CN1819887A - 电弧焊控制方法和电弧焊机 - Google Patents

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Abstract

一种电弧焊控制方法，用于交错地重复短路时段和电弧时段以由此焊接要焊接的焊件，所述短路时段允许焊条与要焊接的焊件短路，所述电弧时段允许电弧再发生和电弧放电，其中，在被设置的给定时段，将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流。

Description

电弧焊控制方法和电弧焊机
技术领域
本发明涉及一种可消耗电极型电弧焊机和一种电弧焊控制方法，它们在由可消耗电极组成的焊条和要焊接的基本金属或焊件之间产生电弧，由此焊接所述基本金属和控制焊接输出。
背景技术
在电弧焊机中，当溅射的产生增加时，气化的金属附着到基本金属，降低了焊接质量。而且，当溅射的产生超过可允许的频率时，需要校正焊接部分的操作。如果这样的校正是不可能的，则必须废弃具有这样的焊接部分的焊件，这降低了焊接操作的效率，并且大大地恶化了价格性能比。
传统上，已经提出了各种方法，其中，溅射被减少以由此减少用于校正焊接部分的步骤数量。例如，在公开的JP-A-10-109163中，披露了一种输出控制方法，用于执行恒定电流控制，其中，在电弧再发生时间后逐渐地降低的焊接电流值在从电弧再发生时间起过去给定时间后被提高到一个高值，由此控制刚刚在电弧再发生后的短路的发生，因此降低了溅射的产生。
在此，图4示出了当使用上述传统输出控制方法来执行焊接操作时获得的电流的波形，其中，在水平轴上表示所过去的时间，在垂直轴上表示焊接电流。在图4中，附图标号101表示短路时段，其中，焊条和基本金属彼此短路；102表示电弧时段，其中，在焊条和基本金属之间产生电弧；103表示当使得短路断开并且再产生电弧时的电弧再发生时间；104表示刚刚在电弧再发生之前的电流；105表示电弧再发生初始电流；106表示恒定电流控制时段。
接着，下面参照用于随着时间的过去而控制电流的控制方法来说明图4所示的电流波形。在图4中，示出了恒定电流控制，其中，通过电弧控制来逐渐地降低焊接电流值直到从电弧再发生时间103开始过去了给定时间后，而焊接电流值在过去了所述给定时间后被提高到一个高值。如图4所示，用于执行这个恒定电流控制的电流值被设置为不超过刚刚在电弧再发生之前的电流值的值，由此能够稳定熔滴的形成。其后，停止恒定电流控制106，并且恢复原始电弧控制。通过使用这样的恒定电流控制，可以控制刚刚在电弧断开后发生的短路，由此减少溅射。
发明内容
本发明要解决的问题
近来，在焊接业中，已经越来越需要提高焊接速度并且在要焊接的焊件之间允许间隙，以便改善生产能力。换句话说，提高焊接速度可以提高单位时间的产品数量，因此，当出现间隙时可以焊接要焊接的焊件，防止熔化的金属掉落在凹槽的相对侧上，由此能够提高要焊接的焊件的产出，并且也降低了用于校正步骤的数量。
但是，在上述的传统输出控制方法中，因为通过在从电弧再发生时间开始过去给定时间后执行恒定电流控制而提高电流以由此形成熔滴，因此不能将电弧发生时间降低到等于或小于从电弧再发生时间开始的所述给定时间和所述恒定电流控制时间的和值的值。为了提高焊接速度，需要降低提供高压的电弧发生时段，并且提高提供低压的短路的数量，由此降低作为平均电压焊接电压。但是，在传统的输出控制方法中，由于上述原因，不能降低焊接电压。当在高速焊接操作中不能降低焊接电压时，熔珠的宽度变得不均匀，因此，不能降低热输入，由此引起上述在间隙焊接操作中的熔化金属的降落。
因此，本发明的目的是提供一种电弧焊控制方法和一种电弧焊机，它们可以降低焊接电压。
解决所述问题的手段
为了解决在传统的输出控制方法中发现的上述问题，按照本发明，提供了一种电弧焊控制方法，所述方法通过交错地重复短路时段和电弧时段来焊接要焊接的焊件，所述短路时段允许焊条与要焊接的焊件短路，所述电弧时段允许电弧再发生和电弧放电，其中，将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流。并且，本发明的电弧焊控制方法在所述给定时段之前在刚刚在电弧再发生之前，为了将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流，将焊接输出电流控制为突然降低。。
