JP2019188434A - Control method of ac arc-welding - Google Patents

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相輝 江川
Soki Egawa
相輝 江川
昂裕 野口
Takahiro Noguchi
昂裕 野口
晶 中川
Akira Nakagawa
晶 中川
藤原潤司
Junji Fujiwara
潤司 藤原
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Abstract

To transfer a droplet to a base material in thick plate welding time by using shield gas including carbon dioxide.SOLUTION: AC arc-welding is executed by alternately repeating a reverse polarity period T1 and a positive polarity period T2. A first step of monotonously increasing a welding current I up to a positive second current value I2 from a negative first current value I1, a second step of controlling so as to continuously reduce the welding current I up to a third current value I3 from the second current value I2 and then continuously increase the welding current I up to a positive fourth current value I4, a third step of detecting a separation start of a droplet 21, a fourth step of monotonously reducing the welding current up to the first current value I1 from the fourth current value I4 after detecting the separation start of the droplet 21 and a fifth step of holding the first current value I1 for a prescribed period, are executed in a welding period Tc being the sum total of the reverse polarity period T1 and the positive polarity period T2. When executing the fourth step or the fifth step, separation of the droplet 21 is completed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は交流アーク溶接の制御方法に関する。   The present invention relates to a control method for AC arc welding.

溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接において、臨界電流値を超えると溶滴の移行形態はスプレー移行となる。臨界電流値よりも高いピーク電流と、アークを維持するための臨界電流値より低いベース電流とを、交互に繰り返す事で行う溶接方法はパルスアーク溶接法と呼ばれ、直流のスプレー移行溶接よりも低い平均電流で、スプレー移行を行わせることができる。   In arc welding in which welding is performed by generating an arc between a welding wire and a base material, the transfer form of droplets becomes spray transfer when the critical current value is exceeded. A welding method in which a peak current higher than the critical current value and a base current lower than the critical current value for maintaining the arc are alternately repeated is called pulse arc welding, which is more than direct current spray transfer welding. The spray transfer can be performed with a low average current.

パルスアーク溶接法では、アークを維持するために、溶滴の移行がアーク力の影響を受けることの最も少ないベース電流期間中にて行われる。従って、スパッタを大幅に低減することが可能である。一方、アーク溶接時に使用するシールドガスに関する制約が大きく、特に炭酸ガスを用いるとスパッタ低減効果が大きく薄まる。また、溶接速度を向上させようとすると、溶滴の周期が不安定になり、入熱のバランスが偏り、ビード不均一が発生するという課題がある。   In the pulse arc welding method, in order to maintain the arc, the droplet transfer is performed during a base current period in which the influence of the arc force is least. Therefore, it is possible to greatly reduce spatter. On the other hand, there are significant restrictions on the shielding gas used during arc welding, and in particular, the use of carbon dioxide gas greatly reduces the spatter reduction effect. Moreover, when it is going to improve a welding speed, there exists a subject that the cycle of a droplet will become unstable, the balance of heat input will be biased, and bead nonuniformity will generate | occur | produce.

このような課題を解決するために、交流パルスアーク溶接において、電極プラス極性(逆極性)期間及び電極マイナス極性(正極性)期間ともに、それぞれベース期間とピーク期間とを設け、電極プラス極性ピーク期間で溶滴をくびれさせて、電極マイナス極性ピーク期間で溶滴を母材に移行させ、電極マイナス極性ベース期間で溶接ワイヤの先端に溶滴を形成することで、電極マイナス極性電流比率が大きな値に設定されたときでも、1パルス1溶滴移行状態を維持することができる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve such a problem, in AC pulse arc welding, both the electrode positive polarity (reverse polarity) period and the electrode negative polarity (positive polarity) period are provided with a base period and a peak period, respectively. The electrode negative polarity current ratio is a large value by constricting the droplet with the electrode, transferring the droplet to the base material during the electrode negative polarity peak period, and forming the droplet at the tip of the welding wire during the electrode negative polarity base period. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−075983号公報JP 2010-075983 A

しかし、特許文献1に開示された従来技術では、アルミニウム材の溶接を対象とし、溶け込み部が浅く、余盛り部の大きい溶接ビードの形成を目的としている。つまり、薄板溶接を対象としており、母材の溶け落ちを防止するため、母材への入熱を抑えた状態で溶接ワイヤへの入熱を増加させて溶滴を成長させる必要があった。このことにより、正極性期間を長くするか、または正極性電流を大きくする必要があった。   However, the prior art disclosed in Patent Document 1 is intended for the welding of aluminum materials, and is intended to form a weld bead with a shallow penetration portion and a large surplus portion. That is, it is intended for thin plate welding, and in order to prevent the base metal from being melted down, it is necessary to increase the heat input to the welding wire while growing the heat input to the base material and grow the droplets. Accordingly, it is necessary to lengthen the positive polarity period or increase the positive current.

しかし、このような方法を厚板溶接にそのまま適用すると、母材の溶け込みが浅くなり、十分な強度の溶接ビードを得られないおそれがあった。また、余盛り部の小さいフラットな溶接ビードを形成することは難しかった。   However, when such a method is applied to thick plate welding as it is, the base metal has a poor penetration, and there is a possibility that a weld bead with sufficient strength cannot be obtained. In addition, it has been difficult to form a flat weld bead with a small extra portion.

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、溶滴を所望のタイミングで確実に離脱させるとともに、厚板溶接に適した交流アーク溶接の制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a method for controlling AC arc welding suitable for thick plate welding while reliably removing droplets at a desired timing.

上記目的を達成するために、本発明に係る交流アーク溶接の制御方法は、母材に対して溶接ワイヤを正電位にする逆極性期間と前記母材に対して前記溶接ワイヤを負電位にする正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流アーク溶接の制御方法であって、前記溶接ワイヤに流れる溶接電流を正極性の第1電流値から逆極性の第2電流値まで単調に増加させる第1ステップと、前記溶接電流を前記第2電流値から逆極性の第3電流値まで連続的に減少させ、その後、逆極性の第4電流値まで連続的に増加させるように制御する第2ステップと、前記溶接ワイヤの先端に形成された溶滴の離脱開始を検出する第3ステップと、前記溶滴の脱離開始を検出した後に、前記溶接電流を前記第4電流値から前記第1電流値まで単調に減少させる第4ステップと、所定の期間、前記第1電流値を保持するように前記溶接電流を制御する第5ステップと、を前記逆極性期間と前記正極性期間との和である溶接期間中に実行し、前記第4ステップまたは前記第5ステップの実行中に、前記溶滴の離脱を完了させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a control method for AC arc welding according to the present invention includes a reverse polarity period in which a welding wire is set to a positive potential with respect to a base material, and a negative potential for the welding wire to the base material. A control method for AC arc welding in which welding is performed by alternately repeating positive polarity periods, and the welding current flowing through the welding wire is monotonously increased from a positive first current value to a second current value of opposite polarity. A first step of controlling the welding current to decrease continuously from the second current value to a third current value having a reverse polarity and then continuously increase to a fourth current value having a reverse polarity; A third step of detecting the start of detachment of the droplet formed on the tip of the welding wire; and detecting the start of detachment of the droplet, and then detecting the welding current from the fourth current value to the first 4th monotonically decreasing to current value And a fifth step of controlling the welding current so as to maintain the first current value for a predetermined period, during a welding period that is a sum of the reverse polarity period and the positive polarity period, During the execution of the fourth step or the fifth step, the detachment of the droplet is completed.

この方法によれば、逆極性期間中に溶接ワイヤの先端に溶滴を形成して溶滴の離脱開始を検出し、正極性期間中に、所定の期間、所定の大きさの正極性電流を溶接ワイヤに流すことで、溶滴の離脱時にアーク反力を低減して、正極性期間中に溶滴を母材に確実に移行させることができる。また、逆極性期間中に母材に入熱することで、アークが安定するとともに、母材に深い溶け込みが形成され、余盛り部の少ないフラットな溶接ビードを形成することができる。   According to this method, a droplet is formed at the tip of the welding wire during the reverse polarity period to detect the start of detachment of the droplet, and during the positive polarity period, a positive current having a predetermined magnitude is applied for a predetermined period. By flowing it through the welding wire, the arc reaction force can be reduced when the droplets are detached, and the droplets can be reliably transferred to the base material during the positive polarity period. In addition, by applying heat to the base material during the reverse polarity period, the arc is stabilized, deep penetration is formed in the base material, and a flat weld bead with few surplus portions can be formed.

