JP2014069225A - Arc welding control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が行われた部材を溶接する場合のアークスタート時において、スパッタの低減やブローホールの低減やピットの低減を実現するアーク溶接制御方法に関する。 The present invention relates to an arc welding control method that realizes reduction of spatter, blowhole, and pit at the time of arc start when welding a surface-treated member such as a galvanized steel sheet.
亜鉛メッキ鋼板は、防錆や防食性に優れている。そのため、近年、自動車部品や建築用鉄骨部材等に用いられ、年々その需要は高まってきている。 Galvanized steel sheets are excellent in rust prevention and corrosion resistance. Therefore, in recent years, it is used for automobile parts, building steel members, and the like, and its demand is increasing year by year.
しかしながら、亜鉛メッキ鋼板の使用には問題点もある。亜鉛メッキ鋼板の表面にメッキされている亜鉛は、鉄より融点が低い。そのため、亜鉛メッキ鋼板を溶接すると、その亜鉛が気化し、亜鉛蒸気が溶融池や溶融金属を通過して外部に拡散しようとする。溶融金属の凝固が速い場合、外部に亜鉛蒸気が拡散しきれず、溶接金属内や溶接金属表面にブローホールやピット(以下、気孔と呼ぶ)として残存する。これらは深刻な溶接欠陥につながる恐れもある。特にアークスタート時は、定常溶接に比べて気孔の発生確率が高いという問題がある。アークスタート時は、アークスタート後に行われる定常溶接と比べ、亜鉛メッキ鋼板に熱が入り難く、亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛を揮散しきれないため、気孔の残存確率が高くなる。 However, there are problems with the use of galvanized steel sheets. Zinc plated on the surface of a galvanized steel sheet has a lower melting point than iron. Therefore, when a galvanized steel sheet is welded, the zinc is vaporized, and zinc vapor passes through the molten pool and the molten metal and tends to diffuse outside. When the solidification of the molten metal is fast, zinc vapor cannot be diffused to the outside and remains as blowholes or pits (hereinafter referred to as pores) in the weld metal or on the weld metal surface. These can also lead to serious weld defects. In particular, at the time of arc start, there is a problem that the generation probability of pores is higher than that in steady welding. At the time of the arc start, compared to the steady welding performed after the arc start, it is difficult for heat to enter the galvanized steel sheet, and the zinc on the surface of the galvanized steel sheet cannot be volatilized.
従来のアークスタート制御として、溶接ワイヤの先端が被溶接物である母材に接触したことを判別すると、溶接ワイヤの前進送給を継続したままで産業用ロボットを構成しているマニピュレータにより溶接トーチを引き上げ動作させ、溶接ワイヤを母材から引き離して初期アークを発生させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional arc start control, when it is determined that the tip of the welding wire is in contact with the base material that is the workpiece, the welding torch is operated by the manipulator that constitutes the industrial robot while continuing the forward feeding of the welding wire. Is known to generate an initial arc by pulling up the welding wire and pulling the welding wire away from the base material (see, for example, Patent Document 1).
図5は、上述した従来のアークスタート制御を行う溶接システムの概略構成を示す図である。消耗電極である溶接ワイヤ31は、ワイヤースプール32からワイヤ送給モータ33により溶接トーチ34の方向に繰り出されるようになっている。溶接電源装置35は、溶接トーチ34および溶接チップ36を経由して溶接ワイヤ31と被溶接物である母材37との間に所定の溶接電流Iと溶接電圧Vを印加してアーク38を発生させるとともに、ワイヤ送給モータ33を制御して溶接施工を行う。ロボットマニピュレータ39は、溶接トーチ34を保持し、溶接開始位置(図示せず)に位置決めを行うと共に溶接線(図示せず)に沿って溶接トーチ34を移動させる。なお、ロボットマニピュレータ39は、ロボット制御装置40により制御される。また、ロボット制御装置40は、溶接電源装置35との間で双方向通信Sを行い、溶接電流Iや溶接電圧Vなどの溶接諸条件や、溶接の開始指令や、溶接の終了指令等を送信する。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a welding system that performs the above-described conventional arc start control. The
