JP4319432B2 - Magnetic blow control method for consumable electrode pulse arc welding - Google Patents

Magnetic blow control method for consumable electrode pulse arc welding Download PDF

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JP4319432B2 JP2003061138A JP2003061138A JP4319432B2 JP 4319432 B2 JP4319432 B2 JP 4319432B2 JP 2003061138 A JP2003061138 A JP 2003061138A JP 2003061138 A JP2003061138 A JP 2003061138A JP 4319432 B2 JP4319432 B2 JP 4319432B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極パルスアーク溶接において磁気吹きが発生したときにアーク切れが生じないようにする磁気吹き対処制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄鋼等の消耗電極パルスアーク溶接では、大電流値で溶滴を移行させるピーク電流と数十A程度の小電流値でワイヤ先端を溶融させないベース電流とを繰り返し通電して溶接を行う。パルスアーク溶接では、1回のピーク電流の通電によって1つの溶滴を移行させる1パルス1溶滴移行の状態を維持することが、スパッタの発生の少ない美しいビード外観を得るために重要である。しかし、鉄鋼等のパルスアーク溶接においては、母材を通電する溶接電流によってアーク周辺部に磁界が形成されて、この磁界からアークは力を受けて変形する場合がよくある。このような状態を、一般的に磁気吹き又はアークブローと呼んでいる。
【0003】
図5は、磁気吹きが発生したときのアーク状態を示す図である。同図(A)に示すように、溶接ワイヤ1と母材2との間に通常のアーク3が発生している。この状態で磁気吹きが発生すると、同図(B)に示すように、アーク3は磁界からの力によって大きく変形し、アーク長が長くなる。さらに変形が大きくなると、同図(C)に示すように、アークを維持することができなくなりアーク切れが発生する。パルスアーク溶接では、ピーク期間中は大電流が通電するのでアークの硬直性が強く、磁界からの力が作用してもアークはほとんど変形しない。他方、ベース期間中は小電流が通電するのでアークの硬直性が弱く、磁界からの力によって大きく変形する。したがって、磁気吹きが発生してアーク切れが生じるのは、ベース期間中である。磁気吹きによるアーク切れが多数回発生すると、アーク発生状態が不安定となり、スパッタの大量発生、ビード外観の悪化等が生じる。したがって、パルスアーク溶接においては、磁気吹きによるアーク切れを抑制することは良好な溶接品質を得るために重要である。
【0004】
図6は、パルスアーク溶接において磁気吹きが発生したときの電流・電圧波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示す。以下、同図を参照して、従来技術の磁気吹き対処制御方法について説明する。
【0005】
時刻t1〜t2のピーク期間Tp中は、同図(A)に示すように、400〜600A程度のピーク電流Ipが通電し、同図(B)に示すように、アーク長に略比例したピーク電圧Vpが印加する。時刻t2以降のベース期間Tb中は、同図(A)に示すように、数十A程度のベース電流Ibが通電し、同図(B)に示すように、アーク長に略比例したベース電圧Vbが印加する。
【0006】
時刻t21において、磁気吹きが発生してアークが変形すると、同図(B)に示すように、アークの変形に伴ってアーク長が長くなり、ベース電圧Vbが次第に大きくなる。一方、同図(A)に示すように、ベース電流Ibは一定値のままである。時刻t3において、磁気吹きによるアークの変形がさらに大きくなると、アーク長が非常に長くなるためにアークを維持することができなくなり、アーク切れが発生する。アーク切れが発生すると、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは出力最大電圧の無負荷電圧となる。
【0007】
上述したように、磁気吹きが発生すると、溶接電圧Vwが急激に大きくなる。そこで、同図(B)に示すように、ベース期間Tb中の溶接電圧Vwが予め定めた基準電圧値Vt以上になったことを検出して、磁気吹きの発生を判別することができる。従来技術では、この方法によって磁気吹きの発生を判別して、アーク切れを防止するためにベース電流Ibを数周期にわたって増加させている。これは、ベース電流Ibが増加すると、アークの硬直性が増加するので、アークの変形を抑制してアーク切れを防止している。また、別の方法として、磁気吹きを判別すると、溶接ワイヤの送給速度を速くしてワイヤ先端・母材間距離を短くすることによって、アークの変形を抑制してアーク切れを防止する方法もある。(例えば、特許文献1参照)
【0008】
【特許文献1】
実開昭59−73081号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術における磁気吹き対処制御方法には、以下に示す多くの課題がある。
【0010】
▲1▼ 磁気吹きの判別方法の問題点
