JP4569138B2 - パルスミグ溶接方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばＴｉ又はＴｉ合金などを溶接するパルスミグ溶接方法に関するものである。

従来、例えばＴｉ又はＴｉ合金の溶接は、一般的にティグ溶接によって行われており、軟鋼やステンレスに用いられる非パルスのマグ溶接やミグ溶接、またはパルスマグ溶接やパルスミグ溶接ではビ−ド形状又はスパッタ発生の制御が困難であるため、限られた溶接物、すなわち、ビ−ド形状、スパッタの母材への付着が問題にならない溶接物にのみ使用されていた。

このような従来の消耗電極式パルスアーク溶接方法では、短絡発生時に短絡発生直前の溶接電流にかかわらず所定の第一の電流傾度で溶接電流を上昇して所定の電流値に達すると第一の電流傾度と異なる所定の第二の電流傾度で溶接電流を上昇させ、短絡開放時の溶接電流を低下させることでスパッタの抑制を行っていた（例えば特許文献１参照）。

ところが、Ｔｉ又はＴｉ合金の溶接では短絡が発生しない場合でもスパッタが発生していたが、Ｔｉ又はＴｉ合金を溶接する場合にはスパッタが溶接物に付着しやすく、また、Ｔｉ又はＴｉ合金の使用目的から外観を綺麗に保つ必要があるなどの理由により、スパッタを極力減らす溶接が必要とされていた。

ここで、一般的なパルス溶接での溶滴の溶接物への移行について図２を用いて説明する。図２は１パルス１溶滴離脱の溶接時のパルス波形と溶滴の離脱状況を示す図で、図に示すようにピーク電流期間でワイヤ１の先端の溶融部２にくびれを作り、ピーク期間終了後に溶滴がワイヤ１の先端から離脱し、溶接物３に溶滴が移行する。これを繰り返して溶接を行っていた。

但し、実際には１パルスに複数の溶滴が離脱することもあり、また２パルスに１個の溶滴が離脱することもあった。その例を図３に示す。図３（ａ）は通常の大きさに近い溶滴の後に小さな溶滴が１パルスの間に続いて移行する場合を示し、図３（ｂ）は通常の溶滴よりも小さな溶滴が１パルスの間に複数個の溶滴が移行する場合を示し、図３（ｃ）は１つのパルスで溶滴が離脱せず２つ目のパルスで通常の溶滴の約２倍の大きさの溶滴が移行する場合を示すものである。
特開平８−１３２２３３号公報

しかし、近年、Ｔｉ又はＴｉ合金の溶接の要求が増えてきており、より能率が良いミグ溶接の要望が高まってきている。

そこで、本発明は、スパッタ発生が少ないパルスミグ溶接方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、溶接電流にピーク電流期間とベース電流期間を交互に配するパルスミグ溶接方法において、ピーク電流期間からベース電流期間に移行する間にピーク電流とベース電流の中間電流値を所定時間一定に保持する中間電流期間を複数設けたものである。

本発明のパルスミグ溶接方法によればＴｉ又はＴｉ合金のミグ溶接でスパッタ発生の少ない溶接をすることができる。

（実施の形態）
前記課題解決にあたっての本発明の取組み経過について以下に説明する。

本発明の発明者が検討を重ねたところ、Ｔｉ又はＴｉ合金は、一般的に軟鋼やステンレスで行われている非パルスのマグ溶接、ミグ溶接や、パルスマグ溶接、パルスミグ溶接の電流波形では、スパッタ発生を抑制することができないことがわかった。

そこで、溶滴のワイヤ先端からの離脱現象を１秒間に２０００コマを撮影できる高速ビデオを用い、溶接電流の波形について詳細な検討を行った結果、図１（ａ）、（ｂ）に示す中間電流期間を設けることで安定した溶滴離脱を行えることがわかった。

例えば、図１（ａ）のように溶接電流のパルス波形として、ピーク電流値を溶接電流として出力するピーク電流期間と、ベース電流値を溶接電流として出力するベース電流期間と、これらピーク電流期間とベース電流期間の間にピーク電流値とベース電流値の間の中間値の電流値を溶接電流として出力する中間電流期間を設け、これら各電流期間を交互に繰り返す制御を行う。

また、 図１（ｂ）のようにピーク電流期間とベース電流期間の間に設ける中間電流期間を複数設けてもよく、その場合はそれぞれの中間電流値の組み合わせとして中間電流値を次第に低下させる制御を行う。

このような、ピーク電流期間、中間電流期間、ベース電流期間については、それぞれの電流期間が設定電流値の±２０％の電流値である期間が少なくとも０．１ｍｓｅｃ．以上あり、ピーク電流値とベース電流値と少なくとも１つの中間電流値が、Ｉｄ＝ピーク電流値−ベース電流値、Ｉｍ＝中間電流値としたときに０．３Ｉｄ以上０．５Ｉｄ以下の条件を満たすものの範囲で、その溶接物やワイヤ径、溶接形状に応じた最適な条件を決める。

前提条件として表１に示す条件で、その他の溶接条件を変えて実験した結果を表２から表５に示す。

なお、スパッタ発生は溶接物にスパッタが付着する個数が溶接長１００ｍｍ当たり２個以下を○、２個を越えるものを×とした。

実施例１〜６は、本発明の範囲に入っているので、スパッタ発生結果が良好であった。

比較例７は、中間電流期間が無いためスパッタ発生結果が悪かった。

比較例８は、中間電流期間はあるものの中間電流値が高いためスパッタ発生結果が悪かった。

比較例９は、中間電流期間はあるものの中間電流値が低いためスパッタ発生結果が悪かった。

比較例１０は、中間電流期間はあるものの中間電流値が高いためスパッタ発生結果が悪かった。

比較例１１は、中間電流期間はあるものの中間電流値が高いためスパッタ発生結果が悪かった。

比較例１２は、中間電流期間はあるものの中間電流値が低いためスパッタ発生結果が悪かった。

本発明のパルスミグ溶接方法によれば、Ｔｉ又はＴｉ合金のミグ溶接でスパッタ発生の少ない溶接をすることができ、産業上有用である。

本発明のパルス溶接電流波形を示す図 一般的なパルス溶接波形と溶滴の離脱状況を示す図 規則的でない溶滴の離脱状況を示す図

符号の説明

１ ワイヤ
２ ワイヤ先端部の溶融部
３ 溶接物

Claims (4)

1. 溶接電流にピーク電流期間とベース電流期間を交互に配するパルスミグ溶接方法において、ピーク電流期間からベース電流期間に移行する間にピーク電流とベース電流の中間電流値を所定時間一定に保持する中間電流期間を複数設けて溶接を行うパルスミグ溶接方法。
2. 複数の中間電流値の少なくとも１つは、Ｉｄ＝ピーク電流値−ベース電流値としたときに０．３Ｉｄ以上０．５Ｉｄ以下の条件を満たす請求項１記載のパルスミグ溶接方法。
3. Ｔｉ又はＴｉ合金を溶接する請求項１または２に記載のパルスミグ溶接方法。
4. 中間電流期間は０．１ｍｓｅｃ以上である請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスミグ溶接方法。