以上のように構成された溶接システムによって行われる消耗電極式の溶接方法について、図6のタイムチャートを用いて説明する。図6は、縦方向に溶接トーチ34の移動速度TV、溶接ワイヤ31の送給速度WF、短絡判定信号A/S、溶接電流I、溶接電圧Vの各状況を示している。また、図6は、横軸に時間を示しており、タイミングとして、溶接開始信号がロボット制御装置40から溶接電源装置35に送信された時点を時点T0とし、以後時点T1から時点T5は、後述するそれぞれのタイミングを表している。
A consumable electrode type welding method performed by the welding system configured as described above will be described with reference to a time chart of FIG. FIG. 6 shows each situation of the moving speed TV of the
図6において、溶接開始信号がロボット制御装置40から溶接電源装置35に送信されると、溶接電源装置35は、溶接ワイヤ31と母材37との間に無負荷電圧V0を印加すると共に、ワイヤ送給モータ33を起動して溶接ワイヤ31を母材37に向かって加速する。溶接ワイヤ31の送給速度が初期ワイヤ速度W0に達すると、ワイヤ送給モータ33による溶接ワイヤ31の送給の加速を停止し、一定速度で溶接ワイヤ31の送給を継続する。やがて、時点T1において、溶接ワイヤ31と母材37とが接触すると、溶接電源装置35の内部にある短絡判定手段(図示せず)により、短絡したことを示す短絡信号A/Sが出力される。短絡判定信号A/Sは、双方向通信Sによってロボット制御装置40に伝達され、ロボット制御装置40は、ロボットマニピュレータ39を制御して、溶接トーチ34が母材37から概ね離れる方向への移動動作を開始させ、溶接トーチ34の引き上げ動作を行う。
In FIG. 6, when a welding start signal is transmitted from the
時点T1から時点T3の間は、初期短絡期間であり、この間は、溶接ワイヤ31は、初期ワイヤ速度W0での送給が継続され、ロボットマニピュレータ39は、溶接トーチ34の引き上げ動作を継続する。従って、溶接ワイヤ31の先端部の速度は、図中波線で示すように、ワイヤ速度WFとトーチ速度TVの合成された速度となる。よって、時点T1以降の溶接ワイヤ31の先端は、図中波線が示す合成速度がゼロとなる時点T2までの間は、溶接ワイヤ31を母材37に押しつけることとなる。しかし、時点T2以降は、合成速度が負に転じるので、押しつけ量は減少して行き、やがて時点T3で短絡が解除される。時点T3は、溶接ワイヤ31の押し付け量である三角形fghの面積よりも引き上げ量である三角形hjiの面積が上回った時点である。
Between the time point T1 and the time point T3 is an initial short-circuit period. During this period, the
なお、溶接電源装置35は、時点T1において初期短絡が発生すると、溶接電流Iを電流I1に制御し、所定の時間経過後に溶接電流を電流I2に増加して短絡開放を待つ。初期短絡期間の第1段階として、溶接電流を比較的低く設定された電流I1に制御する理由は、初期短絡によって溶接ワイヤ31の先端部のジュール加熱により溶接ワイヤ31が溶融し、アーク38の発生と同時に溶融した溶接ワイヤ31が飛散してスパッタとなるのを防止するためである。また、溶接電流を電流I1から電流I2に変化させる理由は、時点T3で短絡解放時にアーク38を発生させるために十分なエネルギを与えるためである。ちなみに、アーク38の発生時の電流I3の大きさは、400〜600Aの大電流である。
When an initial short circuit occurs at time T1, welding
以上のように、溶接ワイヤ31の先端が被溶接物である母材37に接触したことを判別すると、溶接ワイヤ31の前進送給を継続したままでロボットマニピュレータ39によって溶接トーチ34を引き上げ動作させることにより、溶接ワイヤ31を母材37から引き離して初期アークを発生させる。このようにすることで、アークスタート時に溶接ワイヤ31の送給の反転動作やロボットマニピュレータ39の移動の反転動作を必要とせず、無駄時間を削減してタクトタイムを短縮すると共に、溶接始端部のアーク38を安定させ「チョコ停」を効果的に削減することができる。
As described above, when it is determined that the tip of the
上述した従来のアークスタート制御方法は、アークスタート時のタクトタイムを短縮すると共にアークを安定させ、アークスタート不良を低減することで「チョコ停」を効果的に削減することができ、さらにスパッタも低減することができる。しかしながら、亜鉛メッキ鋼板を溶接すると、亜鉛蒸気が溶融池や溶融金属を通過して外部に拡散しようとするが、アークスタート直後に溶融池が形成するまでの期間は、定常溶接に比べて溶融金属の凝固が速いため、外部に亜鉛蒸気が拡散しきれず、溶接金属内や溶接金属表面に気孔として残存してしまうという課題を有していた。 The above-described conventional arc start control method can effectively reduce “choco stop” by shortening the tact time at the time of arc start, stabilizing the arc, and reducing arc start defects, and further reducing spatter. Can be reduced. However, when galvanized steel sheets are welded, zinc vapor tends to diffuse outside through the molten pool and molten metal, but the period until the molten pool is formed immediately after the arc start is higher than that of steady welding. Because of the rapid solidification of zinc, there was a problem that zinc vapor could not be diffused outside and remained as pores in the weld metal or on the weld metal surface.
