JP3162137B2 - 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置 - Google Patents
消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極を用いるガス
シ−ルドア−ク溶接方法およびその装置に関するもので
ある。
シ−ルドア−ク溶接方法およびその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】特開昭５６−１６５５６４号公報では溶
接電流を直流にしてプラス側を電極（以下、ワイヤとい
う）に、またマイナス側を母材に接続する。そして、パ
ルス電流値、パルス電流期間およびベ−ス電流値を所定
の値に保ち、ベ−ス電流期間をワイヤ送給量に略反比例
して変化させることにより、ワイヤ先端に形成される溶
滴をパルス電流に同期して溶融池へ移行させるガスシ−
ルドア−ク溶接方法が開示されている。この技術の場
合、母材への入熱が大きいから、溶込みが深く、余盛の
少ない溶接ビ−ドが得られる。そこで、比較的板厚が厚
いワ−クに適用すると良好な溶接結果が得られる。ま
た、特開平１−１８６２７９号公報では溶接電流を交流
とし、ワイヤ送給速度に対応した交流出力の周波数を定
め、ワイヤの材質や直径などに応じた通電期間および電
流値を持つ逆極性電流を通電して溶接するガスシ−ルド
ア−ク溶接方法および装置が開示されている。この技術
の場合、母材への入熱は比較的小さいから溶込みは比較
的浅いが、ワイヤの溶融量が多いため溶着量を大きくす
ることができる。そこで、薄板やル−トギャップが大き
い継手に適用すると良好な溶接結果が得られる。
接電流を直流にしてプラス側を電極（以下、ワイヤとい
う）に、またマイナス側を母材に接続する。そして、パ
ルス電流値、パルス電流期間およびベ−ス電流値を所定
の値に保ち、ベ−ス電流期間をワイヤ送給量に略反比例
して変化させることにより、ワイヤ先端に形成される溶
滴をパルス電流に同期して溶融池へ移行させるガスシ−
ルドア−ク溶接方法が開示されている。この技術の場
合、母材への入熱が大きいから、溶込みが深く、余盛の
少ない溶接ビ−ドが得られる。そこで、比較的板厚が厚
いワ−クに適用すると良好な溶接結果が得られる。ま
た、特開平１−１８６２７９号公報では溶接電流を交流
とし、ワイヤ送給速度に対応した交流出力の周波数を定
め、ワイヤの材質や直径などに応じた通電期間および電
流値を持つ逆極性電流を通電して溶接するガスシ−ルド
ア−ク溶接方法および装置が開示されている。この技術
の場合、母材への入熱は比較的小さいから溶込みは比較
的浅いが、ワイヤの溶融量が多いため溶着量を大きくす
ることができる。そこで、薄板やル−トギャップが大き
い継手に適用すると良好な溶接結果が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術を薄板やル−トギャップが大きい継手に適用する
と、母材が溶融し過ぎてしまい、溶融金属の溶落ちや過
大なアンダ−カットなどの溶接欠陥が発生しやすい。一
方、後者の技術を中・厚板に適用すると、ビ−ド幅が狭
く余盛が高くなり、融合不良も発生しやすい。本発明の
目的は、上記した課題を解決し、中・厚板だけでなく薄
板やル−トギャップが大きい継手まで様々の広範囲ワ−
クに適用することができる消耗電極式ガスシ−ルドア−
ク溶接方法および装置を提供するにある。
技術を薄板やル−トギャップが大きい継手に適用する
と、母材が溶融し過ぎてしまい、溶融金属の溶落ちや過
大なアンダ−カットなどの溶接欠陥が発生しやすい。一
方、後者の技術を中・厚板に適用すると、ビ−ド幅が狭
く余盛が高くなり、融合不良も発生しやすい。本発明の
目的は、上記した課題を解決し、中・厚板だけでなく薄
板やル−トギャップが大きい継手まで様々の広範囲ワ−
クに適用することができる消耗電極式ガスシ−ルドア−
ク溶接方法および装置を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、消耗電
極式ガスシ−ルドア−ク溶接方法において、期間ＴPで
はワイヤの臨界電流値よりも大きい電流ＩPを、また期
間ＴBにはワイヤの臨界電流値よりも小さい電流ＩBを交
互に供給すると共に、期間Ｔの中の期間ＴDCにおいては
電流ＩP，電流ＩBともワイヤをプラスとする極性（以
下、ＥＰ極性という）とし、期間Ｔの中の残りの期間Ｔ
ACにおいては電流ＩPをＥＰ極性にまた電流ＩBをワイヤ
をマイナスとする極性（以下、ＥＮ極性という）とし
て、期間ＴDCと期間ＴACとを交互に繰り返す出力を電極
