JP2011110604A

JP2011110604A - パルスアーク溶接方法及び溶接装置

Info

Publication number: JP2011110604A
Application number: JP2009272087A
Authority: JP
Inventors: Yuta Uchida; 雄太内田; Kazuyuki Kobayashi; 和行小林; Shiro Saito; 史朗齊藤; Akira Kato; 加藤　　明
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】狭隘部でも支障なく溶接を可能とするパルスアーク溶接方法及び溶接装置を提供する。
【解決手段】非消耗電極１と、該非消耗電極に対して平行又は略平行にフィラワイヤ２を送給するワイヤ送給装置５と、前記非消耗電極にアーク電流を印加するアーク電源４と、該アーク電源と前記ワイヤ送給装置を制御する主制御装置９を具備し、該主制御装置は前記非消耗電極にベース電流とアーク電流とを交互に印加し、前記フィラワイヤをベース電流の時に送給する様制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非消耗電極を用いてパルスアークを発生させ溶接するパルスアーク溶接方法及び溶接装置に関するものである。

アーク溶接装置の１つとしてタングステン等を非消耗電極とし、電極と母材間にアークを発生させ、別途フィラワイヤを供給して溶接を行う非消耗電極溶接装置、即ちＴＩＧ溶接装置がある。

又、非消耗電極によるアーク溶接方法として、パルスアーク溶接方法がある。パルスアーク溶接方法は、アークを維持するベース電流と、フィラワイヤ、母材を溶融させるピーク電流とを交互に非消耗電極に印加してパルス状にアークを発生させるものである。

従来のＴＩＧ溶接装置に於けるパルスアーク溶接方法について、図３、図４を参照して概略を説明する。

図３中、１は非消耗電極、２はフィラワイヤ、３は母材、４はアーク電源、５はフィラワイヤのワイヤ送給装置、６はアーク電流制御装置、７はワイヤ送給制御装置を示している。又、図４は、前記非消耗電極１に印加するアーク電流、前記フィラワイヤ２の送給速度を示している。

従来のＴＩＧ溶接装置では、発生するアーク８（又は溶融池）に対して、フィラワイヤ２は所要の角度、例えば３０゜で供給され、アーク電流がピーク電流である状態で、フィラワイヤ２が送給され、アーク電流がベース電流である時に停止していた。

従来の方法では、ピーク電流の状態でフィラワイヤ２を送給するので、大きな溶融量が得られるという利点があるが、アークが発生している状態でフィラワイヤ２を送給するので、ワイヤ送給量が溶接電流に対する適正値から少ない方に外れると、フィラワイヤ２が溶融池に到達する前に溶融し、フィラワイヤ２の先端に溶融金属が玉状（溶滴）となって残留する現象が発生する。

前記フィラワイヤ２の先端に溶滴が残留すると、溶滴が非消耗電極１と接触し易くなる。溶滴が非消耗電極１に接触し、或は非消耗電極１に付着すると、溶接を続行することができなくなるので、溶滴がフィラワイヤ２の先端に残留した場合でも、前記非消耗電極１に干渉しない様に、前記フィラワイヤ２を非消耗電極１に対して角度を持って供給している。この為、溶接ヘッドが大きくなり、非消耗電極１先端部の周囲には、溶接ヘッドを収納できる様な空間が必要となる。

一方、図５、図６に示される様な狭隘部で溶接を施工する場合もある。

図５は、被溶接部１１の両側に障害物１２，１３、手前に障害物１４が存在する状態で被溶接部１１の角巻部１５を溶接する場合を示し、図６は直交する被溶接部材１６の３面交差部１７を溶接する場合を示している。

図５に示される状態で、角巻部１５を溶接する場合では角度を持ったフィラワイヤ２が障害物１４に干渉する。又図６に示される場合でも、３面交差部１７では非消耗電極１先端部の周囲には空間がなく、やはり、フィラワイヤ２を斜めから供給することは困難であった。

特開平５−２００５４８号公報特開２００５−３４９４０５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、狭隘部でも支障なく溶接を可能とするパルスアーク溶接方法及び溶接装置を提供するものである。

