JP3893737B2

JP3893737B2 - Quality diagnostic method for TIG welding

Info

Publication number: JP3893737B2
Application number: JP11965198A
Authority: JP
Inventors: 哲朗大久保; 稔田上; 秋雄手島; 浩史山鳥; 一道小野
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH11314158A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＩＧ溶接の品質診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＩＧ溶接は、図２に示すように、ＴＩＧ溶接機１と母材２とを相対移動（図２ではＴＩＧ溶接機１を矢印Ａ方向に移動）させ、溶接トーチ３に電極４の外周を包囲するようにシールドガス５を供給しつつワイヤ６の送給と電極４への給電（電圧と電流の制御）を行いながら、溶接トーチ３のウィービング（図２中矢印Ｂで示すように溶接方向にＡに対して左右の方向へ溶接トーチ３を往復移動させること）を行って溶接するようにしている。
【０００３】
上記ＴＩＧ溶接機１により溶接する際には、溶接欠陥を生じさせないように作業することが非常に重要である。
【０００４】
一般に溶接に当たっては、溶接電圧、溶接電流、溶接速度、ワイヤ送給速度、ウィービング速度、ウィービング幅、シールドガス流量等のパラメータを監視して適宜制御することにより、良好な溶接品質が得られるように作業している。しかし、種々の要因によって溶接欠陥が発生しているのが現状である。
【０００５】
溶接欠陥としては、ビード不揃い、ビードの大小、ビード高さの大小、ピット、酸化等の溶着金属表面欠陥、アンダーカット、オーバーラップ等の母材との境界部（表面）欠陥、ポロシティ、タングステン巻込み等の溶着金属内部欠陥、融合欠陥、溶込み不足等の母材との境界部（内部）欠陥等があげられる。
【０００６】
従来のＴＩＧ溶接方法では、前記パラメータの各々が過大或いは過小になることによって溶接欠陥が発生するので、前記パラメータの夫々についてしきい値を設定し、何れかのパラメータがしきい値を越えた時に、そのパラメータが要因となる溶接欠陥が発生すると判断し、しきい値を越えそうなパラメータを修正する作業を行っている。
【０００７】
図３は、溶接速度がある値を越えて過大になることによってビード高さ小の欠陥が生じる点をしきい値として設定した場合であり、溶接速度の標準値が例えば６ｃｍ／分である場合において、９ｃｍ／分の溶接速度をしきい値として設定している。
【０００８】
図４は、ワイヤ送給速度がある値を越えて過小になることによってビード高さ小の欠陥を生じる点をしきい値として設定した場合であり、ワイヤ送給速度の標準値（ベース値）が例えば６０ｃｍ／分である場合において、２０ｃｍ／分のワイヤ送給速度をしきい値として設定している。
【０００９】
また図５は、ウィービング幅がある値を越えて過大になることによってビード高さ小の欠陥を生じる点をしきい値として設定した場合であり、ウィービング幅の標準値が例えば６ｍｍである場合において、８．５ｍｍのウィービング幅をしきい値として設定している。
【００１０】
従って、従来の溶接方法では、溶接速度がしきい値の９ｃｍ／分を越えて過大にならないように制御すると共に、ワイヤ送給速度が２０ｃｍ／分を超えて過小にならないように制御し、ウィービング幅がしきい値の８．５ｍｍを越えて過大にならないように制御することによって、ビード高さ小の溶接欠陥が生じないようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の制御方法では、夫々のパラメータについてしきい値を設定し、各パラメータがしきい値を越えないように、夫々のパラメータの値を単独で修正する制御を行っているために、次のような問題が生じていた。
【００１２】
即ち、溶接速度がしきい値を越えて過大になっておらず、ワイヤ送給速度がしきい値を越えて過小になっておらず、ウィービング幅もしきい値を越えて過大になっていないにも拘わらず、ビード高さ小の溶接欠陥が生じてしまうという問題がある。
【００１３】
これは、溶接速度、ワイヤ送給速度、ウィービング幅の何れもがしきい値を越えてはいないが、溶接速度とワイヤ送給速度とウィービング幅がしきい値に近い値になった場合に、溶接速度とワイヤ送給速度とウィービング幅の相互作用によってビード高さ小の溶接欠陥が生じてしまうことによる。この問題は従来の方法では解決することができなかった。
【００１４】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、パラメータの相互作用によって生じる溶接欠陥を判断して溶接欠陥の発生を未然に防止するためのＴＩＧ溶接の品質診断方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＴＩＧ溶接機と母材とを相対移動させ、シールドガスを供給しつつワイヤの送給と電極への給電を行いながら溶接トーチをウィービングさせて溶接を行う際に、同一の溶接欠陥を生じる要因となる第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータを選定し、前記第１のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第１のしきい値を設定すると共に、第２のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第２のしきい値を設定し、更に第３のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第３のしきい値を設定し、前記第１のパラメータのしきい値を標準化した第１の標準しきい値をＸ−Ｙ−Ｚ座標のＸ軸上にとり、第２のパラメータのしきい値を標準化した第２の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＹ軸上にとり、更に第３のパラメータのしきい値を標準化した第３の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＺ軸上にとり、前記第１の標準しきい値と第２の標準しきい値と第３の標準しきい値を結ぶしきい値面を求め、前記第１のパラメータの測定信号を標準化した第１の標準測定信号と第２のパラメータの測定信号を標準化した第２の標準測定信号と第３のパラメータの測定信号を標準化した第３の標準測定信号とによりＸ−Ｙ−Ｚ座標上にとった座標点が、前記しきい値面よりＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点側にある時を品質正常と判定し、前記座標点がしきい値面に対して原点と反対側にある時を品質異常と判定することを特徴とするＴＩＧ溶接の品質診断方法、に係るものである。
【００１６】
上記手段では、同一の溶接欠陥を生じる要因となる第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータを選定する。第１のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第１のしきい値を設定し、第２のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第２のしきい値を設定し、第３のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第３のしきい値を設定し、第１のパラメータのしきい値を標準化した第１の標準しきい値をＸ−Ｙ−Ｚ座標のＸ軸上にとり、第２のパラメータのしきい値を標準化した第２の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＹ軸上にとり、第３のパラメータのしきい値を標準化した第３の標準しきい値をＸ−Ｙ−Ｚ座標のＺ軸上にとる。更に、第１の標準しきい値と第２の標準しきい値と第３の標準しきい値を結ぶしきい値面を求める。一方、第１のパラメータの測定信号を標準化した第１の標準測定信号と第２のパラメータの測定信号を標準化した第２の標準測定信号と第３のパラメータの測定信号を標準化した第３の標準測定信号とにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標上に座標点をとり、この座標点が、前記しきい値面よりＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点側にある時を品質正常と判定し、前記座標点がしきい値面に対して原点と反対側にある時を品質異常と判定することができる。
【００１７】
これにより、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの夫々の測定信号がしきい値を越えていないのに、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの相互作用によって溶接欠陥が生じるといった問題を判断することができ、よって常に溶接品質の優れたＴＩＧ溶接が行えるように前記パラメータを適切に制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態例を図面を参照して説明する。
【００１９】
表１は、本発明のＴＩＧ溶接の各パラメータと溶接欠陥との関係を示したものである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１から明らかなように、ＴＩＧ溶接のパラメータとしては、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ａ、溶接速度ｃｍ／分、ワイヤ送給速度ｃｍ／分、ウィービング速度ｃｍ／分、ウィービング幅ｍｍ、シールドガス流量Ｌ／分等があげられる。
【００２２】
また、溶接欠陥としては、ビード不揃い、ビードの大小、ビード高さの大小、ピット、酸化等の溶着金属表面欠陥、アンダーカット、オーバーラップ等の母材との境界部（表面）欠陥、ポロシティ、タングステン巻込み等の溶着金属内部欠陥、融合欠陥、溶込み不足等の母材との境界部（内部）欠陥等があげられる。
【００２３】
表１の各パラメータが要因となって生じる溶接欠陥の種類の欄に丸印が付してある。
【００２４】
前記各パラメータについては、良好な溶接を行うための標準値を予め求めておく。表１では、溶接電圧の標準値は９．７／８．５Ｖ（ウィービングにより電極が左右端部に移動した時のピーク電圧が９．７Ｖ、左右中間部を移動する時のベース値が８．５Ｖであることを示す）、溶接電流の標準値は２００／１４０Ａ（同上）、溶接速度の標準値は６ｃｍ／分、ワイヤ送給速度の標準値は１００／６０ｃｍ／分（同上）、ウィービング速度の標準値は１００ｃｍ／分、ウィービング幅の標準値は６ｍｍ、シールドガス流量の標準値は２０Ｌ／分である場合を示している。
【００２５】
表１によれば、例えば溶接速度がしきい値を超えて過大になると、ビード不揃い、ビード小、ビード高さ小の溶接欠陥を生じ、ワイヤ送給速度がしきい値を超えて過小になるとビード小、ビード高さ小、アンダーカットの溶接欠陥が生じ、ウィービング幅がしきい値を超えて過大になるとビード高さ小、アンダーカットの溶接欠陥を生じる。
【００２６】