而且，按照本发明，提供了一种电弧焊机，所述电弧焊机通过交错地重复短路时段和电弧时段来焊接要焊接的焊件，所述短路时段允许焊条与要焊接的焊件短路，所述电弧时段允许电弧再发生和电弧放电，所述电弧焊机包括：焊接电流检测部分，用于检测焊接输出电流；焊接电压检测部分，用于检测焊接输出电压；短路电弧判定部分，用于判定是否焊接状态在短路时段或电弧时段中；设置部分，用于设置在短路时段和在电弧时段中的电流和电压的设置值的至少一个，并且输出所述设置值；电弧初始控制部分，用于向其中输入所述焊接电流检测部分、所述焊接电压检测部分和所述设置部分的相应输出，设置在电弧再发生初始时间的焊接输出电流，并且输出如此设置的焊接输出电流；驱动部分，用于向其中输入所述短路电弧判定部分的输出，按照电弧状态来选择输入，并且控制所选择的输入；以及，定时器部分，用于向其中输入所述短路电弧判定部分的输出，定时从电弧再发生时间开始的给定时间，设置电弧初始控制时间，并且向所述驱动部分输出所述电弧初始控制时间，其中，所述电弧初始控制部分在由所述定时器部分设置的电弧初始控制时间中将电弧再发生时间的焊接电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接电流。而且，在按照本发明的电弧焊机中，所述设置部分使用在设置部分中分别设置的被设置电流值、被设置电压值、焊条的供应量、密封气体的种类、焊条的材料、焊条的直径和焊接方法的至少一个来设置所述电弧初始控制部分的被设置电流值和所述定时器部分的被设置时间。
本发明的效果
本发明将刚刚在电弧再发生之后的焊接电流提高为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接电流，由此能够在电弧再发生的早期形成熔滴，因此降低焊接电压。由此，可以以高速焊接和间隙焊接来扩展本发明的应用范围。
附图说明
图1是按照本发明的电弧焊机的实施例1的总体结构的视图。
图2是在按照本发明的电弧焊机的实施例1中使用的焊接电流波形的视图。
图3是在按照本发明的电弧焊机的实施例1的修改形式中使用的焊接电流波形的视图。
图4是在传统的电弧焊机的实施例中使用的焊接电流波形的视图。
附图标号说明
7：短路电弧判定部分
8：驱动部分
9：设置部分
10：焊接电压检测部分
11：焊接电流检测部分
12：电弧初始控制部分
15：定时器部分
101：短路时段
102：电弧时段
107：电弧再发生初始电流
108：电弧初始控制时间
103：电弧再发生时间
104：刚刚在电弧再发生之前的电流
107：电弧初始电流
108：电弧初始控制时间
具体实施方式
(实施例1)
在图1中，附图标号1表示市电交流电源，用于输入交流电流；2表示初级整流部分，用于将从所述市电交流电源输入的输入电流整流；3表示开关元焊件，用于控制焊接输出；4表示变压器，用于在隔离电源的同时变换电压；5表示次级整流部分，用于对变压器的次级输出进行整流；6表示电抗线圈(DCL)；7表示短路电弧判定部分，用于判定是否焊接状态在短路时段或电弧时段中；8表示驱动部分；9表示设置部分，用于按照设置条焊件而设置各种参数，所述设置条焊件包括被设置电流、被设置电压、焊条的供应量、密封气体的种类、焊条的种类、焊条的直径和焊接方法等；10表示焊接电压检测部分，用于检测焊接电压；11表示焊接电流检测部分，用于检测焊接电流；12表示电弧初始控制部分，用于仅仅控制从电弧再发生开始起的给定时间；13表示电弧控制部分，用于控制在由所述电弧初始控制部分12控制的给定时间后的电弧时段；14表示用于控制短路时段的短路控制部分；15表示定时器部分，用于设置要由所述电弧初始控制部分12控制的所述给定时间。
下面说明上述构造的电弧焊机的操作。图2示出了在可消耗电极电弧焊中的短路转换时间中获得的焊接电流波形，其中，水平轴表示所过去的时间，垂直轴表示焊接电流。在图2中，附图标号101表示短路时段，其中，焊条和基本金属彼此短路；102表示电弧时段，其中，在焊条和基本金属之间出现电弧；103表示电弧再发生时间，其中，短路断开并且重新产生电弧；104表示刚刚在电弧再发生之前的电流值；107表示电弧初始电流值；108表示电弧初始控制时间。并且，在图2中，在电弧再发生时间103，短路断开并且重新产生电弧。