本発明は、非消耗電極にパルスアーク電流を印加し、パルスアークを発生させ、フィラワイヤを供給して溶接を行うパルスアーク溶接方法に於いて、前記非消耗電極にはベース電流とアーク電流が交互に印加され、前記フィラワイヤはベース電流の時に送給される様にしたパルスアーク溶接方法に係るものである。

又本発明は、非消耗電極と、該非消耗電極に対して平行又は略平行にフィラワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記非消耗電極にアーク電流を印加するアーク電源と、該アーク電源と前記ワイヤ送給装置を制御する主制御装置を具備し、該主制御装置は前記非消耗電極にベース電流とアーク電流とを交互に印加し、前記フィラワイヤをベース電流の時に送給する様制御する溶接装置に係るものである。

本発明によれば、非消耗電極にパルスアーク電流を印加し、パルスアークを発生させ、フィラワイヤを供給して溶接を行うパルスアーク溶接方法に於いて、前記非消耗電極にはベース電流とアーク電流が交互に印加され、前記フィラワイヤはベース電流の時に送給される様にしたので、フィラワイヤの先端に溶滴が成長することが抑止され、非消耗電極とフィラワイヤとを接近させ配置させることが可能となり、狭隘部の溶接が可能となる、又、溶接アークが発生した状態ではフィラワイヤの送給が行われないので、低融点金属の溶接が可能となる、又アーク電流をピーク値ではなくパルス幅で制御できアーク強度を維持して入熱量を抑制でき、薄板の溶接が可能となる。

又本発明によれば、非消耗電極と、該非消耗電極に対して平行又は略平行にフィラワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記非消耗電極にアーク電流を印加するアーク電源と、該アーク電源と前記ワイヤ送給装置を制御する主制御装置を具備し、該主制御装置は前記非消耗電極にベース電流とアーク電流とを交互に印加し、前記フィラワイヤをベース電流の時に送給する様制御するので、フィラワイヤの先端に溶滴が成長することが抑止され、非消耗電極とフィラワイヤとを接近させ配置させることが可能となり、溶接トーチの小型化が可能となり狭隘部の溶接が可能となる、又、溶接アークが発生した状態ではフィラワイヤの送給が行われないので、低融点金属の溶接が可能となる、又アーク電流をピーク値ではなくパルス幅で制御できアーク強度を維持して入熱量を抑制でき、薄板の溶接が可能となる等の優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る溶接装置の概略図である。本実施例のアーク電流とワイヤ送給速度との関係を示すタイミング線図である。従来の溶接装置を示す概略図である。従来のアーク電流とワイヤ送給速度との関係を示すタイミング線図である。狭隘部の溶接についての説明図である。他の狭隘部の溶接についての説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明が実施される溶接装置の一例を示している。尚、図１中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

本実施例では、非消耗電極１に対してフィラワイヤ２を平行、又は略平行に送給する様にワイヤ送給装置５が構成されている。又、アーク電流制御装置６、ワイヤ送給制御装置７は主制御装置９を構成している。

アーク電流制御装置６はアーク電源４を制御して非消耗電極１にアーク電流を印加するものであり、前記アーク電源４は非消耗電極１にベース電流とピーク電流を交互にパルス状に印加する。又、ワイヤ送給制御装置７は、ワイヤ送給装置５を制御してフィラワイヤ２をアーク電流と同期させ間欠送りするものであり、前記ワイヤ送給装置５はアーク電流がベース電流の状態の時にフィラワイヤ２を所定長さ送給する。

図２は、アーク電流とワイヤ送給速度との関係を示すものであり、前記ワイヤ送給制御装置７は、アーク電流がベース電流の状態に同期して所定の速度でワイヤを送給する様、前記ワイヤ送給装置５を制御し、又アーク電流がピーク電流の状態では、送給を停止する様、前記ワイヤ送給装置５を制御している。尚、１ピークのアーク電流により溶融後のフィラワイヤ２の送給量は、先端が母材３、又は溶融池に到達する迄となる。