このように、溶接速度（第１のパラメータ）とワイヤ送給速度（第２のパラメータ）とウィービング幅（第３のパラメータ）とは、夫々「ビード高さ小」という同一の溶接欠陥を発生する要因となっているので、この３つのパラメータを選定し、溶接速度の標準値６ｃｍ／分に対して過大となることによってビード高さ小の欠陥を生じるしきい値９ｃｍ／分（第１のしきい値）を設定し、またワイヤ送給速度の標準値６０ｃｍ／分（ベース値）に対して過小となることによってビード高さ小の欠陥を生じるしきい値２０ｃｍ／分（第２のしきい値）を設定し、ウィービング幅の標準値６ｍｍに対して過大となることによってビード高さ小の欠陥を生じるしきい値８．５ｍｍ（第３のしきい値）を設定する。
【００２７】
このように、同一の溶接欠陥を発生する要因となる第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータについて、しきい値を夫々設定し、このしきい値を標準化するために夫々のしきい値について下記式（Ｉ）の計算を行う。
【００２８】
【数１】
Ｄ＝Ｃ／Ｋ−１…（Ｉ）
式中、Ｃ：設定したしきい値，Ｄ：標準化された標準しきい値，Ｋ：各パラメータの標準値である。
【００２９】
また、パラメータの測定信号に対しても下記式（ＩＩ）によって標準化する計算を行う。
【００３０】
【数２】
Ｇ＝Ｆ／Ｋ−１…（ＩＩ）
式中、Ｆ：各パラメータの測定信号，Ｇ：標準化した標準測定信号である。
【００３１】
第１のパラメータが溶接速度であり、第２のパラメータがワイヤ送給速度であり、第３のパラメータがウィービング幅である場合を例にとって説明すると、第１のパラメータである溶接速度の標準値が６ｃｍ／分であるのに対して、ビード高さ小の溶接欠陥が発生する第１のしきい値が９ｃｍ／分であった場合には、この第１のしきい値を前記式（Ｉ）に代入することにより、９／６−１＝０．５の第１の標準しきい値（Ｄ₁）を求め、この第１の標準しきい値０．５を、図１に示すようにＸ−Ｙ−Ｚ座標のＸ軸上にとる。
【００３２】
また、第２のパラメータであるワイヤ送給速度の標準値が６０ｃｍ／分（ベース値）であるのに対して、ビード高さ小の溶接欠陥が発生する第２のしきい値が２０ｃｍ／分であった場合には、この第２のしきい値を前記式（Ｉ）に代入することにより、２０／６０−１＝−０．６７の第２の標準しきい値（Ｄ₂）を求め、この第２の標準しきい値−０．６７を図１に示すように前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＹ軸上にとる。
【００３３】
また、第３のパラメータであるウィービング幅の標準値が６ｍｍであるのに対して、ビード高さ小の溶接欠陥が発生する第３のしきい値が８．５ｍｍであった場合には、この第３のしきい値を前記式（Ｉ）に代入することにより、８．５／６−１＝０．４２の第２の標準しきい値（Ｄ₃）を求め、この第２の標準しきい値０．４１を図１に示すように前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＺ軸上にとる。
【００３４】
更に、前記溶接速度の第１の標準しきい値である０．５と、ワイヤ送給速度の第２の標準しきい値である−０．６７と、ウィービング幅の第３の標準しきい値である０．４２とを結ぶ面、即ち、しきい値面Ｍを求める。
【００３５】
このしきい値面Ｍは下記式（ＩＩＩ）となる。
【００３６】
【数３】
１／ａ・Ｄ₁＋１／ｂ・Ｄ₂＋１／ｃ・Ｄ₃＝１…（ＩＩＩ）
式中、ａ：Ｘ軸を切る点の座標，ｂ：Ｙ軸を切る点の座標，ｃ：Ｚ軸を切る点の座標、Ｄ₁：第１の標準しきい値，Ｄ₂：第２の標準しきい値，Ｄ₃：第３の標準しきい値である。
【００３７】
一方、前記第１のパラメータである溶接速度を実際に測定し、測定した第１の測定信号を前記式（ＩＩ）に代入して標準化することにより、第１の標準測定信号Ｇ₁を得る。例えば、第１の測定信号が８ｃｍ／分であった場合には、第１の標準測定信号Ｇ₁は０．３３である。
【００３８】
同様に、第２のパラメータであるワイヤ送給速度を実際に測定し、測定した第２の測定信号を前記式（ＩＩ）に代入して標準化することにより、第２の標準測定信号Ｇ₂を得る。例えば第２の測定信号が３０ｃｍ／分であった場合には、第２の標準測定信号Ｇ₂は−０．５である。
【００３９】
また、第３のパラメータであるウィービング幅を実際に測定し、測定した第３の測定信号を前記式（ＩＩ）に代入して標準化することにより、第３の標準測定信号Ｇ₃を得る。例えば第３の測定信号が８ｍｍであった場合には、第３の標準測定信号Ｇ₃は０．３３である。
【００４０】
上記によって求めた、第１の標準測定信号０．３３と第２の標準測定信号−０．５と第３の標準測定信号０．３３をＺ軸上にとり、Ｘ軸上の第１の標準測定信号０．３３とＹ軸上の第２の標準測定信号−０．５とＺ軸上の第３の標準測定信号０．３３の前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標上における座標点Ｐを求める。
【００４１】
この時、前記座標点Ｐが、前記しきい値面ＭよりＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点０側にある時を品質正常と判定し、前記座標点Ｐがしきい値面Ｍに対してＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点０と反対側にある時を品質異常と判定する。
【００４２】
即ち、前記式（ＩＩＩ）の左辺の値が＞１．０ならば品質異常、≦１．０ならば品質正常と判断することができる。
【００４３】
従って、前記第１の標準測定信号０．３３と第２の標準測定信号−０．５と第３の標準測定信号０．３３を、前記式（ＩＩＩ）に代入すると、０．３３／０．５＋（−０．５／−０．６７）＋０．３３／０．４２＝０．６６＋０．７５＋０．７９＝２．２０となり、＞１．０であるので、品質異常であることが判定できる。
【００４４】
これにより、図１の座標点Ｐのように、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの夫々の標準測定信号が標準しきい値を越えていないのに、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの相互作用によって溶接欠陥が生じてしまうといった問題の発生を予め判断することができる。