本発明は、亜鉛めっき鋼板等の表面処理が施された鋼板の溶接に広く適用でき、アークスタート時における気孔の低減を実現する亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が施された鋼板に対するアーク溶接制御方法を提供することを目的とする。 The present invention can be widely applied to the welding of surface-treated steel sheets such as galvanized steel sheets and the like, and an arc welding control method for surface-treated steel sheets such as galvanized steel sheets that realizes reduction of pores at the time of arc start The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと母材とを接触させた後に前記溶接ワイヤを前記母材から離してアークを発生させるアーク発生ステップと、前記アークが発生してから第1の所定期間の間に第1の電流を通電する第1の電流通電ステップと、前記第1の所定期間後で前記第1の所定期間よりも長い第2の所定期間の間に前記第1の電流よりも大きい第2の電流を通電する第2の電流通電ステップを備えたものである。 In order to solve the above problems, an arc welding control method of the present invention includes an arc generation step of generating an arc by separating a welding wire from a base material after contacting the welding wire and the base material; A first current energizing step for energizing a first current during a first predetermined period after the occurrence, and a second predetermined period longer than the first predetermined period after the first predetermined period There is provided a second current application step for supplying a second current larger than the first current in between.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第2の電流の大きさは、第1の電流よりも大きく溶接ワイヤに形成された溶滴が離脱しない大きさとしたものである。 In the arc welding control method of the present invention, in addition to the above, the magnitude of the second current is such that the droplet formed on the welding wire is larger than the first current and does not separate.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、アーク発生ステップにおいてアークを発生させるまでに第3の電流を通電する第3の電流通電ステップを備え、第1の電流は前記第3の電流以上の大きさとしたものである。 In addition to the above, the arc welding control method of the present invention further includes a third current energizing step for energizing a third current until the arc is generated in the arc generating step, wherein the first current is the third current. The current is larger than the current.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第1の電流から第2の電流に向けて、溶接電流を連続的に増加する、または、溶接電流を階段状に増加するものである。 In addition to the above, the arc welding control method of the present invention continuously increases the welding current from the first current to the second current or increases the welding current stepwise. is there.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、アークスタート期間に、アーク発生ステップと、第1の電流通電ステップと、第2の電流通電ステップを行い、前記アークスタート期間の後の定常溶接期間にパルス溶接を行い、第2の電流は、前記定常溶接期間のピーク電流よりも大きさが小さく、第2の所定期間は、前記定常溶接期間のピーク電流期間よりも長いものである。 Moreover, in addition to the above, the arc welding control method of the present invention performs an arc generation step, a first current energization step, and a second current energization step during the arc start period. Pulse welding is performed during the steady welding period, and the second current has a smaller magnitude than the peak current during the steady welding period, and the second predetermined period is longer than the peak current period during the steady welding period.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第2の所定期間の後に、定常溶接期間に行うパルス溶接のベース電流と同じ大きさまで電流を低減してから前記定常溶接期間のパルス溶接を開始するものである。 In addition to the above, the arc welding control method according to the present invention further includes reducing the current to the same magnitude as the base current of the pulse welding performed in the steady welding period after the second predetermined period, and then performing the pulse in the steady welding period. Welding is started.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、アークスタート期間には、溶接ワイヤを送給するための溶接トーチの溶接線方向への移動は行わず、パルス溶接を行う定常溶接期間に少なくとも1回溶滴を離脱させた後に前記溶接トーチを前記溶接線方向へ移動させるものである。 In addition to the above, the arc welding control method of the present invention is not limited to the above, and during the arc start period, the welding torch for feeding the welding wire is not moved in the welding line direction, and the steady welding period in which pulse welding is performed. The weld torch is moved in the weld line direction after the droplets have been detached at least once.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、母材を、表面処理が施された鋼板としたものである。 Moreover, in addition to the above, the arc welding control method of the present invention uses a steel plate subjected to surface treatment as a base material.
