JP2815301B2 - Stud welding quality judgment method - Google Patents

Stud welding quality judgment method

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JP2815301B2 JP29203893A JP29203893A JP2815301B2 JP 2815301 B2 JP2815301 B2 JP 2815301B2 JP 29203893 A JP29203893 A JP 29203893A JP 29203893 A JP29203893 A JP 29203893A JP 2815301 B2 JP2815301 B2 JP 2815301B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスタッド溶接に関し、特
にスタッド溶接部の融合不良等の欠陥を検出してその品
質の判定を行う方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to stud welding and, more particularly, to a method for detecting defects such as poor fusion of stud welds and judging their quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常スタッド溶接を行うに際し、スタッ
ド棒を被溶接材に接合する過程で、種々な要因によって
溶着不良が発生する場合がある。かゝる溶接部の溶着不
良をスタッド溶接中に判別する方法として特開昭49−
127840号公報が開示されている。この方法は溶接
不良の一次要因としてアーク電流又はアーク電圧の安定
性を捕え、アーク電流及びアーク電圧を検出して、設定
時間内における電流値が所定値以上のとき、又は電圧値
が所定値以下のときに電流リレー又は電圧リレーを作動
させて溶着不良を検出している。
2. Description of the Related Art In performing stud welding, welding defects may occur due to various factors in a process of joining a stud rod to a material to be welded. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 49-4978 discloses a method for judging poor welding of such welds during stud welding.
No. 127840 is disclosed. This method captures the stability of the arc current or arc voltage as a primary factor of welding failure, detects the arc current and arc voltage, and when the current value within a set time is equal to or greater than a predetermined value, or when the voltage value is equal to or less than a predetermined value. In this case, the current relay or the voltage relay is operated to detect the welding failure.

【0003】又、同様の技術が特開昭63−16507
7号公報で開示されている。この方法はスタッド溶接中
のスタッドの軸方向の移動量を検出し、これを常にモニ
タリングして移動量不足による不良継手を直ちに検知す
る方法である。
A similar technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-16507.
No. 7 discloses this. This method is a method of detecting an axial movement amount of a stud during stud welding, constantly monitoring the movement amount, and immediately detecting a defective joint due to an insufficient movement amount.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術は不良
継手の検出に一応の効果を発揮することができるが、接
合部の融合不良欠陥を検出することが困難であった。か
ゝる融合不良欠陥は図4に示すように接合部15内部に
亀裂16が形成されているもので、将来、この亀裂から
接合部の破損が生ずる恐れがある。
The above-mentioned prior art can exert a certain effect in detecting a defective joint, but it has been difficult to detect a fusion defect at a joint. Such a defective fusion defect has a crack 16 formed inside the joint portion 15 as shown in FIG. 4, and there is a possibility that the joint portion may be damaged from this crack in the future.

