JP4391877B2 - 入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法 - Google Patents
入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法 Download PDFInfo
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Description
前記直流アーク溶接期間が開始すると溶接電圧を短絡移行溶接に適した第1の値に設定し、第1所定期間経過後から前記直流アーク溶接期間が終了するまでの第1遷移期間中は溶接電圧を前記第1の値よりも高く設定してアーク長を適正値よりも長くし、前記パルスアーク溶接期間が開始すると溶接電圧をパルスアーク溶接に適した第2の値に設定し、第2所定期間経過後から前記パルスアーク溶接期間が終了するまでの第2遷移期間中は溶接電圧を前記第2の値よりも低く設定してアーク長を適正値よりも短くし、前記直流アーク溶接と前記パルスアーク溶接との切換時の溶接状態を安定化させることを特徴とする入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法を示す波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの、同図(B)は溶接電圧Vwの、同図(C)は溶接方法切換信号Tcの、同図(D)は溶接電圧Vwの平均値を設定する電圧設定信号Vrの時間変化を示す。溶接電圧Vwの平均値はアーク長と略比例するので、上記の電圧設定信号Vrはアーク長を設定することになる。以下、同図を参照して説明する。
同図(C)に示す溶接方法切換信号TcがHighレベルとなる予め定めた直流アーク溶接期間Tm中は、シールドガスにマグガスを使用した短絡移行溶接の直流アーク溶接を行う。したがって、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、短絡期間中は増加しアーク期間中は減少する。また、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、短絡期間中は数V程度の短絡電圧値となりアーク期間中は数十V程度のアーク電圧値となる。同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrは、短絡移行溶接に適した第1の値Vmrに設定される。
上記の直流アーク溶接期間Tmの開始時点(t1)から第1所定期間T1が経過した時点(t11)から直流アーク溶接期間Tmが終了(t2)するまでの期間(t11〜t2)を第1遷移期間Tmaとする。この第1遷移期間Tmaを予め設定し、上記の第1所定期間T1はT1=Tm−Tmaとして設定する。この第1遷移期間Tma中は、同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrは上記の第1の値Vmrよりも高い値Vmarに設定する。このようにする理由は以下のとおりである。時刻t1〜t11の期間中のアーク長は、短絡移行溶接であるために短い状態にある。これに対して時刻t2から開始するパルスアーク溶接のアーク長は短絡移行溶接よりも長い。したがって、短絡移行溶接からパルスアーク溶接への切換時におけるアーク長の変化を円滑にして溶接状態を安定化するために、第1遷移期間Tma中のアーク長を長くする目的で電圧設定信号Vrの値をVmrからVmarへと高くしている。したがって、上記の電圧設定値Vmar及び第1遷移期間Tmaは、短絡移行溶接の短いアーク長からパルスアーク溶接の長いアーク長へと円滑に変化する値に設定する。
同図(C)に示す溶接方法切換信号TcがLowレベルとなる予め定めたパルスアーク溶接期間Tn中は、シールドガスにマグガスを使用しマグパルス溶接のパルスアーク溶接を行う。したがって、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、ピーク電流Ip及びベース電流Ibがパルス周期Tpbごとに通電する電流波形となる。また、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、ピーク電流Ip及びベース電流Ibの通電に対応した電圧値となる。同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrは、パルスアーク溶接に適した第2の値Vnrに設定される。
上記のパルスアーク溶接期間Tnの開始時点(t2)から第2所定期間T2が経過した時点(t21)からパルスアーク溶接期間Tnが終了(t3)するまでの期間(t21〜t3)を第2遷移期間Tnaとする。この第2遷移期間Tnaを予め設定し、上記の第2所定期間T2はT2=Tn−Tnaとして設定する。この第2遷移期間Tna中は、同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrは上記の第2の値Vnrよりも低い値Vnarに設定する。このようにする理由は以下のとおりである。時刻t2〜t21の第2所定期間T2中のアーク長は、パルスアーク溶接であるために長い状態にある。これに対して時刻t3から開始する短絡移行溶接のアーク長はパルスアーク溶接よりも短い。したがって、パルスアーク溶接から短絡移行溶接への切換時におけるアーク長の変化を円滑にして溶接状態を安定化するために、第2遷移期間Tna中のアーク長を短くする目的で電圧設定信号VrをVnrからVnarへと低くしている。したがって、電圧設定値Vnar及び第2遷移期間Tnaは、パルスアーク溶接の長いアーク長から短絡移行溶接の短いアーク長への変化が円滑になる値に設定する。