本発明によれば、所望のタイミングで溶滴を母材に確実に移行させることができるとともに、余盛り部の少ないフラットな溶接ビードを形成することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to transfer a droplet to a base material reliably at a desired timing, a flat weld bead with few surplus parts can be formed.

本発明の一実施形態に係るアーク溶接装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the arc welding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアーク溶接時の各種出力波形を示す図である。It is a figure which shows the various output waveforms at the time of the arc welding which concerns on one Embodiment of this invention. アーク溶接時の溶接電流の出力波形とアーク反力及び入熱状態との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output waveform of the welding current at the time of arc welding, an arc reaction force, and a heat input state.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or its application.

(実施形態)
[アーク溶接装置の構成]
図1は、本実施形態におけるアーク溶接装置100の概略構成図である。アーク溶接装置100は、入力電源1から入力した交流電力を整流する1次整流部2と、溶接出力を制御するスイッチング部3と、スイッチング部3の出力を入力して溶接に適した電力に変換するトランス4とを備える。
(Embodiment)
[Configuration of arc welding equipment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an arc welding apparatus 100 in the present embodiment. The arc welding apparatus 100 includes a primary rectifying unit 2 that rectifies AC power input from an input power supply 1, a switching unit 3 that controls welding output, and an output of the switching unit 3 that is input to convert the power into a power suitable for welding. The transformer 4 is provided.

アーク溶接装置100は、トランス4の2次側出力を整流する2次整流部5と、2次整流部5の出力を平滑するリアクトル6と、スイッチング部3を駆動する駆動部7と、溶接電流を検出する溶接電流検出部8と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部9と、溶接電流検出部8と溶接電圧検出部9の出力に基づいて溶接ワイヤ18の先端部分の溶滴21(図2参照)の離脱を検出する溶滴離脱検出部10と、をさらに備える。   The arc welding apparatus 100 includes a secondary rectification unit 5 that rectifies the secondary output of the transformer 4, a reactor 6 that smoothes the output of the secondary rectification unit 5, a drive unit 7 that drives the switching unit 3, and a welding current. A welding current detector 8 for detecting the welding voltage, a welding voltage detector 9 for detecting the welding voltage, and a droplet 21 (see FIG. 5) at the tip of the welding wire 18 based on the outputs of the welding current detector 8 and the welding voltage detector 9. 2), and a droplet detachment detecting unit 10 for detecting detachment.

アーク溶接装置100は溶接条件設定部13と記憶部12とをさらに備える。溶接条件設定部13は、設定電流や設定電圧やワイヤ送給量やシールドガス種類やワイヤ種類やワイヤ径等の溶接条件等を設定する。   The arc welding apparatus 100 further includes a welding condition setting unit 13 and a storage unit 12. The welding condition setting unit 13 sets welding conditions such as a set current, a set voltage, a wire feed amount, a shield gas type, a wire type, and a wire diameter.

なお、設定電流は溶接電流の移動平均値に相当し、設定電圧は溶接電圧の移動平均に相当するものである。   The set current corresponds to the moving average value of the welding current, and the set voltage corresponds to the moving average of the welding voltage.

記憶部12は、溶接条件設定部13により設定された情報やワイヤ送給速度毎の電子リアクトル制御のリアクトルのインダクタンス値等の種々のパラメータを格納する。また、記憶部12は、溶接ワイヤ18を送給する速度である送給量を記憶する。溶接ワイヤ18の送給量は、作業者が設定する設定電流Isに比例して決定される。また、設定電流Isとこれに比例関係にある溶接ワイヤ18の送給量とは、溶接作業前に予め実験的に導出されている。また、記憶部12は、ワイヤ18の送給量の複数の値にそれぞれに対応する溶接制御パラメータの複数の値も記憶する。   The storage unit 12 stores various parameters such as the information set by the welding condition setting unit 13 and the inductance value of the reactor of the electronic reactor control for each wire feed speed. Further, the storage unit 12 stores a feeding amount that is a speed at which the welding wire 18 is fed. The feed amount of the welding wire 18 is determined in proportion to the set current Is set by the operator. The set current Is and the feed amount of the welding wire 18 that is proportional to the set current Is are experimentally derived in advance before the welding operation. The storage unit 12 also stores a plurality of values of welding control parameters corresponding to a plurality of values of the feeding amount of the wire 18.

アーク溶接装置100はアーク制御部11をさらに備える、アーク制御部11は、溶接電圧検出部9や溶滴離脱検出部10や記憶部12からの出力に基づいてアーク発生時の電流や電圧を制御する信号を出力する。また、アーク制御部11は内部に極性切替部11aを有しており、極性切替部11aは、溶滴離脱検出部10からの出力に基づいて、溶接ワイヤ18に流れる溶接電流の極性を切り替える出力信号を発生させる。また、別の見方をすると、極性切替部11aは、溶滴離脱検出部10からの出力に基づいて、母材17に対する溶接ワイヤ18の電位の正負を切り替えている。駆動部7は、極性切替部11aも含めたアーク制御部11の出力に基づいてスイッチング部3を制御する。   The arc welding apparatus 100 further includes an arc control unit 11. The arc control unit 11 controls current and voltage at the time of arc generation based on outputs from the welding voltage detection unit 9, the droplet detachment detection unit 10, and the storage unit 12. Output a signal. Further, the arc control unit 11 has a polarity switching unit 11 a inside, and the polarity switching unit 11 a outputs an output for switching the polarity of the welding current flowing through the welding wire 18 based on the output from the droplet detachment detection unit 10. Generate a signal. From another viewpoint, the polarity switching unit 11 a switches the polarity of the potential of the welding wire 18 with respect to the base material 17 based on the output from the droplet detachment detection unit 10. The drive unit 7 controls the switching unit 3 based on the output of the arc control unit 11 including the polarity switching unit 11a.

溶接ワイヤ18は、ワイヤ送給部19により制御される送給モータによって送給される。溶接ワイヤ18には、トーチ14に備え付けられたチップ15を介して溶接用の電力が供給され、溶接ワイヤ18と母材17との間でアーク20を発生させて溶接が行われる。   The welding wire 18 is fed by a feeding motor controlled by a wire feeding unit 19. A welding power is supplied to the welding wire 18 via a tip 15 provided on the torch 14, and an arc 20 is generated between the welding wire 18 and the base material 17 to perform welding.

なお、図1で示したアーク溶接装置100を構成する各構成部は、各々単独に構成してもよいし、複数の構成部を複合して構成してもよい。   In addition, each component which comprises the arc welding apparatus 100 shown in FIG. 1 may each be comprised independently, and you may comprise combining a some component.

[アーク溶接時の出力制御について]
図2は本実施形態に係るアーク溶接時の各種出力波形を示し、溶接出力である溶接電流I及び溶接電圧Vと、溶接電圧Vの溶接電流Iに対する比である溶接抵抗Rと、溶接ワイヤ18の先端に形成された溶滴21の移行状態とを示す。また、図3は、アーク溶接時の溶接電流の出力波形とアーク反力及び入熱状態との関係を示す。
[Output control during arc welding]
FIG. 2 shows various output waveforms during arc welding according to the present embodiment. The welding current I and the welding voltage V, which are welding outputs, the welding resistance R which is the ratio of the welding voltage V to the welding current I, and the welding wire 18. The transition state of the droplet 21 formed at the tip of the liquid is shown. FIG. 3 shows the relationship between the output waveform of the welding current during arc welding, the arc reaction force, and the heat input state.