【００４５】
上記では溶接速度とワイヤ送給速度とウィービング幅を例にとって説明したが、これ以外にも、３つのパラメータが要因となって同一の溶接欠陥を生じる場合には、種々のパラメータについて同様に実施することができる。即ち、表１に黒丸で示すように、溶接速度過小とワイヤ送給速度過大とウィービング幅過小によるビード高さ大の溶接欠陥、溶接電流過大と溶接速度過小とシールドガス流量過小による酸化の溶接欠陥、溶接電圧過大とワイヤ送給速度過小とウィービング幅過大によるアンダーカットの溶接欠陥等に適用できる。
【００４６】
このように、３つのパラメータを要因として同一の溶接欠陥を生じる第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータを選定し、第１のパラメータの第１の標準しきい値をＸ−Ｙ−Ｚ座標のＸ軸上にとり、第２のパラメータの第２の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＹ軸上にとり、第３のパラメータの第３の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＺ軸上にとり、第１の標準しきい値と第２の標準しきい値と第３の標準しきい値を結ぶしきい値面を求め、続いて、第１のパラメータの測定信号と第２のパラメータの測定信号と第３のパラメータの測定信号を夫々標準化した第１の標準測定信号と第２の標準測定信号と第３の標準測定信号によりＸ−Ｙ−Ｚ座標上における座標点を求めると、この座標点が前記しきい値面よりＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点側にある時を品質正常と判定し、前記座標点がしきい値面に対して原点と反対側にある時を品質異常と判定することができる。
【００４７】
従って、溶接品質の優れたＴＩＧ溶接が行えるように、前記判定結果に基づいて前記パラメータを適切に制御することができる。
【００４８】
また、各パラメータの値を監視していると、しきい値を超えそうなパラメータの組合わせから発生しそうな溶接欠陥の種類も想定することができる。
【００４９】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、同一の溶接欠陥を生じる要因となる第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータを選定し、前記第１のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第１のしきい値を設定し、第２のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第２のしきい値を設定し、第３のパラメータの標準値に対して溶接欠陥を生じる第３のしきい値を設定し、前記第１のパラメータのしきい値を標準化した第１の標準しきい値をＸ−Ｙ−Ｚ座標のＸ軸上にとり、第２のパラメータのしきい値を標準化した第２の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＹ軸上にとり、第３のパラメータのしきい値を標準化した第３の標準しきい値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ座標のＺ軸上にとり、前記第１の標準しきい値と第２の標準しきい値と第３の標準しきい値を結ぶしきい値面を求め、前記第１のパラメータの測定信号を標準化した第１の標準測定信号と第２のパラメータの測定信号を標準化した第２の標準測定信号と第３のパラメータの測定信号を標準化した第３の標準測定信号とにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標上の座標点を求め、この座標点が、前記しきい値面よりＸ−Ｙ−Ｚ座標の原点側にある時を品質正常と判定し、前記座標点がしきい値面に対して原点と反対側にある時を品質異常と判定することができる。
【００５１】
これにより、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの夫々の測定信号がしきい値を越えていないのに、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータの相互作用によって溶接欠陥が生じるといった問題を判断することができ、よって常に溶接品質の優れたＴＩＧ溶接が行えるように前記パラメータを適切に制御することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＴＩＧ溶接の品質診断方法を説明するためのＸ−Ｙ−Ｚ座標線図である。
【図２】ＴＩＧ溶接機の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来のＴＩＧ溶接方法における溶接速度のしきい値を設定する例を示す線図である。
【図４】従来のＴＩＧ溶接方法におけるワイヤ送給速度のしきい値を設定する例を示す線図である。
【図５】従来のＴＩＧ溶接方法におけるウィービング幅のしきい値を設定する例を示す線図である。
【符号の説明】
１溶接機
２母材
３溶接トーチ
４電極
５シールドガス
６ワイヤ
Ｄ₁ 第１の標準しきい値
Ｄ₂ 第２の標準しきい値
Ｄ₃ 第３の標準しきい値
Ｇ₁ 第１の標準測定信号
Ｇ₂ 第２の標準測定信号
Ｇ₃ 第３の標準測定信号
Ａ矢印（相対移動方向）
Ｂ矢印（ウィービング方向）
Ｍしきい値面
Ｐ座標点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a quality diagnostic method for TIG welding.