【0005】上記の欠陥は特開昭49−127840号
公報に示すような電圧リレーによっては検出されず、ま
たスタッド軸の移動量を十分与えてもかゝる欠陥を除去
することができないので、特開昭63−165077号
公報で示すような移動量の検出だけでは上記欠陥を認知
することはできなかった。本発明はこのような融合不良
欠陥を検出し、適格に継手不良を判断できる方法を提供
することを目的とする。
The above-mentioned defect is not detected by a voltage relay as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-127840, and such a defect cannot be removed even if the amount of movement of the stud shaft is sufficiently given. The above defect could not be recognized only by detecting the movement amount as disclosed in JP-A-63-165077. An object of the present invention is to provide a method capable of detecting such a fusion defect and judging a joint defect appropriately.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下のスタッド溶接部の品質判定方法を提
供する。すなわち、本発明の要旨は、被溶接とスタッド
棒の先端でアークを発生させ、溶融プールを形成したの
ち該スタッド棒を前記溶融プールに押込んで溶接するに
際し、前記スタッド棒の軸方向の移動状態を検出すると
ともに該スタッド棒の押込みが開始される直前のアーク
電圧を検出し、かゝるスタッド棒の押込み時のアーク電
圧をモニターすることによりスタッド溶接部の品質を判
定する方法にあり、特に前記スタッド棒の押込み開始前
0.3秒以内のアーク電圧を検出し、該アーク電圧の値
が零であることをモニターしたとき、その溶接部分を溶
接不良と判定する品質判定方法にある。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following method for determining the quality of a stud weld. That is, the gist of the present invention is that an arc is generated at the tip of the stud rod to be welded and the molten pool is formed, and then, when the stud rod is pushed into the molten pool and welded, the axial movement state of the stud rod is set. In the method of detecting the arc voltage immediately before the pressing of the stud bar is started and detecting the arc voltage at the time of pressing the stud bar, the quality of the stud welding portion is determined by monitoring the arc voltage. An arc voltage within 0.3 seconds before the start of pushing of the stud bar is detected, and when it is monitored that the value of the arc voltage is zero, the quality of the weld is determined to be a poor weld.

【0007】[0007]

【作用】本発明者らはスタッド棒溶接部の上記融合不良
欠陥の要因について種々検討した結果、該欠陥がスタッ
ド棒の溶融プールへ押込まれる直前にアーク電圧が零近
くになった場合に生ずることを知見し、本発明を完成し
たのである。すなわち、スタッド溶接において、被溶接
材とスタッド棒との間にアークを発生して両者間に溶融
プールを形成し、しかるのち、スタッド棒を該溶融プー
ルに押込んで接合するに当り、該スタッド棒を溶融プー
ルに押込む際に所定値のアーク電圧がスタッド棒の押込
みと同時に降下し、スタッド棒の溶融プールが接触した
ときにアーク電圧が零になる場合には前述の融合不良欠
陥は生じない。
The inventors of the present invention have conducted various studies on the cause of the above-mentioned defective fusion defect in the stud rod welding portion. As a result, the defect occurs when the arc voltage becomes close to zero immediately before the defect is pushed into the molten pool of the stud rod. This led to the completion of the present invention. That is, in stud welding, an arc is generated between the material to be welded and the stud bar to form a molten pool therebetween, and then, when the stud bar is pushed into the molten pool and joined, the stud bar is When the arc voltage of a predetermined value is lowered simultaneously with the pushing of the stud bar when the stud bar is pushed into the molten pool, and the arc voltage becomes zero when the molten pool of the stud bar comes into contact, the above-described defective fusion defect does not occur. .

【0008】しかるに、スタッド棒が溶融プールに押込
まれる直前に、たとえば溶融プールが垂れ下ってスタッ
ド棒と連結(短絡)したようなときには(このような現
象は特に横向き太径スタッド棒溶接の場合にしばしば生
ずる。)、短絡電流は流れるもののアーク電圧が零にな
ってアークが発生しなくなる。かゝる状態になると溶融
プールの外周部が冷却されて溶融プール表面に凝固域が
生成されるが、このような溶融プールにスタッド棒を押
込むと、図4に示すように上記凝固域ではスタッド棒は
融合せず接合部15に亀裂16が形成される。
However, immediately before the stud rod is pushed into the molten pool, for example, when the molten pool hangs down and is connected (short-circuited) to the stud rod (this phenomenon is particularly encountered in the case of a laterally large diameter stud rod welding). ), The short-circuit current flows, but the arc voltage becomes zero and no arc is generated. In such a state, the outer peripheral portion of the molten pool is cooled, and a solidified region is generated on the surface of the molten pool. When a stud rod is pushed into such a molten pool, as shown in FIG. The stud bars do not fuse, and a crack 16 is formed in the joint 15.