と母材との間に印加することにより解決される。また、
上記期間Ｔの中の期間ＴACと期間ＴDCの比率を変化させ
ることにより解決される。
極式ガスシ−ルドア−ク溶接方法において、期間ＴPで
はワイヤの臨界電流値よりも大きい電流ＩPを、また期
間ＴBにはワイヤの臨界電流値よりも小さい電流ＩBを交
互に供給すると共に、期間Ｔの中の期間ＴDCにおいては
電流ＩP，電流ＩBともワイヤをプラスとする極性（以
下、ＥＰ極性という）とし、期間Ｔの中の残りの期間Ｔ
ACにおいては電流ＩPをＥＰ極性にまた電流ＩBをワイヤ
をマイナスとする極性（以下、ＥＮ極性という）とし
て、期間ＴDCと期間ＴACとを交互に繰り返す出力を電極
と母材との間に印加することにより解決される。また、
上記期間Ｔの中の期間ＴACと期間ＴDCの比率を変化させ
ることにより解決される。
【０００５】
【作用】溶接電流を直流とする時の消耗電極式ガスシ−
ルドア−ク溶接では、溶接電流値など極性以外の他の条
件を同一にしても、極性により溶接現象および溶接結果
は異なる。すなわち、ＥＰ極性ではア−クが集中して溶
込みが深くなるのに対し、ＥＮ極性ではア−クが分散し
て溶込みは浅くなる。一方、ワイヤの溶融量はＥＮ極性
のほうがＥＰ極性よりも多くなる。本発明によれば、期
間Ｔの中の期間ＴDCには交互に供給する電流ＩPと電流
ＩBをＥＰ極性とし、期間Ｔの中の残りの期間ＴACには
電流ＩPをＥＰ極性とし電流ＩBをＥＮ極性で供給するよ
うにしておき、期間ＴDCと期間ＴACとを交互に繰り返
す。この結果、電流ＩBがＥＰ極性で供給される時には
ア−クが集中して溶込みが深くなり、一方、電流ＩBが
ＥＮ極性の時にはア−クが分散して溶込みは浅くなると
共に、ワイヤの溶融量はＥＰ極性の時よりも増加する。
そして、上記期間Ｔの中の期間ＴDCと期間ＴACの比率を
変化させることにより溶込み深さの制御ができる。すな
わち、期間ＴACの比率（ＴAC／Ｔ）を小さくすることに
より上記した従来技術の前者とほぼ同等の結果を、また
期間ＴACの比率（ＴAC／Ｔ）を大きくすることにより上
記した従来技術の後者とほぼ同等の溶接結果を得られる
だけでなく、さらに両者の中間的な溶接結果となるよう
に溶込み深さや溶融量を制御することができる。また、
期間Ｔを変化させることにより、ビ−ド波の高さや間隔
あるいは溶込み深さの変動周期を制御することができる
から、ビ−ド波の明瞭化（ビ−ド波の輪郭をきわだたせ
る）および裏波溶接での溶込み深さの制御も可能とな
る。
ルドア−ク溶接では、溶接電流値など極性以外の他の条
件を同一にしても、極性により溶接現象および溶接結果
は異なる。すなわち、ＥＰ極性ではア−クが集中して溶
込みが深くなるのに対し、ＥＮ極性ではア−クが分散し
て溶込みは浅くなる。一方、ワイヤの溶融量はＥＮ極性
のほうがＥＰ極性よりも多くなる。本発明によれば、期
間Ｔの中の期間ＴDCには交互に供給する電流ＩPと電流
ＩBをＥＰ極性とし、期間Ｔの中の残りの期間ＴACには
電流ＩPをＥＰ極性とし電流ＩBをＥＮ極性で供給するよ
うにしておき、期間ＴDCと期間ＴACとを交互に繰り返
す。この結果、電流ＩBがＥＰ極性で供給される時には
ア−クが集中して溶込みが深くなり、一方、電流ＩBが
ＥＮ極性の時にはア−クが分散して溶込みは浅くなると
共に、ワイヤの溶融量はＥＰ極性の時よりも増加する。
そして、上記期間Ｔの中の期間ＴDCと期間ＴACの比率を
変化させることにより溶込み深さの制御ができる。すな
わち、期間ＴACの比率（ＴAC／Ｔ）を小さくすることに
より上記した従来技術の前者とほぼ同等の結果を、また
期間ＴACの比率（ＴAC／Ｔ）を大きくすることにより上
記した従来技術の後者とほぼ同等の溶接結果を得られる
だけでなく、さらに両者の中間的な溶接結果となるよう
に溶込み深さや溶融量を制御することができる。また、
期間Ｔを変化させることにより、ビ−ド波の高さや間隔
あるいは溶込み深さの変動周期を制御することができる
から、ビ−ド波の明瞭化（ビ−ド波の輪郭をきわだたせ
る）および裏波溶接での溶込み深さの制御も可能とな
る。
【０００６】
【実施例】図１は本発明による消耗電極式ガスシ−ルド
ア−ク溶接方法を実施するための装置の一実施例を示す
ブロック図である。以下、電流波形を示す図２を参照し
ながら説明する。同図において、１は直流電源で、商用
交流を直流に変換する整流回路と、整流された電流を交
流に変換する入力側インバ−タ回路と、変換された交流
を降圧する変圧器と、変換された交流を再び直流に変換
する整流回路等から構成されており、入力された３相の
商用交流を直流に変換する。なお、直流電源１は２電源
で構成され、出力端子１ａは出力端子１ｂに対してプラ