図7は、短絡が発生したときの電流・電圧波形図である。パルスアーク溶接において、適正な溶接条件に設定した場合、1秒間に数回〜数十回の溶接ワイヤと母材との短絡が発生する状態となる。同図(B)に示すように、短絡が発生すると、アークが消滅する。そして、再びアークが発生するときに大きなエネルギーが必要となる。この結果、短絡解除直後にこのエネルギーを供給するために溶接電圧Vwに異常電圧が重畳する。この異常電圧の値は小さい場合も、同図(B)のように大きな場合もある。このように短絡解除直後の異常電圧が発生する状態において、磁気吹きの発生を正確に判別するためには、同図(B)に示すように、上記の基準電圧値Vtを大きく設定しなければならない。しかし、基準電圧値Vtを大きくすると、磁気吹き発生の判別時期が遅れることになる。この結果、判別時点ではアーク切れ寸前であり、この状態でベース電流を増加させても手遅れとなる。逆に、基準電圧値Vtを小さく設定すると、上記の異常電圧によって誤検出することになる。したがって、従来技術の磁気吹き判別方法では、磁気吹き発生を早期にかつ正確に判別することができなかった。
【0011】
▲2▼ 磁気吹きの発生を判別した後にベース電流を増加させることの問題点
ベース電流を数周期にわたって増加させた場合、磁気吹きによるアーク切れに対しては一定の効果は発揮する。しかし、ベース電流を増加させることによって、ワイヤ先端部が大きく溶融されるために、1パルス1溶滴移行の良好状態から外れることになる。この結果、磁気吹きによるアーク切れは抑制することができても、アーク状態が不安定になり、溶接品質が悪くなる。また、磁気吹き発生の判別が遅れた場合、ベース電流を増加させてもアーク切れを防止することはできないケースも多くなる。
【0012】
▲3▼ 磁気吹きの発生を判別した後に送給速度を速くすることの問題点
磁気吹きの発生からアーク切れに至るまでの時間は、1ms〜十数ms程度である。このために、磁気吹き発生の判別後に送給速度を速くしても、この短い時間では応答できないために、多くの場合アーク切れを防止することはできない。
【0013】
上述したように、従来技術では、種々の問題点があるために、磁気吹きによるアーク切れを溶接品質が悪くならない程度にまで抑制することはできなかった。そこで、本発明では、磁気吹きによるアーク切れを防止して良好な溶接品質を得ることができる消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、ピーク電流とベース電流との通電を繰り返す消耗電極パルスアーク溶接において、
ベース電流の通電期間中にアークが発生しているときの溶接電圧の上昇率が予め定めた基準上昇率以上になりかつ前回発生した短絡の解除から予め定めた基準時間が経過しているときは磁気吹きが発生したと判別して前記ベース電流を200A以上に急増させ、この磁気吹き期間中に前記溶接電圧が減少したときは前記磁気吹きが解消したと判別して前記ベース電流を通常値に戻し、前記磁気吹きによるアーク切れを抑制することを特徴とする消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法である。
【0016】
さらに、請求項2の発明は、磁気吹き期間中に溶接電圧がこの期間中の最大値から予め定めた基準減少値だけ減少したときは磁気吹きが解消したと判別する請求項1記載の消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態における磁気吹き対処制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの、同図(B)は溶接電圧Vwの、同図(C)は直前に短絡が発生していないベース期間Tb中のアーク発生中の溶接電圧Vwの上昇率Dv=dVw/dtの時間変化を示す.同図において、時刻t2〜t3のベース期間Tb以外の動作は、上述した図6のときと同一であるので説明は省略する。以下、同図を参照して、ベース期間Tbの動作について説明する。
【0019】
▲1▼ 磁気吹き発生の判別方法
同図(B)に示すように、時刻t21において短絡が発生し時刻t22において短絡が解除してアークが再発生すると、上述したように、異常電圧が重畳する。その後、時刻t24から磁気吹きが発生すると、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwが上昇し始める。これに伴って、同図(C)に示すように、アーク発生中の電圧上昇率Dvは次第に大きくなる。そして、時刻t25において、電圧上昇率Dvが予め定めた基準上昇率Dvt以上になったことを検出すると、磁気吹きが発生したと判別する。上記において、同図(C)に示す電圧上昇率Dvは、直前に短絡が発生し解除されて異常電圧が重畳していないベース期間Tb中の溶接電圧Vwの上昇率である。直前に短絡が発生していないことを判別する方法は以下のとおりである。すなわち、同図(B)に示すように、時刻t22に短絡が解除された時点から予め定めた基準時間Tdが経過した時点t23以後に、電圧上昇率Dvが基準上昇率Dvt以上になったことを検出して、磁気吹き発生を判別する。これによって、短絡解除直後の異常電圧による誤検出を防止することができる。さらに、溶接電圧の上昇率を使用することで、磁気吹き発生に伴う溶接電圧の上昇を早期にかつ確実に検出することができる。これ以外にも、短絡直後の溶接電圧値によって異常電圧が収束したことを判別しても良い。短絡解除直後はアーク長が短いので、磁気吹きは生じにくい。したがって、上記の基準時間Td中に磁気吹きが生じることはほとんどない。上記の基準上昇率Dvtの値は例えば5V/ms程度であり、上記の基準時間Tdの値は例えば2ms程度である。
【0020】
▲2▼ 磁気吹き対処制御方法
時刻t25において、磁気吹き発生を判別すると、同図(A)に示すように、ベース電流Ibを予め定めた増加電流値Iuだけ急増させる。したがって、ベース電流値はIb+Iuになる。この増加後のベース電流値は200A以上の大電流値に設定する。この理由は、磁気吹きによるアークの変形を通常の形状に復帰させるためには、200A以上の大電流を通電してアークの硬直性を強くする必要がある。増加させるベース電流(Ib+Iu)の最大値は、アーク発生状態が不安定にならないようにするためにピーク電流値程度とする。上述した従来技術では、ベース電流の増加は、アークの変形を抑制する目的であるために、100A程度以下に設定されるのが一般的である。しかし、本発明では、大電流を短時間だけ通電することによって、アークの変形を通常の形状にまで復帰させることが目的である。