なお、本実施形態に示すアーク溶接では、溶接電圧Vの出力を設定する設定電圧Vs及び溶接電流Iの出力を設定する設定電流Isに基づいて、溶接出力である溶接電圧Vと溶接電流Iとが制御される。ここで、設定電圧Vsは溶接作業前に予め設定される。また、アーク溶接を行っている間は、トーチ15から突き出す溶接ワイヤ18の突き出し長さの変動や母材17の位置ずれ等の外乱が発生する。このため、本実施形態に示すアーク溶接は、上記の設定電流Is及び設定電圧Vsに基づいて外乱に強い定電圧制御を主に行う。ただし、一部の期間では定電流制御を行う。   In the arc welding shown in the present embodiment, the welding voltage V and the welding current I, which are welding outputs, are set based on the set voltage Vs that sets the output of the welding voltage V and the set current Is that sets the output of the welding current I. Is controlled. Here, the set voltage Vs is set in advance before the welding operation. During arc welding, disturbances such as fluctuations in the protruding length of the welding wire 18 protruding from the torch 15 and displacement of the base material 17 occur. For this reason, the arc welding shown in this embodiment mainly performs constant voltage control resistant to disturbance based on the set current Is and the set voltage Vs. However, constant current control is performed in some periods.

また、本実施形態において、母材17は軟鋼または高張力鋼からなる厚板である。ここで、「厚板」とは、板厚が3.2mm以上の板材をいう。また、母材17に吹き付けられるシールドガスは、炭酸ガスを主成分とするガスである。ここで、「炭酸ガスを主成分とするガス」とは炭酸ガスを30%以上含むガスのことをいう。なお、炭酸ガス以外の成分として、例えば、アルゴンガスを含んでいる。   In the present embodiment, the base material 17 is a thick plate made of mild steel or high-tensile steel. Here, the “thick plate” refers to a plate material having a plate thickness of 3.2 mm or more. The shield gas sprayed onto the base material 17 is a gas mainly composed of carbon dioxide. Here, the “gas mainly composed of carbon dioxide” refers to a gas containing 30% or more of carbon dioxide. In addition, as a component other than carbon dioxide gas, for example, argon gas is included.

また、以降の説明において、「逆極性」とは、母材17に対して溶接ワイヤ18が正電位である場合を言い、アーク20中の電子の移動方向が、母材17から溶接ワイヤ18へ移動する方向をいう。また、図3に示すように、この状態でアーク20が発生していると、母材17に対して入熱される。逆極性の状態で溶接ワイヤ18に流れる溶接電流Iを逆極性電流と呼ぶことがある。また、「正極性」とは、母材17に対して溶接ワイヤ18が負電位である場合を言い、アーク20中の電子の移動方向が、溶接ワイヤ18から母材17へ移動する方向をいう。また、図3に示すように、この状態でアーク20が発生していると、母材17に対して入熱される。正極性の状態で溶接ワイヤ18に流れる溶接電流Iを正極性電流と呼ぶことがある。   In the following description, “reverse polarity” means a case where the welding wire 18 is at a positive potential with respect to the base material 17, and the moving direction of electrons in the arc 20 is from the base material 17 to the welding wire 18. The direction of movement. Further, as shown in FIG. 3, when the arc 20 is generated in this state, heat is input to the base material 17. The welding current I flowing through the welding wire 18 in the reverse polarity state may be referred to as a reverse polarity current. “Positive polarity” refers to the case where the welding wire 18 has a negative potential with respect to the base material 17, and the direction in which electrons move in the arc 20 moves from the welding wire 18 to the base material 17. . Further, as shown in FIG. 3, when the arc 20 is generated in this state, heat is input to the base material 17. The welding current I flowing through the welding wire 18 in a positive state may be referred to as a positive current.

なお、本実施形態において、逆極性電流を正の電流値を有する電流とし、正極性電流を負の電流値を有する電流とする。そのため、例えば、所定の有限値を有する逆極性の溶接電流を、別の有限値を有する正極性の溶接電流に変化させるとき、溶接電流Iを減少させると言い、所定の有限値を有する正極性の溶接電流を、別の有限値を有する逆極性の溶接電流に変化させるとき、溶接電流Iを増加させると言う。   In the present embodiment, the reverse polarity current is a current having a positive current value, and the positive current is a current having a negative current value. Therefore, for example, when changing a reverse polarity welding current having a predetermined finite value to a positive polarity welding current having another finite value, it is said that the welding current I is decreased, and the positive polarity having a predetermined finite value. When the welding current is changed to a welding current of reverse polarity having another finite value, the welding current I is said to be increased.

また、溶接ワイヤ18に逆極性電流が流れる期間を期間T1と、正極性電流が流れる期間を期間T2とする(図2,3参照)。   Further, a period in which the reverse polarity current flows in the welding wire 18 is a period T1, and a period in which the positive current flows is a period T2 (see FIGS. 2 and 3).

以下、本実施形態のアーク溶接装置100を用いた交流アーク溶接について説明する。   Hereinafter, AC arc welding using the arc welding apparatus 100 of the present embodiment will be described.

図2に示す溶接電流Iが第4電流値I4に到達した時点から時点t2までの間では、定電流制御で溶接出力が制御される。また、図2に示すように、時点t1において溶接電流Iは零であり、時間の経過に伴い溶接電流Iを単調に増加させ、時点t2で第2電流値I2に到達させる(第1ステップ)。また、この期間では、時点taでの溶滴移行状態(a)に示すように、溶接ワイヤ18の先端が溶融し始めるが、溶滴21を形成するまでには到らない。また、この期間では、溶接電圧V及び溶接抵抗Rも単調に増加する。なお、時点t1から時点t2にかけて、溶接電流Iは所定の傾きαで単調に増加する。   The welding output is controlled by constant current control from the time point when the welding current I shown in FIG. 2 reaches the fourth current value I4 to the time point t2. Further, as shown in FIG. 2, the welding current I is zero at the time point t1, the welding current I is monotonously increased with time, and reaches the second current value I2 at the time point t2 (first step). . Further, during this period, as shown in the droplet transfer state (a) at the time point ta, the tip of the welding wire 18 starts to melt, but does not reach the formation of the droplet 21. In this period, the welding voltage V and the welding resistance R also monotonously increase. Note that the welding current I increases monotonously with a predetermined slope α from time t1 to time t2.

時点t2で、アーク制御部11は溶接出力の制御を定電圧制御に切り替える。このとき、図2に示すように、溶接電圧Vは、その移動平均が設定電圧Vsと等しくなるようにアーク制御部11で制御される。   At time t2, the arc control unit 11 switches the control of the welding output to the constant voltage control. At this time, as shown in FIG. 2, the welding voltage V is controlled by the arc control unit 11 so that the moving average becomes equal to the set voltage Vs.

また、溶接電流Iは第2電流値I2から連続的に減少するように制御され、時点t3で第3電流値I3に到る。また、時点t3から時間が経過するにつれて、溶接電流Iは連続的に増加するように制御され、第4電流値I4に到達する(第2ステップ)。   Further, the welding current I is controlled to continuously decrease from the second current value I2, and reaches the third current value I3 at time t3. Further, as time elapses from time t3, the welding current I is controlled to increase continuously and reaches the fourth current value I4 (second step).

時点t2から時点t3までの期間では、連続的に減少しているものの、溶接ワイヤ18を溶融させるのには十分な溶接電流Iが流れている。従って、時点tbでの溶滴移行状態(b)に示すように、時点t2から時点t3までの期間では、溶接ワイヤ18の先端に溶滴21が形成され、これが成長する。   In the period from the time point t2 to the time point t3, although continuously decreasing, a welding current I sufficient to melt the welding wire 18 flows. Therefore, as shown in the droplet transfer state (b) at the time point tb, during the period from the time point t2 to the time point t3, the droplet 21 is formed at the tip of the welding wire 18 and grows.