按照本实施例，首先，在电弧再发生时间103，以电弧再发生时间103来作为开始点，通过时间设置部分15来设置初始控制时间108。与此同时，在电弧初始控制部分12中，在电弧初始控制时间108的焊接输出电流被控制使得提供电弧初始电流值107。此时，要被设置为控制目标的电弧初始电流值107被设置为大于刚刚在电弧再发生之前的电流值104的值。按照分别被输入到设置部分9并且由设置部分9设置的被设置电流、被设置电压、焊条的供应速度、密封气体的种类、焊条的种类、焊条的直径和焊接方法来设置由设置部分9设置并且从设置部分9输出的电弧初始电流值107。并且，在过去电弧初始控制时间108后，控制切换到由电弧控制部分13执行的输出控制。
顺便提及，也可以以下列的修改形式来实施本实施例：即，如图3中所示的焊接电流波形提供了一种波形，其中，焊接电流在电弧初始控制时间之前刚刚在电弧再发生之前突然降低。换句话说，通过在电弧再发生时间103刚刚电弧再发生之前突然降低焊接电流，可以减少在电弧发生中被称为“熔化效应”的溅射的产生。术语“熔化效应”表示当焊条和要焊接的基本金属彼此分离时，在熔化状态中的焊条向周围溅射。刚刚在熔化之前的电流越高，则焊条的溅射量越大。这就是为什么刚刚在电弧发生之前焊接电流突然降低的原因。并且，本控制方法也可以被用作用于控制在脉冲焊接操作中的短路后的焊接的控制方法。
下面将说明作为要由电弧初始控制部分12控制的焊接电流的电弧初始电流值107的强度。作为本实施例的一个示例，可以使用这样的一种方法，其中，要被设置为控制目标的电弧初始电流值107被控制使得提供等于刚刚在电弧再发生之前的电流值104和先前设置的给定值的和的值。而且，作为本实施例的另一个示例，电弧初始控制所设置电流值107也可以是通过将刚刚在电弧再发生之前的电流值104乘以一个系数(例如1.2)而获得的值。或者，电流值107也可以是预先设置的固定值(例如450A)。或者，可以按照在刚刚在电弧再发生之前的短路时间或直到刚刚在电弧再发生之前的被设置的电压和输出焊接电压之间的差而提高或降低电弧初始控制所设置电流值107。
如上所述，按照本实施例，因为电弧初始控制所设置电流值107在从电弧再发生时间开始的给定时段被控制为大于刚刚在电弧再发生之前的电流值的电流值，因此可以在电弧再发生后早期在焊条前端部分中形成熔滴。这可以便利下一次短路的发生，由此能够降低焊接电压。由此，可以提高焊接速度。而且，降低焊接电压可以降低被输入到基本金属的热量，这可以在因为基本金属在间隙焊接操作中熔化而导致发生掉落时减少掉落到焊接凹槽的相对侧的熔化金属的数量。并且，因为可以保证刚刚在电弧再发生后的电弧长度，因此可以在电弧时段中控制短路的发生，于是可以有效地控制溅射。
而且，按照被输入到设置部分9的被设置电流值、被设置电压值、焊条供应量、密封气体种类、焊条材料、焊条直径和焊接方法的至少一个或多个来确定分别被设置部分9设置和从设置部分9输出的电弧初始控制部分12的被设置电流值、电弧控制部分13的被设置电压值、短路控制部分14的被设置电流值和定时器部分15的被设置时间。例如，在表1中，示出了被输入到设置部分9并且被设置部分9设置的输入条焊件和此时要设置的参数。
如上所述，按照上述方法，因为可以按照各种设置条焊件来正确地设置参数，因此可以拓宽本方法的应用范围。
[表1]
  要设置和输出的参数   电弧初始控制部分的被设置电流值   刚刚在电弧再发生之前的电流+“100A”
  电弧控制部分的被设置电流值   25V
  定时器部分的被设置时间   250微秒
  要输入和设置的参数   被设置的电流值   150A
  被设置的电压值   18V
  焊条供应量   4米/分钟
  密封气体种类   混合气体
  焊条材料   软钢
  焊条直径   直径1.2
  焊接方法   短路焊接
虽然以上已经参照特定实施例而详细说明了本发明，但是对于本领域内的技术人员来说在不脱离本发明的精神和范围的情况下，各种改变或修改也是可能的。
本申请基于2004年7月8日提交的日本专利申请(JP申请2004-201525)，因此，其内容被并入在此作为参考。
产业上的实用性
按照本发明的电弧焊控制方法和电弧焊机可以扩展高速焊接和间隙焊接的应用范围，也可以增强焊接操作的生产能力，因此在焊接领域很有益。

Claims (11)

1.一种电弧焊控制方法，用于焊接要焊接的焊件，包括步骤：