ス側、出力端子１ｂは出力端子１ｃに対してプラス側に
なるように構成されている。２は出力側インバ−タ回路
で、２個のトランジスタ２ａ，２ｂで構成され、直流電
源１の出力を略矩形の交流に変換する。ここで、トラン
ジスタ２ａのコレクタは上記出力端子１ａに、エミッタ
はトランジスタ２ｂのコレクタに、ベ−スは後述する駆
動回路１７にそれぞれ接続されている。また、トランジ
スタ２ｂのエミッタは上記出力端子１ｃに、ベ−スは後
述する駆動回路１７にそれぞれ接続されている。３はワ
イヤで、トランジスタ２ａのエミッタとトランジスタ２
ｂのコレクタとの接続点４に接続されている。なお、５
はワイヤ送給ロ−ラである。６は母材で、上記出力端子
１ｂに接続されている。７は電流ＩPの値を設定するた
めのＩP設定器、８は電流ＩBの値を設定するためのＩB
設定器で、それぞれ切換スイッチ９を介して直流電源１
に接続されている。１０は電流ＩPを供給する期間ＴPを
設定するためのＴP設定器、１１は電流ＩBを供給する期
間ＴBを設定するためのＴB設定器で、それぞれ時間信号
発生器１２に接続されている。時間信号発生器１２は切
換スイッチ９と後述する極性判定器１６に接続されてい
る。１３は期間ＴDCの値を設定するためのＴDC設定器、
１４は期間ＴACを設定するためのＴAC設定器で、それぞ
れ極性信号発生器１５を介して極性判定器１６に接続さ
れている。極性判定器１６は時間信号発生器１２および
極性信号発生器１５からの信号に基づいて出力側インバ
−タ回路２の駆動回路１７に所定の信号を出力する。
ア−ク溶接方法を実施するための装置の一実施例を示す
ブロック図である。以下、電流波形を示す図２を参照し
ながら説明する。同図において、１は直流電源で、商用
交流を直流に変換する整流回路と、整流された電流を交
流に変換する入力側インバ−タ回路と、変換された交流
を降圧する変圧器と、変換された交流を再び直流に変換
する整流回路等から構成されており、入力された３相の
商用交流を直流に変換する。なお、直流電源１は２電源
で構成され、出力端子１ａは出力端子１ｂに対してプラ
ス側、出力端子１ｂは出力端子１ｃに対してプラス側に
なるように構成されている。２は出力側インバ−タ回路
で、２個のトランジスタ２ａ，２ｂで構成され、直流電
源１の出力を略矩形の交流に変換する。ここで、トラン
ジスタ２ａのコレクタは上記出力端子１ａに、エミッタ
はトランジスタ２ｂのコレクタに、ベ−スは後述する駆
動回路１７にそれぞれ接続されている。また、トランジ
スタ２ｂのエミッタは上記出力端子１ｃに、ベ−スは後
述する駆動回路１７にそれぞれ接続されている。３はワ
イヤで、トランジスタ２ａのエミッタとトランジスタ２
ｂのコレクタとの接続点４に接続されている。なお、５
はワイヤ送給ロ−ラである。６は母材で、上記出力端子
１ｂに接続されている。７は電流ＩPの値を設定するた
めのＩP設定器、８は電流ＩBの値を設定するためのＩB
設定器で、それぞれ切換スイッチ９を介して直流電源１
に接続されている。１０は電流ＩPを供給する期間ＴPを
設定するためのＴP設定器、１１は電流ＩBを供給する期
間ＴBを設定するためのＴB設定器で、それぞれ時間信号
発生器１２に接続されている。時間信号発生器１２は切
換スイッチ９と後述する極性判定器１６に接続されてい
る。１３は期間ＴDCの値を設定するためのＴDC設定器、
１４は期間ＴACを設定するためのＴAC設定器で、それぞ
れ極性信号発生器１５を介して極性判定器１６に接続さ
れている。極性判定器１６は時間信号発生器１２および
極性信号発生器１５からの信号に基づいて出力側インバ
−タ回路２の駆動回路１７に所定の信号を出力する。
【０００７】以下、始めに回路の動作について説明す
る。溶接作業に先立ち、ワイヤの材質および直径、シ−
ルドガスの組成、ア−ク長およびワイヤ送給速度等に応
じて予め以下の設定をする。すなわち、ＩP設定器７お
よびＩB設定器８によりワイヤの臨界電流値よりも大き
い電流ＩPおよびワイヤの臨界電流値よりも小さい電流
ＩBの値を設定する。また、ＴP設定器１０およびＴB設
定器１１により電流ＩPおよび電流ＩBを供給する期間Ｔ
Pおよび期間ＴBの値を設定する。さらに、ＴDC設定器１
３およびＴAC設定器１４により期間ＴDCおよび期間ＴAC
の値を設定する。なお、期間ＴDCおよび期間ＴACについ
ては後述する。図示しない起動ボタンが押されると、図
示しないシ−ルドガスが供給され、ワイヤ３が送給され
る。なお、図２には示していないが、ア−クスタ−ト時
すなわちワイヤ３が母材６に当接しア−クが発生してか
ら所定の時間が経過するまでの過渡状態においては電流