[0002]
[Prior art]
In TIG welding, as shown in FIG. 2, the TIG welding machine 1 and the base material 2 are relatively moved (in FIG. 2, the TIG welding machine 1 is moved in the direction of arrow A), and the welding torch 3 surrounds the outer periphery of the electrode 4. While supplying the shielding gas 5 and feeding the wire 6 and feeding the electrode 4 (controlling the voltage and current), the weaving of the welding torch 3 (in the welding direction as indicated by arrow B in FIG. 2) The welding torch 3 is reciprocated in the left-right direction with respect to A) to perform welding.
[0003]
When welding with the TIG welder 1, it is very important to work so as not to cause welding defects.
[0004]
In general, when welding is performed, parameters such as welding voltage, welding current, welding speed, wire feeding speed, weaving speed, weaving width, shield gas flow rate are monitored and appropriately controlled so that good welding quality can be obtained. Working. However, at present, welding defects are generated due to various factors.
[0005]
Welding defects include bead irregularity, bead size, bead height, weld metal surface defects such as pits and oxidation, boundary (surface) defects such as undercut and overlap, porosity, tungsten winding Examples of such defects include internal defects of weld metal such as welds, fusion defects, and defects (internal) with the base material such as insufficient penetration.
[0006]
In the conventional TIG welding method, a welding defect occurs when each of the parameters becomes too large or too small. Therefore, a threshold is set for each of the parameters, and when any of the parameters exceeds the threshold, Therefore, it is determined that a welding defect caused by the parameter is generated, and an operation for correcting the parameter that is likely to exceed the threshold is performed.
[0007]
FIG. 3 shows a case where a defect where a bead height is small due to the welding speed exceeding a certain value is set as a threshold value, and the standard value of the welding speed is, for example, 6 cm / min. The welding speed of 9 cm / min is set as the threshold value.
[0008]
FIG. 4 shows a case where a defect that has a small bead height caused by a wire feed speed exceeding a certain value is set as a threshold value, and is a standard value (base value) of the wire feed speed. Is 60 cm / min, for example, the wire feed speed of 20 cm / min is set as the threshold value.
[0009]
FIG. 5 shows a case where a defect that has a small bead height due to the weaving width exceeding a certain value is set as a threshold value. In the case where the standard value of the weaving width is 6 mm, for example. A weaving width of 8.5 mm is set as a threshold value.
[0010]
Therefore, in the conventional welding method, the welding speed is controlled so as not to exceed the threshold value of 9 cm / min so as to be excessive, and the wire feeding speed is controlled so as not to be excessively decreased beyond 20 cm / min. By controlling so that the width does not exceed the threshold value of 8.5 mm, welding defects with a small bead height are prevented from occurring.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional control method, a threshold value is set for each parameter, and control is performed to individually correct the value of each parameter so that each parameter does not exceed the threshold value. There was a problem like this.
[0012]
That is, the welding speed does not exceed the threshold value, does not become excessive, the wire feed speed does not exceed the threshold value, and the weaving width does not exceed the threshold value. Nevertheless, there is a problem that a weld defect with a small bead height occurs.
[0013]
This is because the welding speed, wire feed speed, and weaving width do not exceed the threshold, but when the welding speed, wire feed speed, and weaving width are close to the threshold, This is because a weld defect with a small bead height is caused by the interaction of the welding speed, the wire feeding speed, and the weaving width. This problem cannot be solved by the conventional method.
[0014]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and provides a TIG welding quality diagnostic method for judging welding defects caused by parameter interaction and preventing the occurrence of welding defects. The purpose is that.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to the same welding defect when performing welding by weaving a welding torch while feeding a wire and feeding power to an electrode while relatively moving a TIG welder and a base material while supplying a shield gas. The first parameter, the second parameter, and the third parameter that cause the occurrence of the first parameter are selected, a first threshold value that causes a weld defect is set with respect to the standard value of the first parameter, and the first parameter A second threshold value for generating a weld defect is set for the standard value of the second parameter, and a third threshold value for generating a weld defect is set for the standard value of the third parameter; The first standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the first parameter is set on the X-axis of the XYZ coordinate, and the second standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the second parameter is the above-mentioned. Take the XYZ coordinate on the Y axis A third standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the third parameter is taken on the Z-axis of the XYZ coordinates, and the first standard threshold value, the second standard threshold value, and the second standard threshold value are obtained. A first standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the first parameter and a second standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the second parameter; When the coordinate point taken on the XYZ coordinate by the third standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the third parameter is on the origin side of the XYZ coordinate from the threshold plane Is determined as normal quality, and when the coordinate point is on the opposite side to the origin with respect to the threshold plane, it is determined as quality abnormality.