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、母材を、亜鉛メッキ鋼板としたものである。 In addition to the above, the arc welding control method of the present invention uses a galvanized steel plate as a base material.
以上のように、本発明によれば、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が施された鋼板の溶接において、アークスタート時にワイヤ先端の溶滴を離脱させることなく大きく形成させ、この溶滴から発するアーク熱で鋼板の表面を炙り、鋼板の表面処理部分を揮散させ、鋼板の表権面処理部分が少ない状態で溶接を行うことができ、アークスタート時の気孔(ブローホールやピット)の発生を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, in welding of a steel sheet subjected to surface treatment such as a galvanized steel sheet, an arc generated from the droplet is formed in a large size without detaching the droplet at the wire tip at the start of the arc. The surface of the steel sheet is scooped with heat, the surface treatment part of the steel sheet is volatilized, and welding can be performed with a small amount of the surface treatment part of the steel sheet, suppressing the occurrence of pores (blow holes and pits) at the time of arc start can do.
以下、本発明の実施の形態について、図1から図4を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1に、本実施の形態1における溶接システムの概略構成を示す。図1において、溶接電源装置1は、一次側整流部3と、スイッチング部4と、主変圧器5と、二次側整流部6と、リアクトル7と、溶接電流検出部8と、溶接電圧検出部9と、短絡/アーク検出部10と、出力制御部11と、ワイヤ送給速度制御部12と、出力端子13aと、出力端子13bと、計時部21を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of the welding system according to the first embodiment. In FIG. 1, a welding
ロボット制御装置23には、ロボットマニピュレータ22と、ロボットマニピュレータ22の教示を行うためのティーチングペンダント24が接続されている。そして、ロボットマニピュレータ22には、溶接用のトーチ17が取り付けられている。なお、溶接電源装置1は、ロボット制御装置23と信号線で接続されており、ロボット制御装置23と双方向通信を行うことができる構成になっている。この構成により、ティーチングペンダント24を用いて、溶接電流や溶接電圧等の溶接条件及び溶接開始時点を設定することができる。
A
溶接電源装置1において、一次側整流部3は、交流電力を出力する入力電源装置2の出力を整流して出力する。スイッチング部4は、一次側整流部3からの直流出力を交流に変換することにより溶接出力を制御する。主変圧器5は、スイッチング部4の交流出力を変換する。主変圧器5の出力は、主変圧器5の二次側出力を整流する二次側整流部6とリアクトル7を介して溶接出力として出力される。溶接電流検出部8は、溶接電流を検出する。溶接電圧検出部9は、溶接電圧を検出する。短絡/アーク検出部10は、溶接電圧検出部9からの信号に基づいて、溶接状態が溶接用のワイヤ15と母材14とが接触している短絡状態であるのか、あるいは、短絡が開放してアーク16が発生しているアーク状態であるのかを判定する。出力制御部11は、スイッチング部4を制御して溶接出力を制御する。ワイヤ送給速度制御部12は、ワイヤ送給部19を制御してワイヤ15の送給速度を制御する。計時部21は、アークスタート開始からの所定時間等をカウントする。なお、アークスタートの開始とは、ティーチングペンダント24により溶接の開始が指示され、ワイヤ15が母材14へ向けて送給され、また、ワイヤ15と母材14との間に電圧が印加され、ワイヤ15と母材14とが接触して電流が流れ、この電流を検出した時点をいう。
In the welding
なお、溶接電源装置1は、出力端子13aと出力端子13bの2つの出力端子を備えている。2つの出力端子のうち一方の出力端子13aは、トーチ17内にあるワイヤ15を保持するチップ18に電気的に接続されており、チップ18を介してワイヤ15に電力が供給される。また、2つの出力端子のうちの他方の出力端子13bは、母材14に電気的に接続されており、母材14に電力が供給される。そして、ワイヤ15の先端部と母材14との間でアーク16が発生する。なお、ワイヤ送給部19は、ワイヤ15を保存するワイヤ保存部20からワイヤ15をチップ18に向けて送給する。