時点t3から溶接電流Iが連続的に増加する期間では、溶接ワイヤ18の先端に形成された溶滴21は、さらに成長し、時点tcでの溶滴移行状態(c)に示すように、溶滴21の上部にくびれが生じ始める。このような状態になるとアーク20のアーク長が長くなり溶接電圧Vが上昇し始める。また、溶接電圧Vの上昇に伴い、溶接抵抗Rも増加する。溶滴離脱検出部10は、溶接抵抗Rの時間変化をモニターしてアーク制御部11に出力しており、溶接抵抗Rの時間変化量が所定の値以上になると、アーク制御部11は溶滴21の離脱が開始したと判定し、極性切替部11aからの出力信号により、溶接ワイヤ18の極性が逆極性から正極性に切り替わる(時点t4)。さらに、時点t4から溶接出力の制御が定電流制御に切り替わり、溶接電流Iは第4電流値I4から単調に減少し、逆極性から零になり、さらに正極性になった後、時点t5で負の値である第1電流値I1に到達する(第4ステップ)。なお、時点t4から時点t5にかけて、溶接電流Iは所定の傾きβで単調に減少しており、時点t1から時点t2にかけての溶接電流Iの増加の傾きαの絶対値は上記の傾きβの絶対値よりも小さくなるように設定されている。   In a period in which the welding current I continuously increases from the time point t3, the droplet 21 formed at the tip of the welding wire 18 further grows, and as shown in the droplet transfer state (c) at the time point tc, Constriction begins to form at the top of the drop 21. In such a state, the arc length of the arc 20 becomes longer and the welding voltage V starts to rise. As the welding voltage V increases, the welding resistance R also increases. The droplet detachment detecting unit 10 monitors the time change of the welding resistance R and outputs it to the arc control unit 11. When the amount of time change of the welding resistance R exceeds a predetermined value, the arc control unit 11 21 is determined to have started to be released, and the polarity of the welding wire 18 is switched from the reverse polarity to the positive polarity by the output signal from the polarity switching portion 11a (time t4). Further, the control of the welding output is switched to the constant current control from the time t4, and the welding current I decreases monotonously from the fourth current value I4, changes from the reverse polarity to zero, and further becomes positive, and then becomes negative at the time t5. The first current value I1 that is the value of is reached (fourth step). Note that the welding current I decreases monotonously from the time t4 to the time t5 with a predetermined slope β, and the absolute value of the slope α of the increase in the welding current I from the time t1 to the time t2 is the absolute value of the slope β. It is set to be smaller than the value.

また、時点t2から時点t4までの期間では、溶接電流Iは、その出力波形が下に凸の曲線となるように制御され、かつ第3電流値I3と第4電流値I4との差分である電流変動値Itが所定の範囲に収まるように調整される。ここで、所定の範囲とは、時点t2から時点t4までの溶接電流Iの移動平均値または設定電流Isである中心値を中心として、当該中心値の±25%以上±45%以下の幅、より好ましくは中心値の±25%以上±30%以下の幅である。また、電流変動値Itは、リアクトル6のインダクタンス値と電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンス値との加算値を変更することで、具体的には、記憶部12に格納された電子リアクトルのインダクタンス値の中から適切な値を選択することで、上記の所定の範囲に収まるように調整される。   In the period from time t2 to time t4, the welding current I is controlled so that the output waveform becomes a downwardly convex curve, and is the difference between the third current value I3 and the fourth current value I4. The current fluctuation value It is adjusted so as to be within a predetermined range. Here, the predetermined range is a width of ± 25% or more and ± 45% or less of the center value centered on the moving average value of the welding current I from the time point t2 to the time point t4 or the center value that is the set current Is, More preferably, the width is within a range of ± 25% to ± 30% of the center value. Further, the current fluctuation value It is changed by adding the inductance value of the reactor 6 and the inductance value of the electronic reactor by the electronic reactor control, and specifically, the inductance value of the electronic reactor stored in the storage unit 12. By selecting an appropriate value from among the values, adjustment is made so as to be within the predetermined range.

また、時点t2から単調に減少していた溶接抵抗Rは、時点t4の直前で溶接電圧Vの上昇に伴い増加し始め、時点t4で急激に減少し、零になった後、時点t5で所定の値に到達する。   Further, the welding resistance R that has monotonously decreased from the time t2 starts to increase with the increase of the welding voltage V immediately before the time t4, decreases rapidly at the time t4, becomes zero, and then reaches a predetermined value at the time t5. The value of is reached.

時点t5から時点t6にかけて、溶接電流Iは第1電流値I1を維持するように制御され、この期間では、溶接電圧V及び溶接抵抗Rはほぼ一定となる(第5ステップ)。ここで、第1電流値I1は、設定電流Isまたは溶接ワイヤ18の送給量毎に予め実験的に求めた値に対応して設定されている。また、第1電流値I1の絶対値は、時点t2から時点t4までの期間における溶接電流Iよりも小さくなるように設定されている。また、この期間では、時点tdでの溶滴移行状態(d)に示すように、溶滴21が溶接ワイヤ18の先端から母材17に形成された溶融池22に落下し、溶滴21の離脱が完了する。時点t6から、溶接電流Iを傾きαで単調に増加させて、時点t7で零に到達させる(第1ステップ)。   From time t5 to time t6, the welding current I is controlled to maintain the first current value I1, and during this period, the welding voltage V and the welding resistance R are substantially constant (fifth step). Here, the first current value I1 is set corresponding to a value obtained experimentally in advance for each set current Is or each feed amount of the welding wire 18. The absolute value of the first current value I1 is set to be smaller than the welding current I in the period from the time point t2 to the time point t4. Also, during this period, as shown in the droplet transfer state (d) at time td, the droplet 21 falls from the tip of the welding wire 18 to the molten pool 22 formed in the base material 17, and the droplet 21 Exit is complete. From time t6, the welding current I is monotonously increased with a slope α, and reaches zero at time t7 (first step).

図2から明らかなように、時点t1から時点t4と時点t5との間の溶接電流Iが零となる時点までの期間が逆極性期間T1に相当し、時点t4と時点t5との間の溶接電流Iが零となる時点から時点t6経過後に溶接電流Iが零に到達する時点t7までの期間が逆極性期間T2に相当する。   As apparent from FIG. 2, the period from the time point t1 to the time point when the welding current I between the time point t4 and the time point t5 becomes zero corresponds to the reverse polarity period T1, and the welding between the time point t4 and the time point t5. The period from the time when the current I becomes zero to the time t7 when the welding current I reaches zero after the elapse of time t6 corresponds to the reverse polarity period T2.

また、逆極性期間T1とそれに続く正極性期間T2との和を溶接期間Tc(図2参照)とすると、本実施形態に示す交流アーク溶接は溶接期間Tcを1周期とし、この期間で溶接ワイヤ18から溶滴21を母材17に落下させて移行している。また、溶接期間Tcを連続的に繰り返すことで、言いかえると、逆極性期間T1と正極性期間T2とを交互に繰り返すことで、母材17に対する交流アーク溶接が行われる。   Further, assuming that the sum of the reverse polarity period T1 and the subsequent positive polarity period T2 is a welding period Tc (see FIG. 2), in the AC arc welding shown in the present embodiment, the welding period Tc is one cycle, and the welding wire is used in this period. The droplet 21 is dropped from 18 to the base material 17 and transferred. Further, by repeating the welding period Tc continuously, in other words, alternating arc welding is performed on the base material 17 by alternately repeating the reverse polarity period T1 and the positive polarity period T2.

なお、時点t5から時点t6までの期間は、逆極性期間T1に比べて短期間に、例えば、ある溶接周期Tcの時点t6から次の溶接周期Tcの時点t2までの期間よりも短くなるように設定されている。また、第1電流値I1の絶対値は、第3電流値I3よりも小さくなるように設定されている。   Note that the period from time t5 to time t6 is shorter than the reverse polarity period T1, for example, shorter than the period from time t6 in one welding cycle Tc to time t2 in the next welding cycle Tc. Is set. The absolute value of the first current value I1 is set to be smaller than the third current value I3.

[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係る交流アーク溶接の制御方法は、母材17に対して溶接ワイヤ18を正電位にする逆極性期間T1と母材17に対して溶接ワイヤ18を負電位にする正極性期間T2とを交互に繰り返して、母材17に対する交流アーク溶接を行う制御方法である。
[Effects]
As described above, the AC arc welding control method according to the present embodiment has the reverse polarity period T1 in which the welding wire 18 is positive with respect to the base material 17 and the negative potential with respect to the base material 17. This is a control method in which AC arc welding is performed on the base material 17 by alternately repeating the positive polarity period T2 to be performed.