【0009】このようにして上記亀裂16が形成される
のはスタッド棒が溶融プールに押込まれる直前、好まし
くは少くとも0.3秒以内におけるアーク電圧が零にな
る場合である。この時間以前のアーク発生中にスタッド
棒と溶融プールが短絡してもその後再度アークが発生す
る場合が多く、このような場合には融合不良欠陥は生じ
ない。
The crack 16 is thus formed when the arc voltage becomes zero immediately before the stud rod is pushed into the molten pool, preferably within at least 0.3 seconds. Even if the stud bar and the molten pool are short-circuited during the arc generation before this time, an arc is often generated again thereafter, and in such a case, a defective fusion defect does not occur.

【0010】したがって上記融合不良欠陥を確実に発見
するにはスタッド棒押込み時間を正確に把握する必要が
ある。このように本発明ではスタッド棒の移動状態の検
出とアーク電圧の検出が必須要件となる。すなわち、接
合部の融合不良欠陥を検出するにはアーク発生中のスタ
ッド棒の軸方向の移動状態を検出し、該スタッド棒の溶
融プールへの押込みが開始される直前のアーク電圧を検
出してアーク電圧の変動をモニターする必要があるので
ある。
[0010] Therefore, in order to surely find the defective fusion defect, it is necessary to accurately grasp the stud bar pushing time. Thus, in the present invention, detection of the moving state of the stud bar and detection of the arc voltage are essential requirements. That is, in order to detect a fusion defect defect at the joint, the axial movement state of the stud bar during arc generation is detected, and the arc voltage immediately before the pushing of the stud bar into the molten pool is detected. It is necessary to monitor the fluctuation of the arc voltage.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を図面に基づき更に説明する。
図1に本発明を実施する回路のブロックダイヤグラフを
示す。スタッドガン2にセットされたスタッド棒3は制
御装置7によって被溶接材1への押込み、引上げが制御
され、また、上記スタッド棒3のかゝる動きは連結板4
を介してスタッドガン内に設けられているポテンショメ
ータ6の軸5に連動されている。したがってスタッド棒
3の動きはこのポテンショメータ6で検出される。すな
わちポテンショメータ6には定電圧電源61が与えられ
ているので、スタッド棒の動きは電圧値としてモニタリ
ング装置11のA/D変換器12のCH 1 に取込まれ
る。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 shows a block diagram of a circuit embodying the present invention.
Show. Stud bar 3 set in stud gun 2 is controlled
Pushing and pulling into the workpiece 1 is controlled by the control device 7
Also, the stud bar 3 is moved by the connecting plate 4
Potentiometer provided in the stud gun via
And is linked to the axis 5 of the motor 6. Therefore stud rod
3 is detected by the potentiometer 6. sand
That is, the potentiometer 6 is provided with a constant voltage power supply 61.
The movement of the stud bar is monitored as a voltage value.
Of the A / D converter 12 of the switching device 11 1Taken into
You.

【0012】被溶接材1とスタッド棒3の間にアークを
発生させるため溶接電源8が被溶接材とスタッドガンに
連結されている。該溶接電源のオン・オフは制御装置7
によって行われる。溶接電源とスタッドガンとの間の回
路にシャント9が設けられ、該シャントとアンプ10を
介してアーク電流値がモニターリング装置11のA/D
変換器12のCH2 に取込まれる。
A welding power source 8 is connected to the workpiece and the stud gun for generating an arc between the workpiece 1 and the stud bar 3. The on / off of the welding power source is controlled by the control device 7.
Done by A shunt 9 is provided in a circuit between the welding power source and the stud gun, and the arc current value is monitored by the A / D of the monitoring device 11 via the shunt and the amplifier 10.
It is taken into CH 2 of converter 12.

