量输入量,能够更精确地控制焊道形状。另外,因为能够以低焊接电流(例如,设定电流Is为40A以上且190A以下)稳定地实施脉冲焊接期间Tp的脉冲焊接,所以也能够应对板厚更薄的母材17(例如板厚为1mm以上且6mm以下)的焊接。
需要说明的是,在短路焊接期间Ts中,焊丝18以预先决定出的振幅和频率进给,但并不局限于此。如上所述,为了使管理容易,也可以在短路焊接期间Ts中,以恒定进给速度进给焊丝18。
另外,在脉冲焊接期间Tp中,是以恒定进给速度进给焊丝18,但并不局限于此。在脉冲焊接期间Tp中,也可以使焊丝18的进给速度变化。
另外,在短路焊接期间Ts中,使平均进给速度Ws提高到脉冲焊接期间Tp中的恒定进给速度,但并不局限于此。短路焊接期间Ts结束时的平均进给速度Ws也可以与脉冲焊接期间Tp中的恒定进给速度不同。
需要说明的是,可以在如图9所示的脉冲焊接期间Tp与冷却期间Tn之间设置第二短路焊接期间Tse,未图示。在第二短路焊接期间Tse,使平均进给速度Ws缓缓地降低。与脉冲焊接相比,短路焊接的电弧长度较短,能够缩短焊接结束时的焊丝顶端到母材的距离WD,能够减小冷却期间Tn的变化,能够使脉冲焊接期间的周期Pc恒定,形成均匀的焊道。
(其他实施方式)
需要说明的是,在第一、第二实施方式中,在脉冲焊接中焊丝18顶端也可以相对于焊接方向倾斜规定角度。在该情况下,如图10所示,优选设定为焊丝18朝向与焊接方向正交的方向即所谓的焊丝垂直,或者以焊丝18顶端从垂直位置相对于焊接方向位于前方的方式使焊丝18倾斜,使焊丝18前进。
另一方面,当以焊丝18的顶端从垂直位置相对于焊接方向位于后方的方式使焊丝18倾斜使焊丝18后退时,特别是在母材17、焊丝18为铝或者以铝为主要成分的合金的情况下,由于形成后的焊道容易暴露于金属蒸气中,因此容易附着粉尘,不属于优选。
需要说明的是,为了可靠地防止粉尘附着,优选使焊丝18前进,该情况下的前进角θ(参见图10)优选为20度以下,更优选为10度。在母材17、焊丝18由硬质铝系材料形成的情况下,更优选使焊丝18前进。
需要说明的是,保护气体也可以含有CO2气体、O2气。例如,既可以是Ar气体占80%、CO2气体占20%的混合气体,也可以是Ar气体占98%、O2气体占2%的混合气体。不过,CO2气体在电弧焊接中分解,生成氧(O2)。该氧与构成焊丝18或母材17的金属反应,形成粉尘。因此,在适合电弧焊接规格的范围内,优选CO2气体、O2气体的比率较低。从该观点出发,保护气体更加优选为100%的Ar气体。
另外,还可以使用100%的He(氦)气体作为保护气体。在该情况下,由于保护气体不含氧、CO2,因此粉尘不容易附着于母材17上。
需要说明的是,在第一、第二实施方式中,使母材17为铝或者以铝为主要成分的合金,使焊丝18为硬质铝,但并不特别局限于此,也可以是其他材质。例如,可以使母材17为软钢,使焊丝18为铁系材料。
另外,不限定母材17的材质,在为厚度在1mm以上且6mm以下的所谓的薄板的情况下,都需要将设定电流Is设定得较低,以低焊接电流实施脉冲焊接,因此第一、第二实施方式所示的电弧焊接控制方法特别有用。
-工业实用性-
本发明的电弧焊接控制方法,能够以较低的焊接电流实施稳定的焊接,并且能够稳定地形成外观良好的焊道,因此当用于薄板的脉冲焊接时该方法特别有用。
-符号说明-
1 输入电源
2 主变压器(变压器)
3 一级整流部
4 开关部
5 DCL(电抗器)
6 二级整流部
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 送丝速度控制部
14 送丝速度检测部
15 运算部
16 电弧焊接装置
17 母材
18 焊丝
19 电弧
20 焊嘴
21 送丝部
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 (14)

1.一种电弧焊接控制方法,包括脉冲焊接期间,在该脉冲焊接期间,通过将焊丝以规定的进给速度向母材进给,并且使峰电流和基础电流交替地流入所述焊丝,在所述母材与所述焊丝之间产生电弧,其特征在于:
所述脉冲焊接期间包括交替出现的第一峰期间和基础期间,
在所述第一峰期间,使峰电流值为第一电流值的第一峰电流流入所述焊丝,
在所述基础期间,使具有第二电流值的基础电流流入所述焊丝,
在所述基础期间,以峰电流值为所述第二电流值与第三电流值之和的方式,使第二峰电流以比所述第一峰电流的第一脉冲频率高的第二脉冲频率叠加于所述基础电流,
所述第二电流值与所述第三电流值之和比所述第一电流值小,
使所述第二峰电流流入所述焊丝一次的第二峰期间比所述第一峰期间短,
在所述第一峰期间中或紧接在所述第一峰期间之后,使熔滴从所述焊丝向所述母材过渡,
将在继所述第二峰期间之后或者在紧靠第二峰期间之前,使所述基础电流流入所述焊丝的期间作为第二基础期间时,所述第二基础期间比所述第二峰期间长,所述第二峰电流的所述第二脉冲频率为第二峰期间与第二基础期间之和的倒数。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
在所述基础期间,使所述第二峰电流多次叠加于所述基础电流。
3.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述第二峰电流的所述第二脉冲频率为300Hz以上且3000Hz以下。
4.根据权利要求3所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述第二峰电流的所述第二脉冲频率为300Hz以上且1000Hz以下。
5.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述第二峰期间的焊接电压即第二峰电压比所述第一峰期间的焊接电压即第一峰电压低。