この方法では、溶接ワイヤ18に流れる溶接電流Iを正極性の(負の)第1電流値I1から逆極性の(正の)第2電流値I2まで単調に増加させる第1ステップと、溶接電流Iを第2電流値I2から逆極性の(正の)第3電流値I3まで連続的に減少させ、その後、逆極性の(正の)第4電流値I4まで連続的に増加させるように制御する第2ステップと、溶接ワイヤ18の先端に形成された溶滴21の離脱開始を検出する第3ステップと、溶滴21の脱離開始を検出した後に溶接電流Iを第4電流値I4から第1電流値I1まで単調に減少させる第4ステップと、第1電流値I1を所定の期間保持するように溶接電流Iを制御する第5ステップと、を逆極性期間T1と正極性期間T2との和である溶接期間Tc中に実行している。また、第5ステップの実行中に、溶滴21の離脱を完了させる。   In this method, the first step of monotonously increasing the welding current I flowing through the welding wire 18 from the positive (negative) first current value I1 to the reverse polarity (positive) second current value I2, and the welding current Control is performed so that I is continuously decreased from the second current value I2 to the reverse polarity (positive) third current value I3 and then continuously increased to the reverse polarity (positive) fourth current value I4. A second step of detecting the start of detachment of the droplet 21 formed at the tip of the welding wire 18, and a welding current I from the fourth current value I4 after detecting the start of detachment of the droplet 21. A fourth step of monotonously decreasing to the first current value I1, and a fifth step of controlling the welding current I so as to hold the first current value I1 for a predetermined period, and a reverse polarity period T1 and a positive polarity period T2 It is executed during the welding period Tc which is the sum of Further, during the execution of the fifth step, the detachment of the droplet 21 is completed.

本実施形態によれば、逆極性期間T2で実行される第2ステップ中に、母材17に入熱することでアーク20が安定するとともに、母材17に深い溶け込みが形成され、安定した溶融池22が形成される。   According to this embodiment, the arc 20 is stabilized by heat input to the base material 17 during the second step executed in the reverse polarity period T2, and a deep penetration is formed in the base material 17 so that stable melting is achieved. A pond 22 is formed.

また、第1ステップ及び第2ステップを実行することで、溶接ワイヤ10を溶融させて、その先端に溶滴21を形成し、さらにこの溶滴21を成長させることができる。また、所定の大きさに成長した溶滴21の上部にくびれを生じさせることができる。また、このようにすることで、溶滴21の離脱を促進することができる。   Moreover, by performing the first step and the second step, the welding wire 10 can be melted to form the droplet 21 at the tip, and the droplet 21 can be further grown. Moreover, a constriction can be produced in the upper part of the droplet 21 grown to a predetermined size. In addition, by doing so, the detachment of the droplets 21 can be promoted.

また、逆極性期間T2で実行される第3ステップで溶滴21の離脱開始を検出し、第4ステップで溶接電流Iを正極性の第1電流値I1まで減少させることで、溶滴21に作用するアーク反力を低減することができる。このことについて、さらに説明する。   In addition, in the third step executed in the reverse polarity period T2, the start of detachment of the droplet 21 is detected, and in the fourth step, the welding current I is reduced to the positive first current value I1, thereby causing the droplet 21 to The acting arc reaction force can be reduced. This will be further described.

良く知られているように、炭酸ガスを用いたアーク溶接では、母材17に入熱される逆極性状態でアーク反力が大きくなる(図3参照)。このアーク反力によって、溶滴21の母材17への落下が阻害され、溶滴21の離脱タイミングや回数がばらつくおそれがあった。   As is well known, in arc welding using carbon dioxide gas, the arc reaction force increases in a reverse polarity state where heat is input to the base material 17 (see FIG. 3). Due to this arc reaction force, the drop of the droplet 21 onto the base material 17 is obstructed, and there is a possibility that the timing and the number of times the droplet 21 is released vary.

一方、本実施形態によれば、溶滴21の離脱開始を検出した後に、溶接電流Iを単調に減少させて正極性にするため、溶接ワイヤ18が主に入熱されて、アーク反力が低減される。このため、溶滴21の離脱が促進される。また、溶接電流Iを所定の期間、正極性の第1電流値I1に保持すること、つまり、第5ステップを正極性期間T2中に実行することで、溶滴21の上部に形成されたくびれ部分の溶融が促進され、母材17に向けた溶滴21の離脱を完了させることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, after detecting the start of detachment of the droplet 21, the welding current 18 is monotonously decreased to be positive, so that the welding wire 18 is mainly heat input and the arc reaction force is increased. Reduced. For this reason, detachment of the droplet 21 is promoted. Further, by maintaining the welding current I at the positive first current value I1 for a predetermined period, that is, by executing the fifth step during the positive period T2, the constriction formed on the top of the droplet 21 is formed. The melting of the portion is promoted, and the detachment of the droplet 21 toward the base material 17 can be completed.

また、溶滴21の離脱開始が検出されるまでに、母材17には安定した溶融池22が形成されているため、落下した溶滴21は溶融池22で吸収され、スパッタの発生が抑制される。   In addition, since a stable molten pool 22 is formed in the base material 17 until the start of detachment of the droplet 21 is detected, the dropped droplet 21 is absorbed by the molten pool 22 and the occurrence of spatter is suppressed. Is done.

また、溶接速度が高速の場合、例えば、1m/min以上になる場合に、アーク反力が大きい状態で溶滴21を母材17に移行させようとすると、溶滴21が所望のタイミングで移行せず、溶融池22が形成される前に溶滴21が母材17に落下するおそれがあった。このような場合、大量のスパッタが発生し、溶接ビードの外観を損ねていた。また、前述したように、溶滴21の離脱タイミングが不安定となり、ビードのピッチや幅が不均一になってしまい、溶接ビードの外観を損ね、場合によっては溶接不良を引き起こすおそれがあった。   Further, when the welding speed is high, for example, when it is 1 m / min or more, if the droplet 21 is transferred to the base material 17 in a state where the arc reaction force is large, the droplet 21 moves at a desired timing. Otherwise, there was a risk that the droplet 21 would fall on the base material 17 before the molten pool 22 was formed. In such a case, a large amount of spatter was generated and the appearance of the weld bead was impaired. Further, as described above, the timing of detachment of the droplets 21 becomes unstable, the bead pitch and width become non-uniform, and the appearance of the weld bead is impaired.

一方、本実施形態によれば、溶接速度を高めても、溶滴21の離脱タイミングを一定に保つことができ、母材17にピッチや幅が一定で外観の良好な溶接ビードを形成することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, even when the welding speed is increased, the timing of detachment of the droplets 21 can be kept constant, and a weld bead having a good pitch and width and a good appearance can be formed on the base material 17. Can do.

なお、正極性の状態で溶滴21を成長させると、主に溶接ワイヤ18に入熱されるため、母材17に溶融池22が形成されにくく、溶接ワイヤ18の溶融だけが進行するため、母材17溶接ワイヤ18との間に形成されるアーク20が不安定になるとともに、母材17に対して安定した溶け込みを得るのが困難となる。   When the droplet 21 is grown in the positive polarity state, heat is mainly input to the welding wire 18, so that the molten pool 22 is hardly formed on the base material 17 and only the melting of the welding wire 18 proceeds. The arc 20 formed between the material 17 and the welding wire 18 becomes unstable, and it becomes difficult to obtain a stable penetration into the base material 17.

また、第1ステップの実行中に溶接ワイヤ18の先端が溶融し始め、第2ステップの溶接電流Iが連続的に減少する期間(図2,3に示す時点t2から時点t3までの期間)では、溶接ワイヤ18の先端に形成された溶滴21が成長する。さらに第2ステップの溶接電流Iが連続的に増加する期間(図2,3に示す時点t3から時点t4までの期間)では、溶滴21の上部にくびれが形成される。   Further, during the period in which the tip of the welding wire 18 begins to melt during the execution of the first step and the welding current I in the second step continuously decreases (period from time t2 to time t3 shown in FIGS. 2 and 3). The droplet 21 formed at the tip of the welding wire 18 grows. Further, in a period during which the welding current I in the second step continuously increases (a period from time t3 to time t4 shown in FIGS. 2 and 3), a constriction is formed on the top of the droplet 21.

また、第2ステップで溶接電流Iの出力波形は下に凸の曲線であることが好ましい。   Further, it is preferable that the output waveform of the welding current I in the second step is a downwardly convex curve.