ＩPと同じ大きさの電流が供給される。そして、ア−ク
が発生してから上記所定の時間が経過し通常溶接状態に
なると期間ＴDCが開始する。通常溶接状態において時間
信号発生器１２は、ＴP設定器１０およびＴB設定器１１
により設定された期間ＴPおよび期間ＴBの値に基づいて
切換スイッチ９を切換える。そして直流電源１は、ＩP
設定器７およびＩB設定器８により設定された電流ＩPお
よび電流ＩBを出力端子１ａ，１ｂ，１ｃに出力する。
一方、極性判定器１６は極性信号発生器１５からの信号
が期間ＴDCの時はトランジスタ２ａをオンとしトランジ
スタ２ｂをオフとする信号を駆動回路１７に出力する。
したがって、期間ＴDCにおいてはＥＰ極性となる。そし
て、期間ＴDCが終了し極性信号発生器１５からの信号が
期間ＴACに移ると極性判定器１６は期間ＴACの制御を行
う。すなわち、期間期間ＴACにおいて極性判定器１６
は、期間ＴPではトランジスタ２ａをオンとし、トラン
ジスタ２ｂをオフとする。一方、期間ＴBではトランジ
スタ２ａをオフとしトランジスタ２ｂをオンとする信号
を駆動回路１７に出力する。したがって、期間ＴACにお
いては期間ＴPはＥＰ極性、期間ＴBはＥＮ極性となる。
る。溶接作業に先立ち、ワイヤの材質および直径、シ−
ルドガスの組成、ア−ク長およびワイヤ送給速度等に応
じて予め以下の設定をする。すなわち、ＩP設定器７お
よびＩB設定器８によりワイヤの臨界電流値よりも大き
い電流ＩPおよびワイヤの臨界電流値よりも小さい電流
ＩBの値を設定する。また、ＴP設定器１０およびＴB設
定器１１により電流ＩPおよび電流ＩBを供給する期間Ｔ
Pおよび期間ＴBの値を設定する。さらに、ＴDC設定器１
３およびＴAC設定器１４により期間ＴDCおよび期間ＴAC
の値を設定する。なお、期間ＴDCおよび期間ＴACについ
ては後述する。図示しない起動ボタンが押されると、図
示しないシ−ルドガスが供給され、ワイヤ３が送給され
る。なお、図２には示していないが、ア−クスタ−ト時
すなわちワイヤ３が母材６に当接しア−クが発生してか
ら所定の時間が経過するまでの過渡状態においては電流
ＩPと同じ大きさの電流が供給される。そして、ア−ク
が発生してから上記所定の時間が経過し通常溶接状態に
なると期間ＴDCが開始する。通常溶接状態において時間
信号発生器１２は、ＴP設定器１０およびＴB設定器１１
により設定された期間ＴPおよび期間ＴBの値に基づいて
切換スイッチ９を切換える。そして直流電源１は、ＩP
設定器７およびＩB設定器８により設定された電流ＩPお
よび電流ＩBを出力端子１ａ，１ｂ，１ｃに出力する。
一方、極性判定器１６は極性信号発生器１５からの信号
が期間ＴDCの時はトランジスタ２ａをオンとしトランジ
スタ２ｂをオフとする信号を駆動回路１７に出力する。
したがって、期間ＴDCにおいてはＥＰ極性となる。そし
て、期間ＴDCが終了し極性信号発生器１５からの信号が
期間ＴACに移ると極性判定器１６は期間ＴACの制御を行
う。すなわち、期間期間ＴACにおいて極性判定器１６
は、期間ＴPではトランジスタ２ａをオンとし、トラン
ジスタ２ｂをオフとする。一方、期間ＴBではトランジ
スタ２ａをオフとしトランジスタ２ｂをオンとする信号
を駆動回路１７に出力する。したがって、期間ＴACにお
いては期間ＴPはＥＰ極性、期間ＴBはＥＮ極性となる。
【０００８】次に溶接現象について説明する。 （１）期間ＴDCにおいては、先ずＥＰ極性の電流ＩPに
よりワイヤ３は溶かされ、電流ＩPによる電磁ピンチ力
によりワイヤ３の先端に形成される溶滴はワイヤ３から
離脱して母材６に移行する。そして、次のＥＰ極性の電
流ＩBにより集中したア−クが維持されるが、ワイヤ３
はほとんど溶融されない。 （２）期間ＴACにおいては期間ＴDC野場合と同様に、先
ずＥＰ極性の電流ＩPによりワイヤ３は溶かされ、電流
ＩPによる電磁ピンチ力によりワイヤ３の先端に形成さ
れる溶滴はワイヤ３から離脱して母材６に移行する。そ
して、次のＥＮ極性の電流ＩBではア−クは余り集中し
ないが、ワイヤ３の溶融量はＥＰ極性に較べて多い。
よりワイヤ３は溶かされ、電流ＩPによる電磁ピンチ力
によりワイヤ３の先端に形成される溶滴はワイヤ３から
離脱して母材６に移行する。そして、次のＥＰ極性の電
流ＩBにより集中したア−クが維持されるが、ワイヤ３
はほとんど溶融されない。 （２）期間ＴACにおいては期間ＴDC野場合と同様に、先
ずＥＰ極性の電流ＩPによりワイヤ３は溶かされ、電流
ＩPによる電磁ピンチ力によりワイヤ３の先端に形成さ
れる溶滴はワイヤ３から離脱して母材６に移行する。そ
して、次のＥＮ極性の電流ＩBではア−クは余り集中し