【0021】
▲3▼ 磁気吹き解消の判別方法
時刻t26において、同図(B)に示すように、磁気吹き発生期間中の溶接電圧Vwが減少したことを検出すると、磁気吹きが解消されたと判別して、ベース電流を通常値Ibに戻す。溶接電圧Vwの減少は、同図(B)に示すように、磁気吹き期間中の最大値Vmから予め定めた基準減少値ΔVだけ溶接電圧Vwが降下したことによって判別する。また、別の方法としては、磁気吹き期間中の溶接電圧Vwの減少率によって判別する方法もある。上記の基準減少値ΔVの値は、例えば5V程度に設定する。
【0022】
上述したように、磁気吹き発生を早期に判別してベース電流を大電流値に急増させて短時間でアークの変形を通常の形状に復帰させ、磁気吹き解消を即時に判別してベース電流を通常値に戻す。したがって、同図(B)に示すように、ベース電流の増加期間Tuは短時間となるので、1パルス1溶滴移行の良好なアーク状態への影響はほとんどない。
【0023】
図2は、上述した図1の時刻t24〜t26の期間中のアーク状態を示す図である。時刻t24直前の磁気吹き発生前においては、同図(A)に示すように、通常の形状のアーク3が発生している。時刻t24〜t25の磁気吹きが発生している機関中は、同図(B)に示すように、磁気吹きによってアーク3は少し変形している。時刻t25〜t26のベース電流の増加によって、同図(C)に示すように、アーク3は通常の形状に復帰する。
【0024】
図3は、本発明の溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路について説明する。
【0025】
電源主回路MCは、交流商用電源(3相200V等)を入力として、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給装置の送給ロール5の回転によって溶接トーチ4を通って送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。
【0026】
電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。電圧平均化回路VAVは、上記の電圧検出信号Vdを平均化して、電圧平均信号Vavを出力する。電圧設定回路VRは、所望値の電圧設定信号Vrを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧設定信号Vrと上記の電圧平均信号Vavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。V/FコンバータVFは、上記の電圧誤差増幅信号Evに応じた周波数を有するパルス周波数信号Tfを出力する。このパルス周波数信号Tfは、ピーク期間とベース期間とを1周期とする周波数を決定する信号である。ピーク期間タイマ回路TTPは、上記のパルス周波数信号Tfの周波数ごとにピーク期間TpだけHighレベルとなるピーク期間信号Ttpを出力する。したがって、このピーク期間信号Ttpは、ピーク期間Tp中はHighレベルとなり、ベース期間中はLowレベルとなる信号である。
【0027】
ピーク電流設定回路IPRは、予め定めたピーク電流設定信号Iprを出力する。ベース電流設定回路IBRは、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。切換回路SWは、上記のピーク期間信号TtpがHighレベルのときには上記のピーク電流設定信号Iprを電流切換設定信号Iswとして出力し、ピーク期間信号TtpがLowレベルのときには上記のベース電流設定信号Ibrを電流切換設定信号Iswとして出力する。
【0028】
短絡解除後基準時間経過計測回路PMは、上記の電圧検出信号Vdを入力して、ベース期間中にアークが発生しておりかつ前回の短絡解除から予め定めた基準時間Tdが経過しているときにHighレベルとなる検出許可信号Pmを出力する。電圧上昇率判別回路DVは、上記の検出許可信号PmがHighレベルのときには電圧検出信号Vdの上昇率を検出し、検出値が予め定めた基準上昇率Dvt以上のときはHighレベルとなるセット信号Stを出力する。電圧減少判別回路CVは、後述する増加期間信号TuがHighレベル(磁気吹き期間)のときに電圧検出信号Vdがこの期間中の最大値Vmから予め定めた基準減少値ΔVだけ降下したことを判別してHighレベルとなるリセット信号Rsを出力する。
【0029】
フリップフロップ回路FFは、上記のセット信号StがHighレベルに変化するとHighレベルとなり、上記のリセット信号RsがHighレベルに変化するとLowレベルになる増加期間信号Tuを出力する。増加電流設定回路IURは、上記の増加期間信号TuがHighレベルの期間中だけ予め定めた増加電流設定信号Iurを出力する。
【0030】
加算回路ADは、上記の電流切換設定信号Iswと上記の増加電流設定信号Iurとを加算して、電流制御設定信号Icrを出力する。電流検出回路IDは、溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Icrと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。上述した溶接電源装置によって、上述した図1の動作を行うことができる。
【0031】