溶接電流Iをこのように制御することで、特に、電流変動幅Itを制御することで、溶接ワイヤ18の先端で溶滴21が成長する時には溶接電流Iを小さくし、溶滴21の上部にくびれを生じさせるときには溶接電流Iを大きくすることが可能となる。   By controlling the welding current I in this way, in particular, by controlling the current fluctuation width It, when the droplet 21 grows at the tip of the welding wire 18, the welding current I is reduced and is formed above the droplet 21. When the constriction is caused, the welding current I can be increased.

電流変動幅Itが大きすぎると、溶滴21が成長する時の溶接ワイヤ18への入熱量が不足する。そのため、溶滴21の成長が不十分となり、溶滴21が離脱する前に溶接ワイヤ18の先端と母材17とが短絡するおそれがある。このような状態になると、アーク20が不安定となるとともにスパッタが発生して溶接ビードの外観を損ねてしまう。   If the current fluctuation width It is too large, the amount of heat input to the welding wire 18 when the droplet 21 grows is insufficient. Therefore, the growth of the droplet 21 becomes insufficient, and the tip of the welding wire 18 and the base material 17 may be short-circuited before the droplet 21 is detached. In such a state, the arc 20 becomes unstable and spatter is generated and the appearance of the weld bead is impaired.

また、電流変動幅Itが小さすぎると、溶滴21が所望のサイズよりも大きくなったり、また溶滴21が成長するときのアーク反力が大きくなったりする。溶滴21が大きくなりすぎると、逆極性期間T1で溶滴21が落下するおそれがあり、溶接ビードのピッチが安定しない。また、アーク反力が大きすぎると、溶滴21が溶接ワイヤ18に向かって押し戻されるため、アーク20が不安定となるとともに、溶滴21が落下直前あるいは落下途中に飛散しスパッタが発生してしまう。   On the other hand, if the current fluctuation width It is too small, the droplet 21 becomes larger than a desired size, or the arc reaction force when the droplet 21 grows increases. If the droplet 21 becomes too large, the droplet 21 may drop in the reverse polarity period T1, and the pitch of the weld beads is not stable. On the other hand, if the arc reaction force is too large, the droplet 21 is pushed back toward the welding wire 18, so that the arc 20 becomes unstable, and the droplet 21 scatters immediately before or during the fall, resulting in spattering. End up.

本実施形態によれば、前述したように、第2ステップで溶接電流Iの出力波形が下に凸の曲線になるように制御することで、上記の不具合が発生するのを抑制できる。   According to the present embodiment, as described above, the occurrence of the above-described problem can be suppressed by controlling the output waveform of the welding current I to be a downwardly convex curve in the second step.

また、特許文献1に開示した従来技術では、主にアルミニウム材の溶接を対象とし、溶け込み部が浅く、余盛り部の大きいビードの形成を目的としている。つまり、薄板溶接を対象としている。そのため、母材の溶け落ちを防止するため、母材への入熱を抑えた状態で溶接ワイヤへの入熱を増加させて溶滴を成長させる必要があった。このことにより、正極性期間を長くするか、または正極性電流を大きくする必要があった。   The prior art disclosed in Patent Document 1 mainly targets welding of an aluminum material, and aims at forming a bead having a shallow penetration portion and a large surplus portion. That is, it is intended for thin plate welding. Therefore, in order to prevent the base metal from being melted down, it is necessary to increase the heat input to the welding wire while growing the heat input to the base material to grow the droplets. Accordingly, it is necessary to lengthen the positive polarity period or increase the positive current.

一方、本実施形態の交流アーク溶接では、軟鋼あるいは高張力鋼からなる厚板溶接を対象としており、溶け込み部は深く、余盛り部の小さいフラットなビード形成を目的としている。そのため、母材17への入熱が大きくなるよう逆極性期間T1を長くする一方、正極性期間T2は溶滴21の離脱のみに用いるため、短期間で溶接電流Iの電流値(=第1電流値I1)が小さくなるように制御を行っている。   On the other hand, the AC arc welding of the present embodiment is intended for thick plate welding made of mild steel or high-tensile steel, and is intended to form a flat bead with a deep penetration portion and a small surplus portion. Therefore, while the reverse polarity period T1 is lengthened so that the heat input to the base material 17 is increased, the positive polarity period T2 is used only for the detachment of the droplets 21, so that the current value of the welding current I (= first) Control is performed so that the current value I1) becomes smaller.

逆極性期間T1は、2msec以上、12msec以下であることが好ましい。   The reverse polarity period T1 is preferably 2 msec or more and 12 msec or less.

逆極性期間T1が2msecより小さくなると、母材17への入熱が不足し、また、溶接ワイヤ10の先端に形成された溶滴21が十分に成長しないため、アーク20が安定して維持されず、所望の溶け込み深さの確保及び外観の良好な溶接ビードの形成が困難となる。一方、逆極性期間T1が12msecより大きくなると、アーク反力が大きい期間が長くなるため、溶滴21が所定の溶接期間Tcで安定して離脱しなくなる。そのため、高速溶接時のアーク20が安定せず。スパッタが増加すると共に、ビード幅の不均一が生じて、外観の良好な溶接ビードの形成が困難となる。   When the reverse polarity period T1 is less than 2 msec, the heat input to the base material 17 is insufficient, and the droplets 21 formed at the tip of the welding wire 10 do not grow sufficiently, so that the arc 20 is stably maintained. Therefore, it becomes difficult to secure a desired penetration depth and to form a weld bead having a good appearance. On the other hand, when the reverse polarity period T1 is longer than 12 msec, the period during which the arc reaction force is large becomes longer, and thus the droplet 21 is not stably detached during the predetermined welding period Tc. For this reason, the arc 20 during high-speed welding is not stable. As the spatter increases, the bead width becomes non-uniform, and it becomes difficult to form a weld bead with good appearance.

また、正極性期間T2のうち、第1電流値I1を保持する期間、つまり、図2,3に示す時点t5から時点t6までの期間は、0.3msec以上、1.5msec以下であることが好ましく、より好ましくは0.5msec以上、0.8msec以下である。   Further, in the positive polarity period T2, the period during which the first current value I1 is held, that is, the period from the time point t5 to the time point t6 shown in FIGS. Preferably, it is 0.5 msec or more and 0.8 msec or less.

当該期間が0.3msec未満であると、溶接ワイヤ18および溶滴21にかかるアーク反力が小さい期間が短くなり、溶滴21の離脱促進効果が鈍化する。このため、溶滴21の離脱が不安定になり、溶接ビードの形成が不安定になる。また、1.5msecより大きい場合は、溶接ワイヤ18への過剰な入熱により溶滴21が所望のサイズより大きくなり過ぎ成長してしまうため溶滴21の離脱が安定せず、この期間中に溶滴21の離脱が完了しない場合があり、アーク20が不安定となり、溶滴21の離脱時のスパッタが増加する。   When the said period is less than 0.3 msec, the period when the arc reaction force concerning the welding wire 18 and the droplet 21 is small becomes short, and the separation promotion effect of the droplet 21 is blunted. For this reason, the detachment of the droplet 21 becomes unstable, and the formation of the weld bead becomes unstable. On the other hand, if it is longer than 1.5 msec, the droplet 21 grows larger than the desired size due to excessive heat input to the welding wire 18, so that the separation of the droplet 21 is not stable. The detachment of the droplet 21 may not be completed, the arc 20 becomes unstable, and the spatter at the time of detachment of the droplet 21 increases.

また、第1電流値I1は、30A以上、200A以下であることが好ましく、より好ましくは100A以下である。   The first current value I1 is preferably 30 A or more and 200 A or less, and more preferably 100 A or less.

第1電流値I1が30A未満の場合は、アーク反力の低減効果が小さいため、溶滴21の離脱促進効果があまり得られず、時点t5から時点t6までの期間で溶滴21の離脱が完了しないおそれがある。   When the first current value I1 is less than 30 A, the effect of reducing the arc reaction force is small, so that the effect of promoting the detachment of the droplet 21 is not obtained so much, and the detachment of the droplet 21 occurs during the period from time t5 to time t6. May not complete.

一方、第1電流値I1が200Aより大きい場合は、溶滴21の上部に形成されたくびれ部分だけでなく、溶接ワイヤ18の先端側の全体が大きく溶融して溶滴21が一気に大きくなり、溶滴21の離脱が正常に完了しないおそれがある。また、このような状態では、アーク20が不安定となる。   On the other hand, when the first current value I1 is larger than 200A, not only the constricted portion formed on the top of the droplet 21, but also the entire tip of the welding wire 18 is melted greatly, and the droplet 21 becomes large at once. There is a possibility that the detachment of the droplet 21 may not be completed normally. In such a state, the arc 20 becomes unstable.