ないが、ワイヤ３の溶融量はＥＰ極性に較べて多い。
【０００９】以下、期間ＴACと期間Ｔとの比率（ただ
し、期間Ｔ＝期間ＴAC＋期間ＴDC）を変化させた時のビ
−ド幅（ＢＷ）、溶込み深さ（ＰＤ）、余盛高さ（Ｒ
Ｆ）、溶込み深さの変動を表す溶込み深さの変化量（Δ
ＰＤ）および余盛高さの変動を表す余盛高さの変化量
（ΔＲＦ）について求めて整理した結果を示す図３ない
し図６により説明する。期間Ｔを小さくすると、図３に
示すとおり、ビ−ド幅（ＢＷ）はほぼ一定であるが、溶
込み深さ（ＰＤ）と余盛高さ（ＲＦ）はやや減少する。
一方、溶込み深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの
変化量（ΔＲＦ）は、図４に示すとおり、大幅に減少す
る。上記図３，図４から期間Ｔを変化させることによ
り、ビ−ド幅および余盛高さすなわちビ−ドの形状を余
り変えることなく、ビ−ド波の高さや溶込み深さを制御
できる。すなわち、例えば、ビ−ド波の高さや溶込み深
さの変動を小さくしたい場合には期間Ｔを小さくすれば
よい。期間Ｔにおける期間ＴACの比率を大きくすると、
図５に示すとおり、ビ−ド幅（ＢＷ）と溶込み深さ（Ｐ
Ｄ）は減少し、余盛高さ（ＲＦ）は増加する。一方、溶
込み深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの変化量
（ΔＲＦ）は、図６に示すとおり、山形に変化する。上
記図５，図６から期間Ｔを同一とする場合、期間ＴACの
比率を適切に選定することにより、ビ−ド波の高さや間
隔、あるいは溶込み深さの変動量の制御が可能となる。
なお、以下に具体的な溶接例を示す。 （ａ）アルミニウム（Ａ５０５２）の溶接例 母材の板厚：６ｍｍ、 ワイヤ材質：Ａ５０５
２、 ワイヤ径：１．２φ、 ワイヤ送給速度：８ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：アルゴン、 ＩP＝３００Ａ、ＩB＝４
０Ａ、 ＴP＝２ｍｓ、ＴB＝２ｍｓとして、期間ＴACおよび期間
ＴDCを下記、、、の４通りとした例。 ＴAC＝１ｓ、 ＴDC＝１ｓ （Ｔ＝２ｓ） ＴAC＝０．２６ｓ、ＴDC＝０．７４ｓ （Ｔ＝１ｓ） ＴAC＝０．１６ｓ、ＴDC＝０．０４ｓ （Ｔ＝０．２
ｓ） ＴAC＝２４ｍｓ、 ＴDC＝２４ｍｓ （Ｔ＝４８ｍ
ｓ） （ｂ）鉄鋼（ＳＰＣＣ）の溶接例 母材の板厚：３．２ｍｍ、 ワイヤ材質：メタルコア
−ドワイヤ ワイヤ径：１．２φ、 ワイヤ送給速度：５ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：マグガス、 ＩP＝３５０Ａ、ＩB＝７０
Ａ、 ＴP＝３ｍｓ、ＴB＝１７ｍｓとして、期間ＴACおよび期
間ＴDCを下記、、の３通りとした例。 ＴAC＝０．２４ｓ、ＴDC＝０．２４ｓ （Ｔ＝０．４
８ｓ） ＴAC＝４０ｍｓ、 ＴDC＝４０ｍｓ （Ｔ＝８０ｍ
ｓ） ＴAC＝８０ｍｓ、 ＴDC＝２０ｍｓ （Ｔ＝１００
ｍｓ） （ｃ）ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶接例 母材の板厚：１ｍｍ、 ワイヤ材質：ＳＵＳ３０
８ワイヤ ワイヤ径：０．９φ、 ワイヤ送給速度：３ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：アルゴン、 ＩP＝２８０Ａ、ＩB＝３０
Ａ、 ＴP＝３．５ｍｓ、ＴB＝５１．５ｍｓとして、期間ＴAC
および期間ＴDCを下記とした例。 ＴAC＝０．５５ｓ、ＴDC＝０．２２ｓ （Ｔ＝０．７
７ｓ） そして、上記いずれの場合にも、良好な溶接結果を得る
ことができた。なお、本実施例においては、期間ＴACお
よび期間ＴDCをそれぞれ期間ＴPと期間ＴBの和の倍数と
するとともにそれぞれを同期させて制御したが、期間Ｔ
ACおよび期間ＴDCは期間ＴPと期間ＴBの和の倍数でなく
てもよい。すなわち期間ＴACおよび期間ＴDCを期間ＴP
および期間ＴBの関数としてではなく、独立に定めても
よい。例えば、上記鉄鋼（ＳＰＣＣ）の溶接例におけ
るＴACおよびＴDCをそれぞれ０．２５ｓとしたり、ある
いはＴACを０．２５ｓ、Ｔを０．５ｓとしてもよい。こ
の場合、期間ＴACおよび期間ＴDCにおける最後期間ＴB
の内の一部（１〜１６ｍｓ）はＥＰ極性からＥＮ極性へ
あるいはＥＮ極性からＥＰ極性へ変化する場合が発生す
るが、実用上差し支えないし、さらに、ア−クが発生し
てから上記所定の時間が経過し通常溶接状態になった時
に期間ＴDCから開始するするようにしたが期間ＴACから
開始するするようにしても良いことを確認した。また、