[0016]
In the above means, the first parameter, the second parameter, and the third parameter that cause the same welding defect are selected. A first threshold value for generating a weld defect is set for the standard value of the first parameter, a second threshold value for generating a weld defect is set for the standard value of the second parameter, and a third value is set. A third threshold value for generating a weld defect is set with respect to the standard value of the first parameter, and the first standard threshold value obtained by standardizing the first parameter threshold value is defined as the X axis of the XYZ coordinates. A third standard obtained by taking the second standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the second parameter on the Y axis of the XYZ coordinates and standardizing the threshold value of the third parameter. The threshold value is set on the Z axis of the XYZ coordinates. Further, a threshold value plane connecting the first standard threshold value, the second standard threshold value, and the third standard threshold value is obtained. On the other hand, a first standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the first parameter, a second standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the second parameter, and a third standard obtained by standardizing the measurement signal of the third parameter. A coordinate point is taken on the XYZ coordinate according to the measurement signal, and when the coordinate point is on the origin side of the XYZ coordinate from the threshold plane, it is determined that the quality is normal. When the point is on the opposite side to the origin with respect to the threshold plane, it can be determined that the quality is abnormal.
[0017]
As a result, even though the measurement signals of the first parameter, the second parameter, and the third parameter do not exceed the threshold value, the interaction between the first parameter, the second parameter, and the third parameter. Therefore, it is possible to determine a problem that a welding defect is generated, and thus it is possible to appropriately control the parameters so that TIG welding with excellent welding quality can be performed at all times.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
Table 1 shows the relationship between each parameter of the TIG welding of the present invention and welding defects.
[0020]
[Table 1]

[0021]
As is apparent from Table 1, the TIG welding parameters include welding voltage V, welding current A, welding speed cm / min, wire feeding speed cm / min, weaving speed cm / min, weaving width mm, shield gas flow rate. L / min.
[0022]
Also, as weld defects, bead irregularity, bead size, bead height size, weld metal surface defects such as pits and oxidation, boundary part (surface) defects such as undercut and overlap, porosity, porosity, Examples include weld metal internal defects such as tungsten entrainment, fusion defects, and defects at the boundary (internal) with the base material such as insufficient penetration.
[0023]
A circle is attached to the column of the type of weld defect caused by each parameter in Table 1.
[0024]
For each of the parameters, a standard value for performing good welding is obtained in advance. In Table 1, the standard value of the welding voltage is 9.7 / 8.5 V (the peak voltage is 9.7 V when the electrode is moved to the left and right ends by weaving, and the base value is 8. The standard value of the welding current is 200/140 A (same as above), the standard value of the welding speed is 6 cm / min, the standard value of the wire feed speed is 100/60 cm / min (same as above), and the weaving speed The standard value of 100 cm / min, the standard value of the weaving width is 6 mm, and the standard value of the shield gas flow rate is 20 L / min.
[0025]
According to Table 1, for example, when the welding speed exceeds a threshold value and becomes excessive, a bead irregularity, a small bead, and a bead height small welding defect occur, and the wire feed speed exceeds the threshold value and becomes excessively low. Small bead, small bead height, and undercut welding defects occur, and when the weaving width exceeds the threshold value, excessive bead defects occur.
[0026]
As described above, the welding speed (first parameter), the wire feed speed (second parameter), and the weaving width (third parameter) each generate the same welding defect of “small bead height”. Since these three parameters are selected, a threshold value of 9 cm / min (first shim) that causes a defect with a small bead height when the welding speed becomes excessive with respect to the standard value of 6 cm / min. The threshold value is set to 20 cm / min (second threshold value), and a defect with a small bead height is caused by being too small with respect to the standard value of the wire feed speed of 60 cm / min (base value). Value), and a threshold value of 8.5 mm (third threshold value) that causes a defect with a small bead height when the weaving width is excessive with respect to the standard value of 6 mm is set.
[0027]
As described above, the threshold values are set for the first parameter, the second parameter, and the third parameter that cause the same weld defect, and the threshold values are standardized. The following formula (I) is calculated for the threshold value.
[0028]
[Expression 1]
D = C / K-1 (I)
In the formula, C is a set threshold value, D is a standardized standard threshold value, and K is a standard value of each parameter.
[0029]
Also, a calculation for standardizing the parameter measurement signal by the following equation (II) is performed.
[0030]
[Expression 2]
G = F / K-1 (II)
In the formula, F is a measurement signal of each parameter, and G is a standardized standard measurement signal.