図4は、本発明の効果の一例を示す磁気吹きによるアーク切れ発生回数の比較図である。同図は、鉄鋼のMAGパルス溶接の場合であり、平均溶接電流を140Aに設定し、5分間の溶接中の磁気吹きによるアーク切れ発生回数を従来技術と本発明とで比較したものである。また、同図は、溶接電源装置の出力端子と母材とをケーブルで接続する位置(母材のアース位置)を磁気吹きがわざと起こりやすい状態にした場合である。同図から明らかなように、従来技術では3回/分程度アーク切れが発生するが、本発明ではほとんど発生しない。また、本発明では、磁気吹きによるアーク切れ防止のためのベース電流の増加期間が短いので、アーク状態は常に良好なままである。この結果、スパッタの少ない良好なビード外観を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法によれば、磁気吹き発生を早期に確実に判別し、ベース電流を急増してアークの変形を復帰させ、磁気吹き解消を判別してベース電流を通常値に戻すことによって、磁気吹きによるアーク切れを防止することができる。また、短時間だけベース電流を増加させるので、アーク状態への影響はほとんどない。また、短絡直後の異常電圧によって磁気吹き発生を誤検出することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における磁気吹き対処制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図2】本発明における磁気吹き発生時のアーク状態図である。
【図3】本発明の溶接電源装置のブロック図である。
【図4】本発明の効果を示す磁気吹きによるアーク切れ発生回数の比較図である。
【図5】従来技術における磁気吹き発生時のアーク状態図である。
【図6】従来技術における磁気吹き対処制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図7】短絡解除直後の異常電圧の重畳を示す電流・電圧波形図である。
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
AD 加算回路
DV 電圧上昇率判別回路
Dv 電圧上昇率
Dvt 基準上昇率
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FF フリップフロップ回路
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
Icr 電流制御設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ip ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
Isw 電流切換設定信号
Iu 増加電流値
IUR 増加電流設定回路
Iur 増加電流設定信号
Iw 溶接電流
MC 電源主回路
PM 短絡解除後基準時間経過計測回路
Pm 検出許可信号
Rs リセット信号
St セット信号
SW 切換回路
Tb ベース期間
Td 基準時間
Tf パルス周波数信号
Tp ピーク期間
TTP ピーク期間タイマ回路
Ttp ピーク期間信号
Tu 増加期間(信号)
VAV 電圧平均化回路
Vav 電圧平均信号
Vb ベース電圧
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VF V/Fコンバータ
Vm 最大値
Vp ピーク電圧
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vt 基準電圧値
Vw 溶接電圧
ΔV 基準減少値
CV 電圧減少判別回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic blow countermeasure control method for preventing arc breakage when magnetic blow occurs in consumable electrode pulse arc welding.
[0002]
[Prior art]
In consumable electrode pulse arc welding of steel or the like, welding is performed by repeatedly energizing a peak current that transfers droplets with a large current value and a base current that does not melt the wire tip with a small current value of about several tens of A. In pulse arc welding, it is important to maintain a one-pulse, one-droplet transfer state in which one droplet is transferred by applying a single peak current in order to obtain a beautiful bead appearance with less spattering. However, in pulse arc welding of steel or the like, a magnetic field is often formed around the arc by a welding current that energizes the base metal, and the arc is often deformed by receiving a force from this magnetic field. Such a state is generally called magnetic blow or arc blow.