6.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述第一峰电流比所述第二峰电流高,
所述第一峰电流和所述第二峰电流分别比所述基础电流高。
7.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
在所述基础期间中以电弧力以所述第二脉冲频率变化的方式向所述母材照射电弧,来抑制构成所述焊丝或构成所述母材的金属的氧化物附着在所述母材的表面上。
8.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
还将第一短路焊接期间设置在所述脉冲焊接期间之后,在所述第一短路焊接期间,对所述母材反复交替地实施所述焊丝的正进给和反进给,由此反复交替地出现在所述母材与所述焊丝之间产生了电弧的状态和所述母材与所述焊丝短路了的状态。
9.根据权利要求8所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
将使对所述母材的热量输入量为0的冷却期间设定在所述脉冲焊接期间与所述第一短路焊接期间之间。
10.根据权利要求9所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
还将第二短路焊接期间设置在所述脉冲焊接期间与所述冷却期间之间,在所述第二短路焊接期间,对所述母材反复交替地实施所述焊丝的正进给和反进给,由此反复交替地出现在所述母材与所述焊丝之间产生了电弧的状态和所述母材与所述焊丝短路了的状态。
11.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述母材和所述焊丝分别为铝或者以铝为主要成分的合金。
12.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
所述母材的厚度为1mm以上且6mm以下。
13.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:
向所述母材吹送的保护气体以80%以上的比率含有氩气。
14.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法,其特征在于:向所述母材吹送的保护气体为氦气。
CN201980077840.9A 2018-11-29 2019-11-15 电弧焊接控制方法 Active CN113165095B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-223288 2018-11-29
JP2018223288 2018-11-29
PCT/JP2019/044959 WO2020110786A1 (ja) 2018-11-29 2019-11-15 アーク溶接制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113165095A CN113165095A (zh) 2021-07-23
CN113165095B true CN113165095B (zh) 2023-07-14

Family

ID=70852008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980077840.9A Active CN113165095B (zh) 2018-11-29 2019-11-15 电弧焊接控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210299773A1 (zh)
JP (1) JP7373774B2 (zh)
CN (1) CN113165095B (zh)
WO (1) WO2020110786A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210060679A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Illinois Tool Works Inc. Methods and apparatus for pulse arc starting phase for welding
US20210402502A1 (en) * 2019-12-25 2021-12-30 Daihen Corporation Arc Welding Method and Arc Welding Device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5868473A (ja) * 1981-10-19 1983-04-23 Hitachi Ltd ア−ク溶接法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5362755A (en) * 1976-11-17 1978-06-05 Hitachi Ltd Pulse arc welding method
JPS5668585A (en) * 1979-11-10 1981-06-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Arc welding equipment
JPS56144871A (en) * 1980-04-10 1981-11-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and device for pulse welding