また、第3ステップでは、溶接電圧Vと溶接電流Iとの比である溶接抵抗Rの時間変化量に基づいて、溶滴21の離脱開始を検出している。なお、溶接電圧Vの時間変化量に基づいて、溶滴21の離脱開始を検出するようにしてもよい。   Further, in the third step, the start of detachment of the droplet 21 is detected based on the time change amount of the welding resistance R, which is the ratio of the welding voltage V and the welding current I. The start of detachment of the droplet 21 may be detected based on the amount of change in the welding voltage V over time.

溶滴21が落下して母材17に移行する状態において、アーク長の変動に対して溶接電圧Vは敏感に反応して変化する。このため、溶接電圧Vの時間変化量または溶接電圧Vの絶対値に基づいて溶滴23の離脱を検出すると、溶接電圧Vの微細な変動である脈動による誤検出を生じるおそれがある。一方、溶接抵抗Rは、溶接電圧Vの脈動に関して敏感ではなく、緩やかに変化するため、溶接抵抗Rの時間変化量に基づいて、溶滴21の離脱開始を検出することで、誤検出の発生を抑制する事ができる。また、上記脈動の影響が少ないため、溶滴21の離脱開始を検出に関する溶接抵抗Rの時間変化量の閾値を小さく設定する事が可能である。そのため、溶接電圧Vやその時間変化量に比べて、溶滴21の離脱開始を早期にかつ正確に検出することが可能となる。   In a state where the droplet 21 falls and moves to the base material 17, the welding voltage V reacts and changes sensitively to the fluctuation of the arc length. For this reason, if the detachment of the droplet 23 is detected based on the amount of change in the welding voltage V over time or the absolute value of the welding voltage V, there is a risk of erroneous detection due to pulsation, which is a minute fluctuation of the welding voltage V. On the other hand, since the welding resistance R is not sensitive with respect to the pulsation of the welding voltage V and changes gradually, the detection of the start of the detachment of the droplet 21 based on the amount of change in the welding resistance R over time causes the occurrence of erroneous detection. Can be suppressed. Further, since the influence of the pulsation is small, it is possible to set the threshold value of the temporal change amount of the welding resistance R relating to the detection of the start of the detachment of the droplet 21 to be small. Therefore, it is possible to detect the start of the detachment of the droplet 21 early and accurately compared to the welding voltage V and the amount of change over time.

また、第2ステップでは、溶接電圧Vの出力を設定する設定電圧Vsに基づいて、溶接電圧Vを所定の値になるように制御し、第5ステップでは、溶接電流Iの出力を設定する設定電流Isまたは溶接ワイヤ18の送給量毎に予め求めた値に基づいて、第1電流値I1を設定するようにしている。   In the second step, the welding voltage V is controlled to be a predetermined value based on the set voltage Vs for setting the output of the welding voltage V. In the fifth step, the setting for setting the output of the welding current I is set. The first current value I1 is set based on the current Is or a value obtained in advance for each feed amount of the welding wire 18.

このように制御することで、母材17に主に入熱する期間では、定電圧制御によって外乱、例えば、溶接ワイヤ18の突き出し長さの変動や母材17の位置ずれ等の影響を抑制することができ、溶接ワイヤ18に主に入熱して溶滴21の離脱を完了させる期間では、設定電流Isまたは溶接ワイヤ18の送給量毎に求めた値に基づく所定の第1電流値I1を有する正極性電流を溶接ワイヤ18に流して、溶滴21のくびれ部分を安定して溶融でき、所望のタイミングで溶滴21の離脱を完了させることができる。   By controlling in this way, during a period in which heat is mainly input to the base material 17, the influence of disturbance, for example, fluctuation of the protruding length of the welding wire 18, position shift of the base material 17, and the like is suppressed by constant voltage control. In a period in which the welding wire 18 is mainly heated to complete the detachment of the droplets 21, a predetermined first current value I1 based on a set current Is or a value obtained for each feeding amount of the welding wire 18 is obtained. The constricted portion of the droplet 21 can be stably melted by flowing a positive current having the current to the welding wire 18, and the detachment of the droplet 21 can be completed at a desired timing.

なお、第2ステップでは、溶接ワイヤ18に電気的に接続されたリアクトル6のインダクタンス値と記憶部12に格納された電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンス値との加算値を変更することで、第3電流値I3と第4電流値I4との差である電流変動幅Itが設定電流Isを中心として上記の所定の範囲内になるように溶接電流Iを制御してもよい。   In the second step, by changing the added value of the inductance value of the reactor 6 electrically connected to the welding wire 18 and the inductance value of the electronic reactor by the electronic reactor control stored in the storage unit 12, The welding current I may be controlled so that the current fluctuation width It, which is the difference between the three current value I3 and the fourth current value I4, falls within the predetermined range with the set current Is as the center.

また、本実施形態における交流アーク溶接において、母材17に吹き付けられるシールドガスは、炭酸ガスを主成分とするガスであることが好ましい。   Moreover, in the alternating current arc welding in this embodiment, it is preferable that the shielding gas sprayed on the base material 17 is gas which has a carbon dioxide gas as a main component.

炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いる場合に、溶滴21に作用するアーク反力が大きくなるが、本実施形態の制御方法は、このアーク反力の影響を低減して、所望のタイミングで溶滴21を確実に母材17に移行させることができる。   The arc reaction force acting on the droplet 21 increases when a shield gas containing carbon dioxide as a main component is used. However, the control method of the present embodiment reduces the influence of the arc reaction force to achieve a desired timing. Thus, the droplet 21 can be reliably transferred to the base material 17.

また、母材17は、軟鋼または高張力鋼からなる厚板、例えば、3.2mm以上の板厚を有することが好ましい。   The base material 17 preferably has a thick plate made of mild steel or high-tensile steel, for example, a plate thickness of 3.2 mm or more.

このような母材17に対して、本実施形態の制御方法を適用して交流アーク溶接を行うことにより、母材17の溶け込みを十分に深くできるとともに、余盛り部の小さいフラットな溶接ビードを形成することができる。また、低スパッタで、かつピッチ及びビード幅が安定した外観が良好な溶接ビードを形成することができる。   By performing AC arc welding by applying the control method of the present embodiment to such a base material 17, the base material 17 can be sufficiently deeply melted, and a flat weld bead with a small surplus portion can be formed. Can be formed. Further, it is possible to form a weld bead having a low spatter and a good appearance with a stable pitch and bead width.

また、時点t1から時点t2にかけての溶接電流Iの変化の傾きαの絶対値は、時点t4から時点t5にかけての傾きβの絶対値よりも小さいことが好ましい。   In addition, the absolute value of the slope α of the change in the welding current I from the time point t1 to the time point t2 is preferably smaller than the absolute value of the slope β from the time point t4 to the time point t5.

溶接電流Iの増加の傾きαが大きくなると、溶接ワイヤ18に電流が一気に流れて赤熱し、溶融池21を押す力が大きくなりすぎてスパッタの発生が増加するおそれがある。また、溶接電流βの減少の傾きの絶対値を傾きαよりも大きくすると、溶接ワイヤ18に正極性電流が流れる期間が長くなりすぎ、アーク20が不安定になってしまう。   When the inclination α of the increase in the welding current I increases, the current flows through the welding wire 18 at a stroke and becomes red hot, and the force pushing the molten pool 21 becomes too large, which may increase the generation of spatter. Also, if the absolute value of the slope of decrease of the welding current β is made larger than the slope α, the period during which the positive current flows through the welding wire 18 becomes too long and the arc 20 becomes unstable.