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing an arc state when magnetic blowing occurs. As shown in FIG. 2A, a normal arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2. When magnetic blowing occurs in this state, the arc 3 is greatly deformed by the force from the magnetic field and the arc length is increased, as shown in FIG. When the deformation further increases, as shown in FIG. 3C, the arc cannot be maintained and an arc break occurs. In pulse arc welding, since a large current is applied during the peak period, the arc is highly rigid, and the arc hardly deforms even when a force from a magnetic field is applied. On the other hand, since a small current is applied during the base period, the rigidity of the arc is weak and is greatly deformed by the force from the magnetic field. Therefore, it is during the base period that the magnetic blow occurs and the arc break occurs. If arc breaks due to magnetic blowing occur many times, the arc generation state becomes unstable, and a large amount of spatter is generated, and the bead appearance is deteriorated. Therefore, in pulse arc welding, it is important to suppress arc breaks due to magnetic blowing in order to obtain good welding quality.
[0004]
FIG. 6 is a current / voltage waveform diagram when magnetic blow occurs in pulse arc welding. FIG. 4A shows the time variation of the welding current Iw, and FIG. 4B shows the time change of the welding voltage Vw. Hereinafter, a conventional magnetic blow countermeasure control method will be described with reference to FIG.
[0005]
During the peak period Tp from time t1 to t2, a peak current Ip of about 400 to 600 A is energized as shown in FIG. 5A, and a peak approximately proportional to the arc length as shown in FIG. A voltage Vp is applied. During the base period Tb after time t2, a base current Ib of about several tens of A is energized as shown in FIG. 6A, and a base voltage approximately proportional to the arc length is shown in FIG. Vb is applied.
[0006]
When the magnetic blow occurs at time t21 and the arc is deformed, as shown in FIG. 5B, the arc length increases with the deformation of the arc, and the base voltage Vb gradually increases. On the other hand, the base current Ib remains constant as shown in FIG. At time t3, when the deformation of the arc due to the magnetic blowing is further increased, the arc length becomes so long that the arc cannot be maintained and an arc break occurs. When the arc break occurs, the welding voltage Vw becomes a no-load voltage of the maximum output voltage as shown in FIG.
[0007]
As described above, when magnetic blowing occurs, the welding voltage Vw increases rapidly. Therefore, as shown in FIG. 5B, it is possible to determine the occurrence of magnetic blowing by detecting that the welding voltage Vw during the base period Tb is equal to or higher than a predetermined reference voltage value Vt. In the prior art, the occurrence of magnetic blow is determined by this method, and the base current Ib is increased over several cycles in order to prevent arc breakage. This is because, as the base current Ib increases, the arc rigidity increases, so that arc deformation is suppressed and arc breakage is prevented. As another method, when magnetic blow is determined, the welding wire feed speed is increased to shorten the distance between the wire tip and the base metal, thereby suppressing arc deformation and preventing arc breakage. is there. (For example, see Patent Document 1)
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 59-73081 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional magnetic blow countermeasure control method has many problems as described below.
[0010]
(1) Problems in the method of discriminating magnetic blow FIG. 7 is a current / voltage waveform diagram when a short circuit occurs. In the pulse arc welding, when an appropriate welding condition is set, a short circuit between the welding wire and the base material occurs several times to several tens times per second. As shown in FIG. 5B, when a short circuit occurs, the arc disappears. And a big energy is needed when an arc generate | occur | produces again. As a result, an abnormal voltage is superimposed on the welding voltage Vw in order to supply this energy immediately after the short circuit is released. The abnormal voltage may be small or large as shown in FIG. Thus, in order to accurately determine the occurrence of the magnetic blow in the state where the abnormal voltage is generated immediately after the short circuit is released, the reference voltage value Vt must be set large as shown in FIG. Don't be. However, when the reference voltage value Vt is increased, the timing for determining the occurrence of magnetic blow is delayed. As a result, at the time of determination, the arc is about to break, and even if the base current is increased in this state, it is too late. On the other hand, if the reference voltage value Vt is set to be small, erroneous detection is caused by the abnormal voltage. Therefore, in the conventional magnetic blow discrimination method, the occurrence of magnetic blow cannot be discriminated early and accurately.