[0031]
The case where the first parameter is the welding speed, the second parameter is the wire feed speed, and the third parameter is the weaving width will be described as an example. The standard value of the welding speed that is the first parameter is When the first threshold value for generating a weld defect with a small bead height is 9 cm / min, whereas the first threshold value is 6 cm / min, the first threshold value is expressed by the above formula (I). To obtain a _first standard threshold value (D ₁ ) of 9 / 6-1 = 0.5, and this first standard threshold value 0.5 is set to X as shown in FIG. -Take on the X-axis of the Y-Z coordinate.
[0032]
In addition, while the standard value of the wire feed speed as the second parameter is 60 cm / min (base value), the second threshold value at which a weld defect with a small bead height is generated is 20 cm / min. In this case, the second standard threshold value (D ₂ ) of 20 / 60-1 = −0.67 is obtained by substituting the second threshold value into the formula (I). The second standard threshold value −0.67 is set on the Y axis of the XYZ coordinates as shown in FIG.
[0033]
In addition, when the standard value of the weaving width, which is the third parameter, is 6 mm, but the third threshold value for generating a weld defect with a small bead height is 8.5 mm, this is the case. By substituting the third threshold value into the above formula (I), the second standard threshold value (D ₃ ) of 8.5 / 6-1 = 0.42 is obtained. A threshold value of 0.41 is set on the Z axis of the XYZ coordinates as shown in FIG.
[0034]
Further, the first standard threshold value of the welding speed is 0.5, the second standard threshold value of the wire feed speed is -0.67, and the third standard threshold value of the weaving width is used. That is, a surface connecting 0.42 that is, that is, a threshold value surface M is obtained.
[0035]
This threshold value surface M is expressed by the following formula (III).
[0036]
[Equation 3]
1 / a · D ₁ + 1 / b · D ₂ + 1 / c · D ₃ = 1 (III)
In the formula, a: coordinates of a point cutting the X axis, b: coordinates of a point cutting the Y axis, c: coordinates of a point cutting the Z axis, D ₁ : first standard threshold, D ₂ : second Standard threshold value, D ₃ : third standard threshold value.
[0037]
On the other hand, the first standard measurement signal G ₁ is obtained by actually measuring the welding speed as the first parameter and substituting the measured first measurement signal into the equation (II) for standardization. For example, when the first measurement signal is 8 cm / min, the first standard measurement signal G ₁ is 0.33.
[0038]
Similarly, by actually measuring the wire feed speed as the second parameter and substituting the measured second measurement signal into the equation (II) for standardization, the second standard measurement signal G ₂ is obtained. obtain. For example, when the second measurement signal is 30 cm / min, the second standard measurement signal G ₂ is −0.5.
[0039]
Further, actually measure the weaving width as the third parameter, the third measurement signal measured normalizing by substituting the formula (II), obtained third standard measurement signal G _3. For example, when the third measurement signal is 8 mm, the third standard measurement signal G ₃ is 0.33.
[0040]
The first standard measurement signal 0.33, the second standard measurement signal −0.5, and the third standard measurement signal 0.33 obtained as described above are taken on the Z axis, and the first standard measurement signal on the X axis is obtained. A coordinate point P on the XYZ coordinates of the signal 0.33, the second standard measurement signal −0.5 on the Y axis, and the third standard measurement signal 0.33 on the Z axis is obtained.
[0041]
At this time, it is determined that the quality is normal when the coordinate point P is closer to the origin 0 side of the XYZ coordinate than the threshold plane M, and the coordinate point P is X with respect to the threshold plane M. When the YZ coordinate is on the opposite side of the origin 0, it is determined that the quality is abnormal.
[0042]
That is, if the value on the left side of the formula (III) is> 1.0, it can be determined that the quality is abnormal, and if it is ≦ 1.0, the quality is normal.
[0043]
Therefore, when the first standard measurement signal 0.33, the second standard measurement signal -0.5, and the third standard measurement signal 0.33 are substituted into the equation (III), 0.33 / 0. Since 5 + (− 0.5 / −0.67) + 0.33 / 0.42 = 0.66 + 0.75 + 0.79 = 2.20 and> 1.0, it can be determined that the quality is abnormal.
[0044]
Thus, as indicated by the coordinate point P in FIG. 1, the first parameter, the second parameter, and the third parameter do not exceed the standard threshold value even though the standard measurement signals of the first parameter, the second parameter, and the third parameter do not exceed the standard threshold value. The occurrence of a problem that a welding defect occurs due to the interaction between the second parameter and the third parameter can be determined in advance.
[0045]
In the above description, the welding speed, the wire feed speed, and the weaving width have been described as examples. However, in the case where the same welding defect occurs due to three parameters, the same process is performed for various parameters. be able to. That is, as shown by the black circles in Table 1, welding defects with a large bead height due to an insufficient welding speed, an excessive wire feed speed and an excessive weaving width, an oxidation welding defect due to an excessive welding current, an insufficient welding speed and an insufficient shield gas flow rate. It can be applied to undercut welding defects due to excessive welding voltage, excessive wire feed speed and excessive weaving width.