【0013】また、アーク電圧値は溶接電源8の+−端
子より直接モニターリング装置11のA/D変換器12
のCH3 に取込まれる。また、制御装置7とモニターリ
ング装置11のI−O ポート14が連結されており、
制御装置7からの測定スタート信号がI−O ポート1
4に入ると、中央演算装置13を介してモニターリング
が開始される。
The arc voltage value is directly supplied from the +/- terminals of the welding power source 8 to the A / D converter 12 of the monitoring device 11.
CH 3 Further, the control device 7 and the IO port 14 of the monitoring device 11 are connected,
The measurement start signal from the control device 7 is the I / O port 1
At 4, monitoring is started via the central processing unit 13.

【0014】以上の装置および回路において、制御装置
7の指令でスタッドガン2はスタッド棒3を被溶接物1
へ押しつけ、所定時間経過後スタッド棒3を所定距離引
上げ、アークを発生させる。アークが所定時間発生して
スタッド棒3と被溶接物1が溶融し、溶融プールが形成
されたあと、スタッド棒を被溶接物へ押込み溶融プール
内において両者を溶着する。
In the above-described apparatus and circuit, the stud gun 2 moves the stud rod 3 to the work 1
After a predetermined time has elapsed, the stud bar 3 is pulled up a predetermined distance to generate an arc. After an arc is generated for a predetermined time and the stud bar 3 and the work 1 are melted to form a molten pool, the stud bar is pushed into the work to be welded in the molten pool.

【0015】スタッド棒3の引上げ押込みの動きはいず
れも制御装置の指令に基づいて行われるが、スタッド棒
の引上げ開始より少し前に前記制御装置から測定スター
ト指令がモニターリング装置へ伝達され、上記スタッド
棒の動作に伴うアーク電流値、電圧値およびスタッド棒
の動き(ポテンショメーターから入力した電圧信号が移
動距離に換算される)が測定されモニターリング画面に
表示される。
The movement of pulling and pushing the stud bar 3 is performed based on a command from the control device. A measurement start command is transmitted from the control device to the monitoring device a little before the start of pulling up the stud bar. The arc current value, the voltage value, and the movement of the stud bar (the voltage signal input from the potentiometer is converted into the moving distance) accompanying the operation of the stud bar are measured and displayed on the monitoring screen.

【0016】図2および図3はパイプにスタッド棒(直
径19mm、長さ1000mm)をアーク電流:1573.
3A、アーク電圧40V、アーク時間:0.84秒、ス
タッド棒引上げ距離:2.42mm、押込み距離:6.5
6mmの条件によってスタッド溶接した場合のモニターリ
ング画面を示す。図2の実施例ではスタッド棒の押込み
と同時に電圧が降下しており、したがってスタッド棒と
溶融プールとの短絡がなく、溶接部に融合不良欠陥が発
生してなかった。
FIGS. 2 and 3 show a stud bar (diameter 19 mm, length 1000 mm) on a pipe with an arc current of 1573.
3A, arc voltage 40V, arc time: 0.84 seconds, stud rod pulling distance: 2.42 mm, pushing distance: 6.5
7 shows a monitoring screen when stud welding is performed under a condition of 6 mm. In the embodiment shown in FIG. 2, the voltage dropped at the same time as the stud rod was pushed in. Therefore, there was no short circuit between the stud rod and the molten pool, and no defective fusion defect occurred in the welded portion.