[0011]
{Circle around (2)} Problems of Increasing the Base Current After Determining the Generation of Magnetic Blowing When the base current is increased over several cycles, a certain effect is exhibited against arc breaks caused by magnetic blowing. However, by increasing the base current, the tip of the wire is melted greatly, so that the one-pulse / one-droplet transfer state is deviated. As a result, even if the arc break due to magnetic blowing can be suppressed, the arc state becomes unstable and the welding quality deteriorates. In addition, when the determination of the occurrence of magnetic blow is delayed, there are many cases where the arc break cannot be prevented even if the base current is increased.
[0012]
{Circle around (3)} Problems of Increasing the Feeding Speed after Determining the Generation of Magnetic Blowing The time from the occurrence of magnetic blowing to the end of the arc is about 1 ms to several tens of ms. For this reason, even if the feeding speed is increased after the determination of the occurrence of the magnetic blow, it is impossible to respond in this short time, and in many cases it is not possible to prevent arc interruption.
[0013]
As described above, the conventional technique has various problems, and thus it has not been possible to suppress the arc break due to magnetic blowing to such an extent that the welding quality does not deteriorate. Therefore, the present invention provides a control method for dealing with magnetic blow of consumable electrode pulse arc welding that can prevent arc breakage due to magnetic blow and obtain good welding quality.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention of claim 1 is a consumable electrode pulse arc welding in which energization of a peak current and a base current is repeated.
When the rate of increase in welding voltage when an arc is generated during the energization period of the base current is greater than or equal to a predetermined reference increase rate and a predetermined reference time has elapsed since the last short circuit was released It is determined that magnetic blowing has occurred, and the base current is rapidly increased to 200 A or more. If the welding voltage decreases during this magnetic blowing period, it is determined that the magnetic blowing has been canceled and the base current is set to a normal value. This is a control method for dealing with magnetic blow in consumable electrode pulse arc welding, characterized in that arc breakage due to the magnetic blow is suppressed.
[0016]
Furthermore, the invention according to claim 2 determines that the magnetic blowing has been canceled when the welding voltage decreases by a predetermined reference decrease value from the maximum value during the magnetic blowing period. This is a magnetic blow countermeasure control method for pulse arc welding.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a current / voltage waveform diagram showing a magnetic blow countermeasure control method according to an embodiment of the present invention. (A) shows the welding current Iw, (B) shows the welding voltage Vw, and (C) shows the increase in the welding voltage Vw during arc generation during the base period Tb in which no short-circuit has occurred immediately before. The time change of the rate Dv = dVw / dt is shown. In the figure, operations other than the base period Tb at times t2 to t3 are the same as those in FIG. Hereinafter, the operation in the base period Tb will be described with reference to FIG.
[0019]
(1) Method for discriminating occurrence of magnetic blowing As shown in FIG. 5B, when a short circuit occurs at time t21 and the short circuit is released at time t22 and an arc is regenerated, an abnormal voltage is superimposed as described above. . Thereafter, when magnetic blowing occurs from time t24, the welding voltage Vw starts to increase as shown in FIG. Along with this, as shown in FIG. 3C, the voltage increase rate Dv during arc generation gradually increases. Then, at time t25, when it is detected that the voltage increase rate Dv is equal to or higher than a predetermined reference increase rate Dvt, it is determined that magnetic blowing has occurred. In the above, the voltage increase rate Dv shown in FIG. 5C is the increase rate of the welding voltage Vw during the base period Tb in which the short-circuit has occurred and is released immediately before the abnormal voltage is not superimposed. The method for determining that a short circuit has not occurred immediately before is as follows. That is, as shown in FIG. 5B, the voltage increase rate Dv becomes equal to or higher than the reference increase rate Dvt after the time t23 when a predetermined reference time Td has elapsed from the time when the short circuit is released at time t22. Is detected to determine the occurrence of magnetic blow. This can prevent erroneous detection due to an abnormal voltage immediately after the short circuit is released. Furthermore, by using the rate of increase of the welding voltage, it is possible to detect the increase in the welding voltage due to the occurrence of magnetic blowing early and reliably. In addition to this, it may be determined that the abnormal voltage has converged based on the welding voltage value immediately after the short circuit. Immediately after the short circuit is released, the arc length is short, so that magnetic blowing is less likely to occur. Therefore, there is almost no magnetic blowing during the reference time Td. The value of the reference increase rate Dvt is, for example, about 5 V / ms, and the value of the reference time Td is, for example, about 2 ms.
[0020]
{Circle around (2)} When the magnetic blow occurrence control method is determined at time t25, the base current Ib is rapidly increased by a predetermined increased current value Iu as shown in FIG. Therefore, the base current value is Ib + Iu. The increased base current value is set to a large current value of 200 A or more. This is because, in order to restore the deformation of the arc due to the magnetic blow to the normal shape, it is necessary to energize a large current of 200 A or more to increase the rigidity of the arc. The maximum value of the base current (Ib + Iu) to be increased is about the peak current value so that the arc generation state does not become unstable. In the prior art described above, since the increase in the base current is intended to suppress the deformation of the arc, it is generally set to about 100 A or less. However, an object of the present invention is to restore the arc deformation to a normal shape by energizing a large current for a short time.
[0021]
{Circle around (3)} At the time t26, as shown in FIG. 5B, when it is detected that the welding voltage Vw during the magnetic blowing occurrence has decreased, it is determined that the magnetic blowing has been eliminated. The base current is returned to the normal value Ib. The decrease in the welding voltage Vw is determined by a decrease in the welding voltage Vw by a predetermined reference decrease value ΔV from the maximum value Vm during the magnetic blowing period, as shown in FIG. As another method, there is also a method of discriminating based on a decrease rate of the welding voltage Vw during the magnetic blowing period. The reference decrease value ΔV is set to about 5V, for example.
[0022]
As described above, the occurrence of magnetic blow is determined early, the base current is rapidly increased to a large current value, the arc deformation is restored to the normal shape in a short time, and the occurrence of magnetic blow is immediately determined to determine the base current. Return to normal value. Therefore, as shown in FIG. 5B, the base current increase period Tu is short, and therefore, there is almost no influence on the good arc state of 1 pulse / one droplet transfer.
[0023]
FIG. 2 is a diagram showing an arc state during the period from time t24 to t26 in FIG. 1 described above. Prior to the occurrence of magnetic blow immediately before time t24, as shown in FIG. In the engine in which the magnetic blow is generated from time t24 to t25, the arc 3 is slightly deformed by the magnetic blow as shown in FIG. As the base current increases from time t25 to time t26, the arc 3 returns to its normal shape as shown in FIG.
[0024]
FIG. 3 is a block diagram of the welding power source apparatus of the present invention. Hereinafter, each circuit will be described with reference to FIG.
[0025]
The power supply main circuit MC receives an AC commercial power supply (3-phase 200 V, etc.) as input, performs output control such as inverter control and thyristor phase control according to a current error amplification signal Ei described later, and a welding voltage Vw and welding current suitable for welding. Iw is output. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 of the wire feeding device, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.
[0026]
The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The voltage averaging circuit VAV averages the voltage detection signal Vd and outputs a voltage average signal Vav. The voltage setting circuit VR outputs a voltage setting signal Vr having a desired value. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr and the voltage average signal Vav, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The V / F converter VF outputs a pulse frequency signal Tf having a frequency corresponding to the voltage error amplification signal Ev. The pulse frequency signal Tf is a signal for determining a frequency having a peak period and a base period as one cycle. The peak period timer circuit TTP outputs a peak period signal Ttp that is at a high level for the peak period Tp for each frequency of the pulse frequency signal Tf. Therefore, the peak period signal Ttp is a signal that is at a high level during the peak period Tp and is at a low level during the base period.
[0027]
The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr. The switching circuit SW outputs the peak current setting signal Ipr as the current switching setting signal Isw when the peak period signal Ttp is at a high level, and outputs the base current setting signal Ibr when the peak period signal Ttp is at a low level. It is output as a current switching setting signal Isw.
[0028]
The reference time elapsed measurement circuit PM after the release of the short circuit receives the voltage detection signal Vd, and when an arc is generated during the base period and a predetermined reference time Td has elapsed since the previous short circuit release. A detection permission signal Pm that is at a high level is output. The voltage increase rate discriminating circuit DV detects the increase rate of the voltage detection signal Vd when the detection permission signal Pm is at a high level, and is a set signal that is at a high level when the detected value is equal to or higher than a predetermined reference increase rate Dvt. St is output. The voltage decrease determination circuit CV determines that the voltage detection signal Vd has dropped by a predetermined reference decrease value ΔV from the maximum value Vm during this period when an increase period signal Tu described later is at a high level (magnetic blowing period). Then, the reset signal Rs which becomes High level is output.
[0029]
The flip-flop circuit FF outputs an increase period signal Tu that becomes High level when the set signal St changes to High level and becomes Low level when the reset signal Rs changes to High level. The increase current setting circuit IUR outputs a predetermined increase current setting signal Iur only while the increase period signal Tu is at a high level.
[0030]
The adder circuit AD adds the current switching setting signal Isw and the increased current setting signal Iur, and outputs a current control setting signal Icr. The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current control setting signal Icr and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The above-described operation of FIG. 1 can be performed by the above-described welding power source apparatus.