[0046]
As described above, the first parameter, the second parameter, and the third parameter that cause the same welding defect are selected based on the three parameters, and the first standard threshold value of the first parameter is set to XY. Take the -Z coordinate on the X-axis, take the second standard threshold of the second parameter on the Y-axis of the XYZ coordinate, and take the third standard threshold of the third parameter on the X-axis A threshold plane connecting the first standard threshold value, the second standard threshold value, and the third standard threshold value is obtained on the Z axis of the -YZ coordinate, and then the first parameter XYZ coordinates by the first standard measurement signal, the second standard measurement signal, and the third standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal, the second parameter measurement signal, and the third parameter measurement signal, respectively. When the upper coordinate point is obtained, this coordinate point is XY from the threshold plane. When at the origin side of the Z-coordinate is determined to be normal quality and when the coordinate point at the origin and the opposite side of the threshold surface it can be determined as abnormal quality.
[0047]
Therefore, the parameter can be appropriately controlled based on the determination result so that TIG welding with excellent welding quality can be performed.
[0048]
In addition, when the values of the respective parameters are monitored, the types of welding defects that are likely to occur from combinations of parameters that are likely to exceed the threshold value can be assumed.
[0049]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the first parameter, the second parameter, and the third parameter that cause the same welding defect are selected, and the first defect that causes the welding defect with respect to the standard value of the first parameter. A second threshold value for generating a weld defect with respect to the standard value of the second parameter, and a third value for generating a weld defect with respect to the standard value of the third parameter. A threshold value is set, a first standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the first parameter is set on the X axis of the XYZ coordinates, and a threshold value of the second parameter is standardized. A standard threshold value of 2 is taken on the Y axis of the XYZ coordinate, and a third standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the third parameter is taken on the Z axis of the XYZ coordinate. And the first standard threshold, the second standard threshold, and the third standard threshold. The first standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the first parameter and the second standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the second parameter and the measurement of the third parameter are obtained. The coordinate point on the XYZ coordinate is obtained from the third standard measurement signal obtained by standardizing the signal, and the coordinate point is on the origin side of the XYZ coordinate from the threshold plane. It can be determined that the quality is normal, and the quality is abnormal when the coordinate point is on the opposite side of the origin with respect to the threshold plane.
[0051]
As a result, even though the measurement signals of the first parameter, the second parameter, and the third parameter do not exceed the threshold value, the interaction between the first parameter, the second parameter, and the third parameter. Therefore, it is possible to determine a problem that a welding defect occurs, and thus it is possible to appropriately control the parameters so that TIG welding with excellent welding quality can always be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an XYZ coordinate diagram for explaining a quality diagnosis method for TIG welding according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a TIG welder.
FIG. 3 is a diagram showing an example of setting a welding speed threshold value in a conventional TIG welding method.
FIG. 4 is a diagram showing an example of setting a threshold value of a wire feed speed in a conventional TIG welding method.
FIG. 5 is a diagram showing an example of setting a weaving width threshold value in a conventional TIG welding method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding machine 2 Base material 3 Welding torch 4 Electrode 5 Shielding gas 6 Wire D ₁ 1st standard threshold value D ₂ 2nd standard threshold value D ₃ 3rd standard threshold value G ₁ 1st standard measurement Signal G ₂ Second standard measurement signal G ₃ Third standard measurement signal A Arrow (relative movement direction)
B Arrow (weaving direction)
M threshold plane P coordinate point

Claims

Factors that cause the same welding defects when weaving the welding torch while moving the TIG welder and the base metal relative to each other, feeding the wire and supplying power to the electrode while supplying the shield gas The first parameter, the second parameter, and the third parameter are set, a first threshold value that causes a weld defect is set with respect to the standard value of the first parameter, and the second parameter A second threshold value for generating a weld defect is set for the standard value, and a third threshold value for generating a weld defect is set for the standard value of the third parameter. The first standard threshold value obtained by standardizing the threshold value is set on the X axis of the XYZ coordinate, and the second standard threshold value obtained by standardizing the threshold value of the second parameter is set to the XY- Take the third coordinate on the Y axis of the Z coordinate. A third standard threshold value obtained by standardizing the meter threshold value is taken on the Z-axis of the XYZ coordinates, and the first standard threshold value, the second standard threshold value, and the third standard value are taken. A threshold plane connecting the threshold values is obtained, a first standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the first parameter, a second standard measurement signal obtained by standardizing the measurement signal of the second parameter, and a third Normality when the coordinate point taken on the XYZ coordinate by the third standard measurement signal obtained by standardizing the parameter measurement signal is on the origin side of the XYZ coordinate from the threshold plane. A quality diagnostic method for TIG welding, wherein when the coordinate point is on the side opposite to the origin with respect to the threshold plane, it is determined that the quality is abnormal.