(その他の実施形態)
なお、上記実施形態では、第5ステップの実行中に、溶滴21の離脱が完了するようにしたが、正極性期間T2における第4ステップの実行中に溶滴21の離脱が完了してもよい。第4ステップで、溶接電流Iを逆極性の第4電流値I4から正極性の第1電流値I1まで単調に減少させる過程で、溶滴に作用するアーク反力は減少される。よって、例えば、第2ステップで十分に成長した溶滴21が正極性期間T2における第4ステップの実行中に自重で落下しても、アーク反力で押し戻されて所定の位置以外に落下するおそれが小さく、また、溶融池22自体は既に形成されているため、スパッタの発生も抑制される。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the detachment of the droplet 21 is completed during the execution of the fifth step. However, even when the detachment of the droplet 21 is completed during the execution of the fourth step in the positive polarity period T2. Good. In the fourth step, the arc reaction force acting on the droplet is reduced in the process of monotonously decreasing the welding current I from the fourth current value I4 having the reverse polarity to the first current value I1 having the positive polarity. Therefore, for example, even if the droplet 21 sufficiently grown in the second step falls by its own weight during the execution of the fourth step in the positive polarity period T2, it may be pushed back by the arc reaction force and fall outside a predetermined position. In addition, since the molten pool 22 itself has already been formed, the occurrence of spatter is also suppressed.

本発明の交流アーク溶接の制御方法は、アーク反力の影響を低減しつつ、所望のタイミングで溶滴を離脱させることができるため、炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いるアーク溶接に適用する上で有用である。   The control method for AC arc welding according to the present invention is applicable to arc welding using a shielding gas containing carbon dioxide as a main component because the droplet can be detached at a desired timing while reducing the influence of the arc reaction force. It is useful to do.

1 入力電源
2 1次整流部
3 スイッチング部
4 トランス
5 2次整流部
6 リアクトル
7 駆動部
8 溶接電流検出部
9 溶接電圧検出部
10 溶滴離脱検出部
11 アーク制御部
11a 極性切替部
12 記憶部
13 溶接条件設定部
14 トーチ
15 チップ
17 母材
18 溶接ワイヤ
19 ワイヤ送給部
20 アーク
21 溶滴
22 溶融池

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input power supply 2 Primary rectification part 3 Switching part 4 Transformer 5 Secondary rectification part 6 Reactor 7 Drive part 8 Welding current detection part 9 Welding voltage detection part 10 Droplet separation detection part 11 Arc control part 11a Polarity switching part 12 Storage part 13 Welding condition setting unit 14 Torch 15 Tip 17 Base material 18 Welding wire 19 Wire feeding unit 20 Arc 21 Droplet 22 Molten pool

Claims (12)

母材に対して溶接ワイヤを正電位にする逆極性期間と前記母材に対して前記溶接ワイヤを負電位にする正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流アーク溶接の制御方法であって、
前記溶接ワイヤに流れる溶接電流を正極性の第1電流値から逆極性の第2電流値まで単調に増加させる第1ステップと、
前記溶接電流を前記第2電流値から逆極性の第3電流値まで連続的に減少させ、その後、逆極性の第4電流値まで連続的に増加させるように制御する第2ステップと、
前記溶接ワイヤの先端に形成された溶滴の離脱開始を検出する第3ステップと、
前記溶滴の脱離開始を検出した後に、前記溶接電流を逆極性の前記第4電流値から正極性の前記第1電流値まで単調に減少させる第4ステップと、
所定の期間、前記正極性期間において前記第1電流値を保持するように前記溶接電流を制御する第5ステップと、を前記逆極性期間と前記正極性期間との和である溶接期間中に実行し、
前記正極性期間においての前記第4ステップまたは前記第5ステップの実行中に、前記溶滴の離脱を完了させることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
This is a control method for AC arc welding in which welding is performed by alternately repeating a reverse polarity period in which a welding wire is positive with respect to a base material and a positive polarity period in which the welding wire is negative with respect to the base material. And
A first step of monotonically increasing a welding current flowing through the welding wire from a first current value of positive polarity to a second current value of opposite polarity;
A second step of controlling the welding current to continuously decrease from the second current value to a third current value of reverse polarity and then to continuously increase to a fourth current value of reverse polarity;
A third step of detecting the start of detachment of the droplet formed on the tip of the welding wire;
A fourth step of monotonously decreasing the welding current from the fourth current value of reverse polarity to the first current value of positive polarity after detecting the start of desorption of the droplet;
A fifth step of controlling the welding current so as to maintain the first current value in the positive polarity period for a predetermined period is executed during a welding period that is a sum of the reverse polarity period and the positive polarity period. And
The control method for AC arc welding, wherein the detachment of the droplet is completed during the execution of the fourth step or the fifth step in the positive polarity period.
請求項1に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第2ステップでの前記溶接電流の出力波形は下に凸の曲線であることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of AC arc welding according to claim 1,
The control method of AC arc welding, wherein an output waveform of the welding current in the second step is a downwardly convex curve.
請求項1または2に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第2及び第3ステップは前記逆極性期間中に実行され、
前記第5ステップは前記正極性期間中に実行されることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of AC arc welding according to claim 1 or 2,
The second and third steps are performed during the reverse polarity period;
The AC arc welding control method, wherein the fifth step is executed during the positive polarity period.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第1ステップの実行中に前記溶接ワイヤの先端が溶融し始め、前記第2ステップの前記溶接電流が連続的に減少する期間では、前記溶接ワイヤの先端に形成された溶滴が成長することを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of AC arc welding according to any one of claims 1 to 3,
During the first step, the tip of the welding wire starts to melt, and the droplet formed at the tip of the welding wire grows during a period in which the welding current in the second step continuously decreases. A control method of AC arc welding characterized by the above.
請求項4に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第2ステップの前記溶接電流が連続的に増加する期間では、前記溶滴の上部にくびれが形成されることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of AC arc welding according to claim 4,
A control method for AC arc welding, wherein a constriction is formed on an upper portion of the droplet during a period in which the welding current in the second step continuously increases.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第3ステップでは、溶接電圧の時間変化量または前記溶接電圧と前記溶接電流から得られる溶接抵抗の時間変化量に基づいて、前記溶滴の離脱開始を検出することを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claim 1 thru | or 5,
In the third step, the AC arc welding is characterized in that the start of the drop of the droplet is detected based on the time change amount of the welding voltage or the time change amount of the welding resistance obtained from the welding voltage and the welding current. Control method.
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第2ステップでは、溶接電圧の出力を設定する設定電圧に基づいて、前記溶接電圧を所定の値になるように制御し、
前記第5ステップでは、前記溶接電流の出力を設定する設定電流または前記溶接ワイヤの送給量毎に予め求めた値に基づいて、前記第1電流値を設定することを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claim 1 thru | or 6,
In the second step, based on a set voltage for setting the output of the welding voltage, the welding voltage is controlled to be a predetermined value,
In the fifth step, the first electric current value is set based on a preset current for setting the output of the welding current or a value obtained in advance for each feed amount of the welding wire. Control method.
請求項7に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第2ステップでは、前記溶接ワイヤに電気的に接続されたリアクトルのインダクタンス値と電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンス値との加算値を変更することで、前記第3電流値と前記第4電流値との差が所定の範囲内になるように前記溶接電流を制御することを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of AC arc welding according to claim 7,
In the second step, the third current value and the fourth current are changed by changing an addition value of the inductance value of the reactor electrically connected to the welding wire and the inductance value of the electronic reactor by the electronic reactor control. A control method for AC arc welding, wherein the welding current is controlled so that a difference from a value falls within a predetermined range.
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記正極性期間のうち前記第1電流値を保持する期間は、0.3msec以上、1.5msec以下であることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claim 1 thru | or 8,
The period for holding the first current value in the positive polarity period is 0.3 msec or more and 1.5 msec or less.
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記第1電流値は、30A以上、200A以下であることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claim 1 thru | or 9,
The control method of AC arc welding, wherein the first current value is 30A or more and 200A or less.
請求項1ないし10のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記母材に吹き付けられるシールドガスは、炭酸ガスを主成分とするガスであることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claim 1 thru | or 10,
The control method of AC arc welding, wherein the shielding gas blown onto the base material is a gas mainly composed of carbon dioxide.
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の交流アーク溶接の制御方法において、
前記母材は、軟鋼または高張力鋼からなる厚板であることを特徴とする交流アーク溶接の制御方法。
In the control method of the alternating current arc welding of any one of Claims 1 thru | or 11,
The control method of AC arc welding, wherein the base material is a thick plate made of mild steel or high-tensile steel.
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