[0031]
FIG. 4 is a comparison diagram of the number of occurrences of arc breaks due to magnetic blowing, showing an example of the effect of the present invention. This figure shows the case of MAG pulse welding of steel, in which the average welding current is set to 140 A, and the number of occurrences of arc breaks due to magnetic blowing during welding for 5 minutes is compared between the prior art and the present invention. Further, this figure shows a case where the position where the output terminal of the welding power supply device and the base material are connected by a cable (the ground position of the base material) is intentionally caused to cause magnetic blowing. As is apparent from the figure, arc breakage occurs about 3 times / minute in the prior art, but hardly occurs in the present invention. Further, in the present invention, since the increase period of the base current for preventing arc break due to magnetic blowing is short, the arc state always remains good. As a result, a good bead appearance with less spatter can be obtained.
[0032]
【The invention's effect】
According to the control method for dealing with magnetic blow of consumable electrode pulse arc welding according to the present invention, the occurrence of magnetic blow is surely determined at an early stage, the base current is rapidly increased to restore the deformation of the arc, and the occurrence of magnetic blow is determined to determine the base. By returning the current to the normal value, it is possible to prevent arc breakage due to magnetic blowing. Further, since the base current is increased only for a short time, there is almost no influence on the arc state. Further, the occurrence of magnetic blowing is not erroneously detected by the abnormal voltage immediately after the short circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a current / voltage waveform diagram showing a magnetic blow countermeasure control method according to the present invention.
FIG. 2 is an arc state diagram when magnetic blow occurs in the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a welding power source device of the present invention.
FIG. 4 is a comparison diagram of the number of occurrences of arc breaks due to magnetic blowing, showing the effect of the present invention.
FIG. 5 is an arc state diagram when magnetic blow occurs in the prior art.
FIG. 6 is a current / voltage waveform diagram showing a magnetic blow countermeasure control method in the prior art.
FIG. 7 is a current / voltage waveform diagram showing superposition of an abnormal voltage immediately after a short circuit is released.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll AD Adder circuit DV Voltage rise rate discriminating circuit Dv Voltage rise rate Dvt Reference rise rate EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error Amplified signal FF Flip-flop circuit Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal Icr Current control setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal Ip Peak current IPR Peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal Isw Current switching setting signal Iu Increase current value IUR Increase current setting circuit Iur Increase current setting signal Iw Welding current MC Power supply main circuit PM Reference time elapsed measurement circuit Pm after short-circuit release Detection detection signal Rs Reset signal St Set signal SW Switching circuit Tb Base period Td Reference time Tf Pulse frequency signal Tp Peak period T P peak period timer circuit Ttp peak period signal Tu increase period (signal)
VAV voltage averaging circuit Vav voltage average signal Vb base voltage VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal VF V / F converter Vm maximum value Vp peak voltage VR voltage setting circuit Vr voltage setting signal Vt reference voltage value Vw welding voltage ΔV reference decrease value CV voltage decrease discrimination circuit

Claims (2)

ピーク電流とベース電流との通電を繰り返す消耗電極パルスアーク溶接において、
ベース電流の通電期間中にアークが発生しているときの溶接電圧の上昇率が予め定めた基準上昇率以上になりかつ前回発生した短絡の解除から予め定めた基準時間が経過しているときは磁気吹きが発生したと判別して前記ベース電流を200A以上に急増させ、この磁気吹き期間中に前記溶接電圧が減少したときは前記磁気吹きが解消したと判別して前記ベース電流を通常値に戻し、前記磁気吹きによるアーク切れを抑制することを特徴とする消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法。
In consumable electrode pulse arc welding that repeats energization of peak current and base current,
When the rate of increase in welding voltage when an arc is generated during the energization period of the base current is greater than or equal to a predetermined reference increase rate and a predetermined reference time has elapsed since the last short circuit was released It is determined that magnetic blowing has occurred, and the base current is rapidly increased to 200 A or more. When the welding voltage decreases during this magnetic blowing period, it is determined that the magnetic blowing has been canceled and the base current is set to a normal value. A control method for dealing with magnetic blow of consumable electrode pulse arc welding, characterized in that arc breakage due to the magnetic blow is suppressed.
磁気吹き期間中に溶接電圧がこの期間中の最大値から予め定めた基準減少値だけ減少したときは磁気吹きが解消したと判別する請求項1記載の消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対処制御方法。 2. The control method for dealing with magnetic blow of consumable electrode pulse arc welding according to claim 1, wherein when the welding voltage is reduced by a predetermined reference decrease value from the maximum value during the magnetic blow period, it is determined that the magnetic blow is eliminated. .
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