The welding
以上のように構成された溶接システムについて、図2を用いて、アークスタート制御方法について説明する。図2は、消耗電極式アーク溶接における溶接時の溶接電流Awの時間変化を波形で示しており、また、その時の溶滴移行状態を示している。なお、本実施の形態1で説明する消耗電極式のアーク溶接は、アーク発生ステップと、第1の電流通電ステップと、第2の通電ステップとを有するアークスタート期間の後に、定常溶接としてパルス溶接を行うものである。なお、各ステップの詳細については後述する。また、母材14は、表面処理が施された鋼板であり、一例として亜鉛メッキ鋼板を使用している。
The arc start control method will be described with reference to FIG. 2 for the welding system configured as described above. FIG. 2 shows the time change of the welding current Aw during welding in the consumable electrode type arc welding in a waveform, and also shows the droplet transfer state at that time. The consumable electrode type arc welding described in the first embodiment is pulse welding as steady welding after an arc start period having an arc generation step, a first current energization step, and a second energization step. Is to do. Details of each step will be described later. The
図2において、時点taから時点tdまでの期間は、アーク16を発生させるまでに第3の電流I3を通電する第3の電流通電ステップである。先ず、時点taにおいて、ティーチングペンダント24により溶接開始信号が出力され、ワイヤ15の送給が開始される。ワイヤ15と母材14とが接触すると、溶接電源装置1の内部にある短絡/アーク検出部10により短絡が発生したと判定される。そして、初期短絡が発生したことにより、溶接電流Awを初期短絡電流I0に制御する。時点taを時間起点として計時部21で所定時間をカウントし、所定時間t0が経過した時点tbまでの期間中、初期短絡電流I0を継続して出力する。その後、時点tbから電流制御を行い、溶接電流Awを所定の傾きで増加させる。この増加は、溶接電流Awが第3の電流I3となる時点tcまで行われる。溶接電流Awが第3の電流I3に達すると、時点tcを時間起点として、アークが発生する時点tdまでの第3の所定時間t3の期間中、第3の電流I3を継続して出力する。なお、第3の電流I3の大きさは、初期短絡電流I0以上であり、後述する第1の電流I1以下である。また、初期短絡電流I0の大きさは、10〜30A程度の小電流である。アーク16を発生させるまでの初期短絡期間に、10〜30A程度の電流で制御する理由は、初期短絡によってワイヤ15の先端部のジュール加熱によりワイヤ15が溶融し、アーク16の発生と同時に溶融したワイヤ15が飛散してスパッタとなることを防止するためである。
In FIG. 2, the period from time ta to time td is a third current energization step in which the third current I3 is energized before the
また、アーク16を発生させるまでに、初期短絡電流I0から第3の電流I3に変化させる理由は、時点tdにおいてトーチ17をリフトアップしてワイヤ15と母材14との接触(短絡)を離して(開放して)アーク16を発生させる際のアーク切れの防止と、短絡開放時にアーク16を発生させるのに十分なエネルギを与えるためである。アーク16の発生前の電流通電ステップのパターンとしては、例えば図3に示すように、初期短絡電流I0と第3の電流I3が等しい場合もある。故に、必ずしもアーク16の発生前の電流通電ステップが、図2に示すような2段階である必要はない。しかしながら、第3の電流I3を出力する時のエネルギが小さ過ぎると、アーク16の発生直後にアーク切れを起こす可能性があり、一方、エネルギが大き過ぎると、アーク発生時に多量のスパッタが発生する可能性がある。従って、適度な値を実験等により求めておく必要がある。例えば、第3の電流I3は30〜80Aの範囲であり、第3の所定時間t3は10〜30msecの範囲である。
The reason for changing from the initial short-circuit current I0 to the third current I3 before generating the
時点tdから時点tgまでの期間は、アーク発生後の第1の電流I1を通電する第1の電流ステップと、第2の電流I2を通電する第2の電流ステップとを行う期間である。先ず、時点tdにおいて、短絡が開放してアーク16が発生し、溶接電流Awを第1の電流I1に制御する。時点tdを時間起点として計時部21で所定時間をカウントし、第1の所定時間t1が経過した時点teまでの期間中、第1の電流I1を継続して出力する。その後、時点teから電流制御を行って溶接電流Awを所定の傾きで増加させる。この増加は、溶接電流Awが第2の電流I2となる時点tfまで行われる。溶接電流Awが第2の電流I2に達すると、時点tfを時間起点として計時部21で所定時間をカウントし、第2の所定時間t2が経過した時点tgまでの期間中、第2の電流I2を継続して出力する。第2の所定時間t2は、第1の所定時間t1やアークスタート期間の後の定常溶接期間に行われるパルス溶接のピーク電流期間t4よりも長い。なお、第2の所定時間t2の長さが長い程、鋼板表面の亜鉛を炙る効果が高くなる。また、第2の電流I2は、第1の電流I1よりも大きく、ワイヤ15に形成された溶滴が離脱する臨界電流(280A程度)や定常溶接期間に行われるパルス溶接のピーク電流I4よりも小さい。第2の電流I2をこのような大きさとすることで、鋼板の表面を炙り、かつ、溶滴を離脱させないようにすることができる。
The period from the time point td to the time point tg is a period in which a first current step for energizing the first current I1 after the occurrence of the arc and a second current step for energizing the second current I2 are performed. First, at the time point td, the short circuit is opened and the
図2に示す溶滴移行状態によると、アークスタートしてから(時点tdから)、第2の電流I2の通電が終わる時点tgまでの間では、ワイヤ15の先端の溶滴は離脱せず、溶滴を徐々に大きくすることができる。
According to the droplet transfer state shown in FIG. 2, the droplet at the tip of the
これにより、ワイヤ15の先端部分に形成された大きな溶滴から発するアーク熱により鋼板表面を炙ることができる。亜鉛メッキ鋼板の場合、表面の亜鉛を揮散することができ、アークスタート時の気孔の発生を抑制することができる。なお、ワイヤ15に形成された溶滴は、大きい程、そして、母材14からの距離がより短いほど、亜鉛を揮散する量は増え、気孔の抑制に効果的である。
As a result, the surface of the steel sheet can be rolled by the arc heat generated from the large droplets formed at the tip portion of the
また、アーク16の発生後、第1の電流I1から第2の電流I2に変化させる2段階の電流通電ステップを行うことで、ワイヤ15に急激に熱を与えることがなく、徐々に溶滴を形成することができ、時点tg以前に溶滴が離脱することを防いでいる。なお、時点tg以前に溶滴が離脱してしまうと、鋼板表面を炙る時間が減り、亜鉛を揮散する量が減ってしまうので、気孔発生の可能性が高くなる。
Further, after the
また、本実施の形態1において、時点tdでトーチ17全体を引き上げるリフトアップスタートを実行すると、アーク16が発生する。ここで、リフトアップスタートとは、背景技術でも説明したように、ワイヤ15の先端が被溶接物である母材14に接触したことを判別すると、ワイヤ15の前進送給を継続したままでロボットマニピュレータ22によってトーチ17を引き上げ動作させることにより、ワイヤ15を母材14から引き離して初期アークを発生させるものである。アークスタート時にこの制御を行うことで、アークスタート不良を低減し、タクトタイムを短縮することができる。また、短絡状態でワイヤ15が溶融してスパッタとなることを防ぎ、アーク16発生時のスパッタを低減することができる。
In the first embodiment, the
時点tg以降は、第2の電流I2から定常溶接期間に行うパルス溶接のベース電流I5と同じ大きさまで電流を低減し、それから定常溶接期間のパルス溶接を開始する。なお、第2の電流I2からベース電流I5に溶接電流を低減する理由は、一度熱量を下げることで、定常溶接期間のパルス溶接を行う前に溶滴が離脱することを抑制するためである。 After time tg, the current is reduced from the second current I2 to the same magnitude as the base current I5 of pulse welding performed in the steady welding period, and then pulse welding in the steady welding period is started. The reason why the welding current is reduced from the second current I2 to the base current I5 is to reduce the amount of heat once, thereby preventing the droplets from separating before performing pulse welding in the steady welding period.
定常溶接期間に行われるパルス溶接では、溶接電流Awをピーク電流I4まで増加させ、所定時間t4の期間中、ピーク電流I4を継続して出力し、その後、溶接電流Awをピーク電流I4からベース電流I5まで下げる。そして、このパルス溶接を繰り返し行う。なお、溶接電流Awがベース電流I5になった時に初めて、ワイヤ15の先端部分に形成された溶滴は、ワイヤ15から離脱する。
In the pulse welding performed in the steady welding period, the welding current Aw is increased to the peak current I4, the peak current I4 is continuously output during the predetermined time t4, and then the welding current Aw is changed from the peak current I4 to the base current. Lower to I5. Then, this pulse welding is repeated. It should be noted that the droplet formed on the tip portion of the
なお、本実施の形態1のアーク溶接制御方法では、アークスタート期間には、ワイヤ15を送給するためのトーチ17の溶接線方向への移動は行わず、パルス溶接を行う定常溶接期間に少なくとも1回溶滴を離脱させた後に、トーチ17を溶接線方向へ移動させる。このように、溶滴を離脱させた後にトーチ17を移動させることで、溶滴を離脱させずにトーチ17を移動させる場合に比べ、スパッタの低減や溶接性の向上を実現することができる。
In the arc welding control method of the first embodiment, during the arc start period, the
なお、アークスタート期間における第1の電流I1から第2の電流I2までの増加は、図2と同様な図4(a)のパターン1に限るものではない。図4(b)のパターン2に示すように、第1の所定時間t1の開始時点である時点tdから第2の電流I2になる時点tfまで連続的に増加させてもよい。あるいは、図4(c)のパターン3に示すように、第1の所定時間t1の開始時点である時点tdから第2の電流I2になる時点tfまで階段状に増加させてもよい。図4(b)や図4(c)に示すように、連続的や階段状に溶接電流を増加させることで、ワイヤ15の先端の溶滴を離脱させることなく、時点tdから時点tfまでの期間にワイヤ15に与える熱量を増やすことができる。総熱量を図4(a)のパターン1と同じにする場合、第2の所定時間t2を短くすることができ、図4(a)のパターン1に比べ、タクトタイムを短くすることができる。あるいは、図4(a)のパターン1に比べ、単純に熱量が増えるので、亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛を揮散する量が増え、アークスタート時の気孔発生をさらに抑制できる。但し、急峻に増加させ過ぎると、ワイヤ15に形成された溶滴が時点tg以前に離脱してしまう可能性もある。従って、ワイヤ15に形成された溶滴が離脱しない程度の増加量で増加させる必要がある。
Note that the increase from the first current I1 to the second current I2 in the arc start period is not limited to the
なお、第1の電流I1や、第1の所定時間t1や、第2の電流I2や、第2の所定時間t2は、予め決められた値であり、実験等により溶接対象に適した値とすればよい。そして、これらの値は、例えば、ティーチングペンダント24を用いて設定される。
Note that the first current I1, the first predetermined time t1, the second current I2, and the second predetermined time t2 are predetermined values, and are values suitable for the welding target through experiments or the like. do it. These values are set using the
ワイヤ15の先端に形成する溶滴が小さい間は、溶滴の表面張力が低いため、高い電流を与えると離脱する場合がある。よって、第1の所定時間t1の電流I1は、例えば50Aから120Aの値に設定しており、第1の所定時間t1は、溶滴がワイヤ径の2から3倍程度になることを目安に、例えば30msecから50msecの値に設定している。
While the droplet formed at the tip of the
第2の所定時間t2の間は、ワイヤ15の先端の溶滴を大きく形成するまでの時間を短くすること、および鋼板をアーク熱で炙り亜鉛を揮散させることを促進させるため、第2の電流I2を第1の電流よりも高くしている。第2の電流I2は、例えば120Aから180Aの値に設定している。第2の所定時間t2は、溶滴がワイヤ径の4から5倍程度になることを目安に、例えば30msecから60msecの値に設定している。
During the second predetermined time t2, the second current is used in order to shorten the time required to form a large droplet at the tip of the
また、時点teから時点tfまでの溶接電流Awを増加させる所定の傾きは、溶滴が離脱しないように緩やかな傾きとしており、50A/msecから200A/msec程度を目安に設定している。これにより、ワイヤ15に対して急激に熱を与えることがなく、徐々に溶滴を形成させることにより、時点tf以前に溶滴が離脱することを防いでいる。時点tf以前に溶滴が離脱してしまうと、鋼板の表面を炙る時間が減り、亜鉛を揮散する量が減ってしまう、または、鋼板の表面に溶滴が付着し、鋼板の表面を覆ってしまうので、気孔が発生する可能性が高くなる。
Further, the predetermined inclination for increasing the welding current Aw from the time point te to the time point tf is a gentle inclination so that the droplets are not detached, and is set to about 50 A / msec to 200 A / msec. Thus, the droplets are prevented from separating before time tf by forming the droplets gradually without applying heat to the
上記した電流の値や所定時間の値は、高速度カメラ等で実際にワイヤ15に形成された溶滴がアークスタート期間中に離脱しないことを確認した上で決めた値である。これらの値が少しでも大きいと、ワイヤ15から溶滴が離脱し、鋼板の表面を炙ることができないため、表面の亜鉛を十分に揮散することができず、アークスタート時に発生する気孔を抑制する効果が薄れてしまう。
The above-described current value and predetermined time value are values determined after confirming that the droplets actually formed on the
以上のように、本実施の形態1のアーク溶接制御方法によれば、アークスタート期間におけるアーク発生後に、ワイヤ15に形成された溶滴が離脱しない臨界電流未満の第1の電流I1及び第2の電流I2を、それぞれ第1の所定時間t1及び第2の所定時間t2の期間通電させる。これにより、ワイヤ15の先端の溶滴から発するアーク熱で鋼板の表面の亜鉛を揮散させ、鋼板の表面の亜鉛が少ない状態で溶接を行うことができるので、アークスタート時の気孔の発生を抑制することができる。
As described above, according to the arc welding control method of the first embodiment, after the arc is generated in the arc start period, the first current I1 and the second current that are less than the critical current at which the droplets formed on the
さらに、トーチ17全体を引き上げてアーク16を発生させるリフトアップスタートを行うことで、短絡状態でワイヤ15が溶融してスパッタとなることを防ぎ、アーク16発生時のスパッタを低減することができる。
Furthermore, by performing a lift-up start in which the
本発明のアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと母材とを接触させた後に溶接ワイヤを母材から離してアークを発生させるアーク発生ステップと、アーク発生後に、溶接ワイヤの先端に形成された溶滴が離脱しない臨界電流未満の第1の電流I1及び第2の電流I2を所定時間通電させる第1の電流通電ステップ及び第2の電流通電ステップを備え、亜鉛メッキ鋼板の溶接において、溶接ワイヤの先端に形成された溶滴から発するアーク熱で亜鉛メッキ鋼板表面を炙って亜鉛を揮散させ、亜鉛メッキ鋼板表面の亜鉛が少ない状態で溶接することができ、アークスタート時の気孔発生を抑制することができるので、表面処理が行われた部材を溶接するアーク溶接制御方法として産業上有用である。 The arc welding control method according to the present invention includes an arc generation step for generating an arc by bringing a welding wire and a base material into contact with each other and then generating an arc after the arc is generated, and a melt formed at the tip of the welding wire. In the welding of the galvanized steel sheet, a first current energizing step and a second current energizing step for energizing the first current I1 and the second current I2 less than the critical current for which the droplet does not separate for a predetermined time. Zinc is stripped off by galvanized steel sheet surface by arc heat generated from the droplets formed at the tip, and welding can be performed with a small amount of zinc on the surface of the galvanized steel sheet. Therefore, it is industrially useful as an arc welding control method for welding a surface-treated member.
1 溶接電源装置
2 入力電源装置
3 一次側整流部
4 スイッチング部
5 主変圧器
6 二次側整流部
7 リアクトル
8 溶接電流検出部
9 溶接電圧検出部
10 短絡/アーク検出部
11 出力制御部
12 ワイヤ送給速度制御部
13a、13b 出力端子
14 母材
15 ワイヤ
16 アーク
17 トーチ
18 チップ
19 ワイヤ送給部
20 ワイヤ保存部
21 計時部
22 ロボットマニピュレータ
23 ロボット制御装置
24 ティーチングペンダント
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記アークが発生してから第1の所定期間の間に第1の電流を通電する第1の電流通電ステップと、
前記第1の所定期間後で前記第1の所定期間よりも長い第2の所定期間の間に前記第1の電流よりも大きい第2の電流を通電する第2の電流通電ステップを備えた、アーク溶接制御方法。 An arc generation step of generating an arc by separating the welding wire from the base material after contacting the welding wire and the base material;
A first current application step of supplying a first current during a first predetermined period after the arc is generated;
A second current application step of supplying a second current larger than the first current for a second predetermined period longer than the first predetermined period after the first predetermined period; Arc welding control method.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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