JPS5719184A (en) * 1980-07-08 1982-02-01 Mitsubishi Electric Corp Pulse arc welding device
JPS5756160A (en) * 1980-09-18 1982-04-03 Mitsubishi Electric Corp Pulse arc welding machine
JPS6056486A (ja) 1983-09-09 1985-04-02 Hitachi Seiko Ltd 消耗性電極を用いたア−ク溶接方法
JP3163519B2 (ja) * 1993-06-23 2001-05-08 松下電器産業株式会社 亜鉛メッキ鋼板のガスシールドアーク溶接方法とその溶接機
JP4398748B2 (ja) * 2004-02-06 2010-01-13 日立ビアメカニクス株式会社 パルスアーク溶接方法およびパルスアーク溶接装置
JP5036197B2 (ja) * 2006-03-10 2012-09-26 株式会社神戸製鋼所 パルスアーク溶接方法
JP4755576B2 (ja) * 2006-12-13 2011-08-24 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接方法
JP4857163B2 (ja) 2007-03-29 2012-01-18 株式会社神戸製鋼所 消耗電極式ガスシールドアーク溶接制御装置及び溶接制御方法
US8993925B2 (en) * 2009-07-29 2015-03-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Arc welding method and arc welding apparatus
JP5293884B2 (ja) * 2010-09-10 2013-09-18 パナソニック株式会社 アーク溶接制御方法
CN105880802B (zh) * 2016-05-10 2017-09-15 北京航空航天大学 一种超音频复合脉冲gmaw焊接电源装置
US11267064B2 (en) * 2016-09-05 2022-03-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Arc welding control method
CN106914683B (zh) * 2017-03-16 2019-04-23 北京航空航天大学 超音频复合脉冲gmaw电源装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5868473A (ja) * 1981-10-19 1983-04-23 Hitachi Ltd ア−ク溶接法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3888832A1 (en) 2021-10-06
US20210299773A1 (en) 2021-09-30
CN113165095A (zh) 2021-07-23
WO2020110786A1 (ja) 2020-06-04
JP7373774B2 (ja) 2023-11-06
JPWO2020110786A1 (ja) 2021-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9895760B2 (en) Method and system to increase heat input to a weld during a short-circuit arc welding process
US8373093B2 (en) Method and system to increase heat input to a weld during a short-circuit arc welding process
US8937267B2 (en) Method and system to increase heat input to a weld during a short-circuit arc welding process
JP2011073022A (ja) 炭酸ガスパルスアーク溶接方法
CN111093877B (zh) 电弧焊接的控制方法
CN111989182B (zh) 电弧焊接控制方法
CN112770859B (zh) 焊接电源、焊接系统、焊接电源的控制方法以及存储介质
CN113165095B (zh) 电弧焊接控制方法
JP2011088209A (ja) 炭酸ガスパルスアーク溶接方法
JP7113329B2 (ja) アーク溶接制御方法
JPH11138265A (ja) 交流パルスマグ溶接方法及び装置
CN112004631B (zh) 电弧焊接的控制方法
JP2019188434A (ja) 交流アーク溶接の制御方法
EP4180163A1 (en) Welding or additive manufacturing system with discontinuous electrode feeding
WO2021235210A1 (ja) 直流アーク溶接制御方法
WO2023095623A1 (ja) アーク溶接方法及びアーク溶接装置
WO2023095562A1 (ja) アーク溶接方法及びアーク溶接装置
Hongjun et al. Solutions to problems of tiny spatter and arc interruption in AC Pulsed MIG arc welding
JP2023044501A (ja) 溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant