JP3043017B2 - ティグ溶接方法 - Google Patents
ティグ溶接方法Info
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- JP3043017B2 JP3043017B2 JP1134553A JP13455389A JP3043017B2 JP 3043017 B2 JP3043017 B2 JP 3043017B2 JP 1134553 A JP1134553 A JP 1134553A JP 13455389 A JP13455389 A JP 13455389A JP 3043017 B2 JP3043017 B2 JP 3043017B2
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- arc length
- welding
- penetration depth
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金
（以下、両者をまとめてアルミニウム合金という。）の
ティグ溶接方法に関する。
（以下、両者をまとめてアルミニウム合金という。）の
ティグ溶接方法に関する。
従来、ティグ溶接における母材への入熱や溶込み深さ
を制御する方法としては、特開昭55−120483号に記載の
ように、アーク長を略一定に保ちながら溶接電流の平均
値を数Hz程度で周期的に変化させる、低周波パルス溶接
法とよばれる方法が知られている。その一例を示すと、
第８図のようである。しかし、アーク長が母材への入熱
や溶込み深さに及ぼす影響については考慮されていなか
った。
を制御する方法としては、特開昭55−120483号に記載の
ように、アーク長を略一定に保ちながら溶接電流の平均
値を数Hz程度で周期的に変化させる、低周波パルス溶接
法とよばれる方法が知られている。その一例を示すと、
第８図のようである。しかし、アーク長が母材への入熱
や溶込み深さに及ぼす影響については考慮されていなか
った。
上記従来技術は、溶融池が過大になる電流を低減させ
て溶融金属の凝固を促進させ、溶融池が安定な状態にな
ると再び電流を増して溶融を開始させる操作を周期的に
繰り返すことにより、裏波溶接における溶け落ちや全姿
勢溶接におけるビート表面の垂れを抑制するための制御
法として利用されているが、溶接電流の平均値を変化さ
せるのみでは、母材への入熱や溶込み深さを制御できる
範囲に限界があった。
て溶融金属の凝固を促進させ、溶融池が安定な状態にな
ると再び電流を増して溶融を開始させる操作を周期的に
繰り返すことにより、裏波溶接における溶け落ちや全姿
勢溶接におけるビート表面の垂れを抑制するための制御
法として利用されているが、溶接電流の平均値を変化さ
せるのみでは、母材への入熱や溶込み深さを制御できる
範囲に限界があった。
本発明の目的は、アルミニウム合金を溶接する際、溶
接電流を一定にしたままで溶込み深さを制御でき、高価
なパルス溶接電源を要せずに溶け落ちやビード垂れのな
い良好な溶接を行なうことができるティグ溶接方法を提
供するにある。
接電流を一定にしたままで溶込み深さを制御でき、高価
なパルス溶接電源を要せずに溶け落ちやビード垂れのな
い良好な溶接を行なうことができるティグ溶接方法を提
供するにある。
溶接電流、溶接速度を一定としてアーク長を変化させ
ると、アーク圧力Paはアーク長の増加とともに減少し、
第４図のように変化する。
ると、アーク圧力Paはアーク長の増加とともに減少し、
第４図のように変化する。
一方、アーク長の増加とともにアーク電圧は上昇する
ため、母材への入熱WBはアーク長が伸びるに従って増加
し、第５図のようになる。
ため、母材への入熱WBはアーク長が伸びるに従って増加
し、第５図のようになる。
ティグ溶接における溶込み深さは、母材の溶融に寄与
する入熱WBと、その溶融金属を押し下げる力すなわちア
ーク圧力Paによって決定されると考えられる。
する入熱WBと、その溶融金属を押し下げる力すなわちア
ーク圧力Paによって決定されると考えられる。
よって、溶込み深さPDは上記PaおよびWBを用いて、 PD＝aPa＋bWB＋Ｃ （a,b,c;溶接条件などで決まる定数） と表わすことができ、第４図および第５図より、アーク
長ｌと溶込み深さPDの間には第６図のような関係が成立
することになる。
長ｌと溶込み深さPDの間には第６図のような関係が成立
することになる。
すなわち、従来良く知られているｌとPDが略反比例す
る領域Ａ（第１の領域）のほかに、ｌに関係なくPDが略
一定で、かつ最小のPDが得られる領域Ｂ（第２の領域）
およびｌとPDが略比例する領域Ｃ（第３の領域）が存在
する。また、領域Ｃでは、領域Ａよりも深いPDを得るこ
ともできる。
る領域Ａ（第１の領域）のほかに、ｌに関係なくPDが略
一定で、かつ最小のPDが得られる領域Ｂ（第２の領域）
およびｌとPDが略比例する領域Ｃ（第３の領域）が存在
する。また、領域Ｃでは、領域Ａよりも深いPDを得るこ
ともできる。
本発明は、アーク長と溶込み深さが略反比例する第１
の領域、第１の領域より長いアーク長で溶込み深さがア
ーク長によってほとんど変動しない第２の領域および第
２の領域より長いアーク長で溶込み深さがアーク長に略
比例する第３の領域が得られるような略定電流特性の溶
接電源を用いて行うティグ溶接方法において、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成された被溶接物に対
し、平均電流が200Aを超えない溶接電流で、アーク長が
前記第１〜第３の領域のうちの少なくとも２つの領域に
交互に入るように、周期的にアーク長を変化させること
を特徴とする。
の領域、第１の領域より長いアーク長で溶込み深さがア
ーク長によってほとんど変動しない第２の領域および第
２の領域より長いアーク長で溶込み深さがアーク長に略
比例する第３の領域が得られるような略定電流特性の溶
接電源を用いて行うティグ溶接方法において、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成された被溶接物に対
し、平均電流が200Aを超えない溶接電流で、アーク長が
前記第１〜第３の領域のうちの少なくとも２つの領域に
交互に入るように、周期的にアーク長を変化させること
を特徴とする。
第６図に示すアーク長ｌと溶込み深さPDの関係から、
アーク長ｌを領域ＡとＢの間あるいはＢとＣの間で周期
的に変化させることによって、溶接電流を変化させなく
とも溶込み深さを制御することができる。
アーク長ｌを領域ＡとＢの間あるいはＢとＣの間で周期
的に変化させることによって、溶接電流を変化させなく
とも溶込み深さを制御することができる。
また、アーク長ｌを領域ＡとＣの間で周期的に変化さ
せると、溶込み深さを一定に保ちながら母材への入熱量
を制御するといった溶接方法も可能となる。
せると、溶込み深さを一定に保ちながら母材への入熱量
を制御するといった溶接方法も可能となる。
本発明の方法を実施するための溶接装置の構成例を第
１図に示す。図において、１は溶接トーチ３と母材４の
間に交流溶接用の所定の出力を供給するための略定電流
特性の溶接電源、２は溶接電流ｉを検出する電流検出
器、６はアーク電流vaを検出し、vaの値に対応した信号
を出力する電圧検出器である。５は電圧検出信号のON/O
FFスイッチで、電流検出器２で電流が検出されている間
のみONとなって、電圧検出器６にアーク電圧を入力す
る。11は矩形波信号発生器で、その高・低レベル信号持
続時間T1,T2は高レベル信号時間設定器12および低レベ
ル信号時間設定器13で決められる。15,16はアーク長に
対応するアーク電圧va1,va2を設定するための電圧設定
器、14は設定電圧の切換スイッチで、矩形波信号発生器
11からの指令によって、上記高・低レベ信号時間設定器
12,13にそれぞれ対応する電圧設定器15,16の設定電圧の
うちのいずれか１つを選択する。10は誤差増幅器で、電
圧設定器15（または16）で設定された値と電圧検出器６
で検出された値とが一致するようにモータ８の制御回路
９にフィードバック制御信号を送る。７は溶接トーチ３
の位置を制御するためのトーチ移動機構で、モータ８に
より駆動される。
１図に示す。図において、１は溶接トーチ３と母材４の
間に交流溶接用の所定の出力を供給するための略定電流
特性の溶接電源、２は溶接電流ｉを検出する電流検出
器、６はアーク電流vaを検出し、vaの値に対応した信号
を出力する電圧検出器である。５は電圧検出信号のON/O
FFスイッチで、電流検出器２で電流が検出されている間
のみONとなって、電圧検出器６にアーク電圧を入力す
る。11は矩形波信号発生器で、その高・低レベル信号持
続時間T1,T2は高レベル信号時間設定器12および低レベ
ル信号時間設定器13で決められる。15,16はアーク長に
対応するアーク電圧va1,va2を設定するための電圧設定
器、14は設定電圧の切換スイッチで、矩形波信号発生器
11からの指令によって、上記高・低レベ信号時間設定器
12,13にそれぞれ対応する電圧設定器15,16の設定電圧の
うちのいずれか１つを選択する。10は誤差増幅器で、電
圧設定器15（または16）で設定された値と電圧検出器６
で検出された値とが一致するようにモータ８の制御回路
９にフィードバック制御信号を送る。７は溶接トーチ３
の位置を制御するためのトーチ移動機構で、モータ８に
より駆動される。
上記第１図の溶接装置を用いた溶接の主な動作の一例
を示すと第２図のようであり、溶接電流（平均値）を一
定としてアーク長（電極・母材間距離）を変化させる。
を示すと第２図のようであり、溶接電流（平均値）を一
定としてアーク長（電極・母材間距離）を変化させる。
例えば、板厚3mmのアルミニウム合金A5052の突合せ継
手を溶接電流100A、溶接速度300mm/minで交流ティグ溶
接する際に、アーク長を3mm一定とすると1mm程度しか溶
込み深さが得られず、裏波ビードは全く得られなかった
が、アーク長を5mmと10mmの間で0.5秒ごとに変化させる
と良好な裏波ビードが得られた。この場合のアーク長と
溶込み深さの関係を示すと、第７図のようである。すな
わち、アーク長3mmは第６図における領域Ａに入り、ア
ーク長5mmと10mmは、それぞれ第６図における領域Ｂと
Ｃに入る。
手を溶接電流100A、溶接速度300mm/minで交流ティグ溶
接する際に、アーク長を3mm一定とすると1mm程度しか溶
込み深さが得られず、裏波ビードは全く得られなかった
が、アーク長を5mmと10mmの間で0.5秒ごとに変化させる
と良好な裏波ビードが得られた。この場合のアーク長と
溶込み深さの関係を示すと、第７図のようである。すな
わち、アーク長3mmは第６図における領域Ａに入り、ア
ーク長5mmと10mmは、それぞれ第６図における領域Ｂと
Ｃに入る。
また、板厚1mmのアルミニウムA1100の突合せ継手を溶
接電流100A、溶接速度300mm/minで交流ティグ溶接する
際に、アーク長を2mm一定とすると溶け落ちが生じ、良
好な溶接が行えなかったが、アーク長を2mmと4mmの間で
0.25秒ごとに変化させると良好な溶接結果が得られた。
アーク長と溶込み深さの関係は第７図とほぼ同じ傾向で
あるため図示を省略するが、アーク長2mmと4mmは、それ
ぞれ第６図における領域ＡとＢに入る。
接電流100A、溶接速度300mm/minで交流ティグ溶接する
際に、アーク長を2mm一定とすると溶け落ちが生じ、良
好な溶接が行えなかったが、アーク長を2mmと4mmの間で
0.25秒ごとに変化させると良好な溶接結果が得られた。
アーク長と溶込み深さの関係は第７図とほぼ同じ傾向で
あるため図示を省略するが、アーク長2mmと4mmは、それ
ぞれ第６図における領域ＡとＢに入る。
さらに、板厚5mmのアルミニウム合金A5052の隅肉継手
を溶接電流200A、溶接速度200mm/minで交流ティグ溶接
する際に、アーク長を3mmと8mmの間で１秒ごとに変化さ
せると、平均電流200Aでの交流低周波パルス溶接（ピー
ク電流250A、ベース電流150A、ベース周波数0.5Hz、ピ
ーク時間比率50％）と類似の溶接結果が得られた。この
場合もアーク長と溶込み深さの関係は第７図とほぼ同じ
傾向であるため図示を省略するが、アーク長3mmと8mm
は、それぞれ第６図における領域ＡとＣに入る。
を溶接電流200A、溶接速度200mm/minで交流ティグ溶接
する際に、アーク長を3mmと8mmの間で１秒ごとに変化さ
せると、平均電流200Aでの交流低周波パルス溶接（ピー
ク電流250A、ベース電流150A、ベース周波数0.5Hz、ピ
ーク時間比率50％）と類似の溶接結果が得られた。この
場合もアーク長と溶込み深さの関係は第７図とほぼ同じ
傾向であるため図示を省略するが、アーク長3mmと8mm
は、それぞれ第６図における領域ＡとＣに入る。
なお、上記実施例ではアーク長を２つの領域の間で変
化させたが、継手形状や施工方法によってはA,B,C3領域
の間で変化させた方が良い場合もある。
化させたが、継手形状や施工方法によってはA,B,C3領域
の間で変化させた方が良い場合もある。
また、第３図のようにアーク長とともに電流も変化さ
せると、より一層広い範囲で溶込み深さや母材入熱の制
御ができることは言うまでもない。
せると、より一層広い範囲で溶込み深さや母材入熱の制
御ができることは言うまでもない。
アーク長の変化は第１図のようにトーチ移動機構を用
い、自動的に制御する方が均一な溶接結果を得やすい
が、簡易的に手動で変化させても本発明の作用が損われ
ることはない。
い、自動的に制御する方が均一な溶接結果を得やすい
が、簡易的に手動で変化させても本発明の作用が損われ
ることはない。
第６図に示すアーク長と溶込み深さの関係は交流ティ
グ溶接のみでなく、直流ティグ溶接においても近似的に
成立する。
グ溶接のみでなく、直流ティグ溶接においても近似的に
成立する。
本発明によれば、アルミニウム合金で形成された被溶
接物に対して、溶接電流を一定としたままで溶込み深さ
の制御が可能となり、高価なパルス溶接電流を要せずに
溶け落ちやビード垂れのない良好な溶接を行うことがで
きる。また、溶込み深さを変化させずに、母材への入熱
を制御することもできる。
接物に対して、溶接電流を一定としたままで溶込み深さ
の制御が可能となり、高価なパルス溶接電流を要せずに
溶け落ちやビード垂れのない良好な溶接を行うことがで
きる。また、溶込み深さを変化させずに、母材への入熱
を制御することもできる。
さらに、従来公知のパルス溶接を組み合せることによ
って、溶込み深さや母材入熱をより広範囲に制御するこ
とができ、厚板の裏波溶接や高速での溶接が一層良好に
行えるようになる。
って、溶込み深さや母材入熱をより広範囲に制御するこ
とができ、厚板の裏波溶接や高速での溶接が一層良好に
行えるようになる。
第１図は本発明の方法を実施するための溶接装置の構成
例を示すブロック図、第２図および第３図はタイムチャ
ートによる本発明の動作説明図、第４図〜第６図は本発
明の基になる現象の説明図、第７図は本発明の実施例に
おけるアーク長と溶込み深さの関係を示す線図、第８図
は従来例のタイムチャートによる説明図である。 １……溶接電源、３……溶接トーチ、４……母材、６…
…電圧検出器、７……トーチ移動機構、８……モータ、
９……モータ制御回路、10……誤差増幅器、11……選択
指令用矩形波信号発生器、12,13……高・低レベル信号
時間設定器、14……切換スイッチ、15,16……電圧設定
器、A,B,C……アーク長と溶込み深さの関係の分類を示
す領域。
例を示すブロック図、第２図および第３図はタイムチャ
ートによる本発明の動作説明図、第４図〜第６図は本発
明の基になる現象の説明図、第７図は本発明の実施例に
おけるアーク長と溶込み深さの関係を示す線図、第８図
は従来例のタイムチャートによる説明図である。 １……溶接電源、３……溶接トーチ、４……母材、６…
…電圧検出器、７……トーチ移動機構、８……モータ、
９……モータ制御回路、10……誤差増幅器、11……選択
指令用矩形波信号発生器、12,13……高・低レベル信号
時間設定器、14……切換スイッチ、15,16……電圧設定
器、A,B,C……アーク長と溶込み深さの関係の分類を示
す領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−27039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−28550（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/06
Claims (1)
- 【請求項１】アーク長と溶込み深さが略反比例する第１
の領域、第１の領域より長いアーク長で溶込み深さがア
ーク長によってほとんど変動しない第２の領域および第
２の領域より長いアーク長で溶込み深さがアーク長に略
比例する第３の領域が得られるような略定電流特性の溶
接電源を用いて行うティグ溶接方法において、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成された被溶接物に対
し、平均電流が200Aを超えない溶接電流で、アーク長が
前記第１〜第３の領域のうちの少なくとも２つの領域に
交互に入るように、周期的にアーク長を変化させること
を特徴とするティグ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134553A JP3043017B2 (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | ティグ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134553A JP3043017B2 (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | ティグ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03471A JPH03471A (ja) | 1991-01-07 |
| JP3043017B2 true JP3043017B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=15131012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134553A Expired - Lifetime JP3043017B2 (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | ティグ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3043017B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227039A (en) * | 1975-08-27 | 1977-03-01 | Kobe Steel Ltd | Inert gas arc welding process |
-
1989
- 1989-05-30 JP JP1134553A patent/JP3043017B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03471A (ja) | 1991-01-07 |
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