上記した様に、フィラワイヤ２の送給とアーク電流の印加を制御すると、フィラワイヤ２が送給される過程では、アーク８はベース電流により維持されているだけであり、フィラワイヤ２は溶融されない。次に、アーク電流がピーク電流に切替ると、アーク８によって送給された分だけフィラワイヤ２が溶融し、溶融池に移行する。前記アーク８によってフィラワイヤ２が溶融している状態では、フィラワイヤ２の送給はないので、フィラワイヤ２の先端に溶滴が成長することはなく、溶融金属は前記フィラワイヤ２の先端に残留することなく、溶融池に移行する。

従って、本実施例では、フィラワイヤ２の先端には溶滴が残留することがなく、溶滴と非消耗電極１との干渉が避けられる。この結果、前記非消耗電極１と前記フィラワイヤ２との間隔を狭くでき、本実施例の様に、非消耗電極１とフィラワイヤ２とを近接させ、而も非消耗電極１とフィラワイヤ２とを平行に配置することが可能となる。

前記非消耗電極１と、前記フィラワイヤ２とを近接させ、平行な配置とすることで、非消耗電極１支持部の構成、即ち溶接トーチ及びフィラワイヤ２送給部の構造を小型化でき、図５で示した角巻部１５、図６で示した３面交差部１７の溶接が可能となる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

本発明では、アーク電流がピーク電流の状態ではフィラワイヤ２の送給を停止し、ピーク電流でフィラワイヤ２の溶融が起らない様にしている。従って、本発明を低融点金属の溶接に適用することができる。

低融点金属を溶接する場合、従来のパルスアーク溶接方法の様に、ピーク電流の状態でフィラワイヤ２を送給すると、フィラワイヤ２が低融点であるので送給されるフィラワイヤ２がアーク８により直ちに溶かされることになる。この為、フィラワイヤ２の溶融が不安定となり、又溶融金属の溶融池への移行も不安定となる。

本実施例では、一度のピーク電流で溶融する分だけ、フィラワイヤ２が送給され、完全に送給された状態で溶融されるので、溶融状態が安定し、又溶融池への移行も確実となり、溶接品質が向上する。

又、本発明を薄板溶接に実施した場合を説明する。

薄板溶接をする場合、入熱量の制限がある。入熱量の制限を、ピーク電流の大きさで制御した場合、フィラワイヤ２を溶融させるだけのアーク強度が得られない場合がある。

本発明では、所定のアーク強度が得られる様にピーク電流の大きさを維持し、更に、入熱量の制限を越えない様に、ピーク電流のパルス幅を小さくする。ピーク電流のパルス幅が小さくなったとしても、即ちピーク電流を印加する時間が短くなったとしても、ベース電流の状態でフィラワイヤ２を送給しているので、充分なフィラワイヤ２の供給量が確保できる。

尚、本発明は、フィラワイヤ２を平行、又は略平行に送給する溶接方法、或は溶接装置の他、フィラワイヤ２を所要の角度で斜めに供給するパルスアーク溶接方法及び溶接装置に実施可能であることは言う迄もない。

１非消耗電極
２フィラワイヤ
３母材
４アーク電源
５ワイヤ送給装置
６アーク電流制御装置
７ワイヤ送給制御装置
８アーク
９主制御装置

Claims

非消耗電極にパルスアーク電流を印加し、パルスアークを発生させ、フィラワイヤを供給して溶接を行うパルスアーク溶接方法に於いて、前記非消耗電極にはベース電流とアーク電流が交互に印加され、前記フィラワイヤはベース電流の時に送給される様にしたことを特徴とするパルスアーク溶接方法。
非消耗電極と、該非消耗電極に対して平行又は略平行にフィラワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記非消耗電極にアーク電流を印加するアーク電源と、該アーク電源と前記ワイヤ送給装置を制御する主制御装置を具備し、該主制御装置は前記非消耗電極にベース電流とアーク電流とを交互に印加し、前記フィラワイヤをベース電流の時に送給する様制御することを特徴とする溶接装置。