直流電源１を２電源で構成したが、直流電源１を１電源
とし、出力側インバ−タ回路をフルブッリジ構成として
２個のトランジスタを交互に動作させるようにしても良
い。この場合、上記したように、期間ＴACおよび期間Ｔ
DCを期間ＴPおよび期間ＴBと独立に定めてもよいから、
既存の直流電源を用いて本発明の溶接方法を実施するこ
とができる。さらに、出力電流を所定の値に制御する定
電流特性の直流電源としたが、定電電圧特性の直流電源
を用い上記電流ＩPおよび電流ＩBに略等しい電流が得ら
れるように、出力電圧を設定するようにしてもよい。
し、期間Ｔ＝期間ＴAC＋期間ＴDC）を変化させた時のビ
−ド幅（ＢＷ）、溶込み深さ（ＰＤ）、余盛高さ（Ｒ
Ｆ）、溶込み深さの変動を表す溶込み深さの変化量（Δ
ＰＤ）および余盛高さの変動を表す余盛高さの変化量
（ΔＲＦ）について求めて整理した結果を示す図３ない
し図６により説明する。期間Ｔを小さくすると、図３に
示すとおり、ビ−ド幅（ＢＷ）はほぼ一定であるが、溶
込み深さ（ＰＤ）と余盛高さ（ＲＦ）はやや減少する。
一方、溶込み深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの
変化量（ΔＲＦ）は、図４に示すとおり、大幅に減少す
る。上記図３，図４から期間Ｔを変化させることによ
り、ビ−ド幅および余盛高さすなわちビ−ドの形状を余
り変えることなく、ビ−ド波の高さや溶込み深さを制御
できる。すなわち、例えば、ビ−ド波の高さや溶込み深
さの変動を小さくしたい場合には期間Ｔを小さくすれば
よい。期間Ｔにおける期間ＴACの比率を大きくすると、
図５に示すとおり、ビ−ド幅（ＢＷ）と溶込み深さ（Ｐ
Ｄ）は減少し、余盛高さ（ＲＦ）は増加する。一方、溶
込み深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの変化量
（ΔＲＦ）は、図６に示すとおり、山形に変化する。上
記図５，図６から期間Ｔを同一とする場合、期間ＴACの
比率を適切に選定することにより、ビ−ド波の高さや間
隔、あるいは溶込み深さの変動量の制御が可能となる。
なお、以下に具体的な溶接例を示す。 （ａ）アルミニウム（Ａ５０５２）の溶接例 母材の板厚：６ｍｍ、 ワイヤ材質：Ａ５０５
２、 ワイヤ径：１．２φ、 ワイヤ送給速度：８ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：アルゴン、 ＩP＝３００Ａ、ＩB＝４
０Ａ、 ＴP＝２ｍｓ、ＴB＝２ｍｓとして、期間ＴACおよび期間
ＴDCを下記、、、の４通りとした例。 ＴAC＝１ｓ、 ＴDC＝１ｓ （Ｔ＝２ｓ） ＴAC＝０．２６ｓ、ＴDC＝０．７４ｓ （Ｔ＝１ｓ） ＴAC＝０．１６ｓ、ＴDC＝０．０４ｓ （Ｔ＝０．２
ｓ） ＴAC＝２４ｍｓ、 ＴDC＝２４ｍｓ （Ｔ＝４８ｍ
ｓ） （ｂ）鉄鋼（ＳＰＣＣ）の溶接例 母材の板厚：３．２ｍｍ、 ワイヤ材質：メタルコア
−ドワイヤ ワイヤ径：１．２φ、 ワイヤ送給速度：５ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：マグガス、 ＩP＝３５０Ａ、ＩB＝７０
Ａ、 ＴP＝３ｍｓ、ＴB＝１７ｍｓとして、期間ＴACおよび期
間ＴDCを下記、、の３通りとした例。 ＴAC＝０．２４ｓ、ＴDC＝０．２４ｓ （Ｔ＝０．４
８ｓ） ＴAC＝４０ｍｓ、 ＴDC＝４０ｍｓ （Ｔ＝８０ｍ
ｓ） ＴAC＝８０ｍｓ、 ＴDC＝２０ｍｓ （Ｔ＝１００
ｍｓ） （ｃ）ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶接例 母材の板厚：１ｍｍ、 ワイヤ材質：ＳＵＳ３０
８ワイヤ ワイヤ径：０．９φ、 ワイヤ送給速度：３ｍ／
ｍｉｎ、 シ−ルドガス：アルゴン、 ＩP＝２８０Ａ、ＩB＝３０
Ａ、 ＴP＝３．５ｍｓ、ＴB＝５１．５ｍｓとして、期間ＴAC
および期間ＴDCを下記とした例。 ＴAC＝０．５５ｓ、ＴDC＝０．２２ｓ （Ｔ＝０．７
７ｓ） そして、上記いずれの場合にも、良好な溶接結果を得る
ことができた。なお、本実施例においては、期間ＴACお
よび期間ＴDCをそれぞれ期間ＴPと期間ＴBの和の倍数と
するとともにそれぞれを同期させて制御したが、期間Ｔ
ACおよび期間ＴDCは期間ＴPと期間ＴBの和の倍数でなく
てもよい。すなわち期間ＴACおよび期間ＴDCを期間ＴP
および期間ＴBの関数としてではなく、独立に定めても
よい。例えば、上記鉄鋼（ＳＰＣＣ）の溶接例におけ
るＴACおよびＴDCをそれぞれ０．２５ｓとしたり、ある
いはＴACを０．２５ｓ、Ｔを０．５ｓとしてもよい。こ
の場合、期間ＴACおよび期間ＴDCにおける最後期間ＴB