図4は、本発明の実施の形態2に係る入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法を示す波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの、同図(B)は溶接電圧Vwの、同図(C)は溶接方法切換信号Tcの、同図(D)は電圧設定信号Vrの時間変化を示す。同図は上述した図1と対応しており、時刻t11〜t2の第1遷移期間Tma及び時刻t21〜t3の第2遷移期間Tnaの動作のみが異なりそれ以外の期間の動作は同一である。以下、異なる動作の部分について説明する。
時刻t11において第1遷移期間Tmaが開始すると、同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrは短絡移行溶接の適正値である第1の値Vmrよりも高い値Vmarに設定を変更する。これに伴ってアーク長が長くなり短絡解除後のアーク期間Taが予め定めた第1基準期間よりも長くなった時点(t2)で第1遷移期間Tmaを終了してパルスアーク溶接期間Tnに移行する。上記の実施の形態1では、この第1遷移期間Tmaは予め定めた値であったが、実施の形態2ではアーク期間Taが第1基準期間よりも長くなりアーク長が長くなったことを判別できた時点(t2)でパルスアーク溶接期間Tnに移行する。このために、アーク長の変化が円滑になることに加えて、溶接方法の切換周波数及び切換比率に応じて第1遷移期間Tmaを適正値に設定し直す必要がなく手間が省ける。結果的に実施の形態2では、第1遷移期間Tmaを適正値に自動設定していることになる。
時刻t21において第2遷移期間Tnaが開始すると、同図(D)に示すように、電圧設定信号Vrはパルスアーク溶接の適正値である第2の値Vnrよりも低い値Vnarに設定を変更する。これに伴ってアーク長が短くなり短絡期間Tsが予め定めた第2基準期間よりも長くなった時点(t3)で第2遷移期間Tnaを終了して直流アーク溶接期間Tmに移行する。上記の実施の形態1では、この第2遷移期間Tnaは予め定めた値であったが、実施の形態2では短絡期間Tsが第2基準期間よりも長くなりアーク長が短くなったことを判別できた時点(t3)で直流アーク溶接期間Tmに移行する。このために、アーク長の変化が円滑になることに加えて、溶接方法の切換周波数及び切換比率に応じて第2遷移期間Tnaを適正値に設定し直す必要がなく手間が省ける。結果的に実施の形態2では、第2遷移期間Tnaを適正値に自動設定していることになる。
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
EN 電極マイナス極性
EP 電極プラス極性
EV 電圧誤差増幅回路
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
Iw 溶接電流
MC 電源主回路
Rmn 切換比率
SI 電流設定切換回路
SM 溶接方法切換回路
T1 第1所定期間
T1r 第1所定期間設定値
T2 第2所定期間
T2r 第2所定期間設定値
Ta アーク期間
TC 切換タイマ回路
Tc 溶接方法切換信号
TC2 第2切換タイマ回路
Tm 直流アーク溶接期間
Tma 第1遷移期間
Tmar 第1遷移期間設定値
Tmr 直流アーク溶接期間設定値
Tn パルスアーク溶接期間
Tna 第2遷移期間
Tnar 第2遷移期間設定値
Tnr パルスアーク溶接期間設定値
Tpb パルス周期(信号)
TPB パルス周期タイマ回路
Tpb パルス周期信号
Ts 短絡期間
Tvr 電圧設定切換信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vmar 電圧設定値
Vmr (電圧設定値の)第1の値
Vnar 電圧設定値
Vnr (電圧設定値の)第2の値
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
ΔI 電流誤差増幅信号
ΔV 電圧誤差増幅信号
Claims (2)
- 予め定めた直流アーク溶接期間中は消耗電極直流アーク溶接を行い、予め定めたパルスアーク溶接期間中は消耗電極パルスアーク溶接を行い、以後低周波で交互に繰り返し行い、前記直流アーク溶接期間及び/又は前記パルスアーク溶接期間を調整して母材への入熱を制御する入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法において、
前記直流アーク溶接期間が開始すると溶接電圧を短絡移行溶接に適した第1の値に設定し、第1所定期間経過後から前記直流アーク溶接期間が終了するまでの第1遷移期間中は溶接電圧を前記第1の値よりも高く設定してアーク長を適正値よりも長くし、前記パルスアーク溶接期間が開始すると溶接電圧をパルスアーク溶接に適した第2の値に設定し、第2所定期間経過後から前記パルスアーク溶接期間が終了するまでの第2遷移期間中は溶接電圧を前記第2の値よりも低く設定してアーク長を適正値よりも短くし、前記直流アーク溶接と前記パルスアーク溶接との切換時の溶接状態を安定化させることを特徴とする入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法。 - 前記第1遷移期間中に電極と母材との短絡が解除された後のアーク期間が第1基準期間よりも長くなった時点で前記直流アーク溶接期間を終了して前記パルスアーク溶接期間に移行し、前記第2遷移期間中に電極と母材との短絡期間が第2基準期間よりも長くなった時点で前記パルスアーク溶接期間を終了して前記直流アーク溶接期間に移行することを特徴とする請求項1記載の入熱制御直流アーク溶接/パルスアーク溶接切換溶接方法。
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