【0017】一方、図3の実施例ではスタッド棒の押込
み開始から0.12秒前に電圧が零になっており、スタ
ッド棒と溶融プール間で短絡が生じ、溶接部に融合不良
欠陥が発生していた。したがって、モニターリング画面
において、各スタッド溶接部のスタッド棒押込み直前の
アーク電圧の動きを観視することで溶接部の融合不良欠
陥を確実に知ることができる。このようにスタッド溶接
部が不良と判断されたときは、再度スタッド溶接を実施
するか、手溶接棒により補修溶接することになる。
On the other hand, in the embodiment of FIG. 3, the voltage becomes zero 0.12 seconds before the start of pushing of the stud bar, a short circuit occurs between the stud bar and the molten pool, and a defective fusion defect occurs in the welded portion. Was. Therefore, by observing the movement of the arc voltage immediately before the stud rod is pushed into each stud welding portion on the monitoring screen, it is possible to reliably know the fusion defect of the welding portion. When the stud welding portion is determined to be defective, stud welding is performed again or repair welding is performed using a manual welding rod.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように本発明方法によればスタッ
ド溶接中に従来確認が困難であった溶接部の融合不良欠
陥を確実に知ることができるので、スタッド溶接部の安
全性を飛躍的に高めることができ、その工業上の効果は
甚大である。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to surely know the fusion defect of the welded portion, which was difficult to confirm conventionally, during the stud welding. The industrial effect is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例のブロックダイヤグラフであ
る。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の方法によって得られたモニターリング
画面であって、融合不良欠陥が生じてない場合を示す。
FIG. 2 is a monitoring screen obtained by the method of the present invention, showing a case where no defective fusion defect occurs.

【図3】本発明の方法によって得られたモニターリング
画面であって、融合不良欠陥が生じている場合を示す。
FIG. 3 is a monitoring screen obtained by the method of the present invention, showing a case where a defective fusion defect occurs.

【図4】融合不良欠陥が生じた状態の接合部を示す一部
断面正面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional front view showing a joint in a state where a defective fusion defect has occurred.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被溶接材 2…スタッドガン 3…スタッド棒 4…連結板 5…軸 6…ポテンショメーター 7…スタッドガン制御装置 8…溶接電源 9…シャント 10…アンプ 11…モニタリング装置 12…A/D変換器 13…中央演算装置 14…I−O ポート 15…接合部 16…融合不良欠陥 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Material to be welded 2 ... Stud gun 3 ... Stud rod 4 ... Connecting plate 5 ... Shaft 6 ... Potentiometer 7 ... Stud gun control device 8 ... Welding power supply 9 ... Shunt 10 ... Amplifier 11 ... Monitoring device 12 ... A / D converter 13 central processing unit 14 IO port 15 joint 16 defective fusion defect

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−25877(JP,A) 特開 平1−154877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 9/20 B23K 9/073 550 B23K 9/095 515 B23K 31/00────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-58-25877 (JP, A) JP-A-1-154877 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23K 9/20 B23K 9/073 550 B23K 9/095 515 B23K 31/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被溶接材とスタッド棒の先端でアークを
発生させ、溶融プールを形成したのち該スタッド棒を前
記溶融プールに押込んで溶接するに際し、前記スタッド
棒の軸方向の移動状態を検出するとともに該スタッド棒
の押込みが開始される直前のアーク電圧を検出し、かゝ
るスタッド棒の押込み時のアーク電圧をモニターするこ
とによりスタッド溶接部の品質を判定することを特徴と
するスタッド溶接の品質判定方法。
1. An arc is generated at the tip of a stud rod and a material to be welded, and after forming a molten pool, when the stud rod is pushed into the molten pool and welded, an axial movement state of the stud rod is detected. Detecting the arc voltage immediately before the pushing of the stud bar is started, and judging the quality of the stud weld by monitoring the arc voltage at the time of pushing the stud bar. Quality judgment method.
【請求項2】 前記スタッド棒の押込み開始前0.3秒
以内のアーク電圧を検出する請求項1記載のスタッド溶
接の品質判定方法。
2. The method for judging quality of stud welding according to claim 1, wherein an arc voltage within 0.3 seconds before the start of pushing of the stud bar is detected.
【請求項3】 前記スタッド棒の押込み開始直前のアー
ク電圧の値が零であることを検出したときにその溶接部
分を溶接不良と判定する請求項1又は2記載のスタッド
溶接の品質判定方法。
3. The method for judging quality of stud welding according to claim 1, wherein when it is detected that the value of the arc voltage immediately before the start of pushing of the stud bar is zero, the welded portion is judged to be defective in welding.
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