交错地重复短路时段和电弧时段，所述短路时段允许焊条与要焊接的焊件短路，所述电弧时段允许电弧再发生和电弧放电；以及
在被设置的给定时段，将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流。
2.按照权利要求1的电弧焊控制方法，其中，在所述给定时段之前在刚刚在电弧再发生之前，为了将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流，将焊接输出电流控制为突然降低。
3.按照权利要求1或2的电弧焊控制方法，其中，将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为具有等于刚刚在电弧再发生之前的焊接电流值和一个给定值的和的值。
4.按照权利要求1或2的电弧焊方法，其中，将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为具有通过将刚刚在电弧再发生之前的焊接电流值乘以给定倍率而获得的值。
5.按照权利要求1-4的任何一个权利要求的电弧焊控制方法，其中，将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为按照在刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电压和预先设置的所设置电压之间的差来提高或降低。
6.一种电弧焊机，用于通过交错地重复短路时段和电弧时段来焊接要焊接的焊件，所述短路时段允许焊条与要焊接的焊件短路，所述电弧时段允许电弧再发生和电弧放电，所述电弧焊机包括：
焊接电流检测部分，用于检测焊接输出电流；
焊接电压检测部分，用于检测焊接输出电压；
短路电弧判定部分，用于判定焊接状态是在短路时段还是在电弧时段中；
设置部分，用于设置在短路时段和在电弧时段中的电流和电压的设置值的至少一个，并且输出所述设置值；
电弧初始控制部分，用于向其中输入所述焊接电流检测部分、所述焊接电压检测部分和所述设置部分的相应输出，设置在电弧再发生初始时间的焊接输出电流，并且输出所设置的焊接输出电流；
驱动部分，用于向其中输入所述短路电弧判定部分的输出，并按照电弧状态来选择性地控制这样的输入；以及，
定时器部分，用于向其中输入所述短路电弧判定部分的输出，定时从电弧发生开始的给定时间，设置电弧初始控制时间，并且向所述驱动部分输出所述电弧初始控制时间，
其中，所述电弧初始控制部分在由所述定时器部分设置的电弧初始控制时间中将电弧再发生时间的焊接电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接电流。
7.按照权利要求6的电弧焊机，其中，所述设置部分使用在所述设置部分中分别设置的被设置电流值、被设置电压值、焊条的供应量、密封气体的种类、焊条的材料、焊条的直径和焊接方法的至少一个来设置所述电弧初始控制部分的被设置电流值和所述定时器部分的被设置时间。
8.按照权利要求6或7的电弧焊机，其中，在其中将刚刚在电弧再发生后的焊接输出电流控制为大于刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电流的给定时段之前在刚刚在电弧再发生之前，所述电弧初始控制部分将焊接输出电流控制为突然降低。
9.按照权利要求6-8的任何一个权利要求的电弧焊机，其中，所述电弧初始控制部分将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为具有通过向刚刚在电弧再发生之前的焊接电流值加上一个给定值而获得的值。
10.按照权利要求6-8的任何一个权利要求的电弧焊机，其中，所述电弧初始控制部分将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为具有通过将刚刚在电弧再发生之前的焊接电流值乘以给定倍率而获得的值。
11.按照权利要求6-8的任何一个权利要求的电弧焊机，其中，所述电弧初始控制部分将刚刚在电弧再发生之后的焊接输出电流控制为按照在刚刚在电弧再发生之前的焊接输出电压和由所述设置部分设置的所设置电压之间的差来提高或降低。
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