の内の一部（１〜１６ｍｓ）はＥＰ極性からＥＮ極性へ
あるいはＥＮ極性からＥＰ極性へ変化する場合が発生す
るが、実用上差し支えないし、さらに、ア−クが発生し
てから上記所定の時間が経過し通常溶接状態になった時
に期間ＴDCから開始するするようにしたが期間ＴACから
開始するするようにしても良いことを確認した。また、
直流電源１を２電源で構成したが、直流電源１を１電源
とし、出力側インバ−タ回路をフルブッリジ構成として
２個のトランジスタを交互に動作させるようにしても良
い。この場合、上記したように、期間ＴACおよび期間Ｔ
DCを期間ＴPおよび期間ＴBと独立に定めてもよいから、
既存の直流電源を用いて本発明の溶接方法を実施するこ
とができる。さらに、出力電流を所定の値に制御する定
電流特性の直流電源としたが、定電電圧特性の直流電源
を用い上記電流ＩPおよび電流ＩBに略等しい電流が得ら
れるように、出力電圧を設定するようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば平
均の溶接電流を一定として、溶込み深さ、母材の溶融
量、ビ−ド波の高さや間隔、あるいは溶込み深さの変動
周期を制御することができる。したがって、中・厚板だ
けでなく薄板やル−トギャップが大きい継手まで様々の
広範囲ワ−クに適用することができる。
均の溶接電流を一定として、溶込み深さ、母材の溶融
量、ビ−ド波の高さや間隔、あるいは溶込み深さの変動
周期を制御することができる。したがって、中・厚板だ
けでなく薄板やル−トギャップが大きい継手まで様々の
広範囲ワ−クに適用することができる。
【図１】本発明による消耗電極式ガスシ−ルドア−ク溶
接方法を実施するための装置の一実施例を示すブロック
図である。
接方法を実施するための装置の一実施例を示すブロック
図である。
【図２】本発明による電流波形を示す図である。
【図３】期間Ｔに対するビ−ド幅（ＢＷ）、溶込み深さ
（ＰＤ）および余盛高さ（ＲＦ）の変化を示す図であ
る。
（ＰＤ）および余盛高さ（ＲＦ）の変化を示す図であ
る。
【図４】期間Ｔに対する溶込み深さの変化量（ΔＰＤ）
および余盛高さの変化量（ΔＲＦ）を示す図である。
および余盛高さの変化量（ΔＲＦ）を示す図である。
【図５】期間Ｔにおける期間ＴACの比率に対するビ−ド
幅（ＢＷ）、溶込み深さ（ＰＤ）および余盛高さ（Ｒ
Ｆ）の変化を示す図である。
幅（ＢＷ）、溶込み深さ（ＰＤ）および余盛高さ（Ｒ
Ｆ）の変化を示す図である。
【図６】期間Ｔにおける期間ＴACの比率に対する溶込み
深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの変化量（ΔＲ
Ｆ）を示す図である。
深さの変化量（ΔＰＤ）および余盛高さの変化量（ΔＲ
Ｆ）を示す図である。
【符号の説明】 １ 直流電源 ２ 出力側インバ−タ回路 ３ ワイヤ ６ 母材 ７ ＩP設定器 ８ ＩB設定器 ９ 切換スイッチ １０ ＴP設定器 １１ ＴB設定器 １２ 時間信号発生器 １３ ＴDC設定器 １４ ＴAC設定器 １５ 極性信号発生器 １６ 極性判定器 １７ 駆動回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−37974（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−361873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−122671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−9039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20169（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−34226（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/173 B23K 9/073
Claims (4)
- 【請求項１】 期間ＴPではワイヤの臨界電流値よりも
大きい電流ＩPを、また期間ＴBにはワイヤの臨界電流値
よりも小さいＩBを交互に供給すると共に、期間Ｔの中
の期間ＴDCにおいては電流ＩPおよび電流ＩBともワイヤ
をプラスとする極性とし、期間Ｔの中の残りの期間ＴAC
においては電流ＩPをワイヤをプラスとする極性にまた
電流ＩBをワイヤをマイナスとする極性として、期間ＴD
Cと期間ＴACとを交互に繰り返す出力を電極と母材との
間に印加することを特徴とする消耗電極式ガスシ−ルド
ア−ク溶接方法。 - 【請求項２】 期間ＴDCと期間ＴACとの比率を変化させ
ることを特徴とする請求項１に記載の消耗電極式ガスシ
−ルドア−ク溶接方法。 - 【請求項３】 直流電源と、入力側を直流電源に接続さ
れ出力側を電極および母材に接続される交流変換装置
と、交流変換装置を駆動する駆動回路と、切換スイッチ
に接続され直流電源の出力を設定するＩP設定器および
ＩB設定器と、時間信号発生器に接続されＩP設定器およ
びＩB設定器で設定された出力を供給する期間を定める
期間ＴP設定器および期間ＴB設定器と、極性信号発生器
に接続される期間ＴDC設定器および期間ＴAC設定器と、
極性判定器とからなり、切換スイッチを直流電源に、ま
た時間信号発生器を切換スイッチおよび極性判定器に、
さらに極性信号発生器を極性判定器に接続し、電極およ
び母材との間に出力ＩPおよびＩBを交互に供給すると共
に期間ＴDCにおいては出力ＩPおよびＩBともワイヤをプ
ラスとする極性に、また期間ＴACにおいては出力ＩPを
ワイヤをプラスとする極性にまた出力ＩBをワイヤをマ
イナスとする極性に交互に切換えるように構成したこと
を特徴とする消耗電極式ガスシ−ルドア−ク溶接装置。 - 【請求項４】 直流電源と、直流電源に接続され直流電
源の出力を設定するためのＩP設定器およびＩB設定器
と、入力側を直流電源に接続され出力側を電極および母
材に接続される交流変換装置と、交流変換装置を駆動す
る駆動回路と、期間ＴPと期間ＴBおよび期間ＴPと期間
ＴDCならびに期間ＴACを設定可能な時間制御手段とから
なり、時間制御手段は出力ＩPおよびＩBを供給する期間
を期間ＴPおよび期間ＴBとする信号を交互に直流電源に
出力すると共に期間ＴDCおよび期間ＴACを交互とする信
号を駆動回路に出力し、電極および母材との間に出力Ｉ
PおよびＩBを交互に供給すると共に期間ＴDCにおいては
出力ＩPおよびＩBともワイヤをプラスとする極性に、ま
た期間ＴACにおいては出力ＩPをワイヤをプラスとする
極性にまた出力ＩBをワイヤをマイナスとする極性に交
互に切換えるように構成したことを特徴とする消耗電極
式ガスシ−ルドア−ク溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31030391A JP3162137B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31030391A JP3162137B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05138355A JPH05138355A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3162137B2 true JP3162137B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=18003602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31030391A Expired - Fee Related JP3162137B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3162137B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4643113B2 (ja) * | 2002-08-27 | 2011-03-02 | 株式会社三社電機製作所 | 溶接方法及び溶接用電源装置 |
| US8759715B2 (en) * | 2004-10-06 | 2014-06-24 | Lincoln Global, Inc. | Method of AC welding with cored electrode |
| DE102016102884B4 (de) | 2016-02-18 | 2022-06-02 | Rehm GmbH & Co. KG Schweißtechnik | Schweißverfahren |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP31030391A patent/JP3162137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05138355A (ja) | 1993-06-01 |
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